(1)选择一较高老炼电压值,因为提高老炼电压值,可使稳定击穿电压明显提高。
(2)老炼电压是一范围,根据不同管型的情况,实际电压值可在一定范围内取值。
(3)灭弧室击穿比率不超过0.3%。根据实际摸索,我们确定老炼电压规范:12kV等级110~140kV;40.5kV等级185~200kV。
老炼电压值升到规范值后,电压趋于稳定,波形渐渐正常,已基本达到老炼效果,这时可在老炼电压值不变的情况下,稳定一段时间,稳定时间为10min,目的就是使老炼进行得更彻底。
4 老炼效果的验证
由于国家标准对工频耐压和雷电冲击耐压有一定的要求,因而工频耐压和雷电冲击耐压是真空灭弧室生产过程中必须检验的项目,同时,冲击耐压试验在实际生产过程中也是检验高压老炼效果是否彻底的一种方法和手段。
在实际生产中,进行灭弧室冲击耐压试验时,会出现三种不同的情况:
(1)老炼完成 通过冲击耐压试验放置一段时间 通过冲击耐压试验
(2)老炼完成 通过冲击耐压试验放置一段时间 未通过冲击耐压试验
(3)老炼完成 未通过冲击耐压试验
分析以上三种情况:
(1) 真空间隙的击穿可以由电极表面微观突起处的强场发射引起,也可以由松散的粘附在电极表面的金属微粒的释放或电极表面吸附气体层的解吸引起,所以可以将所有这些引发击穿的因素统称为电极表面上的“弱点”[4]。真空灭弧室在大触头面积、长电极间隙条件下,击穿应主要由金属颗粒的释放和吸附气体的解吸引起。
在超高压老炼过程中,放电能量足够大时,每次放电过程中释放的微粒和解吸气体的量都较多,由于初始动能大,大部分可以牢固地沉积在灭弧室的金属屏蔽罩上,不再处于活泼状态,亦不再对间隙击穿起主要作用,此时可认为高压老炼效应进行得完全,老炼效果较好,所以无论是老炼刚刚完成,还是放置一段时间再进行冲击耐压试验,试验都能顺利通过。
(2)超高压老炼时放电能量不足,每次放电过程中释放出的微粒和解吸气体的量都较少,这些释放出来的物质由于未能获得足够的动能,它们难以牢固地附着在金属屏蔽罩上,而是作为一种活泼因素,暂时飞离电极间隙,所以此时进行冲击耐压试验,能够通过。但放置一段时间后,部分金属微粒重新回到电极间或重新粘附在电极表面,形成新的突起,即出现新的“弱点”,继续对间隙击穿起作用,这种情况我们认为高压老炼效应进行得不彻底,所以灭弧室放置一段时间后,冲击耐压试验出现了失效现象。
(3)此种情况,超高压老炼放电能量严重不足,放电过程中释放出的微粒没有足够的动能飞离电极间隙,或它们在与对面电极发生碰撞时,未能积累起足够的动能使自身完全熔化和蒸发。这些未完全熔化的金属微粒重新粘附在对面电极上,形成新的突起,所以进行冲击耐压试验不会通过。
在生产过程中,当冲击耐压试验通过比较困难或出现冲击耐压失效现象时,一般重新进行超高压老炼可以改善。
5、结论
通过以上的分析可以得出下面的结论:
(1)U系列小型化真空灭弧室优越的开断性能及较高的弧后绝缘水平得益于先进的设计方式和新型“一次封排工艺“的采用,也与老炼工艺的改进密不可分。
(2)小型化真空灭弧室采用新型纵磁均布式触头结构,开断能力强,在同一电流等级下,触头表面积减小20%以上,大电流老炼时应选择合适的老炼规范,避免触头表面烧损严重,影响绝缘水平,尤其是影响冲击耐压水平。
(3)选择合适的老炼开距、老炼升压速度、老炼电压值和电压稳定时间,使小型化真空灭弧室老炼效应进行得更彻底,以改善触头和屏蔽罩的表面状况,提高它的击穿电压和长期工作下的稳定性,同时也可提高其短路开断能力和动态绝缘水平。
(4)灭弧室冲击耐压试验通过比较困难或出现冲击耐压失效现象,其主要原因是老炼效应进行得不彻底。重新进行超高压老炼,可以改善冲击耐压水平。
参考文献:
[1]钱家骊、张节容等、古嘉琴等,《高压开关开合电容电流和小电感电流》,中国电力出版社,1999.
[2]王季梅,《真空灭弧室设计、制造及其应用》,西安交通大学出版社1993.
[3]何俊佳,邹积岩,程利椿等,《真空灭弧室的火花老炼》,高压电器,1994
[4]Toya H,et al.Statistical Property of Breakdown Between Metal Electrodes in Vacuum.IEEE Trans.on PAS,Vol,100,1981,No.3 p1932
作者简介:
刘 颖(1973-),女,工程师,锦州华光电力电子(集团)公司,从事真空灭弧室的设计及工艺的研究工作
常玉斌(1964-),男,高级工程师,锦州华光电力电子(集团)公司,从事真空灭弧室型式试验及售后服务等技术支持工作
郭春薇(1975-),女,工程师,锦州华光电力电子(集团)公司,从事灭弧室设计研究工作
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