真空断路器范文10篇

真空断路器范文篇1

关键词：常规户外真空断路器自动化改造应用

近年来，随着农网建设的不断扩大和深入，农村配网的运行方式也在发生着根本性的变革。一方面，各类用户对电压质量和供电可靠性提出了新的要求，另一方面，农网35kV变电站实行综合自动化及无人值班已成为县级电网自动化发展的方向。在这样大规模的建设和发展过程中，为了合理安排建设投资，合理利用现有资源，许多运行中的变电所仅以增容、扩建和改造为前提进行相关的技术改造，大量的设备并没有必要立即淘汰和作废。尤以10KV出线开关为主，许多老式变电所在最大限度的发挥其原有设备的性能外，只需经过相应的附件更换、加装和回路改造，就能完全满足微机系统自动化运行的管理要求。

我宁夏固原地区和陕西省接壤，许多变电所大量应用了陕西宝光集团有限公司宝鸡真空开关厂生产的ZW8-12型断路器系列产品。这种真空断路器一度代替原来的注油断路器，实现了断路器的无油化管理，在农村变电所中发挥了重要的作用。目前随着变电所综合自动化水平的不断提高，这种开关的机构操作和二次控制方式已在一定程度上限制了变电所的自动化改造。但为了节省大量的投资。对该断路器进行必要的技术改造后是能够完全满足这些要求的。

一、zw8-12型断路器操作机构的工作原理

1.操作机构的基本配置

固原地区绝大部分农村35KV变电所中都选用了这种开关为CT23-D型的弹簧操作机构。这些操作机构的跳合闸线圈根据订货的要求不尽相同，有的配置的是交直流两用线圈，有的为交流线圈。即AC/DC220V或AC220V。储能电机都选用了交直流两用，即AC/DC220V。储能行程开关都为为单轮旋转式行程开关，共安装了两只。行程开关的接点如图一所示。

2.操作机构工作原理简要说明

该原理图普遍按分合操作回路和储能回路共用一个控制电源的情况下进行接线安装。一般在二次用UPS电源来保证这种交流电源的可靠性。行程开关完成了两个功能，首先是储能回路的通断切换，其次是对合闸回路的未储能闭锁。剩下的接点可以用来实现储能回路的信号指示。如图二所示。

二、利用微机自动化实现开关监控的目的和要求

1.控制回路用直流方式进行供电和操作，且分合闸电源、储能电源以及信号电源分离。

随着各配电负荷的性质越来越重要，工程在扩建过程中的容量增大，一套简单的交流电源屏配置一台UPS作为全所的不间断电源供电已经不能满足要求。这就需要增加直流屏来实现。为了最大限度的利用直流屏增加供电可靠性，以及实现微机装置的操作要求。选用直流方式供电和操作。

各控制电源回路分离的目的是为了使二次回路之间相互独立，避免干扰，提高供电的可靠性。以及在发生故障时能减少控制回路的停电范围并进行迅速的诊断和处理。

2.增加信息采集回路，完善微机对断路器的监控功能。

为了实现断路器在微机自动化中的监控，需要对断路器的模拟量和开关量进行采集。其中，模拟量的采集主要通过电量变送器实现。为简化设备，我们将常测仪表、计算机监控装置共用变送器来进行二次线路改造。也可以通过断路器的多抽头互感器来引用。

3.改造过程在原常规控制回路的基础上进行，且要符合实际情况。做到以最少的改动满足微机监控系统的最大要求。

三、常规户外真空断路器在微机监控系统中应用存在的问题

1.分、合线圈是交直流两用则不需要更换，若为交流线圈，则根据需要更换为相同通断能力的直流线圈即可。储能电机一般都为交直流电机故不需要更换。

2.行程开关CK的接点在直流控制回路中不能满足改造后的需要

CK为单轮旋转式行程开关，本断路器共安装了两只。但在目前的应用中已不能满足要求，首先，它的接点不够用，另外加装这种行程开关是不现实的，其次，需要用重动继电器来扩充触点。

3.利用重动继电器的的重要性在于：重动继电器除提供触点外，还起到电气隔离作用。监控系统的信息采集回路不直接引到高压开关，防止高压开关的强电磁干扰侵入到监控系统。重动继电器应选用快速中间继电器，并且要做到监控、位置指示信号、遥信共用。

四、常规户外真空断路器在微机监控系统中的改造

1、改造原理图：

基于以上的目的和要求，我们将该断路器的二次控制回路进行如下改造：

2、改造说明：

(1)图三中，将原行程开关接点用中间继电器KM接点代替，实现储能电路与合闸电路的电气联锁，保证只有在储满能的条件下，才可进行合闸操作。

(2)图四中，增加了重动中间继电器KM。它们的作用是，一、扩充断路器的机构接点，二、保证储能过程连续进行，避免储能电机在重负荷下启动，三、给微机测控系统提供接点，并实现了电气隔离。继电器建议选用DZB-10B型系列。

(3)电容器C并联于CK接点目的是在直流回路中，为避免因直流回路电流过大烧毁电动机，电容器建议选用2微法/400伏油浸电容。

(4)图五中，拆除原套管CT连接的过流脱扣回路，而直接串入微机保护装置回路，使断路器在微机装置回路中实现各种保护动作。另一组套管CT同时引入微机测控装置，实现微机遥测功能。在微机装置中引入断路器辅助触点和中间继电器接点实现断路器的遥信监视。

(5)通过控制屏上的微机装置出口，与后台机连接，实现一次设备的“四遥”功能。为未来综合自动化变电所的远动奠定了基础。

五、实际改造中应注意的几个问题：

1、控制直流电源应尽量将操作电源和储能电源从直流屏上用单独的带辅助接点的空气开关分别供给，空气开关的辅助接点作为遥信的开关量采集，以实现操作电源和储能电源的微机监控。

2、由于CT23-D型的弹簧操作机构的空间余度很小，只能将体积很小的电容器加装在机构箱内，而中间继电器须在端子箱或控制屏上加装。

真空断路器范文篇2

状态检修是以安全、可靠性、环境、成本等为基础，依据设备的运行工况、基本状态以及同类设备家族历史资料，通过设备状态评价、风险评价、制定设备检修计划，达到设备运行安全可靠，检修成本合理的一种设备维修策略

我国实行了几十年的定期检修制,随着新工艺、新技术的不断应用供电技术变得日趋完善与成熟,鉴于传统的定期检修制度及离线试验所暴露出来的问题,即一方面盲目地对多数完好设备定期检修,造成人力物力浪费而且这种过度维修还可能引人新的故障隐患;另一方面还存在因一些产品性能缺陷包括绝缘缺陷未能得到及时发现检修而发展成重大故障的可能。供电系统的可靠性在很大程度上取决于电力设施的可靠性。随着电网容量的增大和用户对供电可靠性要求的提高,维修管理的重要性日益显现出来。检修费用占电力成本的比例也不断提高。如何采取合理的检修策略和正确决定检修计划,以保证在不降低可靠性的前提下节省检修费用,便成为供电部门或负责电气设备维修的公司面临的重要课题。这使得供电企业检修策略由定期检修方式向状态检修方式发展。

我国于20世纪80年代引进状态检修技术(因是国外引进航天器的配套技术,仅局限与航天和航空业)，伴随着我国核电站投入商业运行,状态维修技术由核电站延伸到常规发电厂,并在电力行业进一步推广应用。

2真空断路器的维护与状态检修

通过我厂10KV开关的改造证明采用真空断路器改造老系列的开关柜的少油断路器,其技术成熟可行,并具有投资少、见效快,改造期间停电时间短等优点该项技术值得在城网和企业电网的技术改造中推广应用。要确保真空开关安全、可靠地运行,一定要做好以下两项工作。

(1)做好开关设备的选型工作,严格把好开关调试交接关。

(2)在运行中加强开关设备的监视,争取做好预防性试验工作。

2.1真空断路器的维护

（1）调试、交接试验。

实践证明,只有严格把好设备的调试及交接试验关,及时发现并处理设备存在的先天缺陷,才能保证设备以良好的状况投入运行,减轻运行中的压力,降低设备运行中的故障和事故率。做好真空开关调试及交接试验工作,及时发现真空开关本体漏气及附属绝缘件击穿机构(含连杆、分合闸缓冲器等)异常,机械特性(弹跳、速度、同期等)不合格等情况,作出整改处理后才投入运行,对确保运行的安全相当重要。来源

（2）定期检测。

真空开关本体常见的缺陷主要有:真空泡慢性漏气、本体绝缘件绝缘击穿等。在目前仍未有完善的在线监测手段的情况下,定期检查绝缘,试耐压即预防试验是检验上述缺陷的主要手段。真空开关出现问题的时间主要集中在投产6个月到2年这段时间,这时真空开关的运行状态较不稳定,需加强运行检测。在新投运真空断路器增加了投运后3个月6个月、1年各进行一次预防性试验的内容,然后再按正常的预试周期进行预试,从而达到在真空开关不稳定期间内加强对其运行检测的目的。实践证明效果很好。

但需要说明的是开关本体绝缘子,特别是拉杆绝缘子是非“全工况”产品,运行中常因爬距不足和裂痕等原因造成电击穿或闪络放电。更要注意那些为满足爬距而采用内外两层结构的拉杆绝缘子,其内外两层之间的有机填充物在内部有气泡或受潮时亦会产生沿面闪络和电击穿。

（3）加强运行巡视。

在操作中注意观察有无异常现象,如在分闸操作中,开关断开后,检查电缆头的带电显示装置有无显示带电;拉开母线侧刀闸时,观察刀口有无火花和真空泡有无闪光(玻璃泡)。

2.2真空开关的状态检修

定期测量断路器的超行程;真空断路器的超行程与少油断路器的超行程的概念有所不同,少油断路器的超行程

为动触头插入静触头的深度,而真空断路器的超行程为分合闸绝缘拉杆一端触头弹簧被压缩的距离,这个距离要保持在要求的范围内,触头间就有足够的压力,就可以保证触头接触良好。真空断路器的超行程一般为4mm(+05、-1;不同型号的断路器有差异),触头允许磨损厚度一般为2-3mm。真空断路器在分合负载电流或故障电流过程中,触头不断磨损,从而超行程不断减少因此必须定期对断路器的超行程进行测量,对不符合要求的要及时调整,以保证触头间有足够第二压力以保证其接触良好。一般真空断路器每开断2000次或开断短路电流两次及新投入运行3个月,应进行一次超行程测量。

