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真空断路器机械特性的探讨--第1页

摘要：通过使用先进仪器对真空断路器机械特性进行测试分析，探讨了目前真空断路器机械特性参数存在的一些问题。关键词：真空

断路器；机械特性；参数1引言真空断路器的主要特点在于利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质，由于触头为对接式结构，使

得其机械特性参数与其它结构(如插入式)不同。真空断路器的机械特性表现为动触头相对于静触头的运动特性。笔者通过对真空断路器机

械参数的试验和分析，对传统分析、测试方法进行探讨，对机械参数在设计、使用、测试等方面存在的问题提出看法。2测试系统简图

以12kv真空断路器为例分析真空断路器的机械特性，图1为系统简图。测试是针对动导电杆下端点A相对于灭弧室静端面的运动

特性。传感器是基于霍耳效应的线性传感器，采用XBT型进口测试仪。3触头开距触头开距是指分闸位置时，开关一极的各触头间

或其连接的任何导电部分之间的总间隙[1]。

真空断路器的触头开距取决于额定电压、分断性质、耐压水平及寿命要求。为提高绝缘水平，应适当增大触头开距；为适应频繁操作，

提高真空断路器的寿命，应减小触头开距。真空灭弧室的机械寿命主要取决于波纹管，波纹管是真空灭弧室中最薄弱的元件。理论分析

表明，波纹管的疲劳寿命与压缩行程的35次幂成正比[2]。显然，减小压缩行程对提高波纹管的机械寿命非常有效。因此，调试时应防

止波纹管受到过量的压缩，操作时，还应注意过冲行程不宜过大。又由于真空断路器分闸时有重击穿现象发生，所以对于减小触头开距

应慎重。为便于探讨触头开距，将分闸状态的触头开距称为静态开距，而将分闸操作中的触头开距称为动态开距。3.1静态开距

通过仪器对真空断路器进行合闸操作测试，其C相时间行程特性曲线如图2所示。图中，纵坐标0点恢枚杂Χ下菲鞣终⑽恢茫ネ房

辔?.70mm(动触头由分闸位置到动、静触头刚接触点的行程)，即动、静触头导电部分间的间隙。

测量触头开距的传统方法是：分别测量动导电杆上一点在分、合闸位置时相对于同一基准的距离，二者之差则为触头开距，对应于图2

中，分闸位置到合闸位置的行程10.28mm，与真实间隙相差2.58mm。分析两种方法所测值出现误差的原因：①加工制造产生的误

差：动、静触头表面微观不平；触头表面相互不平行，对接不理想；②零件设计产生的误差：动、静触头材料、结构及导电杆刚度较小；

基体支撑部分刚度较小等。触头接触后，在触头弹簧压力及冲击力作用下，产生弹、塑性变形而导致。由于传感器是机械固定在动导

电杆端及上支架上，而且传感器的质量很小，所以对于该测量系统可认为是刚性的，同时，该例中对于测量基准也采用的相同基准，分

析也基于同一曲线，所以由测量方法产生的误差可忽略。根据统计，误差值因断路器及灭弧室的不同而有所不同，约为O～3mn，分散

性很大。为使测量结果准确、稳定，可使断路器空载合、分操作一定次数，拍平触头毛刺，增加接触面积，尽可能消除可能出现的塑

性变形，增强整体抗变形能力，以减小测量值的分散性。同时，由于系统弹性变形仍然存在，所以建议采用测试仪器直接读数，也可用

欧姆表等监测触头刚接触位置时，测量动触头在分闸位置与触头刚接触位置间的真实距离作为触头开距。3.2动态开距3.2.1最小动态

开距——有效开距真空断路器在分闸操作过程中，动、静触头间可能出现的最小间隙即最小动态开距。图3为重合闸测试的时间行

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程特性曲线图。2次分闸过程中的最小动态开距是不同的，对于该断路器的最小动态开距应取第2次分闸时的最小动态开距，即触头刚

接触位置与第2次分闸反弹最高点之间的距离为7.10mm。在2次分闸过程中，触头最小动态开距的不同是由缓冲器不稳定造成的。

目前，控制最小动态开距的办法是