因此如何合理的設(shè)置鐵芯以及如何合理的設(shè)計(jì)鐵芯結(jié)構(gòu)成為提高真空滅弧室可靠性的關(guān)鍵。針對(duì)杯狀縱磁真空滅弧室觸頭，本文設(shè)計(jì)了兩種不同結(jié)構(gòu)的鐵芯，一種是結(jié)構(gòu)為環(huán)狀的鐵芯，為了減小渦流的影響，在環(huán)形鐵芯上開(kāi)一個(gè)間隙為1 mm 的斷口;另一種結(jié)構(gòu)為圓周方向布置的柱狀鐵芯，柱狀鐵芯相互不接觸，因此可以更好的減小渦流的影響。采用有限元分析方法對(duì)比分析了兩種不同結(jié)構(gòu)鐵
芯對(duì)縱向磁場(chǎng)和剩余磁場(chǎng)以及磁場(chǎng)滯后時(shí)間的影響。 觸頭結(jié)構(gòu)模型 文中仿真所采用的兩種不同鐵芯結(jié)構(gòu)的觸頭模型如圖1 所示，觸頭杯均有4 個(gè)杯指，為了防止觸頭片上產(chǎn)生渦流，對(duì)應(yīng)的在觸頭片上開(kāi)有四個(gè)周向均勻布置的徑向直槽。觸頭外徑尺寸為78 mm，壁厚11 mm，弧柱直徑與觸頭外徑尺寸相同，柱狀鐵芯12 個(gè)，仿真模型中觸頭開(kāi)距為10 mm，杯座材料為無(wú)氧銅，支撐盤(pán)材料為不銹鋼，觸頭片材觸頭在高真空中分離時(shí)，其電弧表現(xiàn)形式與外觀特性都與在空氣中的情形有較大區(qū)別。真空斷路器的擊穿機(jī)理目前主要有場(chǎng)致發(fā)射、粒撞擊和粒子交換
三種假說(shuō)，在短間隙真空斷路器的相關(guān)研究中，通常由場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)占主導(dǎo)。在觸頭斷開(kāi)時(shí)刻，整個(gè)陰極表面會(huì)產(chǎn)生金屬蒸氣。理論上是由于觸頭分開(kāi)瞬間，電流集中在觸頭表面某點(diǎn)上，導(dǎo)致金屬橋熔化且部分金屬原子發(fā)生電離。隨著觸頭開(kāi)距的增大，場(chǎng)致發(fā)射與間隙擊穿增強(qiáng)，觸頭表面金屬凸點(diǎn)不斷溶化并向觸頭間隙補(bǔ)充金屬粒子。此時(shí)陰極斑點(diǎn)會(huì)在陰極表面形成，并有更多的高能等離子體形成并擴(kuò)散至間隙內(nèi)。電弧引燃后，充滿(mǎn)等離子體的電極間
隙變成良好導(dǎo)體，同時(shí)陽(yáng)極開(kāi)始向電弧提供粒子。在縱向磁場(chǎng)作用下，電弧等離子體由觸頭中心向周?chē)鷶U(kuò)散，此過(guò)程會(huì)維持一段時(shí)間。對(duì)于交流真空斷路器而言，電流到達(dá)峰值后會(huì)逐漸減小，兩觸頭向等離子體提供的粒子同樣減少，此時(shí)電極間隙內(nèi)主要為弧后殘存粒子，伴隨著觸頭完全斷開(kāi)，殘存粒子逐漸擴(kuò)散至消失，斷路器完成開(kāi)斷。 真空電弧等離子體的產(chǎn)生過(guò)程，可以表現(xiàn)為觸頭開(kāi)距增大、觸頭表面金屬蒸發(fā)，伴隨場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)和金
屬電離，由于兩極電子、金屬離子的不斷補(bǔ)充，終形成電弧。在電弧等離子體的研究方面，王景、武建文等運(yùn)用連續(xù)光譜法分析了電子溫度和電子密度，并討論了中頻情況下，電弧過(guò)渡及擴(kuò)散兩種形態(tài)。胡上茂、姚學(xué)玲等利用RC 阻容式電荷收集器，對(duì)初始等離子體的觸發(fā)特性進(jìn)行了研究。舒勝文、黃道春等通過(guò)對(duì)真空斷路器開(kāi)斷過(guò)程的再研究，提出數(shù)值方針結(jié)合實(shí)驗(yàn)的方法，給出開(kāi)斷過(guò)程不同階段所需的數(shù)值仿真方法及關(guān)注點(diǎn)。趙子玉等通過(guò)C
CD 攝像技術(shù)，分析了真空電弧的重燃及抑制措施
對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行形態(tài)學(xué)操作，得到內(nèi)部高能等離子體及電弧外部輪廓的時(shí)間-