（1）机构的检修。

一般来说,真空开关的检修主要针对机构检修,开关的本体不能检修。对机构的检修严格执行有关检修规程、规定和检修工艺导则,保证检修质量。

①新投运1年后,利用停电机会,应进行一次分合闸时间、速度、同期、弹跳、行程、超程、动作电压及机械连动部分的测试和维护工作在维护中注意对开关分合闸缓冲器的动作性能进行检查。

②运行中的机构利用停电机会每年进行一次维护工作。

③运行中的机构每4年进行一次大修,不能以临修代替大修。

（2）开关本体的检修。

通过测量试验和统计对真空泡的运行状态作出综合的判断,定期检测灭弧室的真空度。真空断路器灭弧室的真空度直接影响到断路器的开断能力。一般灭弧室真空度应每开断2000次或每年进行一次检测。检测方法为在真空断路器动静触头在正常开距下(13mm),两触头间以不大于12kV/s的速率升加工频电压至42kV,稳定一分钟后应无异常现象。灭弧室更换条件。对使用寿命己到或有异常现象的灭弧室必须更换,其更换的条件一般是：真空断路器的触头磨损已达到或超出规定值；灭弧室真空度已达不到标准的要求值；其机械操作寿命已达到规定值,真空断路器灭弧室的更换,应严格执行制造厂的具体技术标准和相关的技术要求。

①测量试验。对真空泡进行分合闸耐压试验以发现漏气;测量真空泡合闸接触电阻,结合行程、超程等参数判断触头的损坏情况。

②极限开断电流值统计。真空开关在达到极限开断电流值时,应更换真空泡。极限开断电流值IΣ可由厂家给定的额定开断电流及满容量开断次数计算得出:

IΣ=n极限.I满容量

统计极限开断电流值的内容有以下两点:

(1)正常的开断操作:

式中nl-正常开断次数;Ir-厂家提供的开关额定工作电流。

(2)短路开断:

式中n2——短路开断次数.Ik—母线最大开断电流。

3结束语

状态检修对保障电力系统的安全生产、减少检修成本有着重要的意义。同时真空断路器已经得到广泛的使用，但是一直没有相应的检修标准，而各厂家的真空断路器在机构上也不尽相同，在使用维护方面，不宜实行某些厂家所提倡的长周期、高次数维护甚至免维护允诺，而应及时开展日常维护及状态检修试验工作。

真空断路器范文篇3

关键词：断路器永磁机构特性配合

1断路器与机构传动方式配合

目前，国内外生产的永磁机构（双稳态）动铁心行程（即动铁心与磁轭之间气隙）都比较小（通常不大于25mm），远小于常规电磁、弹簧、液压和空压操动机构的行程。因此，目前它还只能配用在触头行程较小的中压真空断路器上。

如果单从满足断路器行程方面要求，可以通过放大传动机构的输出行程，满足大行程断路器要求。但是，目前国内外生产的永磁机构的分、合闸力也较小，通常在2000～4000N，最大也不大于6000N。在将它与断路器配用中，往往只能利用传动机构的行程缩小、作用力放大，而不能利用行程放大、作用力缩小的功能。

12kV真空灭弧室的触头开距一般约为10mm，当触头弹簧直接设在动触杆上，超程约3mm时，真空灭弧室要求行程（触头开距加超程）为13mm左右。如果选用行程为25mm的永磁机构，就需设计中间传动机构使行程匹配，而且在设计传动比时必须考虑行程损失因素。

40.5kV真空灭弧室触头要求行程约25mm（开距约20mm，超程约4.5mm），正好与行程为25mm的永磁机构相匹配，可采用操动机构与真空灭弧室动触杆同轴连接的传动方式。这样不仅可以减少行程损失，而且有利于抑制合闸弹跳。

2永磁机构分、合闸状态保持力的选择

永磁机构结构简单，动作可靠性高，无需合分闸位置机械保持和脱机装置，它是由永久磁铁产生的吸力使断路器保持在分、合闸位置[1]。

真空断路器要求一定的触头接触压力，因此，永磁机构的吸力不仅要能克服触头弹簧的反作用力和其他反力，而且还必须具有足够的合闸位置有效保持力，防止受到外界可能因素作用下（机械震动、电动力等）出现自动误分闸。该保持力的大小不仅决定了断路器合闸保持性能，而且还决定了分闸功及分闸速度等重要参数。

根据试验得出合闸有效保持力:当开断电流为20kA及以下者，宜选择在500～700N；开断电流为31.5kA及以上者，宜选择在700～1000N。

因为双线圈永磁机构不需要装设全行程的分闸弹簧，操动机构只需要不太大的保持力就可使断路器可靠地保持在分闸状态。考虑永磁机构必须有足够大的合闸功才能保证断路器具有足够的关合能力。所以，永磁机构的分闸保持力也不能太小。根据试验得出永磁机构的分闸有效保持力宜选择在2000～3000N。

永磁机构的永久磁铁回路通常是按吸力要求最大的一侧（合闸侧）设计的，而另一侧必须采取减小其吸力的措施，在动铁心与磁轭吸合面之间加隔磁片及减小其有效吸合面积；在分闸侧装设短程弹簧抵消一部分分闸保持力，才能同时满足断路器分、合闸的特性要求。

3断路器与永磁机构分、合闸功的选配

配用永磁机构的真空断路器所需要的合闸功如图1中的oabcde阴影部分面积。从合闸起始位置至触头刚闭合位置所需要的合闸力较小，一旦触头弹簧开始压缩，所需要的合闸力突然增大。abcd是断路器需要的合闸力特性。

它所输出的合闸功如图1中的ofge阴影部分面积；曲线A为机构永久磁铁产生的合闸力，B为合闸电磁铁产生的合闸力，C为A和B两方面力合成后的总合闸力输出特性。

真空断路器与永磁机构两者理想的合闸配合，不仅要求C始终高于abcd曲线，而且还要求ofge的面积适当大于oabcde的面积。

配用永磁机构的真空断路器所需要的分闸功为图2中oabc阴影部分的面积，它主要由断路器可动部分质量和真空灭弧室触头额定反力所构成，呈均匀上升分闸力曲线，如图2中的ab曲线。释放出的分闸功如图2中的ofgh的阴影部分面积。

永磁机构分闸操作时输出的分闸功如图2中的odec阴影部分面积。曲线A为触头弹簧产生的分闸力，曲线B为操动机构永久磁铁产生的分闸力，曲线C为分闸电磁铁产生的分闸力，D是A、B、C合成后的总分闸力输出特性曲线。

真空断路器与永磁机构两者理想的分闸配合，不仅要求曲线D能够始终高于曲线ab，使断路器能够完成分闸操作，而且还要求odec面积适当大于oabc面积。

4如何获得理想的分、合闸速度特性

永磁机构驱动真空断路器进行分、合闸操作的工作原理如图3所示。分闸或者合闸线圈从a点开始通电，线圈中电流经激磁时间t上升到最大值，b点为操动机构动铁心开始运动，驱动断路器分闸或者合闸，线圈中电流下降到c点，断路器分闸或者合闸终了，线圈中电流又开始上升，直至电源被切断，断路器完成分闸或者合闸操作。

试验表明，当操动机构的分闸或者合闸电磁铁回路结构、尺寸和形状，磁回路工作气隙，线圈的安匝数确定后，电流上升陡度已确定，电流i值就取决于激磁时间t的长短，激磁时间愈长，电流愈大，操动机构输出的分闸或者合闸功就愈大，断路器的分闸或者合闸速度也愈快，反之亦然。同时，断路器处于合闸或分闸状态时永磁机构必须提供合适的有效保持力。在通常情况下，有效保持力愈大，激磁时间愈长，电流也愈大。

由于在分闸静态位置的有效保持力总是要比在合闸静态位置的有效保持力大得多（因为触头弹簧压力抵消了大部分合闸侧自保持力），如果不采取措施，断路器的合闸速度会偏大。

根据实际工作经验，获得理想的分、合闸速度特性（不仅分、合闸速度在规定值，而且分闸速度不会出现明显的马鞍形）具有很大难度。采取措施后才能获得相对理想的分、合闸速度特性（分闸速度仍有点呈马鞍形）。

提高永磁操动机构的分闸输出功是一个难以解决的问题，目前也只有将额定短路开断电流较大的真空断路器，每相配一台操动机构，解决提高永磁机构分闸输出功而不使外形尺寸增大的难题，但这毫无疑问使得断路器结构复杂、调试困难和产品成本增加。

断路器传动部件（包括传动杆、触头弹簧装配、导电夹、真空灭弧室可动部分等）的质量大小，对断路器分、合闸速度都有不同程度影响，在分、合闸操作过程中可动部件的惯性明显地起到了阻止运动的作用，即不管对分闸还是对合闸都起负作用。因此，在设计传动部件时应尽量优化结构和减轻部件质量。

电源电压的降低对断路器的分、合闸速度影响远小于常规电磁操动机构，这是由于永磁机构在操作过程中，当电流未上升到一定值，电磁力尚未克服永久磁铁产生的有效保持力时，操动机构的动铁心根本不会运动。因此，电源电压虽然降低了，但只会使激磁时间延长，而不会使电流明显减小，操动机构输出的分闸或者合闸功不会明显减小。

例如，对某型真空断路器进行低电压操作试验，当电源电压降低至额定电压的80%时，断路器速度下降小于10%，电源电压降低至额定电压65%时，断路器速度下降小于20%。

分闸速度出现严重马鞍形，除了前述原因外，还与断路器不装设全行程的分闸弹簧有关。断路器在分闸过程中，当触头弹簧释放结束后，操动机构的动铁心又尚未越过中间位置，永久磁铁回路的吸力仍是指向合闸方向，阻止铁心分闸运动，此时分闸速度就会明显下降；当动铁心越过中间位置，磁铁吸力指向分闸方向，使铁心加速分闸，分闸速度上升。

