CN1058352C - 真空开关高频放电老炼装置 - Google Patents

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Abstract

一种真空开关高频放电老炼装置，包括：调压器(TY)，与调压器(TY)输出端相连接的试验变压器(H.V.T)，试验变压器(H.V.T)的高压端连接一限流电阻(Rm)，限流电阻(Rm)的另一端接一可调电感(L)，可调电感(L)与一高压陶瓷电容(C)相串联后接地线，可调电感(L)与高压陶瓷电容(C)的串联支路与真空开关(VCB)两端并联，具有放电电流较大，单位时间内的放电次数大大增加，触头表面浅层均匀熔化，加速触头表面放气的作用明显，施加电压所需时间大大减少的特点。

Description

真空开关高频放电老炼装置
本发明涉及真空开关生产过程中，在排气抽真空阶段所采用的电压老炼装置，本发明的装置可使真空开关电极表面的金属尖端、杂质、污染物等通过放电而消除，并使触头表面浅层均匀熔化达到加速触头表面放气的作用。
目前真空开关的老炼设备主要包括：调压器(TY)，与调压器(TY)输出端相连接的试验变压器(H.V.T)，试验变压器(H.V.T)的高压端通过限流电阻(Rm)与真空开关(VCB)相连接。J.Ballat等与1993年公开了一种电压老炼电路(文献：J.Ballat，et al，Spark Conditioning Procedures forVacuum Interrupter in Circuit Breakers，IEEE Transaction on ElectricalInsulation，Vol.28，No.4，August 1993，pp468～472)，是在真空开关(VCB)抽完真空后进行电压老炼，得出如下结论，在真空开关(VCB)两端并联电容器(C)老炼效果不好，认为并联电容器(C)与真空开关(VCB)之间增加一个限流电阻老炼效果好。
电压老炼的操作方法为把真空开关触头拉到一定开距，调节调压器(TY)，使真空开关(VCB)两端工频电压升高直到发生放电；放电停止后，继续升压；最终达到某一要求电压值。其目的是提高真空开关的耐压特性，消除电极表面的金属尖端、杂质、污染物等。现有装置在电压老炼时的缺点是放电电流较小，不能使触头表面浅层熔化，对加速触头表面放气的作用不大；单位时间内的放电次数极少，即使施加电压时间很长(如30分钟)，放电在电极表面也不均匀，不能有效地消除金属尖端、杂质、污染物等，这样造成设备利用率和生产效率低。
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种真空开关高频放电老炼装置，具有放电电流较大，单位时间内的放电次数大大增加，触头表面浅层均匀熔化，加速触头表面放气的作用明显，施加电压所需时间大大减少的特点。
本发明的装置包括：调压器(TY)，与调压器(TY)输出端相连接的试验变压器(H.V.T)，试验变压器(H.V.T)的高压端连接一限流电阻(Rm)，限流电阻(Rm)的另一端接一可调电感(L)，可调电感(L)与一高压陶瓷电容(C)相串联后接地线，可调电感(L)与高压陶瓷电容(C)的串联支路与真空开关(VCB)两端并联。
本发明的真空开关高频放电老炼方法包括以下步骤：
首先，在真空开关(VCB)排气阶段，烘烤保温结束后，当真空度达到1×10-4Pa时，将真空开关(VCB)触头拉开一定的距离；将本发明装置的可调电感(L)与高压陶瓷电容(C)的串联支路的高压端与地线分别接到真空开关(VCB)两端，调节调压器(TY)使试验变压器(H.V.T)输出工频高压，可使真空开关(VCB)形成连续放电，可观察到真空度大幅度下降，说明使触头表面放气的作用明显，放电持续时间约10秒左右可自动停止，
图1是本发明的装置线路原理图。
图2是本发明放电次数与现有技术放电次数的比较图，其中(a)是现有技术在100ms内的放电次数；(b)是本发明在100ms内的放电次数；
图3是本发明放电熔化斑与现有技术放电熔化斑的在触头表面分布比较图，其中(a)是采用本发明处理后真空开关触头表面放电熔化斑分布；(b)是采用现有技术处理后真空开关触头表面放电熔化斑分布。