面積變化曲線。從引弧、穩(wěn)定燃弧、熄弧及弧后介質(zhì)恢復(fù)四個(gè)角度，對(duì)不同階段的電弧面積變化做出定量分析，并探究電弧熄弧階段電弧內(nèi)外面積差變化。實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)分析不同階段的等離子體形態(tài)變化，能夠找到電弧平穩(wěn)燃弧及弧后介質(zhì)恢復(fù)的關(guān)鍵點(diǎn)，為高壓等級(jí)真空斷路器研發(fā)設(shè)計(jì)及后期電弧形態(tài)診斷提供進(jìn)一步參考。 隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，真空斷路器的生產(chǎn)數(shù)量逐漸超過(guò)中壓SF6開(kāi)關(guān)。由于其體積小、開(kāi)斷壽命長(zhǎng)和電
流容量大等優(yōu)點(diǎn)，真空斷路器的應(yīng)用范圍越來(lái)越多向高壓、超高壓擴(kuò)展。真空電弧是斷路器觸頭斷開(kāi)時(shí)，依靠蒸發(fā)金屬蒸氣并電離來(lái)維持的低溫等離子體，其形成、發(fā)展和后熄滅對(duì)開(kāi)斷電路有著重要影響。研究真空電弧等離子體的形態(tài)特征，對(duì)斷路器電場(chǎng)、磁場(chǎng)設(shè)計(jì)有很好的指導(dǎo)作用。 通過(guò)對(duì)高速攝像機(jī)采集到一組真空電弧分析，t= 0.2～6.8 ms 為引弧和穩(wěn)定燃弧階段，此階段電弧形態(tài)主要為陰極斑點(diǎn)形成和電弧等離子體充滿(mǎn)真?zhèn)€觸頭間隙，因此時(shí)兩極不斷向間隙補(bǔ)充電子及高能粒子，故此時(shí)雖電弧整體輪廓不斷增大，但擴(kuò)散現(xiàn)象并不明顯。為更加清晰地展示內(nèi)外電弧幾何形態(tài)區(qū)別，本文主要對(duì)熄滅階段及弧后介質(zhì)恢復(fù)階段的電弧形態(tài)做出
后期處理，對(duì)穩(wěn)定燃弧階段的內(nèi)部高能等離子體形態(tài)未做出細(xì)節(jié)分析。t=6.9ms 開(kāi)始為真空熄弧階段，內(nèi)外面積差開(kāi)始激增，內(nèi)部高能等離子體面積逐漸減小，電弧外部輪廓在縱向磁場(chǎng)作用下維持?jǐn)U散狀態(tài)，其電弧原始圖像與內(nèi)部高能等離子體分布二值圖像如圖6。圖中可看出內(nèi)部高能電弧即將從兩極分?jǐn)嚅_(kāi)來(lái)，外部電弧輪廓基本維持在穩(wěn)定擴(kuò)散狀態(tài)。 t = 7.5 ms 以后熄弧階段開(kāi)始向弧后介質(zhì)恢復(fù)階段過(guò)渡，內(nèi)部等
離子面積分布迅速減小，外部電弧輪廓也出現(xiàn)縮小現(xiàn)象，
高壓真空斷路器是關(guān)系到電力系統(tǒng)能否得到有效控制的關(guān)鍵性電器之一，只有保持它的良好運(yùn)行狀態(tài)才能夠保證電路系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。依據(jù)斷路器的關(guān)鍵性功能，工作中務(wù)必要實(shí)時(shí)的檢測(cè)真空斷路器的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的問(wèn)題采取相應(yīng)的措施進(jìn)行解決。本文跟大家分享高壓真空斷路器現(xiàn)場(chǎng)故障的處理方法，希望能為廣大網(wǎng)友提供參考。一、一般性的
真空斷路器的故障 斷路器故障(如斷路器拒合、據(jù)分、誤合誤分)；儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)故障；真空度降低，滅弧能力受損；斷路器滅弧室滅弧能力下降等。二、故障原因分析 1、斷路器拒分、拒合 導(dǎo)致斷路器拒動(dòng)主要原因有斷路器二次回路故障和機(jī)械部分故障兩方面。要根據(jù)不同的原因分情況進(jìn)行解決。當(dāng)檢測(cè)二次回路沒(méi)有出現(xiàn)故障的之后，要觀察操動(dòng)機(jī)構(gòu)主拐臂連接的萬(wàn)向軸頭間隙的長(zhǎng)度，有的時(shí)候該間隙過(guò)大的時(shí)候