图4是当ZW□-40.5/2000-31.5断路器的触头弹簧超程调整在3mm（弹簧终压力为3200N）时测得的分闸速度特性。尽管断路器全开距内平均速度符合技术条件要求，但在6～9mm行程段（相当于操动机构可动铁心行程处在9～12mm行程段）内速度明显下降，从10mm开始速度明显上升（相当于操动机构可动铁心行程13mm），分闸速度呈现严重的马鞍形，显然这对断路器开断性能不利。

图5是当ZW□-40.5/2000-3.15断路器的触头弹簧超程调整到4.5mm时（弹簧的终压力仍为3200N）的分闸速度特性，分闸速度的马鞍形明显减小，说明在一定条件下适当增大触头弹簧超程可以有效地调整分闸速度特性。

当触头弹簧超程为3mm与4.5mm，它们对分闸所做的功显然不一样，后者所做的功要比前者所做的功大40%，使运动部分获得更高的运动能量，正好使断路器在分闸过程6～9mm开距段的分闸功不足得到了弥补，速度不再明显下降。但必须指出，断路器的触头弹簧超程也不能设计太大，否则永磁操动机构输出的行程就满足不了真空断路器触头开距的要求。原则上超程占到操动机构动铁心行程的20%左右为宜，当铁心行程为25mm，并采取直动式传动触头，超程在4.5±0.5mm为好。

试验结果说明，适当增大超程不仅可以减小断路器在分闸过程中速度的下降幅度，而且有利于减小合闸冲击力。

5真空断路器分、合闸时间的确定

配用永磁机构的真空断路器分闸时间通常可达到30ms（激磁时间25ms加触头超程运动时间5ms）左右，从12～40.5kV配电网络要求出发，无需断路器具有这么短的分闸时间，通常具有50ms分闸时间就足够了。

当断路器分闸时间偏短时，很难在断路器或操动机构上采取延长分闸时间的措施，通常只有在分闸操作回路出口处增装延时继电器，使断路器分闸时间延长到50ms左右，断路器的合闸时间通常在40～45ms（激磁时间30～35ms加触头开距运动时间15～20ms）。12～40.5kV中压断路器具有这么短的合闸时间也是少见的。合闸时间短一些对断路器和电力系统都没有什么负面作用，无需采取措施将其延长。

电源电压的降低对断路器的分、合闸时间影响很大，因为电源电压低，激磁时间就长。例如，

ZW□-12/630-20真空断路器，额定电压操作时分、合闸时间分别为30ms和48ms；当分闸电压为额定电压的65%时，分闸时间增长到40ms；当合闸电压为额定电压80%时，合闸时间增长到64ms。因此，在测试断路器分、合闸时间时必须采用额定电压。

6断路器的分、合闸缓冲性能

由于分、合闸操作过程中末速度都比较大（参见图4和图5），机械冲击力很大，对断路器的机械寿命极为不利。

（1）分闸缓冲装置最好是直接设置在动铁心顶杆与基座箱之间，不仅结构简单、而且缓冲效果好。缓冲装置可采用碟形弹簧组成，操动机构处在分闸静态位置，碟形弹簧压缩约1mm，终压力可选择在800～1000N。碟形弹簧的终压力反作用到动铁心上，一方面使操动机构分闸保持力减小，另一方面在分闸接近终了位置吸收剩余动能，起到缓冲作用。

（2）真空断路器的触头弹簧在合闸过程中可以起到缓冲作用，只要触头弹簧参数设计合理，无需另外装设合闸缓冲装置。

真空断路器范文篇4

真空断路器对分闸速度是有一定要求的，因为它影响燃弧时间和弧后介质强度的恢复速度。不同型号的真空断路器速度特性曲线形状有差别，但变化大致相同，而且其曲线是唯一的。由于加工质量和装配中的差异，同种真空断路器合闸前段和分闸后段会有不同，但合闸后段和分闸前段应当差异很小。凸轮被空转储能簧拉动直至与滚子接触前的一段，这一段是空转。理论上如无空转则真空灭弧室运动端速度从零开始（实际中为保证机构出力特性都有空转角度）。按照动量守恒定律，空转角度变大初速度提高。如CT19空转角度在8.396°-17.135°之间。尽管对初速度影响不大，但对全行程所用时间影响却不小。因为走过前1—2mm空程所用时间占全行程时间的30%-40%。

对于分闸后段的速度差异则视缓冲特性而定。其中分闸弹簧在全部分闸过程中都起作用，不仅影响断路器的刚分速度，而且还影响最大分闸速度分闸弹簧的力越大，释放能量越多，则刚分速度和最大速度越大。触头弹簧只在超行程阶段起作用，因此对刚分速度有直接影响。而且，触头本身的弹性及静触头系统的支撑部分的刚性也对分闸速度尤其是刚分速度有很大影响。通常，具体速度的大小是通过试验进行测定的。

2．合闸弹跳

目前，真空断路器均采用对接式触头，且合闸速度较高，触头在合闸时就可能产生弹跳。由于弹跳不但会使触头熔焊，产生过电压，而且还会使波纹管受强迫振动而出现裂纹，导致灭弧室漏气，所以合闸弹跳越小越好。

（1）合闸弹跳定义断路器在合闸时触头刚接触直至触头稳定接触瞬间为止的时间。所有直读数据的开关特性测试仪都是按照这个定义来设计制造的。影响灭弧室电寿命的是电弧，而电弧只有在动静触头不接触时才会产生，在动静触头接触时不会产生。大量实践及理论分析均表明，真正对真空的电寿命有影响的因素是：合闸过程中，触头刚接触直至触头稳定接触瞬间为止，这期间的触头断开时间。

（2）合闸弹跳的危害合闸弹跳是真空断路器机械特性的一种重要参数，在合闸弹跳过程中，触头断开距离小，电弧不会熄灭，导致触头电磨损加重，从而影响灭弧室的电寿命，但由于其存在时间较短，远小于合闸过程中电弧燃烧时间。在一定范围内的弹跳最主要的危害在于加速了灭弧室触头的摩损，从而导致灭弧室电寿命的缩短。

（3）解决合闸弹跳的对策弹跳对真空灭弧室电寿命的危害到底有多大?在合闸过程中，由于动静触头的非弹性碰撞引起弹跳，弹跳值大小与诸多因素有关，如触头弹簧的弹力、合闸速度、开距以及真空断路器的触头材料等等，安装、调试质量、零部件如铝支座、灭弧室、轴销、换向器的加工精度都影响真空断路器合闸弹跳时间的长短。为了把合闸弹跳减小到规定范围内，通常采取以下措施：

（a）提高配件的加工精度，使铝支座与轴、换向器与钢销、轴等紧密配合，减小间隙。

（b）加强装配工艺质量控制，提高装配工艺质量，在真空断路器装配过程中，注意安装合理，不使真空灭弧室受到额外应力，调整导向管的位置，使灭弧室动触头运动轨迹，在灭弧室的轴心上，真空灭弧室动触头活动自如，无任何卡涩现象。

（c）适当加大触头超程弹簧预压力。

通过采取以上措施，可以基本上有效地控制弹跳时间。

3．合、分闸时间

从定义来看，合闸时间是指从接到合闸指令瞬间起到所有极触头都接触瞬间的时间间隔定义为高压断路器合闸时间。而分闸时间则定义为从开关分闸操作（即接到分闸指令瞬间）起到所有极触头分离瞬间的时间间隔。

这对系统的继电保护的设置提供了可*的保证。这在的产品中基本上都能够达到产品的技术条件标准。但也有例外，一般是机构装配中产生的问题如：大轴卡涩、合闸辅助开关行程过长或角度调整在死点等。总的来说时间问题这块相对稳定些。

4．同期

同期；定义为三相动触头与静触头最先合与最后合或最先分与后分之间的时间间隔。

如果不同期大，会严重影响真空断路器开断过电流的能力，影响断路器的寿命，严重时能引起断路器爆炸。不同型号的开关的不同期尽不相同，在常见的产品的不同期≤2ms，其具体的处理方法有：

(1)在保证行程、超行程的前提下，通过调整三相绝缘拉杆的长度使同期、弹跳测试数据在合格范围内；

(2)如果通过调整无法实现，则必须更换数据不合格相的真空泡，并重新调整到数据合格。

5．反弹

真空断路器反弹对灭弧室的影响。真空断路器的触头多为对接式结构，在分合操作中可能产生不同程度的反弹现象。不论分闸反弹还是合闸反弹都会给运行带来危害。反弹可能导致：

（1）触头烧损严重，甚至熔焊。

（2）波纹管经受强迫振动可能产生裂纹，使灭弧室漏气。

（3）分闸时的冲击速度及冲击力较大发生反弹可能产生触头和导电杆的变形，甚至产生裂纹。

（4）切合电容器组的真空断路器如发生分闸弹跳还会导致电容器的损坏。

我国批量生产真空断路器已超过十年。目前生产企业有数百家，技术人员远不止上千。我们应当对所设计的产品，对重要技术特征----机械特性有个明确的理论分析。通过大家的努力。肯定会把产品质量提高到一个新的高度。

参考文献:

1.王远程，浅谈真空断路器的机械特性参数及调整[J],江西煤炭科技，1999

2.徐国政，张节容，钱家骊，等.高压开关原理和应用[M]，北京:清华大学出版社，2000

3.王季梅，吴维忠，真空开关[M]，北京：机械工业出版社，1983

真空断路器范文篇5

[关键词]真空断路器故障分析处理方法

1引言

真空断路器的优越性不仅是无油化设备，而且还表现在它具有较长的电寿命、机械寿命、开断绝缘能力大、连续开断能力强、体积小、重量轻、可频繁操作、免除火灾、运行维护少等优点，很快被电力部门运行、检修和技术人员认可。早期国内生产的高压真空断路器质量不够稳定，操作过程中载流过电压偏高，个别真空灭弧室还存在有漏气现象。至1992年天津真空开关应用推广会议时，我国真空断路器的制造技术已经进入了国际同行业同类型产品的前列，成为我国高压真空断路器应用、制造技术新的历史转折点。随着真空断路器的广泛应用，出现故障的情况也时有发生，笔者对真空断路器出现的常见故障进行分析并给出处理方法。

