05yf.com
真空断路器在光伏发电系统中的瞬态响应分析为真空技术网首发，转载请以链接形式标明本文首发网址。电力系统运行中经常发生分、合闸线圈烧毁事故。当电气设备发生事故时，如果因高压真空断路器分闸回路断线出现真空断路器拒动现象，将使事故扩大，造成越级分闸致使大面积停电，甚至造成电力设备烧毁、火灾等严重后果。而合闸回路完整性破坏时，虽然所造成的危害比分闸回路完整性破坏时要小一些，但它也使得线路不能正常送电，妨碍了供电可靠性的提高。所以很有必要对真空断路器线圈烧毁原因进行分析，积累了事故处理经验，提出防范措施和技术改进，为断路器检修工作提供工作参考。众所周知，跳、合闸线圈设计时都是按短时通电而设计的。跳、合闸线圈的烧毁，主要是由于跳、合闸线圈回路的电流不能正常切断，至使跳、合闸线圈长时间通电造成的。一、分闸线圈长时间通电的原因1、断路器拒分控制回路正乐的产品研发、生产、销售和服务为一体的规模型企业，公司技术力量雄厚，设备配套完善，产品型号多样，随着公司的不断发展，产品设计科学、制作精良、造型美观，是现代电网建设的理想的配套产品，其中户内（外）真空断路器，隔离开关，负荷开关，氧化锌避雷器，熔断器，穿墙套管，绝缘子，电流互感器，高压电力计量箱等一系列高低压电气产品畅销全国各地我们以“科技兴业，质量创牌，诚经营，优良服务”的企业宗旨；一直致力于追求卓越的民族电气工业，为广大新老用户提供优质的产品和良好的服务而不懈努力，您的满意始终是我们追求的目标，真诚欢迎新老朋友惠顾，共创美好未来。常时，断路器出现拒分的故障均为连杆机构问题，死点调整不当，使断路器分闸铁芯顶杆的力度不能使机构及时脱扣，使线圈过载，造成分闸线圈烧毁。2、分闸电磁铁机械故障线圈松动造成断路器分闸时电磁铁芯位移，使铁芯卡涩，造成线圈烧毁。或是由于铁芯的活动冲程过小，当接通分闸回路电源时，铁芯顶不动脱扣机构而使线圈长时间通电烧毁。3、辅助开关分合闸状态位置调整不当在断路器分合闸状态时，应调整辅助开关使其指示到标示的范围内，然而实际调整断路器开距和超行程等参数时，会改变断路器分合闸的初始状态，而辅助开关分合位置的初始状态未做相应的调整，将导致辅助开关不能正常切换分合闸回路而使分闸线圈烧毁。4、分闸控制回路辅助开关接点使用不当分闸控制回路上接有一对延时动合接点，该延时目的是为了保证断路器在合闸过程中出现短路故障时能完成自由脱扣。然而，当断路器合闸时间极短，远小于断路器的分闸时间，断路器未来得及脱扣时就已合闸到位，此时，分闸控制回路的延时接点的延时作用将失去意义。
结果表明，屏蔽罩电位与真空度具有一定的对应关系，并可以通过真空断路器外电场电位的测量来反应；真空断路器外电场电位在压强小于10-2 Pa 时的变化十分弱，而在大于10-2
Pa 时电位有较明显的变化。并通过实验室模拟测量实验，进一步验证了该结果的正确性。本文的分析结果给出了真空断路器外电场电位随真空度变化的规律，对基于屏蔽罩电位法在线测量真空断路器真空度具有一定的指导意义。 真空断路器是一种借助真空的良好熄弧性能来实现大电流开断的开关装置。与传统的空气开关、油开关相比，真空断路器有开断可靠、故障率低、维护量少、结构紧凑等优点，这使它逐渐在输配电系统中，特别
是在中压领域得到了广泛的运用。 作为一种以真空为熄弧环境的开关，真空断路器内真空度的高低是其重要的一个参数。然而，由于内部组件放气、密封口漏气以及密封组件渗气的存在，运行中的真空断路器内部真空度会随着工作时间的推移而下降。当真空度下降到一定程度时，其开断性能就会得不到保证，这不仅会造成本身设备的损坏，还可能引起整个电网的故障。因此，对真空断路器真空度的检测显得很有必要。真空断路器真空度的
检测方法分为离线检测与在线检测。在线检测凭借其操作简单，工作量少，实时性好等优点受到了人们的青睐。 目前常用的在线检测方法有耦合电容法、光电变换法、旋转式探头法、比例差分探头法和电磁波检测法，其中耦合电容法、光电变换法和旋转式探头法均是基于屏蔽罩电位的真空度在线检测方法，所以对真空断路器屏蔽罩电位的研究成为了真空断路器真空度检测研究中的一个热点。文献通过搭建实验系统对不同压强下的屏蔽罩电
位进行了测量，得出了灭弧室内部压强大于0.1 Pa 时与屏蔽罩上交直流电位的对应关系。文献通过物理数学模型建立了真空灭弧室内气体压强与相对介电常数间的关系，对灭弧室真空度和相对介电常数的关系进行了研究，得出了两者之间的对应关系，真空技术网认为这为进一步分析真空灭弧室真空度和屏蔽罩电位联系机理提供了新思路。 为了进一步探索高真空度下，灭弧室真空度与屏蔽罩电位及周围电场间的关系，本文借助于有