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细说明。
参照图1，当调节调压器(TY)，试验变压器(H.V.T)输出工频高压，通过限流电阻(Rm)向高压陶瓷电容(C)充电，当试验变压器(H.V.T)输出工频高压达到一定值时，使真空开关(VCB)的触头之间击穿，使高压陶瓷电容(C)通过可调电感(L)向真空开关(VCB)的触头之间放电。高压陶瓷电容(C)的最佳值为500～1500pF，可调电感(L)为线绕空心电感，其最佳值为0～60μH。对于纵向磁场真空灭弧室而言，由于触头的特殊结构，电流在触头上流动时，会产生纵向的磁场。所以在高频下的放电电感量(2L1)较大，可调电感(L)可取为0或较小值，其他型式真空灭弧室可调电感(L)可取较大值，线路中电感(2L1+L)与外加电容组成一个谐振电路，每次放电时，储存在电容器中的能量释放并形成高频振荡电流，其频率在0.6～3MHz为最佳值，高频振荡电流幅值衰减到一定值时，由于真空灭弧室的高频熄弧能力很强，从而自然在某次过零点熄弧，放电过程终止。由于外施电压的作用，击穿将反复发生；放电能量使触头表层产生微米级的熔化。高压陶瓷电容(C)的取值大，放电能量大使触头表层产生熔化深度大，同时试验变压器(H.V.T)的容量也应增大。试验变压器(H.V.T)在真空开关(VCB)的触头之间放电的短暂时间内，由限流电阻(Rm)保护。
本发明在以下参数下做了对比试验：相同型号的纵向磁场真空开关；触头拉开距离分别为2mm；高压陶瓷电容(C)为649pF，可调电感(L)为6μH；试验变压器(H.V.T)为100kV、10kVA；限流电阻(Rm)为10000Ω、600W线绕电阻。
参见图2，其中横坐标为时间轴，纵坐标为放电电流轴。由图2(a)、图2(b)相比较可见，本发明在单位时间内的放电次数大大增加，观感为连续放电。
在大量试验的基础上，分析一些典型的击穿电流波形，得到本发明和现有技术击穿电流的参数对比如下表所示，现有技术，击穿电流峰值为700～800A；本发明的击穿电流幅值增加到1500A，增加到原来的2～3倍，放电持续时间为5～8μs，相对于现有技术的0.5～2μs，也增加了几倍。击穿发生的次数变为十几至几十次，远多于现有技术。
    幅值(基准为   频率(MHz) 持续时间(μs)     次数
 现有技术     1)1   15～30     0.5～2       1
  本发明     2～3   2～3     5～8     10～30
参见图3，由图3(a)、图3(b)对比可知：现有技术放电熔化斑数量少，在触头表面分布极不均匀，放电熔化斑在照片中为黑色圆斑。本发明放电熔化斑数量多，在触头表面分布均匀，由于本发明放电熔化深度较大在照片中为白色圆斑。
由此可见，本发明电压老炼的方法明显优于现有技术的方法，在排气阶段使真空开关的电极表面很快得到较彻底清洁化，而且电极表层微米级的金属含气量也大为降低，有利于加速真空开关达到一定的高真空度，使电压老炼工效大大提高。

Claims (5)

1、真空开关高频放电老炼装置，包括一调压器(TY)，与调压器(TY)输出端相连接的试验变压器(H.V.T)，其特征在于，试验变压器(H.V.T)的高压端连接一限流电阻(Rm)，限流电阻(Rm)的另一端接一可调电感(L)，可调电感(L)与一高压陶瓷电容(C)相串联后接地线，可调电感(L)与高压陶瓷电容(C)的串联支路与真空开关(VCB)两端并联。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的电容(C)的电容值为500～1500pF。
3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的可调电感(L)的电感值为0～60μH。
4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的电容(C)为高压陶瓷电容器。
5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的可调电感(L)为线绕空心电感。
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