2常见的真空断路器不正常运行状态

2.1断路器拒合、拒分

表现为在断路器得到合闸(分闸)命令后，合闸(分闸)电磁铁动作，铁心顶杆将合闸(分闸)掣子顶开，合闸(分闸)弹簧释放能量，带动断路器合闸(分闸)，但断路器灭弧室不能合闸(分闸)。

2.2断路器误分

表现为断路器在正常运行状态，在不明原因情况下动作跳闸。

2.3断路器机构储能后，储能电机不停

表现为断路器在合闸后，操动机构储能电机开始工作，但弹簧能量储满后，电机仍在不停运转。

2.4断路器直流电阻增大

表现为断路器在运行一定时间后，灭弧室触头的接触电阻不断增大。

2.5断路器合闸弹跳时间增大

表现为断路器在运行一定时间后，合闸弹跳时间不断增大。

2.6断路器中间箱CT表面对支架放电

表现为断路器在运行过程中，电流互感器表面对中间箱支架放电。

2.7断路器灭弧室不能断开

表现为断路器在进行分闸操作后，断路器不能断开或非全相断开。

3故障原因分析

3.1断路器拒分、拒合

操动机构发生拒动现象时，一般先分析拒动原因，是二次回路故障还是机械部分故障，然后进行处理。在检查二次回路正常后，发现操动机构主拐臂连接的万向轴头间隙过大，虽然操动机构正常动作，但不能带动断路器分合闸联杆动作，导致断路器不能正常分合闸。

3.2断路器误分

断路器在正常运行状态下，在没有外施操作电源及机械分闸动作时，断路器不能分闸。在确认没有进行误操作的情况下，检查二次回路及操动机构。发现操动机构箱内辅助开关接点有短路现象，分闸电源通过短路点与分闸线圈接通，造成误分闸。原因是断路器机构箱顶部漏雨，雨水沿着输出拐臂向下流，正好落在机构辅助开关上，造成接点短路。

33断路器机构储能后，储能电机不停

断路器在合闸后，操动机构储能电机开始工作，弹簧能量储满后，发出弹簧已储能信号。储能回路中串有断路器一对常开辅助接点和一对行程开关常闭接点，断路器合闸后，辅助开关的常开接点接通，储能电机开始工作，弹簧储满能量后，机构摇臂将行程开关常闭接点打开，储能回路断电，储能电机停止工作。储能电机一直工作的原因是在弹簧储满能量后，机构摇臂未能将行程开关常闭接点打开，储能回路一直带电，储能电机不能停止工作。

3.4断路器直流电阻增大

由于真空灭弧室的触头为对接式，触头接触电阻过大在载流时触头容易发热，不利于导电和开断电路，所以接触电阻值必须小于出厂说明书要求。触头弹簧的压力对接触电阻有很大影响，必须在超行程合格情况下测量。接触电阻值的逐渐增大也能反映出触头电磨损情况，是相辅相成的。触头电磨损和断路器触头开距的变化，是造成断路器直流电阻增大的根本原因。

3.5断路器合闸弹跳时间增大

真空断路器合闸时，触头总有些弹跳，但若过大会使触头易烧伤或者熔焊。真空断路器触头弹跳时间技术标准为≤2ms。随着断路器运行时间的增长，引起合闸弹跳时间增大的主要原因为触头弹簧弹力下降和拐臂、轴销间隙磨损变大。

3.6断路器中间箱CT表面对支架放电

断路器中间箱内装有电流互感器，在断路器运行时，电流互感器表面会产生不均匀电场，为避免这一现象，互感器制造厂在互感器表面涂有一层半导体胶，使得表面电场均匀。在断路器装配过程中，受空间限制，互感器固定螺栓周围的半导体胶被刮落，断路器运行中互感器表面不均匀电场的产生，导致互感器表面对支架放电。

3.7断路器灭弧室不能断开

在正常情况下，无论是手动分闸操作还是保护动作跳闸，断路器均能有效断开电路，切断电流。

真空断路器的灭弧原理与其他型式断路器不同，是指触头在真空中关合、开断的开关设备，也就是利用真空作为绝缘及灭弧介质的断路器。真空泡的真空度下降，真空泡内会有一定的电离现象，并由此产生电离子，使灭弧室内绝缘下降，导致断路器不能正常开断。

4处理方法

4.1断路器拒合、拒分

检查操动机构所有连接部件的间隙，对不合格部件，更换新的高硬度的合格零件。

4.2断路器误分

检查所有可能漏雨点并进行有效封堵；在输出拐臂联杆上安装密封胶套；开启机构箱内的加热驱潮装置。

4.3断路器机构储能后，储能电机不停

调整行程开关安装位置，使得摇臂在最高位置时能将行程开关常闭接点打开。

4.4断路器直流电阻增大

调整灭弧室触头开距和超行程，测量接触电阻的方法可以用《规程》要求的直流压降法测量(电流要在100A以上)，否则更换灭弧室。

4.5断路器合闸弹跳时间增大

(1)适当增大触头弹簧的初始压力或更换触头弹簧。

(2)若拐臂、轴销间隙超过0.3mm，可更换拐臂、轴销。

(3)调整传动机构，利用机构在合闸位置超过主动臂死点时传动比很少的特点，将机构向靠近死点方向调整，可减小触头合闸弹跳。

4.6断路器中间箱CT表面对支架放电

在互感器表面均匀涂抹一层半导体胶，使得表面电场均匀。

4.7断路器灭弧室不能断开

对于达不到真空度要求值的真空灭弧室的处理，若通过检测真空灭弧室真空度确已降至要求值以下，应更换真空灭弧室。具体步骤如下：

(1)对将换上的真空灭弧室须经真空度检测合格。

(2)拆下原真空灭弧室并换上新真空灭弧室。安装时要垂直．注意动导电杆和灭弧室同轴度，操作时不应受到扭力。

(3)安装好新真空灭弧室后，应测量开距和超程(接触行程)。若不满足要求应作相应调整：①调整绝缘拉杆的螺栓可调整超程；②调整动导电杆的长度可调整灭弧室开距。

(4)采用电力开关综合测试仪测量分合闸速度、三相同期性、合闸弹跳等机械特性，若不合格应作调整。

真空断路器范文篇6

[关键词]真空断路器故障分析处理方法

1引言

真空断路器的优越性不仅是无油化设备，而且还表现在它具有较长的电寿命、机械寿命、开断绝缘能力大、连续开断能力强、体积小、重量轻、可频繁操作、免除火灾、运行维护少等优点，很快被电力部门运行、检修和技术人员认可。早期国内生产的高压真空断路器质量不够稳定，操作过程中载流过电压偏高，个别真空灭弧室还存在有漏气现象。至1992年天津真空开关应用推广会议时，我国真空断路器的制造技术已经进入了国际同行业同类型产品的前列，成为我国高压真空断路器应用、制造技术新的历史转折点。随着真空断路器的广泛应用，出现故障的情况也时有发生，笔者对真空断路器出现的常见故障进行分析并给出处理方法。

2常见的真空断路器不正常运行状态

2.1断路器拒合、拒分

表现为在断路器得到合闸(分闸)命令后，合闸(分闸)电磁铁动作，铁心顶杆将合闸(分闸)掣子顶开，合闸(分闸)弹簧释放能量，带动断路器合闸(分闸)，但断路器灭弧室不能合闸(分闸)。

2.2断路器误分

表现为断路器在正常运行状态，在不明原因情况下动作跳闸。

2.3断路器机构储能后，储能电机不停

表现为断路器在合闸后，操动机构储能电机开始工作，但弹簧能量储满后，电机仍在不停运转。

2.4断路器直流电阻增大

表现为断路器在运行一定时间后，灭弧室触头的接触电阻不断增大。

2.5断路器合闸弹跳时间增大

表现为断路器在运行一定时间后，合闸弹跳时间不断增大。

2.6断路器中间箱CT表面对支架放电

表现为断路器在运行过程中，电流互感器表面对中间箱支架放电。

2.7断路器灭弧室不能断开

表现为断路器在进行分闸操作后，断路器不能断开或非全相断开。

3故障原因分析

3.1断路器拒分、拒合

操动机构发生拒动现象时，一般先分析拒动原因，是二次回路故障还是机械部分故障，然后进行处理。在检查二次回路正常后，发现操动机构主拐臂连接的万向轴头间隙过大，虽然操动机构正常动作，但不能带动断路器分合闸联杆动作，导致断路器不能正常分合闸。

3.2断路器误分

断路器在正常运行状态下，在没有外施操作电源及机械分闸动作时，断路器不能分闸。在确认没有进行误操作的情况下，检查二次回路及操动机构。发现操动机构箱内辅助开关接点有短路现象，分闸电源通过短路点与分闸线圈接通，造成误分闸。原因是断路器机构箱顶部漏雨，雨水沿着输出拐臂向下流，正好落在机构辅助开关上，造成接点短路。

33断路器机构储能后，储能电机不停

断路器在合闸后，操动机构储能电机开始工作，弹簧能量储满后，发出弹簧已储能信号。储能回路中串有断路器一对常开辅助接点和一对行程开关常闭接点，断路器合闸后，辅助开关的常开接点接通，储能电机开始工作，弹簧储满能量后，机构摇臂将行程开关常闭接点打开，储能回路断电，储能电机停止工作。储能电机一直工作的原因是在弹簧储满能量后，机构摇臂未能将行程开关常闭接点打开，储能回路一直带电，储能电机不能停止工作。

3.4断路器直流电阻增大

由于真空灭弧室的触头为对接式，触头接触电阻过大在载流时触头容易发热，不利于导电和开断电路，所以接触电阻值必须小于出厂说明书要求。触头弹簧的压力对接触电阻有很大影响，必须在超行程合格情况下测量。接触电阻值的逐渐增大也能反映出触头电磨损情况，是相辅相成的。触头电磨损和断路器触头开距的变化，是造成断路器直流电阻增大的根本原因。

