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(guó)內(nèi)占據(jù)著統(tǒng)治地位，因此，一個(gè)正確的電氣設(shè)計(jì)是與正確選擇真空斷路器分不開(kāi)的。這一講我們來(lái)談?wù)勅绾握_選擇真空路器以及在真空斷路器選擇中常見(jiàn)的誤區(qū)。

02  開(kāi)斷短路電流的能力不必過(guò)高

斷路器開(kāi)斷短路電流的能力不必過(guò)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(shí)在電氣設(shè)計(jì)時(shí)，斷路器選擇的開(kāi)斷能力過(guò)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(jì)圖上，看到的真空斷路器開(kāi)斷短路電流的能力動(dòng)輒為31.5kA, 有的要求開(kāi)斷電流達(dá)40kA, 這樣大的開(kāi)斷能力會(huì)造成投資的浪費(fèi)。在上述情況下，斷路器開(kāi)斷能力可為20kA 或25kA 就足夠了。不過(guò)目前開(kāi)斷31.5kA的真空斷路器需求批量大，制造成本及價(jià)格降低，反而普及程度較高。

在電氣設(shè)計(jì)中，所進(jìn)行的短路電流的計(jì)算，一般是偏大的，究其原因是在計(jì)算時(shí)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(kāi)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(shí)往往出現(xiàn)電弧，電弧電阻很大，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，把短路看成純金屬性三相短路，沒(méi)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(jì)中，實(shí)際上80%以上是單相短路，而且短路發(fā)生時(shí)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(guò)大，從而造成保護(hù)靈敏度降低或瞬動(dòng)保護(hù)的拒動(dòng)。在工程實(shí)際中，往往出現(xiàn)的不是斷路器不能開(kāi)斷的問(wèn)題，而是整定值過(guò)大，保護(hù)元件不起動(dòng)的問(wèn)題。順便提醒一句，純金屬三相短路基本不會(huì)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(kāi)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(jì)施工圖中，最經(jīng)常出現(xiàn)的情況是總進(jìn)線斷路器開(kāi)斷能力比饋線回路斷路器開(kāi)斷能力大一級(jí)，這倒沒(méi)有必要?？傞_(kāi)關(guān)擔(dān)負(fù)母線短路故障開(kāi)斷，分開(kāi)關(guān)擔(dān)負(fù)饋線回路短路故障開(kāi)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(kāi)關(guān)與分開(kāi)關(guān)的開(kāi)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(guò)高

此處所說(shuō)的電氣壽命，并不是平時(shí)所說(shuō)的帶額定電流或一定負(fù)載電流按規(guī)定時(shí)間間隔循環(huán)斷開(kāi)的次數(shù)，而是指斷開(kāi)短路電流的若干次數(shù)而不必維修。此種斷開(kāi)次數(shù)國(guó)家并無(wú)規(guī)定，一般生產(chǎn)廠家斷開(kāi)30次短路電流即可。有些廠家的產(chǎn)品斷開(kāi)50次，在用戶工程招標(biāo)過(guò)程中，經(jīng)?？吹綄?duì)斷路器的開(kāi)斷短路電流的次數(shù)有過(guò)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(kāi)斷額定短路電流100次，要求機(jī)械壽命100000次，斷開(kāi)額定電流20000次，這些要求有點(diǎn)離譜了。過(guò)高的短路電流開(kāi)斷次數(shù)實(shí)在沒(méi)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(guò)是斷開(kāi)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(jiàn)，中壓斷路器有斷開(kāi)30次短路故障的能力足夠了。中壓斷路器開(kāi)斷短路的型式試驗(yàn)費(fèi)用不菲，12KV的真空斷路器每開(kāi)斷一次短路電流目前收費(fèi)的價(jià)格為人民幣為1萬(wàn)元左右，過(guò)多的開(kāi)斷試驗(yàn)，費(fèi)用太高，也沒(méi)有必要。是否開(kāi)斷次數(shù)越多，開(kāi)斷能力越好呢?這又是認(rèn)識(shí)的誤區(qū)。真空斷路器進(jìn)行短路開(kāi)斷試驗(yàn)，關(guān)鍵在開(kāi)始的前十次，只要前十次能夠開(kāi)斷規(guī)定的電流，接下來(lái)問(wèn)題就不大了。據(jù)型式試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，開(kāi)斷短路試驗(yàn)前十次，斷路器出現(xiàn)的問(wèn)題的概率最高，隨著開(kāi)斷次數(shù)的增加，故障概率逐步下降，當(dāng)開(kāi)斷30次試驗(yàn)后，再做開(kāi)斷試驗(yàn)出現(xiàn)故障的概率幾乎為零。因此，能夠開(kāi)斷30次不能說(shuō)明它不能開(kāi)斷50次，只是不必做無(wú)謂的試驗(yàn)了。    

