01   前言  

在中壓系統(tǒng)中，斷路器是不可或缺的主要元件，而真空斷路器在國內(nèi)占據(jù)著統(tǒng)治地位，因此，一個正確的電氣設(shè)計是與正確選擇真空斷路器分不開的。這一講我們來談?wù)勅绾握_選擇真空路器以及在真空斷路器選擇中常見的誤區(qū)。

02  開斷短路電流的能力不必過高

斷路器開斷短路電流的能力不必過高，但應(yīng)有余量，以便滿足今后因電網(wǎng)增容而造成短路電流增加的需要。但平時在電氣設(shè)計時，斷路器選擇的開斷能力過大，例如，在用戶的末端配變電站，10kV系統(tǒng)中，10kV母線短路電流大多在10kA 左右，容量稍大的系統(tǒng)的短路電流可達(dá)16kA,但在電氣設(shè)計圖上，看到的真空斷路器開斷短路電流的能力動輒為31.5kA, 有的要求開斷電流達(dá)40kA, 這樣大的開斷能力會造成投資的浪費(fèi)。在上述情況下，斷路器開斷能力可為20kA 或25kA 就足夠了。不過目前開斷31.5kA的真空斷路器需求批量大，制造成本及價格降低，反而普及程度較高。

在電氣設(shè)計中，所進(jìn)行的短路電流的計算，一般是偏大的，究其原因是在計算時忽略了電力系統(tǒng)的阻抗，以及回路系統(tǒng)中接頭電阻等因素。當(dāng)然，斷路器開斷能力一定要按照最大可能出現(xiàn)的短路電流考慮，但短路保護(hù)整定值不能按照最大短路電流作為整定基礎(chǔ)。因?yàn)槎搪窌r往往出現(xiàn)電弧，電弧電阻很大，設(shè)計計算時，把短路看成純金屬性三相短路，沒有電弧的發(fā)生，也不存在回路接頭電阻。在短路故障的實(shí)際統(tǒng)計中，實(shí)際上80%以上是單相短路，而且短路發(fā)生時都伴隨著電弧出現(xiàn)，這樣短路電流比理想狀態(tài)下的短路電流小很多。如果短路保護(hù)整定值過大，從而造成保護(hù)靈敏度降低或瞬動保護(hù)的拒動。在工程實(shí)際中，往往出現(xiàn)的不是斷路器不能開斷的問題，而是整定值過大，保護(hù)元件不起動的問題。順便提醒一句，純金屬三相短路基本不會發(fā)生，只有在維修后接地線尚未拆除就合閘才出現(xiàn)此種情況，但接地都采用接地開關(guān)或接地手車，而且都有連鎖功能，很難出現(xiàn)純金屬短路情況的發(fā)生。    

在電氣設(shè)計施工圖中，最經(jīng)常出現(xiàn)的情況是總進(jìn)線斷路器開斷能力比饋線回路斷路器開斷能力大一級，這倒沒有必要?？傞_關(guān)擔(dān)負(fù)母線短路故障開斷，分開關(guān)擔(dān)負(fù)饋線回路短路故障開斷，但在靠近饋線斷路器負(fù)載處，由于離母線非常近，短路電流與母線短路電流相差不大，因此，總開關(guān)與分開關(guān)的開斷能力應(yīng)一致。

03   斷路器電氣壽命及機(jī)械壽命要求不必過高

此處所說的電氣壽命，并不是平時所說的帶額定電流或一定負(fù)載電流按規(guī)定時間間隔循環(huán)斷開的次數(shù)，而是指斷開短路電流的若干次數(shù)而不必維修。此種斷開次數(shù)國家并無規(guī)定，一般生產(chǎn)廠家斷開30次短路電流即可。有些廠家的產(chǎn)品斷開50次，在用戶工程招標(biāo)過程中，經(jīng)?？吹綄嗦菲鞯拈_斷短路電流的次數(shù)有過高的要求，曾有某招標(biāo)文件中技術(shù)參數(shù)要求12kV線路保護(hù)用真空斷路器開斷額定短路電流100次，要求機(jī)械壽命100000次，斷開額定電流20000次，這些要求有點(diǎn)離譜了。過高的短路電流開斷次數(shù)實(shí)在沒有必要，短路故障是電氣中的重大故障，發(fā)生一次短路故障應(yīng)看作重大事故，要查清原因，提出改措施，避免以后發(fā)生類似事故。因此，在斷路器的有效工作年限，不過是斷開短路故障幾次罷了。系統(tǒng)電壓越高，短路故障的危害越大，但發(fā)生短路故障的概率越低。由此可見，中壓斷路器有斷開30次短路故障的能力足夠了。中壓斷路器開斷短路的型式試驗(yàn)費(fèi)用不菲，12KV的真空斷路器每開斷一次短路電流目前收費(fèi)的價格為人民幣為1萬元左右，過多的開斷試驗(yàn)，費(fèi)用太高，也沒有必要。是否開斷次數(shù)越多，開斷能力越好呢?這又是認(rèn)識的誤區(qū)。真空斷路器進(jìn)行短路開斷試驗(yàn)，關(guān)鍵在開始的前十次，只要前十次能夠開斷規(guī)定的電流，接下來問題就不大了。據(jù)型式試驗(yàn)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，開斷短路試驗(yàn)前十次，斷路器出現(xiàn)的問題的概率最高，隨著開斷次數(shù)的增加，故障概率逐步下降，當(dāng)開斷30次試驗(yàn)后，再做開斷試驗(yàn)出現(xiàn)故障的概率幾乎為零。因此，能夠開斷30次不能說明它不能開斷50次，只是不必做無謂的試驗(yàn)了。    