3.5断路器合闸弹跳时间增大

真空断路器合闸时，触头总有些弹跳，但若过大会使触头易烧伤或者熔焊。真空断路器触头弹跳时间技术标准为≤2ms。随着断路器运行时间的增长，引起合闸弹跳时间增大的主要原因为触头弹簧弹力下降和拐臂、轴销间隙磨损变大。3.6断路器中间箱CT表面对支架放电

断路器中间箱内装有电流互感器，在断路器运行时，电流互感器表面会产生不均匀电场，为避免这一现象，互感器制造厂在互感器表面涂有一层半导体胶，使得表面电场均匀。在断路器装配过程中，受空间限制，互感器固定螺栓周围的半导体胶被刮落，断路器运行中互感器表面不均匀电场的产生，导致互感器表面对支架放电。

3.7断路器灭弧室不能断开

在正常情况下，无论是手动分闸操作还是保护动作跳闸，断路器均能有效断开电路，切断电流。

真空断路器的灭弧原理与其他型式断路器不同，是指触头在真空中关合、开断的开关设备，也就是利用真空作为绝缘及灭弧介质的断路器。真空泡的真空度下降，真空泡内会有一定的电离现象，并由此产生电离子，使灭弧室内绝缘下降，导致断路器不能正常开断。

4处理方法

4.1断路器拒合、拒分

检查操动机构所有连接部件的间隙，对不合格部件，更换新的高硬度的合格零件。

4.2断路器误分

检查所有可能漏雨点并进行有效封堵；在输出拐臂联杆上安装密封胶套；开启机构箱内的加热驱潮装置。

4.3断路器机构储能后，储能电机不停

调整行程开关安装位置，使得摇臂在最高位置时能将行程开关常闭接点打开。

4.4断路器直流电阻增大

调整灭弧室触头开距和超行程，测量接触电阻的方法可以用《规程》要求的直流压降法测量(电流要在100A以上)，否则更换灭弧室。

4.5断路器合闸弹跳时间增大

(1)适当增大触头弹簧的初始压力或更换触头弹簧。

(2)若拐臂、轴销间隙超过0.3mm，可更换拐臂、轴销。

(3)调整传动机构，利用机构在合闸位置超过主动臂死点时传动比很少的特点，将机构向靠近死点方向调整，可减小触头合闸弹跳。

4.6断路器中间箱CT表面对支架放电

在互感器表面均匀涂抹一层半导体胶，使得表面电场均匀。

4.7断路器灭弧室不能断开

对于达不到真空度要求值的真空灭弧室的处理，若通过检测真空灭弧室真空度确已降至要求值以下，应更换真空灭弧室。具体步骤如下：

(1)对将换上的真空灭弧室须经真空度检测合格。

(2)拆下原真空灭弧室并换上新真空灭弧室。安装时要垂直．注意动导电杆和灭弧室同轴度，操作时不应受到扭力。

(3)安装好新真空灭弧室后，应测量开距和超程(接触行程)。若不满足要求应作相应调整：①调整绝缘拉杆的螺栓可调整超程；②调整动导电杆的长度可调整灭弧室开距。

(4)采用电力开关综合测试仪测量分合闸速度、三相同期性、合闸弹跳等机械特性，若不合格应作调整。

真空断路器范文篇7

关键词：电动力效应高压断路器动力学特性仿真分析

1引言

对断路器的动力学特性进行仿真分析，有利于实现断路器的优化设计；并且研究断路器在故障状态下的动作特性，能够为断路器的状态检测提供理论依据。对断路器动力学特性的研究，以往采用的方案是：列出断路器运动部件的运动学方程和动力学方程组；采用适当的数值求解方法求解方程组；采用可视化仿真方法给出运动部件的运动过程和有关运动参数[1]。这种研究方案对于简单的运动系统是比较有效的，尤其在低压电器机构运动特性的研究中得到了成功应用[2-3]。但对于复杂的机械系统，例如高压断路器的操动机构，由于部件众多，各部件之间的约束关系也增多，动力学方程组的复杂性迅速增加，这种方案显得力不从心，为此需要寻求别的解决方案。

多体动力学仿真软件的出现为解决这个问题提供了一种很好的手段。ADAMS软件包是目前世界范围内使用最广泛的机械系统仿真分析软件之一[4]。它可以方便地建立参数化的实体模型，并采用多体系统动力学原理，通过建立多体系统的运动方程和动力学方程进行求解计算[5]。跟传统的仿真方法相比，采用ADAMS进行仿真避免了繁琐的建立方程组和求解方程组的工作，使得用户能够将主要精力放在所关心的物理问题上，从而极大地提高了仿真效率。

本文基于多体动力学原理，利用ADAMS软件包建立了VS1型真空断路器操动机构的动力学模型，并用试验对模型的有效性进行了验证。同时，本文还建立了真空断路器电动力计算模型，将开断[r2]过程中的电动力分为洛仑兹力和霍尔姆力。以上述两个模型为基础，对断路器短路开断过程进行了仿真，研究了不同开断条件下电动力对断路器机械特性的影响，此后采用试验的方法对仿真结果进行了验证，从而为断路器的优化设计和状态检测提供了必要的理论依据。

2VS1型真空断路器动力学模型的建立和验证

利用ADAMS建立的VS1型真空断路器动力学模型如图1所示。图中所示模型隐含了大量的运动学方程和动力学方程。ADAMS软件通过求解这些封装在内部的方程组实现动力学仿真。

为了确定仿真模型是否符合实际情况，本文利用高精度导电塑料角位移和直线位移传感器分别测试了断路器分合闸过程中，主轴角位移曲线和绝缘拉杆底部的直线位移曲线。同时，在ADAMS软件中测试仿真模型的相关参数。图2给出了分闸过程仿真与实测曲线对比结果。

从图2可以看出，仿真模型的输出曲线跟实际样机的输出曲线吻合得较好。此外，还对仿真模型的其它机械参量进行了测试，这些测试结果都证明了仿真模型的正确性和有效性。

3考虑电动力效应的断路器动力学特性仿真

开关电器中的电动力直接影响着电器的工作性能。当发生短路故障时，断路器要迅速开断短路电流，在此过程中，动静触头之间产生很大的电动力，这个力必然会影响断路器的机械特性，尤其是分合闸速度。

考虑到各相导体之间的电动力对于分合闸速度的影响并不大，故本文仅分析动触头所受到的电动力。动触头所受到的电动力由两部分组成[6]，一部分是由于电流在磁场作用下产生的洛仑兹力（Lorntz-force）FL，另一部分是由于触头接触处电流线收缩产生的霍尔姆力（Holm-force）FH。

本文的仿真对象VS1型真空断路器所用触头具有杯状纵磁结构，如图3(a)所示。为了计算洛仑兹力，需要建立计算模型，首先作如下假设：

（1）电流在导体表面中心位置沿无限细的路径流动，即忽略导体截面对电动力的影响。

（2）动静触头闭合时，其实际接触位置仅为中心处一点。

（3）当动静触头分离并产生电弧时，电弧形态的变化不影响触头电流的分布，假定电弧仅有一支，且弧根在触头中心位置。

基于以上洛仑兹力计算模型，可推导得出动触头所受总的洛仑兹力（方向为竖直向下）的大小为

式中ξ为与接触面状况有关的系数，其范围在0.3~1之间；H为材料的布氏硬度；F为接触力。

需要指出的是，在式(2)中，由电流线收缩产生的电动力FH只存在于动静触头保持金属接触状态的时间里，即在分闸过程中，该力仅存在于超行程阶段，一旦动静触头分开，这个力就不存在了。

综上所述，在开断短路电流的过程中，所产生的总的电动力FT是洛仑兹力FL和霍尔姆力FH的叠加，设FL和FH的作用时间分别是[te1,te2]和[td1,td2]，并分别令

由文[9]可知，当电力系统发生三相对称短路时，只有当电压相角j等于0或p时，才获得最大的短路电流峰值。本文研究短路电流对断路器机械特性的最大影响，故令j等于0。考虑到在一般高压电网中，各元件的电抗均比电阻大得多，如果忽略回路电阻对短路电流的影响，可以认为Ф=π/2，则短路电流可简化为

开断三相短路故障时各相电弧的熄灭也有先后。假定A相为首开相，则A相开断后，三相短路转化为两相短路，B相和C相上的电流将不再按照式(5)变化，忽略回路电阻R的影响，即令Ф=π/2；则A相开断后，B、C两相的短路电流可写为[10]

式中Ir为短路电流周期分量有效值；i0为A相开断瞬间B相电流值。

用式(5)中的iA替换式(4)中的I，并将有关数值代入即可得到断路器A相动触头分闸过程中受到的电动力的表达式。同理，用式(5)和式(6)中的iB、iC替换式(4)中的I，并注意到电流作用时间上的不同，容易得到B相和C相动触头所受电动力FTB、FTC的表达式。

因已假定短路发生时刻为t=t0=0，故t1表示继电保护时间。该时间跟继电保护装置有关，通常大于0.02s。t3-t1表示分闸时间，跟断路器有关，t3-t2也跟断路器有关。经对本文仿真对象进行实测，可知t3-t1=0.027s，t3-t2=0.0035s，故有t2-t1=0.0235s。由于继电保护时间存在不确定性，本文分别取不同的t2值对开断过程进行仿真，考虑到短路故障的严重程度，取t2=0.043s、0.046s、0.049s、0.052s，研究不同情况下电动力的大小及其对断路器机械特性的影响。实际上，由于t3-t2这段时间是确定的，故不同的t2值跟不同的触头分离时刻电流相角对应，上述4个t2值反映了在不同的电流相角开断的情形。

在高压输电网中，三相短路时最大可能出现的时间常数为45ms，故本文取时间常数T=0.045s进行仿真。由于本文所仿真的断路器从脱扣时刻到动触头至满行程的时间约22ms（无电动力的情况），取一定裕量，将仿真时间定为30ms，即t6-t2=0.03s。

对断路器开断短路电流的运动过程进行仿真，得到的电动力以及相应的机械特性如表1所示。

注：表中平均分闸速度定义为动触头位移曲线上从触头分离时刻起到动触头位移6mm这段位移除以对应的时间。刚分速度定义为动触头位移曲线上从触头分离时刻起到运动至0.2mm这段位移除以对应的时间。未加电动力时，平均分闸速度为1.22m/s，刚分速度为1.52m/s，从仿真时刻起到动触头至满开距所需时间为22ms。