對(duì)于真空斷路器的機(jī)械壽命，要求高也無(wú)必要，M1 級(jí)本來(lái)不小于2000 次 ，M2級(jí)不過(guò)10000次，現(xiàn)在生產(chǎn)廠家若進(jìn)行機(jī)械壽命大競(jìng)賽，一家產(chǎn)品25000次，另一家產(chǎn)品十萬(wàn)次。在招投標(biāo)中，也是互相比機(jī)械壽命的高低，這對(duì)于配電用真空斷路器毫無(wú)意義，但一些特定場(chǎng)合，如經(jīng)常投切電動(dòng)機(jī)，經(jīng)常投切電弧爐、自動(dòng)電容補(bǔ)償回路的頻繁投切等的場(chǎng)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(wàn)次以上(它的電氣壽命是以開(kāi)斷額定電流而非短路電流來(lái)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(guò)高要求

斷路器的短時(shí)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(gè)概念，溫升試驗(yàn)是在長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)額定電流或規(guī)定電流時(shí)，斷路器有關(guān)各點(diǎn)的溫升  不能超過(guò)一定值。斷路器的短時(shí)耐受電流一般按3s  的時(shí)間試驗(yàn)，在此時(shí)間內(nèi)，短路電流產(chǎn) 生的熱量不能對(duì)斷路器造成損傷。斷路器熱穩(wěn)定能夠持續(xù)3s 時(shí)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(shí)間階梯進(jìn)行延時(shí)跳閘，定時(shí)保護(hù)時(shí)，相鄰斷路器跳 閘間隔為0.5s 即可保證動(dòng)作的選擇性，如果斷路器相差兩級(jí)，跳閘延時(shí)為1s,   如果相差三 級(jí)，跳閘延時(shí)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(jì)人員一定要求熱穩(wěn)定能力為5s, 實(shí)在無(wú)此必要了。    

斷路器的動(dòng)靜觸頭在合閘過(guò)程中，容易彈跳，如果彈跳時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者三相合閘不同期時(shí) 間較大，斷路器動(dòng)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(guò)程，過(guò)電壓陡度增 加，幅值增大，此過(guò)電壓稱之為觸頭重燃過(guò)電壓，這種過(guò)電壓的危害甚至超過(guò)真空斷路器的 截流過(guò)電壓，對(duì)變壓器及電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣造成威脅，因此斷路器動(dòng)靜觸頭的彈跳時(shí)間及三 相不同期時(shí)間不超過(guò)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(shí)間小于 2ms, ，要求不超過(guò)1ms,  實(shí)在超過(guò)了目前技術(shù)水平。

05  真空滅弧室起步電流過(guò)大所帶來(lái)的負(fù)面問(wèn)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(lái)一系列負(fù)面問(wèn)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(lái)，斷路器的極柱、極柱上的插接頭以及開(kāi)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(tái)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(kāi)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(kāi)關(guān)柜中的主回路導(dǎo)體的載流量用戶或電氣設(shè)計(jì)人員堅(jiān)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(guò)動(dòng)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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