對于真空斷路器的機(jī)械壽命，要求高也無必要，M1 級本來不小于2000 次 ，M2級不過10000次，現(xiàn)在生產(chǎn)廠家若進(jìn)行機(jī)械壽命大競賽，一家產(chǎn)品25000次，另一家產(chǎn)品十萬次。在招投標(biāo)中，也是互相比機(jī)械壽命的高低，這對于配電用真空斷路器毫無意義，但一些特定場合，如經(jīng)常投切電動機(jī)，經(jīng)常投切電弧爐、自動電容補(bǔ)償回路的頻繁投切等的場合，采用真空接觸器更好(中壓電容器回路的投切常用 SF6斷路器)，接觸器的機(jī)械及電氣壽命達(dá)百萬次以上(它的電氣壽命是以開斷額定電流而非短路電流來衡量的)，何必在斷路器的機(jī)械壽命上較勁呢。

04  其他電氣參數(shù)的過高要求

斷路器的短時耐受電流是指在短路期間，斷路器承受短路電流的熱穩(wěn)定的能力，它與溫升不是一個概念，溫升試驗(yàn)是在長時間通過額定電流或規(guī)定電流時，斷路器有關(guān)各點(diǎn)的溫升  不能超過一定值。斷路器的短時耐受電流一般按3s  的時間試驗(yàn)，在此時間內(nèi)，短路電流產(chǎn) 生的熱量不能對斷路器造成損傷。斷路器熱穩(wěn)定能夠持續(xù)3s 時間足夠了，理由是，短路發(fā) 生后，為了保護(hù)選擇性的需要，可能按時間階梯進(jìn)行延時跳閘，定時保護(hù)時，相鄰斷路器跳 閘間隔為0.5s 即可保證動作的選擇性，如果斷路器相差兩級，跳閘延時為1s,   如果相差三 級，跳閘延時為1.5s, 現(xiàn)斷路器能夠承受3s 的短路電流，已經(jīng)足夠，但有的用戶或電氣設(shè) 計人員一定要求熱穩(wěn)定能力為5s, 實(shí)在無此必要了。    

斷路器的動靜觸頭在合閘過程中，容易彈跳，如果彈跳時間過長或者三相合閘不同期時 間較大，斷路器動靜觸頭間容易發(fā)生擊穿重燃，重燃使回路發(fā)生充放電過程，過電壓陡度增 加，幅值增大，此過電壓稱之為觸頭重燃過電壓，這種過電壓的危害甚至超過真空斷路器的 截流過電壓，對變壓器及電動機(jī)的匝間絕緣造成威脅，因此斷路器動靜觸頭的彈跳時間及三 相不同期時間不超過2ms, 目前斷路器的參數(shù)均按此參數(shù)生產(chǎn)，有的用戶要求上述時間小于 2ms, ，要求不超過1ms,  實(shí)在超過了目前技術(shù)水平。

05  真空滅弧室起步電流過大所帶來的負(fù)面問題

中壓真空斷路器的真空滅弧室起步電流為630A, 目前有的廠家630A的也不生產(chǎn)了，起步電流最小為1250A，造成這種情況的原因與真空滅弧室的制造有關(guān)。但也帶來一系列負(fù)面問題：由于真空滅弧室起步電流太大，由這種真空滅弧室組裝的真空斷路器起步電流必須與真空滅弧室一致，這樣一來，斷路器的極柱、極柱上的插接頭以及開關(guān)柜上的定觸頭等配套件都必須與真空滅弧室電流保持一致。這樣，在大多數(shù)情況下造成有色金屬材料的嚴(yán)重浪費(fèi)。例如，12kV真空斷路器所帶回路只是一臺1000kVA的變壓器，變壓器10kV側(cè)額定電流只有57.7A,  真空滅弧室額定電流1250A起步，因此，回路斷路器為1250A。這樣，斷路器所有配件額定電流均不小于1250A, 開關(guān)柜中的定觸頭額定電流也不小于1250A, 造成有色金屬的極大浪費(fèi)。這還不算，更浪費(fèi)的是開關(guān)柜中的主回路導(dǎo)體的載流量用戶或電氣設(shè)計人員堅持要求與斷路器保持一致，也就是回路導(dǎo)體載流能力按1250A考慮，實(shí)際上只要載流60A，回路最小截面通過動熱穩(wěn)定校驗(yàn)合格即可，回路導(dǎo)體有很大的節(jié)約空間。  

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