下面给出了典型情况下的一些仿真结果。

当t2=0.043s时，电动力如图5所示（规定竖直向下方向为正方向，以下同；由于电流作用时间不超过0.02s，为清楚起见，仅给出前0.02s内电动力的图形），其中图5(a)示出了三相动触头上总的电动力FT的波形，图5(b)示出了A相动触头上所受电动力和分闸力。分闸力指动触头所受的除电动力以外的所有力，其中包括了分闸弹簧、触头弹簧、油缓冲器等间接作用到动触头上的力以及动触头重力等。

图6给出了有电流和无电流时的动触头位移以及在电动力作用下三相动触头的位移情况。

从仿真分析结果中可以归纳出如下结论：

（1）虽然加在三相动触头上的电动力有较大差异，但由于触头弹簧的缓冲作用和断路器结构上的原因，三相动触头的位移几乎没有差别（参见图6(b)）。

（2）电动力会影响分闸速度，开断短路电流比空载分闸时的平均分闸速度和刚分速度都有所提高，这显然与电动力有关。但电动力对分闸速度的影响程度则与多种因素有关，在短路相角j一定的情况下，分闸相角（即动静触头分离时刻对应的相位角）对分闸速度的影响很大，在本文的仿真条件下，t2=0.043s时比t2=0.052s时对分闸速度的影响要明显一些。

（3）本文针对电力系统中可能发生的严重短路事故所进行的仿真分析表明，在断路器机械部分正常运行的情况下，由短路电流所产生的电动力对分闸速度的影响程度不等，但总体上，电动力加速了动触头的运动，使分闸速度有所提高，就平均分闸速度而言，偏差可达0.2m/s，若取空载时的平均分闸速度1.22m/s为基准，则电动力导致的平均分闸速度的相对偏差可达16%。所以在断路器机械特性的状态检测中，应该综合考虑短路电流的影响。

4电动力效应仿真分析的试验验证

为了考察断路器开断短路电流过程中的电动力效应，对电动力的影响做出定量分析并验证仿真分析的有效性和准确性，本文设计了一个试验，对VS1型真空断路器进行短路开断试验。试验电流分别为8.9kA，11.1kA，20kA，22.2kA，31.1kA（均为峰值），其中22.2kA做了两次，但开断时刻的相位角不同。试验过程中利用传感器对断路器机械特性进行了监测，通过分析得到了不同开断情况下的刚分速度和平均分闸速度。此后，利用前文所建立的断路器动力学模型，针对试验条件进行了仿真。图7给出了试验和仿真结果的对比。

从图7可知，仿真结果跟试验结果吻合得较好，其中平均分闸速度最大相对误差不超过5%，刚分速度最大相对误差不超过10%。这表明本文考虑电动力效应的断路器动力学特性仿真是有效的。

5结论

（1）本文创新地将多体动力学仿真软件包ADAMS应用于真空断路器动力学特性研究之中。证明利用多体动力学软件对高压断路器的动力学特性进行研究是一种可行、高效的办法。

（2）本文建立了VS1型真空断路器的动力学模型，并建立了真空断路器电动力分析模型，将这两个模型有机地结合在一起，对断路器开断短路电流的过程进行了仿真分析，结果表明，在严重短路开断条件下，电动力可使平均分闸速度提高约16%。

（3）采用试验的办法对仿真进行了部分验证，结果表明：仿真较好地反映了真实情况，本文所进行的仿真是有效的。

参考文献

[1]吴伟光，马履中（WuWeiguang，MaLuzhong）．真空断路器用弹簧操动机构的优化设计（Optimizationdesignofoperatingdeviceofvacuumcircuitbreaker）[J]．高压电器（HighVoltageApparatus），2002，36(3)：14-16．

[2]张晋，陈德桂，付军（ZhangJin，ChenDegui，FuJun）．三相短路情况下塑壳断路器开断特性的计算机模拟（ComputersimulationofMCCBswitchingcharacteristicsunderthreephaseshortcircuitconditions）[J]．低压电器（LowVoltageApparatus），1999，(1)：10-14．

[3]张晋，陈德桂，付军（ZhangJin，ChenDegui，FuJun）．低压开关操作机构三维可视化仿真技术的研究（Researchonthree-dimensionalvisualizingtechniquetoimproveoperationoflowvoltageswitches）[J]．西安交通大学学报（JournalofXi’anJiaotongUniversity），1999，33(2)：6-10．

[4]张越今，宋键，张云清，等（ZhangYuejin，SongJian，ZhangYunqing，etal）．多体动力学分析的两大软件——ADAMS和DADS（TwobroadestlyusedsoftwaresADAMSandDADSinthefieldofmultiplebodysystemanalysis）[J]．汽车技术（AutomationTechnology），1997，(3)：16-20．

[5]ADAMS．User’sreferencemanual[M]．Version11.0，MDICorpo-ration，1999．

[6]StammbergerH．Forcecalculationsforthemovablecontactofcircuitbreakers[C]．19thinternationalconf.onelectricalcontactphenome-na．14-17september，1998，Nuremberg，Germany．

[7]张冠生．电器理论基础[M]．北京：机械工业出版社，1989．

[8]YoshihiroK，HiroyukiM，ShokichiI．3-Dfiniteelementanalysisofelectrodynamicrepulsionforcesinstationaryelectriccontactstakingintoaccountasymmetricshape[J]．IEEETrans.onMagnetics，1997，33(2)：1994-1999．

真空断路器范文篇8

关键词：FUR组合保护装置厂用电应用

1概述

湖南省江垭水电站装设3台10万kW的水轮发电机组，电站于1998年至1999年相继投入商业运行，发电机额定电压为13.8kV，3台水轮发电机电压侧采用单机单变—即单元接线方式，主变高压侧为110kV和220kV电压等级送出，其中一台机组接110kV/220kV自耦变压器，另两台机组接220kV双圈变，3台高压厂用变取自3台主变的低压侧，变压比为13.8/10.5kV，10.5kV侧采用分段接线方式，未改造前高压厂用变压器的额定容量为1250kVA，改造后新增一台2500kVA的变压器接1台机组，一台机组接1250kVA变压器不变，另一台机组采用2台1250kVA并列运行。原高压厂用变压器高压侧（即13.8kV侧）均采用负荷开关进行保护，运行中出现非正常动作及熔丝烧坏现象，因此结合此次厂用变增容改造，同时对保护设备进行改造。整个改造于2002年元月完成，至今已运行近3年，效果良好，业主及运行人员对此非常满意。现就改造方案的选取及在选型过程需要考虑的主要问题进行探讨，对今后正确选用FUR设备及高压限流熔断器将会起到一定的作用。

2改造方案的选取及原方案存在的问题

由于13.8kV原开关设备均为装柜形式，且地方狭窄，不可能再增加设备位置，只能在原有设备的基础上进行改造完善，为了保证今后的安全运行，在全面了解现有设备的基础上，拟定了三个方案供选择比较。

第一方案是更换原有负荷开关，即增加额定电流以满足厂用变容量的变化要求，此方案最为方便简单。从表面上看，在正常情况下，选择负荷开关额定电流为1250A或630A均可满足要求，但若厂用变二次侧发生短路时，考虑厂用变阻抗后，流过一次侧的最大电流约为2000A，而目前负荷开关的最大额定电流为1250A，所以不能满足要求，有可能会出现负荷开关爆炸等严重现象的发生，不是彻底的解决问题的方案。

第二方案是在原有开关柜内将负荷开关更换为真空断路器。通过短路电流计算，当在高压厂用变高压侧发生三相短路时，系统各设备提供的最大短路电流达到77.9kA（自耦变侧）和54.4kA（双圈变侧），假定断路器能切断如此大的短路电流，但由于断路器实际开断时间（继电保护时间与断路器分闸时间之和）大于80ms，所以在短路故障切除之前，与之相连接的电气设备将受到3个周波以上的大短路电流冲击，几次这样大的短路电流冲击必然对设备带来很大的损害，影响其使用寿命和经济效益的充分发挥。实际上，现有常规断路器也无法切断如此大的短路电流，若选用发电机专用断路器，其价格十分昂贵，也不能保证短路动作有良好的选择性，也难以避免大短路电流的冲击。

第三方案是采用FUR组合装置加真空断路器的组合方案。真空断路器仅作为操作电气设备代替负荷开关，可选择轻型断路器，FUR作为保护设备（FU即高压限流熔断器，FR为高能氧化锌过电压保护器，两者组合简称FUR），FU的限流性和快速性使得在短路电流远未达到最大值之前就切断短路电流，其切断时间可根据保护特性进行调整和选择，以保证上、下级的动作选择性，从而达到保护设备的目的。而FR的降压性和移能性限制了网络中的操作过电压，并将短路网络中的磁场能量释放，快速将电流衰减至零。因此使用FUR装置有如下优点：

（1）由于FU的快速性和限流性是由其物理特性所决定，而无机械拒动的可能，所以有较高可靠性；

（2）由于FU的限流性，系统设备不再会受到预期短路冲击电流的冲击，有效避免了因穿越故障电流而损坏设备的事故，延长了电气设备的使用寿命，且设备选择无需考虑动、热稳定校验问题；

（3）由于FU的快速性，使故障切断时间大大缩短；

（4）由于FR的非线型性有效的限制了FU的过电压，使操作过电压小于2.5倍的额定相电压，FR吸收了FU在开断过程中系统各部分提供的能量，使FU开断时的电弧能量降低至安全线以下，从而减轻了FU的承受压力。

