1问题与原因分析
1.1电压过低对真空断路器的影响
整流之后变成“脉动”的直流电，当控制线圈两端电压在低于额定电压75%以下，合闸机构得到的操作力不足以提供足够的合闸力，则会降低合闸速度，延长合闸时间，触头间的击穿电弧会过多地停留在动触头和静触头之间，造成触头熔焊。合闸过程中的断路器动导杆弹跳同样对断路器的真空管存在危害，合闸时间越短，动静导杆间的电弧存在时间越短，弹跳时对触头的磨损越轻，合闸时间越长，动静导杆间的电弧存在时间越长，弹跳时对触头的磨损越严重，会严重影响真空管及真空断路器的使用寿命，其合闸时间≤70ms，弹跳时间≤2ms效果为佳。断路器还会因电压过低不能合闸，处于合闸触发状态的线圈因通过的电流过大而烧毁。真空断路器的分闸通过欠电压线圈和分励线圈两种分闸方式，欠电压脱扣器和分励脱扣器在低于额定电压的工作电压下进行分闸，同样得不到足够的操作力，会降低分闸速度和时间，一方面会使线圈的带电时间加长，容易烧毁线圈，另一方面分闸时间越长电流过零时在动静导杆间的介质强度恢复速度越慢，动静导杆间的介质强度恢复速度小于导杆间恢复电压时，会使电弧重燃，动静导杆间温度急聚上升,熔焊动静导杆间触头分闸时间≤30ms为佳。
1.2电压过高对真空断路器的影响
当工作电压超过额定电压110%时，真空断路器的控制线圈会过热，破坏绝缘层，引起热击穿，会使线圈烧毁，还会由于电压过高引起断路器的机械性能发生变化，当电压过高时，断路器的动静导杆间的触头压力加大，触头超行程相应加大，断路器的分闸速度将降低，分闸时间加长同样会使动静导杆间触头发生熔焊。因此必须保证真空断路器控制线圈两端的工作电压处于额定且稳定的工作状
2问题解决途径
可以对真空断路器控制线圈两端电压滤波，用以稳定其两端电压，常用的滤波有电感滤波和电容滤波两种，电感滤波时由于电感的电阻很小，交流电阻很大，故通过电感的直流分量损失会很小，但由于线圈电阻和电感的分压后，交流分量在电感上的比重比较大，因为电感越大，线圈电阻越小则整流滤波效果越好，因此电感滤波适合线圈中电流比较大的场合。电容滤波时通过并联的电容器可以在电压上升时对电容充电储存能量，当电压下降时电容器开始向控制线圈回路放电，使控制线圈两端的电压趋于平稳，电容滤波适用于线圈电流较小的环境。电容滤波整流电路如图3所示，波形图如图4所示。电容滤波特点如下。1）增加了电容的滤波电路，线圈两端电压直流成分增加了，波动减少，不仅使线圈两端电压升高，还变得更平稳了。根据电容放电时间常数τd=RHC，RHC越大刚电容放电越慢，输出电压的波纹越小，U0越大，为了保证平稳的线圈两端电压，时间常数为τd=RHC≥（3～5）T／2，则输出线圈两端的电压值约为U0≈1.2Ui，为了获得更好的滤波效果，电容的容量通常选用稍大一些。电容滤波后的线圈两端电压当UC=U0时，脉动系数为S=，为了减少电压的脉动，采用的滤波电容容量越大越好。2）滤波电路中只有当Ui＞UC时二极管才能导通，电容放电时间常数越大，则U0的值越大，线圈中的电流越大，同时整流桥中的二极管导通角越小，承受的峰值电流越大，电容在充电过程中二极管承受的冲击电流会影响整流管的使用寿命，因此选择二极管时，应有2~3倍的电流裕量。3）电容滤波电路外特性如图5所示，当C改变时对线圈两端电压的影响，当RH越小，IH越大，U0下降越快，滤波电路的带载能力越差，因此电容滤波电路适用于电流较小且负载固定的电路中。电容滤波特性如图6所示，脉动系数受C的影响，RH越小IH越大，C越小S越大，因此加大C的容量可以减小S。整流后的波形虽然转换成了比较平滑的直流电压，但由于线圈两端电压的平均值取决于整流前输入电压的有效值，当电网电压变化时，线圈两端的电压平均值随之变化，因此为获得稳定性更好的直流电压，需在线圈控制回路中加入稳压电路，如图7所示。通过稳压电路中稳压二极管的电流调节作用，再通过限流电阻R上的电流和电压变化来补偿，起到稳压的作用。
3结束语
通过在真空断路器控制线圈中加入电容和稳压电路的方法改变线圈两端的电压质量，利用电容和稳压电路的补偿、滤波使真空断路器两端的电压保持在额定电压，不受电压波动的影响，保证断路器的合分闸速度，减小由于速度过慢对真空断路器的危害，延长断路器的使用寿命和安全
作者：常海英 马立爽 单位：煤科集团沈阳研究院有限公司
相关专题：动力机制 金属功能材料 小木虫