任然能使得操動(dòng)機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是在這樣的情況先容易使得斷路器分合閘聯(lián)桿無(wú)法被帶動(dòng)起來(lái)，終造成斷路器無(wú)法有規(guī)律的分合閘，所以要將該間隙維持在一定的范圍之內(nèi)。 2、斷路器誤分 斷路器在一般的運(yùn)轉(zhuǎn)情況之下，在還沒(méi)進(jìn)行外施操作電源及機(jī)械分閘的時(shí)候，不要急于將斷路器分閘。要保證各項(xiàng)操作進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤之后，認(rèn)真的檢測(cè)二次回路及動(dòng)作機(jī)構(gòu)。要是操動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)短路，此時(shí)分閘電源就會(huì)通過(guò)分閘線圈與短
路點(diǎn)形成回路，造成真空斷路器誤分合閘。導(dǎo)致接線短路主要的主要因素就是斷路器機(jī)構(gòu)箱頂部漏雨，雨水和輸出拐臂連接成一條線恰好接觸到機(jī)構(gòu)輔助的開(kāi)關(guān)。 3、斷路器機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能后，儲(chǔ)能電機(jī)不停 操動(dòng)機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能電機(jī)只有在斷路器在合閘后才能進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，簧能量積聚滿(mǎn)格之后就會(huì)發(fā)出簧已儲(chǔ)能指示。當(dāng)簧能量滿(mǎn)足之后，行程開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，儲(chǔ)能回路接通，電機(jī)帶電并保持運(yùn)轉(zhuǎn)。 4、斷路器直流電阻增大
由于真空滅弧室的觸頭為對(duì)接式，所以在觸頭接觸電阻超出了實(shí)際的承載量范圍的話(huà)就會(huì)導(dǎo)致載流時(shí)觸頭的溫度上升，這樣通常會(huì)造成導(dǎo)電和開(kāi)斷電路情況的出現(xiàn)，因此接觸電阻值務(wù)必不能大于出說(shuō)明書(shū)規(guī)定的大值。觸頭簧的壓力的大小直接影響到接觸電阻的大小。所以說(shuō)有在測(cè)量之前要仔細(xì)的檢查超行程是不是滿(mǎn)足要求。接觸電阻值的要是出現(xiàn)持續(xù)升高的情況也是在一定程度上反應(yīng)著出觸頭電磨損度，它們之間的關(guān)系是相互影響的。
使觸頭在閉合碰撞時(shí)得以緩沖，把碰撞的動(dòng)能轉(zhuǎn)彈性勢(shì)能，抑制觸頭的彈跳。(4)為分閘提供一個(gè)加速力。當(dāng)接觸壓力大時(shí)，動(dòng)觸頭得到較大的分閘力，容易拉斷會(huì)鬧熔焊點(diǎn)，提高分閘初始的加速度，減少燃弧時(shí)間，提高分?jǐn)嗄芰ΑＳ|頭接觸壓力是一個(gè)很重要的參數(shù)，在產(chǎn)品的初始設(shè)計(jì)中要經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證、試驗(yàn)才選取得比較合適。如觸頭壓力選得太小，滿(mǎn)足不了上述各方面的要求；但觸頭壓力太大，一方面需要增大合閘操作功，另外滅弧室和整機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度要求也需要提高，技術(shù)上不經(jīng)濟(jì)。接觸行程真空斷路器毫無(wú)例外地采用對(duì)接式接觸方式。動(dòng)觸頭碰上靜觸頭之后就不能再前進(jìn)了，觸頭接觸壓力是由每極觸頭壓縮彈簧(有時(shí)稱(chēng)作合閘緩沖彈簧)提供的。