FUR的上述这些优点克服了方案一、二的某些缺点，且价格较方案二低很多，同时可实现在原有开关柜内进行改造，工作量较少，改造时间短。

3柜内结构方案的设计

在确定了采用普通真空断路器加FUR组合保护装置方案后，在不增加外置设备及占地的情况下，分析所增加的设备在柜内安装的可能性。原柜内装设了一台高压负荷开关，在不改变柜体尺寸的情况下，将此开关拆除后，略加改造（即增加相关的支撑件）自上而下依次布置FU的撞击机构、FU、FR及真空断路器。真空断路器仅作为切断负荷电流之用，因此它安装在FUR之前或之后都是可取的，根据开关的型式及操作、检修及维护更换设备的方便，在此次改造中，将真空断路器布置在FUR之后，主要原因是①断路器操作机构易于安装，引出线易于连接；②在更换FU熔丝时，可断开断路器，使FU下触头在无电压情况下更换，保证了人身安全；③FUR装设在开关柜后板上，支撑容易，且与封闭母线套管和真空断路器连接方便，经校核安装尺寸及带电距离均可满足要求，但柜内需增加一定数量的设备支撑件及面板现场开孔工作。如果能在FUR前再装设一组隔离开关，则该方案就更加完美，即当在机组运行时，需更换FU的熔丝时，不会影响机组正常发电，上、下端均不带电，人员更加安全。4FUR参数的选择

FUR参数的选择至关重要，应认真分析研究，收集资料。它的参数既要保证能可靠动作，又要保证在发生短路事故时能与厂用变低压侧主保护的协调配合，这样即保证了选择性又起到使主设备免遭冲击的作用，现以2500kVA高压厂用变高压侧FUR的参数选择，举例说明其选择方法与一般负荷开关和熔断器选择方法的主要区别和应考虑的问题。

4.1按额定电流选

2500kVA厂用变高压侧的额定电流为104.6A，同时考虑变压器允许过载2小时时按过载系数为1.3倍不动作，并留有10%的裕度及5%的容差后，计算电流应为157.1A，意味着FU的额定电流选择为160A，在正常运行情况下不会动作。

4.2按变压器承受的冲击电流选择

保护变压器用的熔断器应能承受变压器励磁涌流冲击而不熔断。根据目前的规定，当变压器突然合闸时，励磁涌流最大为变压器满载电流的12倍，持续时间为0.1s，即励磁涌流Ic=104.6×12=1254A，考虑到熔丝熔断时的分散性，应留有20%以上的裕度，即保证在0.1s时熔丝不熔断的电流Ic’=1505A，查160A的限流熔断器安—秒特性曲线，在0.1s时的熔断电流为1600A，能够避开变压器励磁涌流而不熔断。

4.3按保护配合性选择

当高压厂用变低压侧发生短路时，反应到高压侧的电流估算为104.6/0.06=1743.3A（0.06为厂用变压器的阻抗电压值），查160A限流熔断器的安—秒特性曲线，在1743.3A时相应的熔断时间为60ms，而低压侧真空断路器的跳闸动作时间为80ms以上，即当低压侧发生短路时，低压侧断路器在未及时跳闸的情况下，高压侧限流熔断器即FU既已被熔断，说明当额定电流为160A时不能与厂用变低压侧主保护相配合。为了使FUR在厂用变低压侧短路时保证动作的选择性，熔断器的额定电流应选高一级即250A，查250A限流熔断器的安—秒特性曲线，此时熔断时间为700ms，可以满足动作选择性要求。

4.4按FU限流特性及FR残压水平进行校验

当厂用变高压侧发生三相金属短路时，根据250A限流熔断器的预期电流有效值—截断电流峰值曲线，根据短路电流计算结果（在自耦变压器低压侧）最大运行方式下的短路电流值为77.9kA，可以查到其截断电流峰值为35kA，熔断时间约为1.1ms，而在厂用变低压侧短路时高压侧电流为1743.3A时的熔断时间为700ms，可以满足选择性要求。同时为了与FU截断电流相配合，高压侧真空断路器额定开断电流必须选择为40kA，在40kA情况下FU的熔断时间为即40ms。热容量I2t分为熔断件的I2t和弧前I2t，熔断件的I2t即在给定时间间隔内电流平方的积分，弧前的I2t既是在熔断件整个弧前时间内电流平方的积分，两者从概念上是不同的。为了保证熔断器的安全性和可靠性，采用熔断件的I2t值与被保护设备的I2t值进行选择校验熔断件，要比用弧前时间—电流特性选择校验更为合理和科学。从厂家给定的熔断件热容量曲线可以看出250A的熔断件I2t值为1.2×106（A2?s）（熔断时间为0.7s），而断路器在0.7s时间内承受的热容量为352×0.7=0.857×106（A2?s），小于此时断路器3s时额定热容量。因此可以满足要求，对断路器是安全的。

由于FR的非线型性和快速导通特性，将操作过电压限制在2.5倍额定相电压之内，其残压值约为U=2.5×（根号）2?Ue/3=28.17kV，残压值小于运行中发电机及变压器的冲击耐压值29.3kV，更小于出厂时的冲击耐压值（额定电压为13.8kV），因此FR可避免发电机及变压器免受操作过电压的冲击，假如没有FR的作用，其限流熔断器的操作过电压将达38kV以上，已经大于运行中发电机及变压器的最大冲击耐压值35.2kV，将会使设备受到很大的电压冲击而损坏，缩短了使用寿命，影响机组经济效益的发挥和设备的投资，因此设备FR的作用是不可低估的。

从以上各方面的分析计算可以看出，FU的额定电流选定为250A是满足安全性和可选择性要求的。同时也必须装设FR以限制操作过电压。

5结语

经过理论计算和实践证明，FUR组合保护装置有其很大的优越性，并已在江垭水电站厂用电系统中成功运用，它减少了设备的误动率，有效的保护了主要电气设备，提高了电站的经济效益。但在选用该设备时，应多方案比较，综合考虑和计算，既要保证电站安全的安全性，又要保证动作的可靠性和选择性，它不同于一般熔断器或负荷开关的选择。从该电站的选型中可得出以下结论，也是在通常设计中易于忽视的方面/问题：

（1）对短路电流较大的电站，在选用普通真空断路器不能满足要求时，可选用负荷开关或FUR组合保护装置，不论选择哪种设备，均应满足动作的可靠性和可选择性，以及截流过电压对主要设备的危害性。

（2）FUR组合设备中FU即高压限流熔断器的额定电流选择不能单纯按负荷电流选择，应充分考虑熔断时间与下级断路器在动作时间上的配合性，并应取得生产厂家准确的电流—时间关系曲线、热容量曲线等参数。

（3）应对FU的限流性进行校验，以便选择轻型断路器或负荷开关、隔离开关等电气设备。

（4）应根据熔断时间计算（或查曲线）FU的热容量，该值应大于断路器或负荷开关在该熔断时间内的热容量，且小于其额定时间内的热容量，确保电气设备在熔断时间内的安全。

（5）由于FR的能量转移，降低了操作过电压，有效地保护了主要电气设备免受过电压的冲击，但应对FR的残压水平与电气设备的冲击耐压水平进行比较校验后，才能确定。

（6）如有条件可在发电机母线引下线处设置一组隔离开关，以便于设备的检修和更换，同时不影响机组的正常运行。

参考文献：

［1］电机工程手册编辑委员会.电机工程手册［M］。第2版.北京：机械工业出版社。1997

［2］水电站机电设计手册编写组.水电站机电设计手册

真空断路器范文篇9

关键词：10kV变配电室；电气安装；质量控制

作为配送电能至用户的重要设备，配电室在人们的生活中必不可少。作为电力系统最为常见的10kV配电室对电力系统的正常运行、人们的生活用电、生产的工业用电起着举足轻重的作用，担任着不可或缺的重要角色。因此，10kV变配电室的电气安装和质量控制对于保障电能安全、可靠、保质、保量的输送至用户端，满足人们生活和生产需求有着积极的促进作用。

110kV变配电室的电气安装

10kV变配电室承担将从电网接收到的10kV电压变换为0.4kV低电压的变换和分配电能的角色，是连接电网和用户端负荷的桥梁，并担负保护、计量和分配等功能。变压器、断路器、母线、配电柜、电力电缆及相关的继电保护设备是10kV变配电室的基本设备，以下分别介绍各项的安装及注意事项：

1.1电力变压器

电力变压器的选择要综合考虑电力负荷、经济运行和降低造价三大因素，主要可分为油浸式和干式两种类型。油浸式变压器中S11系列产品以优良优化结构、低空载损耗当属同类翘首，但相应的投资也最高。干式变压器由浸渍式和树脂式两大类组成，前者以防火性好主要应用于水电站和高层建筑，但外形和重量较大。树脂式以科学的设计和浇筑工艺、良好的防火防爆性能、小巧的外形具有广泛的应用范围。通常，正常条件下，优先考虑选用S9和S11等低损耗变压器，在恶劣环境下，优先考虑BS7和BS9等具有防尘和防腐蚀等全封闭电力变压器，在对消防要求较高的地铁、机场等地方优先选用SC及SCB等干式电力变压器。

1.2配电柜

作为10kV变配电室的关键设备，配电柜主要有移开式和固定式两种。移开式又称之为手车式，具有手车可抽出、互换性能好的优点，极大地满足了供电的可靠性，其中又以积木式结构柜型的铠装型最为常用，因为其除了具有移开式柜可靠性的优点，还具备检修简单、安全等优点。固定式配电柜顾名思义就是所有电气元件均固定在柜内位置，结构简单但是隔绝较少，而且还具有防护等级不够的缺点。因此，10kV变配电室首选移开式铠装型柜。

1.3继电保护设备

几点保护常用的保护方式有电磁式和微机式两种。前者以其低造价、高性能是过去很长一段时间的首选，但由于其低智能化缺陷，统一调度和控制无法实现，最近几年逐渐被后者取代。微机式变保护通过软件平台进行自动控制的同时，还可以监测和保护变配电室，减少了占地面积。因此，微机式保护是变配电室继电保护设备的首选。

1.4断路器

作为变配电系统中控制和保护的核心电力设备，断路器是保障系统安全可靠运行的有力武器。目前，基于灭弧介质的不同，断路器可以分为油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器和真空断路几种。其中，多油断路器和少油断路器是油断路器的两种主要形式，前者以简单的结构、可靠的性能、臃肿的提醒、不便的装运和较高的危险系数为主要特点。后者以结构简单、维修简单、性价比高等成为当前主要的选择对象。SF6断路器以其强大的开断能力、微小的噪音、无火灾危险和较小的机电磨损、优良的性能等已被广泛应用。真空断路器以高真空、小体积、轻重量、免维修、可频繁操作等特点较为普遍的应用于配电网中。压缩空气断路器由于使得灭弧介质和绝缘介质为压缩空气，具备动作快、开断时间短和开断能力高等优点，但近年来有被SF6断路器取代的趋势。综上，真空断路器是当前10kV变配电器的首选断路器，因为其不仅可以避免了油断路器的危险性又不用考虑空气压缩断路器的适用范围限制。SF6断路器以强大的开断能力和较小的噪音和免维修优势成为第二选择。