限元分析软件ANSYS对不同压强下的真空断路器灭弧室屏蔽罩及其周围电场进行仿真分析
1、光伏发电系统结构 本文在研究时采用的光伏发电系统等效框图如图1 所示。其中太阳能电池板用于将太阳辐射的能量转化为直流电势，其具体参数及非线性特性等由生产商提供。直流电势须经由DC/DC升压模块以
及DC/AC 逆变器转换为合适的交流电力输送给电气网络。图中的LC 滤波器主要作用是用于限制逆变器得到的交流电中的谐波失真等非线性干扰。 真空断路器利用真空作为灭弧介质以及灭弧后触头间的绝缘介质，得益于其高真空环境，触头间的介电常数是标准大气压下的十倍以上，因此其电流截断能力也远强于普通断路器。然而正因其较强的电流截断能力，真空断路器在操作时易产生较高的过电压，当电路中存在电机、变压器、
电抗器等高电感元件时，容易在这些元件两端形成瞬态高压，损坏电路。随着城市化进程的加速，大型生活小区的形成以及工业生产的集团化和规模化，为提高供电质量，减少线路损耗，需要高压送电直接进入市区的负荷中心，因而要求大量使用占地面积小、安全可靠的高压开关———真空开关。 真空开关是一种以气体分子极为稀少，绝缘强度很高的真空空间为熄弧介质的新型开关。其触头是在密封的真空灭弧室内分、合电路的，切断电
流时，仅有金属蒸汽离子形成的电弧，而无气体的碰撞游离，因金属蒸汽离子的扩散及再复合过程非常迅速，从而能快速灭弧和恢复原来的真空度，可承受多次分、合闸而不降低开断能力，并且不产生高压气体及有毒气体。因此具有：①体积小，重量轻；②动作快，开断容量大；③适合频繁操作;④无火灾及危险，不污染环境；⑤寿命长，维修工作量少等优点。 真空开关的工艺水平适合我国企业的制造现状，价格相对较低，非常适合我国
的国情，因此得到了普遍的应用。据统计，我国目前在10kV 级断路器中，真空开关占到80%以上。在35kV 级，近几年也占到40%以上。但是，由于真空开关依赖真空实现快速灭弧开断，在检测中也较多出现真空灭弧室漏气、机械特性失调、温升过高等不合格现象，因此在应用真空开关时必须处理好这几个关键问题。1、真空室漏气 真空灭弧室是真空开关的核心部件， 它是采用玻璃或陶瓷作支撑及密封，内部有
动、静触头和屏蔽罩，室内有负压，
)严格进行交接验收。真空开关出厂前
已做过试验，但在运往现场安装完毕后，必须进行有关参数的复核。以防止设备在运输中的变化，特别是操动机构与真空开关连接后的问题。主要复测的参数有：合闸跳，分闸同期，开距，超程，合、分闸速度，合、分闸时间，直流接触电阻，断口绝缘水平。 (2)重视缓冲特性的调整。操动机构在高压真空开关机械结构中是为复杂、精度要求高的部分，为了保证高压真空开关的可靠性，一般采取分装式结构，即将操动机构与开关主
体二者分开，由生产条件比较好的工厂集中生产操动机构，然后再将机构的输出轴与开关合而为一，所以机械参数的合理配置与调整，直接关系到高压真空开关的技术性能和机械寿命。满意的缓冲特性应该是运动部件接触缓冲瞬间，缓冲器提供较小的反力，随着缓冲距离的增加，缓冲特性迅速变陡，大可能地吸离能量，达到限制分闸反和分闸行程的目的。 (3)严格控制真空开关的合、分闸速度。真空开关的合闸速度过低时，会由
于预击穿时间加长，而增大触头的磨损量。又由于真空开关灭弧室一般采用铜焊工艺，并且经高温下去气处理，所以它的机械强度不高，耐振性差。如果开关合闸速度过高会造成较大的振动，还会对波纹管产生较大冲击，降低波纹管寿命。通常真空开关的合闸速度为0.6～2m/s，对一定结构的真空开关有着佳合闸速度。真空开关断路时的燃弧时间短，其大燃弧时间不超过1.5 个工频半波，因此，需要严格控制开关的分闸速度。此外，要
求真空开关的分闸缓冲器与合闸缓冲器有较好的特性，尽量减轻分闸或合闸时的冲击力，以保护真空灭弧室的使用寿命。3、温升 高压真空开关的回路电阻是影响温升的主要原因，而灭弧室的回路电阻通常要占高压真空开关回路电阻的50%以上。触头间的接触电阻是真空灭弧室回路电阻的主要组成部分，因为触头系统密封于真空灭弧室内，触头与外壳之间的真空形成了热绝缘，所以触头和导电杆上的热量只能通过动、静导电杆
向外部传导散热。真空灭弧室静端直接与静支架相连，动端则通过导电夹、软连接与动支架相连。因动端连接环节较多，导热路径较长，所以高压真空开关温升的高点多集中于动导电杆与导电夹搭接部位。在实际应用中，有效的利用静端有利于散热的元件，迫使触头间隙热量较多的从静端导出，分流动端的热量，是解决高压真空开关温升偏高的有效措施。4、结论 真空开关优越的技术应用特性，得到了广大用户的普遍认可，随
着经济建设的持续增长，今后将得到越来越广泛的应用。