所謂接觸行程，就是開(kāi)關(guān)觸頭碰觸開(kāi)始，觸頭壓簧施力端繼續(xù)運(yùn)動(dòng)至終結(jié)的距離，亦即觸頭彈簧的壓縮距離，故又稱(chēng)壓縮行程。接觸行程有兩方面作用，一是令觸頭彈簧受研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和服務(wù)為一體的規(guī)模型企業(yè)，公司技術(shù)力量雄厚，設(shè)備配套完善，產(chǎn)品型號(hào)多樣，隨著公司的不斷發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計(jì)科學(xué)、制作精良、造型美觀，是現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)的理想的配套產(chǎn)品，其中戶(hù)內(nèi)（外）真空斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，負(fù)荷開(kāi)關(guān)，氧化鋅避雷器，熔斷器，穿墻套管，絕緣子，電流互感器，高壓電力計(jì)量箱等一系列高低壓電氣產(chǎn)品暢銷(xiāo)全國(guó)各地我們以“科技興業(yè)，質(zhì)量創(chuàng)牌，誠(chéng)經(jīng)營(yíng)，優(yōu)良服務(wù)”的企業(yè)宗旨；一直致力于追求卓越的民族電氣工業(yè)，為廣大新老用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和良好的服務(wù)而不懈努力，您的滿(mǎn)意始終是我們追求的目標(biāo)，真誠(chéng)歡迎新老朋友惠顧，共創(chuàng)美好未來(lái)。壓而向?qū)佑|頭提供接觸壓力；二是保證在運(yùn)行磨損后仍然保持一定的接觸壓力，使之可靠接觸。一般接觸行程可取開(kāi)距的20％～30％左右，10kV的真空斷路器約為3～4mm。真空斷路器的實(shí)際結(jié)構(gòu)中，觸頭合閘彈簧設(shè)計(jì)成即使處于分閘位置，也有相當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，有預(yù)壓力。這是為使合閘過(guò)程中，當(dāng)動(dòng)觸頭尚未碰到靜觸頭而發(fā)生預(yù)擊穿時(shí)，動(dòng)觸頭有相當(dāng)力量抵抗電動(dòng)力，而不致于向后退縮；當(dāng)觸頭碰接瞬間，接觸壓力陡然躍增至預(yù)壓力數(shù)值，防止合閘彈跳，足以抵抗電動(dòng)斥力，并使接觸初始就有良好狀態(tài)；隨著接觸行程的前進(jìn)，觸頭間的接觸壓力逐步增大，接觸行程終結(jié)時(shí)，接觸壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值。接觸行程不包括合閘彈簧的預(yù)壓縮量程，它實(shí)際上是合閘彈簧的第二次受壓行程。合閘速度平均合閘速度主要影響觸頭的電磨蝕。如合閘速度太低，則預(yù)擊穿時(shí)間長(zhǎng)，電弧存在的時(shí)間長(zhǎng)，觸頭表面電磨損大，甚至使觸頭熔焊而粘住，降低滅弧室的電壽命。但速度太高，容易產(chǎn)生合閘彈跳，操動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出功也要增大，對(duì)滅弧室和整機(jī)機(jī)械沖擊大，影響產(chǎn)品的使用可靠性與機(jī)械壽命。平均合閘速度通常取0.6m/s左右為宜。分閘速度斷路器的分閘速度一般而言速度越快越好，這樣可以使首開(kāi)相在電流趨近于0前2～3ms時(shí)能開(kāi)斷故障電流；否則首開(kāi)相不能開(kāi)斷而延續(xù)至下一相，原來(lái)首開(kāi)相變?yōu)楹箝_(kāi)相，燃弧時(shí)間加長(zhǎng)了，增加了開(kāi)斷的難度，甚至使開(kāi)斷失敗。但分閘速度太快，分閘的反彈也大，反彈太大震動(dòng)過(guò)劇亦容易產(chǎn)生重燃，所以分間速度亦應(yīng)考慮這方面因素。