10?kV斷路器真空滅弧室通用型試驗(yàn)工具的研制

葉健忠 甄成遠(yuǎn) 黎浩賢 利志軍

[摘? ? 要]針對(duì)真空滅弧室試驗(yàn)安裝步驟復(fù)雜、效率低，和真空滅弧室種類繁多，需各種不同型號(hào)的斷路器配合試驗(yàn)的問題。文章研制一種通用型，可滿足各型號(hào)真空滅弧室試驗(yàn)的工具，可實(shí)現(xiàn)真空滅弧室備品的周期性試驗(yàn)。其具備安裝靈活、操作簡易、輕型便攜等特點(diǎn)。可顯著提高真空滅弧室故障檢修效率，減少停電時(shí)間，提高企業(yè)經(jīng)營效益。

[關(guān)鍵詞]真空滅弧室;試驗(yàn);工具;通用型

[中圖分類號(hào)]TM561.2 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）11–00–02

Development of Universal Test Tool for Vacuum Interrupter of 10 kV Circuit Breaker

Ye Jian-zhong， Zhen Cheng-yuan， Li Hao-xian， Li Zhi-jun

[Abstract]Aiming at the problems of complex installation steps， low efficiency and wide variety of vacuum interrupters， it is necessary to cooperate with various types of circuit breakers for test. This paper develops a universal tool which can meet the test of various types of vacuum interrupter， and can realize the periodic test of spare parts of vacuum interrupter. It has the characteristics of flexible installation， simple operation， light and portable. It can significantly improve the troubleshooting efficiency of vacuum interrupter， reduce the power failure time and improve the operation efficiency of enterprises.

[Keywords]vacuum interrupter; test; tools; universal type

1 研究背景

10 kV真空斷路器具有開斷容量大、滅弧性能好、機(jī)械壽命長、運(yùn)行維護(hù)量小、檢修周期長等優(yōu)點(diǎn)，其在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

由于運(yùn)行條件各異及運(yùn)行時(shí)間到達(dá)一定年限后，斷路器真空滅弧室逐漸出現(xiàn)真空度降低、觸頭電阻增大等缺陷而需要更換真空滅弧室。更換真空滅弧室時(shí)，需進(jìn)行交流耐壓、真空度、絕緣電阻、回路電阻等試驗(yàn)。目前在真空滅弧室試驗(yàn)存在以下問題：①常規(guī)方法，將滅弧室安裝到斷路器再進(jìn)行試驗(yàn)，因部分備品與故障滅弧室為同批次產(chǎn)品，存在備品滅弧室試驗(yàn)不合格的風(fēng)險(xiǎn)，需反復(fù)拆裝，步驟煩瑣，效率低下，嚴(yán)重影響搶修復(fù)電時(shí)間。②即使車間有適用滅弧室備品的定期試驗(yàn)備用斷路器，但由于滅弧室拆裝工序煩瑣復(fù)雜，需要多人配合完成，耗費(fèi)人力成本。③各廠家的真空滅弧室種類繁多，尺寸各不相同。目前尚未有通用性的斷路器或工具可滿足對(duì)所有不同型號(hào)備品進(jìn)行定期的預(yù)試驗(yàn)，最終只能回歸到問題①。

針對(duì)上述問題，本文研制一種通用型可滿足各型號(hào)真空滅弧室試驗(yàn)的工具，其具有安裝靈活、操作簡易、輕型便攜等特點(diǎn)。可大大提高真空滅弧室故障檢修效率，減少停電時(shí)間，提高企業(yè)經(jīng)營效益。

2 真空滅弧室規(guī)格參數(shù)統(tǒng)計(jì)

真空滅弧室的廠家、型號(hào)、規(guī)格種類繁多，常見有額定電流范圍為630～6 300 A，其中以額定電流為1 250 A、3 150 A、4 000 A的型號(hào)最為常用。綜合統(tǒng)計(jì)（國產(chǎn)、合資及進(jìn)口等）各品牌廠家的滅弧室的開距范圍為8～12 mm，直徑范圍為10.5～14 cm，高度范圍為21.5～30 cm。滅弧室的固定底座有單螺絲固定、四螺絲固定、六螺絲固定3種結(jié)構(gòu)，螺絲規(guī)格為M10、M12。動(dòng)觸頭頂部與導(dǎo)向桿連接為單螺絲結(jié)構(gòu)，連接螺絲規(guī)格為M10、M12。

滅弧室的閉合壓力對(duì)斷路器的電氣及機(jī)械性能有重要的影響。滅弧室的工作壓力應(yīng)滿足以下要求：①能有效抑制合閘彈跳，減少分閘彈振;②滅弧室觸頭閉合時(shí)，接觸電阻保持在合格范圍內(nèi);③機(jī)械性能滿足額定閉合壓力的要求;④滿足動(dòng)穩(wěn)定試驗(yàn)的要求。根據(jù)開斷電流大小得出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

3 真空滅弧室試驗(yàn)工具的研制

3.1 試驗(yàn)工具的設(shè)計(jì)要求

真空滅弧室的試驗(yàn)?zāi)M真空滅弧室在實(shí)際運(yùn)行中的開斷和閉合兩種狀態(tài)。試驗(yàn)工具需滿足以下條件：①能將滅弧室動(dòng)靜、觸頭拉開至額定開距;②具有符合規(guī)范開斷電流的要求接觸壓力;③工具本身需要足夠的絕緣性能，能滿足承受1 min工頻耐受電壓42 kV的要求（考慮安全裕度耐受電壓為60 kV）;④工具應(yīng)用足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在拉、壓的反作用下不發(fā)生形變損壞;⑤具有通用性，可適應(yīng)不同尺寸、不同安裝方式的要求;⑥安裝靈活，操作簡便;⑦具有方便的試驗(yàn)接線接口。