1.5电力电缆

电力电缆是大电流、高电压强电能传输的重要通道，广泛用于发、配、输、变、供等过程。基于电压等级，电力电缆可以分为中、低压、高压、超高压、特高压等几种类型。基于绝缘材料，电力电缆可以分为浸纸绝缘、塑料绝缘、塑胶绝缘和交联聚乙烯绝缘等几种类型。交联聚乙烯绝缘以良好的电器性能成为10kV变配电室的首选。

210kV变配电室的质量控制

电气安装之前的工作属于施工准备，要求具备竣工并达标的设备间，已备好的施工材料和技术资料。具体来说，设备间墙体和屋顶的搭建应该满足规划面积、强度和宽敞度，若出现渗透和开缝问题，则属于不达标。设备间的屋顶和墙面需要完成粉刷工作，具有平整的地面，符合设计要求的设备基础型钢。设备间的卫生要满足要求，将地面标高标注在显著的位置，并做好相关设备的预埋件和预留孔，门窗要满足设备的牢固度并配锁。需安装的设备和相关材料要由施工方、供货方和建设方三方完成书面清点和验收，要切实落实符合设计要求的电气设备的型号、尺寸和相关参数，要求设备外表漆面完好，形状完好，要求相应部门出具检验合格证和测试报告。电气安装过程中第一要注意设备间导体之间的连接，考虑在连接处以铜铝过渡板固定；第二要确保正确制作、铺设和安装电力电缆；第三要严格控制认为因素，杜绝马虎的工作态度和不熟悉的工作规范，欠佳的安装技术。

3结束语

10kV变配电室承担将从电网接收到的10kV电压变换为0.4kV低电压的变换和分配电能的角色，是连接电网和用户端负荷的桥梁，并担负保护、计量和分配等功能。正常条件下，优先考虑选用S9和S11等低损耗变压器，在恶劣环境下，优先考虑BS7和BS9等具有防尘和防腐蚀等全封闭电力变压器，在对消防要求较高的地铁、机场等地方优先选用SC及SCB等干式电力变压器。10kV变配电室首选移开式铠装型柜，微机式保护和真空断路器，SF6断路器以强大的开断能力和较小的噪音和免维修优势成为第二选择，交联聚乙烯绝缘以良好的电器性能成为10kV变配电室的首选。

作者:李永城 姚慧 单位:沈阳新生电气集团工程有限公司

参考文献

[1]傅振华.10kV变配电室的电气安装及质量控制探析[J].建材与装饰，2014（21）：175-176.

真空断路器范文篇10

关键词：感性负载自动补偿就地补偿功率因数电压叠加补偿精度步长

一、概述

在电力系统中，随着变压器和交流电动机等电感性负载的广泛使用，电力系统的供配电设备中经常流动着大量的感性无功电流。这些无功电流占用大量的供配电设备容量，同时增加了线路输送电流，因而增加了馈电线路损耗，使电力设备得不到充分利用。作为解决问题的办法之一，就是采用无功功率补偿装置，使无功功率就地得到补偿，尽量减少或不占用供配电设备容量，提高设备的利用效率。最常见的办法就是采用电容器组提供电容性电流对电感性电流给予补偿，以提高功率因数。目前，在配电系统中，已经普遍使用了低压电容集中自动补偿装置，根据需要,使低压无功功率就地得到补偿。而在高压系统中，目前使用比较多的补偿还是传统的固定式电容补偿装置，集中的自动补偿装置使用还很不普遍。由于传统的补偿方式存在安全性能差、补偿精度低和劳动强度大等问题，大家都希望有一种更加安全可靠、补偿精度更高、自动化水平更高的补偿装置供设计选用。

我们从1995年开始，在天津经济技术开发区二期雨、污水泵站；东海路雨、污水泵站；泰丰路雨水泵站和天津市月牙河雨水泵站等工程中试用6kV高压电容自动补偿装置。经过几年来的使用，证明补偿后功率因数达到0.95以上，自动化水平高，补偿效果满意。得到各使用单位的一致好评。本文结合工程使用情况，就高压电容集中自动补偿装置有关技术问题进行简单介绍。以作抛砖引玉。

二、补偿实施方案和补偿容量的确定

要想得到理想的补偿效果，首先要确定合理的补偿实施方案、准确计算需要补偿的容量。目前常见的补偿方法有传统的固定式电容器组人工插拔熔断器控制补偿容量法；单台设备随机就地电容补偿法和集中电容器自动补偿法。其中传统补偿方法简单，但补偿精度低，劳动强度大，危险性大，受人为因素影响太多。

单台设备就地补偿法就是针对单台设备在当地进行补偿，其优点是从设备需求点补偿，深入到需求补偿第一位置，补偿范围大。其缺点是确定补偿容量困难。既不能过补偿，又必须保证电路不得发生LC谐振和避免发生自激现象。因在计算无功电流时，无功电流主要成分是由电机励磁电流I0，满负荷运行时的无功电流增量ID1、欠载运行时的无功电流增量ID2等组成的。因为随着电动机运行状态的变化，上述各参数都在不停地变化，动态变量变化因素太多，很难确定准确的无功补偿需求量。不同的生产设备在选配电动机时的启动容量裕度各不相同，所以，在设备运行中其电动机的饱和程度各不相同，其欠载运行的无功电流增量ID2各不相同；其次，电动机的实际工作状态随时变化，如：水泵电机随着进水水位、出水水位的变化电动机负载率随时都在变化，无法确定准确的工况。而单台设备就地补偿法在补偿容量确定后，是以固定不变的补偿容量，去平衡随时浮动变化的动态工况，就很难得到满意的高精度补偿效果。

此外，在单台补偿的电容器装置中，补偿电容器是与主机一对一固定配套安装的，随着主机的运行而补偿电容器同时投入运行，当主机停止运行时补偿电容也一齐被切除，各机组之间的电容器相互独立不能互补，电容器得不到充分利用，增加了设备投资。而且，市政工程的特点是运行时间集中、设备容量较大；备用设备的运行利用率更低等。再者，由于补偿电容器随着主机的运行而一齐投入运行，则主机的启动电流与电容器合闸涌流是同时处于最大值，两个电流最大值相加增大冲击电流效应。

如果采用成组设备集中自动补偿法，则补偿容量可根据当时整体运行工况需要，自动投入所需容量，可以达到比较高的补偿精度。随着补偿设备的步长越短则补偿精度越高，如果步长为无级变化则功率因数从理论上讲可以精确到1，这将为高精度准确补偿打下基础。而且不论任何一台电机工作时，补偿电容器均可根据线路总体需要投入运行，使每组补偿电容器得到充分利用。

三、补偿设备步长划分与设备配置

虽然理论上无级自动补偿装置补偿精度可以达到1，但是在一般市政工程实际应用中，为了合理地利用有限的资金投入，并不要求理论上的最大值，只要满足工程精度需要就可以了。所以工程中大多数情况都是由多台设备并列运行，通常设备在4台以上时，如将所需最大补偿电容量分成6~8步等步长容量投入，就可以基本满足工程实际精度需要。如同目前常见的低压电容器自动补偿装置一样，一般分8步等容量投入方案的使用已经非常普遍，其理论可以推广到高压电容补偿装置中使用。但是在高压系统中如果沿用低压补偿的思路，对于采用高压真空接触器控制的方案，仍可采用等容量配置。而对于使用真空断路器的情况而言，则因为真空断路器价格相对较高，所以，在保证相同功能的基础上尽量减少真空断路器的使用数量，对节约投资是有着非常明显的作用的。工程中如果合理选用控制器，可以减少真空断路器数量，例如：对于采用等步长容量分配电容器组的设备组，7步补偿需要7台真空断路器，如果采用1+2+4的不等容量控制器的配置，只需3台真空断路器就可以达到7步等步长容量补偿的效果，其形式为1、2、1+2、4、4+1、4+2、4+2+1。这样既保证了补偿精度又将大大节约设备的一次性投资。

四、保护与控制

高压电容器自动补偿装置的保护和控制，除常规的保护和控制外，还有一些特殊的需要注意的问题。我们在实际工程中遇到的一些在保护系统设计和调试过程中容易忽略的问题，一并在此作简单介绍。在实际工程中，根据电动机数量，一般采用7~8步控制投入。保护系统除过电压、过电流等常规保护外，必须注意采用完善的三相保护，避免因单相故障造成的保护失灵和故障扩大。合理配置限制涌流的电抗器，严格防止电磁谐振现象造成的破坏。

另外，保护系统必须注意补偿电容器在自动投入时，电容器上的电压叠加问题，当一组电容器退出运行后，在再投入前，必须保证其充分放电后再投入运行。保证其在再投入时其上的残余电压值降低到允许的电压范围以内，避免由于再投入时残余电压与额定电压的叠加造成电容器上的过电压损坏。

其次控制系统中，特别需要注意的是工作电源、信号电源等检测量的相位的正确配置。正确的向量配置是设备调试能顺利进行的有力保证和最起码的要求，否则，会给调试工作带来不必要的麻烦和增加许多不必要的工作量，以至于有时可能会调不出正确结论。

控制系统的设计随着使用元件不同结构略有差异。例如：补偿装置的接触器，若使用电磁式真空接触器，开/停为一个信号的1—0状态，若使用机构式接触器或者采用真空断路器时，其开/停必须是两个独立的信号。两种控制各有优缺点，从节能、噪音等不同角度各有不同结论。仁者见仁，智者见智。设计可根据工程具体情况采用经济、合理、实用和技术先进的设备配置。采用机构式接触器或者采用真空断路器时的控制原理见《电容器自动补偿装置控制原理图》。