126kV/40kA高壓真空斷路器研究

馮亮亮，武艷艷，張黎陽，王璽，劉震

(西安西電高壓開關有限責任公司，陜西 西安 710018)

1 引言

真空斷路器是高壓電器設備中一種極為重要的保護、控制設備，由于無火災、無污染以及優良的開斷性能等優點，在電力系統中特別是中壓電網中得到了非常廣泛的應用。但是目前對于126kV真空斷路器的研究仍處在研究初期并存在諸如高電壓等級滅弧所需的超高真空度保持、機構操作、傳動可靠性、氣體密封性等很多問題。本文在前人研究的基礎上對126kV電壓等級的真空斷路器進行了研究和開發。

2 主要技術參數與結構

2.1 主要技術參數

通過與國內外真空斷路器的比較，該126kV/40kA高壓真空斷路器的主要技術參數見表1。

2.2 斷路器總體結構

126kV/40kA高壓真空斷路器的總體結構主要包括:真空滅弧室、支柱絕緣子、框架、支架、操動機構以及傳動系統和管路系統等部分組成，總體采用一個操動機構操作完成三相斷路器分合閘動作的三相機械聯動結構，支柱與滅弧室里充0.12MPa的SF6氣體，三相斷路器和操動機構安裝在框架上并通過兩個支架支撐整個斷路器。其總體結構如圖1所示。

表1 主要技術參數

3 真空斷路器滅弧室結構

滅弧室是斷路器最重要的組成部分之一。126kV/40kA高壓真空斷路器滅弧室結構主要起支撐真空滅弧室、導電作用及降低合閘彈跳的作用。其主要結構包括真空滅弧室、上蓋板、法蘭、梅花觸指、導電塊、支架及導桿組件組成。其結構如圖2所示。

圖1 126kV/40kA高壓真空斷路器整體結構

圖2 126kV/40kA高壓真空斷路器滅弧室結構

在真空斷路器中有一個重要的問題就是要較小的合閘彈跳時間，為了避免真空中動靜觸頭硬碰撞，導致合閘彈跳時間太大，本真空斷路器滅弧室結構增加導桿組件降低合閘彈跳時間。在此導桿組件中采用彈簧組件緩沖真空滅弧室內動靜觸頭片的硬碰撞效應，達到降低合閘彈跳時間。該導桿組件主要由導桿、彈簧座、彈簧組件、軸套、導向套及銷子等零部件組成，其組成如圖3所示。該彈簧組件分別采用P2值為3515±300N和1770±160N兩只彈簧組成，通過彈簧的緩沖作用使得126kV/40kA高壓真空斷路器的合閘彈跳時間小于9ms，滿足該產品的技術要求。

圖3 導桿組件

4 型式試驗

4.1 大容量試驗

4.1.1 開斷和關合能力試驗

按GB1984規定進行，并符合本技術規范表8的要求。按試驗方式 T10、T30、T60、T100s分別進行10%、30%、60%、100%額定短路開斷電流試驗，按額定操作順序“O－0.3s－CO－180s－CO”各進行一次。

按試驗方式T100a進行100%額定短路開斷電流非對稱開斷試驗，按單分方式進行，三相各進行一次。直流分量百分數按40%進行。試驗時六氟化硫氣體充氣壓力值為0.1MPa。

4.1.2 近區故障開斷試驗

按GB1984進行，并符合本技術規范表9的要求。試驗時六氟化硫氣體充氣壓力值為0.1MPa。

4.1.3 失步開斷與關合試驗

按GB1984規定進行，并符合本技術規范第5.15條的要求。試驗時六氟化硫氣體充氣壓力值為0.1MPa。

4.2 絕緣試驗

按GB/T16927.1規定進行，試品充氣壓力值為0.1MPa，試驗電壓應符合本技術規范第5.12條的要求。

4.2.1 工頻電壓試驗

在SF6氣體壓力為0.1MPa下(20℃表壓)，對真空斷口間進行工頻耐壓試驗。

4.2.2 雷電沖擊電壓試驗

在SF6氣體壓力為0.1MPa下(20℃表壓)，對真空斷口間進行550kV雷電沖擊耐壓試驗;對斷路器相間、相對地進行550kV雷電沖擊耐壓試驗。

4.2.3 局部放電試驗

局部放電測量僅對環氧絕緣件單件進行，按GB/T7354規定進行，測量值不大于3pC。

4.2.4 輔助和控制回路的試驗

(1)輔助回路的絕緣試驗

按照GB/T11022規定進行，對地1min工頻試驗電壓為2000V。

(2)操作機構中各類線圈的匝間絕緣試驗

直流線圈為2.5倍額定電壓1min，交流線圈為3.5倍的額定電壓1min。

(3)儲能電機的絕緣試驗

用500V兆歐表測量其對地電阻，其值應大于0.5MΩ。

4.3 溫升試驗

按GB/T11022的規定進行。

4.4 機械壽命試驗

按GB/T1984標準規定，在充0.12MPa的SF6氣體下，該126kV/40kA高壓真空斷路器共完成了6000次機械壽命試驗，超額完成了M1級機械壽命試驗，試驗后進行了SF6氣體檢漏及滅弧室進行檢查，其完全符合試制要求。

圖4 合閘示波圖

5 結論

126kV/40kA高壓真空斷路器各試驗項目及試驗方法符合GB1984及IEC56的標準規定，是自行開發的新產品，具有自主的品牌，采用真空滅弧原理，配用彈簧操動機構，在電氣參數上達到額定電流2000A，額定短路開斷電流40kA。此產品的研發為252kV電壓等級的真空斷路器的研究奠定了基礎，為斷路器的綠色設計制造提供了一種選擇和前景。