消灭真空开关操作过电压的研究和探讨

　　为了使真空开关包括真空断路器、真空接触器和真空负荷开关能尽快地成为绿色无关电器之一，对抑制操作过电压和彻底消灭操作过电压已成为今后发展真空开关的主要研究课蹰之一。本文着重在这方面已作了初步的分析和研究．认为这一目标是可以做到和实现的。

　　真空开关有两个方面的操作过电压：(1)合闸操作过电压和(2)分闸操作过电压。对于合闸操作过电压，可以采用永磁操动机构进行同步合闸来实现，当前国内外已有不步单位采用了此方法．例如用永磁操动机构进行同步合闸．使变压器在空载合闸过程中避免了操作过电压的产生和涌流的出现。同样，用同步合闸的方法对补偿电容器在合闸时实现无涌流和过电压。

　　对于分闸操作过电压．在以下分别对真空断路器、真空接触器和真空负荷开关作了研究和分析。

　　一、避免真空断路器在分断电流过程中产生操作过电压的方法

　　真空断路器在开断短路电流时，一般不会出现操作过电压．因为在开断短路电流过程中不会产生截流现象。多数情况是出现在过载电流时的开断或正常电流时的开断。为了在后一种情况下开断电流时不出现操作过电压．可采用并联限流熔断器插人的方法来解决。

　　图1所示的电路图为分闸电流时消灭操作过电压的方法的典型之一。图中K1为真空断路器。K2为高压隔离开关和F为限流熔断器。设真空断路器的额定电流为2000A．在正常闭合状态下的回路电阻值为20μΩ。取限流熔断器的额定电流为125A，其电阻值应为5.5mΩ．通过下列估算经过限流熔断器的电流为

其功耗为(7 27)z×5．5x10一=2 94w(功耗甚低)。当在2000A额定电流时拉开真空断路器．全部分闸电流将转移到限流熔断器回路．由限流熔断器F来限流开断此额定电流。若在开断真空断路器的5倍过载电流时，即10kA的电流，也是十分容易的．因为限流熔断器具有50kA的开断能力。

　　若此时需要恢复正常供电时．必须先开断(即拉开)高压隔离开关后．然后更换新的限流熔断器F，再同步合上真空断路器．最后关合高压隔离开关。必须指出．以上这一更换程序，完全可以通过自动化程序来完成。既安全可靠又毋需由人力来操作。至于每次更换限流熔断器的代价．并不算高。若大批量生产这种要求的限流熔断器时．只需单独更换熔体部分，其价格每只需人民币30元左右。从整个经济效益对比是非常值得的。

　　二、防止真空接触器在频繁操作过程中产生过电压的有效方法

从采用低过电压触头材料来防止操作过电压的方法在国内外已经过了二十多年的试验研究．已取得较好的效果．对多数中等额定电流的真空接触器已不存在操作过电压的问题。

　　1．高蒸气压金属Cu—Bi—Pb台金的性能分析

　　图2所示为Cu—Bi—Pb合金的截流水平与高蒸汽压金属添加量之间的关系曲线。其截流水平随着添加金属量的增加而下降。当添
加重量超过14％时其最大截流水平小于2A。这种触头材料若只用于真空接触器．而开合电流不大于200A．控制温度低于200T℃时，一般不会产生过电压现象。同时使用寿命相对很长．磨损率也不会很大。

　　2．高蒸气金属Co一Ag--Se合金的性能分析图3,Co一Ag--Se合金的截流水平与Ag—Se的含量(重量％)之间的关系。其截流水平与加入Ag—se重量而有显著下降。平均值1A左右．适用于开合电流在500A左右。图4所示为Co一Ag--Se台金在开断负荷电流下的寿命与截流的变化关系。从图中可以看到其截流水平始终保持在0.5A左右的水平。由上可见，这种材料有很稳定的截流水平特性．其原因主要是Ag和Se之间的金属互化物均匀地分布在基质Co金属中．不会造成se的提前汽化。

　　三、防止真空负荷开关在开断过载电流和额定电流时产生过电压的方法

　　真空负荷开关不属于频繁操作类型的开关．也不要求开断接近短路电流下的要求．可采用一般的Ag－WC合盒触头就能满足真空负荷开关开断的所有要求。所谓一般的Ag-一WC合金是指可含较高蒸汽金属成分。近几年来各发达国家都致力于开发截流水平和开断能力两个指标兼顾条件来衡量，也就是说适当的加人一些含高蒸汽金属来满足。同时对真空负荷开关的灭弧室采用纵向磁场的方案还可进一步来提高其开断能力。