3.2 試驗(yàn)工具的制作

真空滅弧室試驗(yàn)工具主要由四大部分組成：固定機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)接線機(jī)構(gòu)、測量機(jī)構(gòu)（圖1）。試驗(yàn)工具按適用于常用滅弧室的極限尺寸進(jìn)行制作。

固定機(jī)構(gòu)：真空滅弧室試驗(yàn)工具由四根絕緣支撐桿與上下金屬板固定構(gòu)成主體框架。底板配有四根絕緣支撐腳，對(duì)地絕緣。真空滅弧室采用倒裝固定，即固定底座朝上、動(dòng)觸頭朝下。通過燕尾凹槽固定塊與滅弧室的底座連接（燕尾凹槽固定塊內(nèi)有條形孔，可滿足單孔、四孔及六孔螺孔的固定），頂板配有燕尾凸槽導(dǎo)軌，其中凸槽中間有中心定位孔，通過燕尾凹凸槽配合，可將真空滅弧室固定在試驗(yàn)工具中心上。

控制機(jī)構(gòu)：控制功能主要由固定在試驗(yàn)工具底板的剪式升降臺(tái)實(shí)現(xiàn)，通過棘輪扳手轉(zhuǎn)動(dòng)升降臺(tái)的調(diào)節(jié)螺桿可控制升降臺(tái)的升降。①開斷控制：通過快速U形拉鉤將動(dòng)觸頭連接螺絲與升降臺(tái)螺絲連接，升降臺(tái)下降時(shí)帶動(dòng)動(dòng)觸頭向下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)、靜觸頭分開。②閉合控制：通過調(diào)節(jié)升降臺(tái)對(duì)動(dòng)觸頭施加閉合壓力，為防止動(dòng)觸頭桿受損，配有承壓導(dǎo)電盤固定在動(dòng)觸頭螺栓孔處。

接線機(jī)構(gòu)：試驗(yàn)接線導(dǎo)電桿分別位于焊在滅弧室底部燕尾凹槽固定塊和承壓導(dǎo)電盤的兩根導(dǎo)電桿，燕尾凹槽固定塊為銅材質(zhì)，與滅弧室底座有良好的接觸，減小由于滅弧室與工具之間的接觸電阻而造成的誤差，提高測量精度;承壓導(dǎo)電盤中心與動(dòng)觸頭頂部螺孔連接，平面與動(dòng)觸頭頂部接觸，也保證了良好的接觸性能。

測量機(jī)構(gòu)：試驗(yàn)裝置需測量的開距和閉合壓力兩個(gè)參數(shù)。剪式升降臺(tái)配有行程尺，可根據(jù)行程尺的讀數(shù)差，將滅弧室拉至額定開距。壓力測量方面，在承壓導(dǎo)電盤與升降臺(tái)間，接入絕緣板和充電式壓力傳感器，實(shí)時(shí)顯示閉合壓力（滅弧室的自閉力相對(duì)外加壓力較小，可忽略自閉力）。

3.3 試驗(yàn)工具操作方式

先將滅弧室的底座清潔后，與燕尾凹槽固定塊用內(nèi)六角螺絲連接固定。推進(jìn)燕尾凸槽中間，定位螺絲固定。分閘操作：動(dòng)觸頭安裝抗拉螺絲，快速U形拉鉤將動(dòng)觸頭與升降平臺(tái)連接，調(diào)節(jié)升降臺(tái)，根據(jù)行程尺刻度，拉至額定開距，進(jìn)行滅弧室在分?jǐn)酄顟B(tài)開的試驗(yàn)。合閘操作：拆除動(dòng)觸頭螺絲和快速U形拉鉤，安裝承壓導(dǎo)電盤、絕緣板、壓力傳感器。調(diào)節(jié)升降臺(tái)使閉合壓力達(dá)到額定值后，開展閉合狀態(tài)下的試驗(yàn)（圖2）。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

現(xiàn)場對(duì)采用傳統(tǒng)安裝方式與應(yīng)用工具進(jìn)行安裝的耗時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表2。相對(duì)于真空滅弧室傳統(tǒng)的安裝方式（2人、85 min），應(yīng)用試驗(yàn)工具（1人、25 min）操作便捷，工作效率得到顯著提升。

5 總結(jié)

10 kV斷路器真空滅弧室通用型試驗(yàn)工具的研制成功，提供了一種新的真空滅弧室試驗(yàn)方法，顯著提高應(yīng)急搶修的工作效率，減少停電時(shí)間，提高供電可靠性。而試驗(yàn)工具的通用性，滿足各廠家不同型號(hào)真空滅弧室的試驗(yàn)，為真空滅弧室的定期試驗(yàn)提供條件，可應(yīng)用于全國各變電站，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 范興明，劉旭東.真空斷路器真空度檢測方法探討[J].高壓電器，2011，42（8）：52-56.

[2] 馮衛(wèi)剛.真空滅弧室的額定觸頭壓力計(jì)算及降低[J].山東工業(yè)技術(shù).2017（19）：4.

[3] 孫洪斌.高壓斷路器開斷與關(guān)合試驗(yàn)方法的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].科技風(fēng)，2009（19）：182-183.

[4] 上海市電力公司.電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[M].北京：中國電力出版社，2007.

[5] 谷從旺，段永磊，李寶紅.斷路器本體吊裝翻轉(zhuǎn)工具的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2014（2）：6.