赵威;方有;赵永飞;周涛;杨进
【摘 要】台球杆架本文针对高压断路器分合闸动作电压和动作时间不合格的问题,研究了分合闸线圈行程与断路器动作电压和动作时间之间的关系.通过理论分析表明,断路器线圈铁心间隙与分合闸动作电压成正比,铁心顶杆行程与断路器分合闸电压和动作时间成反比,在断路器机构没有出现明显问题的情况下,通过对铁心间隙和铁心顶杆行程的调整能够改善断路器分合闸动作电压和动作时间,使其恢复到合格范围内,从而消除缺陷,并通过实际案例证实了该结论.最后,提出了预防断路器分合闸电压和时间不合格的一些措施.
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【期刊名称】《云南电力技术》
【年(卷),期】2017(045)003
【总页数】3页(P53-54,58)
【关键词】高压断路器;动作电压;分合闸时间;铁心间隙和行程
【作 者】赵威;方有;赵永飞;周涛;杨进
内红瞄准镜【作者单位】云南电网有限责任公司昆明供电局,昆明650200;云南电网有限责任公司昆明供电局,昆明650200;云南电网有限责任公司昆明供电局,昆明650200;云南电网有限责任公司昆明供电局,昆明650200;云南电网有限责任公司昆明供电局,昆明650200
【正文语种】中 文
【中图分类】TM45
高压断路器在电网运行方式改变和故障时起到控制和保护的作用。断路器的分合闸电压、分合闸时间及同期度对断路器的开断性能有重要意义[1]。断路器动作电压在合格范围内才能防止误动作[2-5]，同时保证二次直流系统容量不足时断路器的可靠动作；只有在保证适当的分合闸时间，才能充分发挥其开断电流的能力。因此，按照国家有关标准规定，断路器在交接试验、预防性试验及大修后的试验中，都要求测量动作电压和时间参数。
统计表明分合闸时间不同期、油气检验不合格、动作电压未达标是断路器缺陷的三种主要形式。断路器分合闸不同期和动作电压不达标占据了缺陷的70%以上，统计表明有超过一
97ssw半的分合闸不同期和动作电压不达标缺陷的处理与线圈铁心行程问题有关，这些缺陷通过对线圈铁心的行程进行调整能够得到有效消除，其中，在发生的7起分合闸时间不合格缺陷中，有5起通过调整线圈铁心行程得到处理。
虽然导致断路器动作电压不合格和分合闸不同期的直接成因并非完全是铁心行程发生改变所致，但是线圈铁心行程的调整是现场消缺的有效方法之一，通过增加或缩短铁心行程能够在一定范围内改变动作时间和动作电压的大小，使其调整到规程要求的范围内，国内相关的文献[6-8]也介绍了断路器动作电压和动作时间与断路器分合闸线圈电阻、铁心间隙、铁心行程之间的关系，并且介绍了如何通过调节线圈电阻、行程等来改变动作电压和时间的具体方法。但是，目前对于铁心行程大小与分合闸动作电压和动作时间之间的具体关系缺少详细的说明，本文将对这一问题通过理论分析并结合实际案例进行分析讨论。
2.1 分合闸动作电压与铁心间隙的关系
葵花脱粒机图1为分合闸线圈电磁铁的结构示意图，其中，动静铁心间的间隙为L，顶杆行程为S。
当线圈两端加电压U，线圈通过电流i时，其对分闸动铁心产生的磁场能量Ek表达式为：
式中：i为线圈通过的电流，N为线圈匝数，△Ⅱ为电磁铁动静铁心间的磁导差。B为磁通密度，A为气隙截面积，H为磁场强度，L为气隙长度。
磁场能量Ek作用在铁心上，使铁心受到电磁力F的作用。磁场能量Ek越大，铁心受到的电磁力F就越大。当线圈电阻、线圈匝数和直流电压一定时，励磁电流一定，磁通势B就一定。当动静铁心间的气隙L变化时，就能够引起作用在铁心上的电磁力F的改变。因此，在线圈的电阻、线圈匝数不变的情况下，电磁力F与动作电压U成正比，与动静铁心间间隙L成反比，如式3所示：
因此，改变气隙L，能改变铁心所受电磁力F的大小，从而调整动作电压，一定程度能消除分、合闸动作电压不合格的缺陷。当动作电压过低，例如当分闸最低动作电压低于额定电压值的30%时，可以增加动静铁心间的间隙L，使铁心电磁力F变小，为了使顶杆能够推动挚子运动，必须增大电压U，使F增长到动作临界值以上，从而达到提升最低动作电压的目的。同理，当动作电压过大时，可以减小间隙L，增大电磁力F，从而降低动作电压降到合格范围内。
2.2 分合闸动作电压与铁心行程的关系
顶杆在电磁力F的作用下在行程S内加速运动，即F=ma，S=1/2at2，当顶杆撞击挚子时，顶杆作用在挚子上的冲量为I=Ft，在冲量I的作用下挚子运动，释放弹簧完成分合闸过程。结合式（3）得到动作电压与顶杆行程的关系为：
式中：U为动作电压，I为冲量，R为线圈电阻，N为线圈匝数，S为顶杆行程，m为顶杆质量，L为铁心间隙。
由式（4）可知，在线圈匝数、线圈电阻、顶杆质量和动静铁心间隙及挚子运动的临界冲量保持不变的情况下，动作电压U与顶杆行程S成反比。顶杆行程S的变化将会引起动作电压的改变，在动作电压不合格的情况下可以通过调节行程S的大小来消除分、合闸电磁铁动作电压不合格的缺陷。
2.3 分合闸动作时间与铁心行程的关系
当施加全电压U时，铁心在电磁力F的作用下做加速运动在撞击挚子，产生的动能E=1/2mv2，在电磁力F不变的情况下，铁心顶杆行程S越大，那么顶杆加速过程越久顶杆末速度V就越大，动能就越大，从而撞击挚子的冲击力就越强，于是挚子脱扣的时间就越
短，动作时间就越小。因此，分合闸动作时间与铁心行程S成反比，顶杆行程S的变化将会引起动作时间的改变，在动作时间同期不合格的情况下可以通过调节行程S来消除同期不合格的缺陷。
通过以上分析可知，断路器分合闸动作电压与线圈铁心间的间隙L成正比，与顶杆行程S成反比，断路器分合闸动作时间与顶杆的行程S成反比。因此，在现场预试中当出现断路器分合闸电压或者分合闸时间由于机构卡涩、锈蚀、振动等导致较小幅度的超标时，可以通过对线圈铁心间隙及顶杆行程进行调整来消除缺陷。但是，由于对线圈的调整将会同时影响到分合闸电压和时间，因此，当其中任何一项不合格而调整线圈后，必须对分合闸电压和时间都进行复测。 通过该实例分析可知，断路器分合闸线圈铁心顶杆行程与分合闸电压和时间有密切关系，铁心顶杆行程发生改变会引起分合闸动作电压和时间的改变，当分合闸电压或时间不符合规程要求时，对线圈铁心行程的调整作为一种常用并有效的处理方法，通过增加或者缩短铁心行程能够在一定范围内改变动作时间和动作电压的大小，使其调整到规程要求的范围内，从而消除缺陷。
本文通过预试检修实例并结合理论分析表明，断路器分合闸动作电压与分合闸线圈动静铁
心间的间隙成正比，与线圈铁心顶杆行程成反比，与线圈铁心顶杆行程成反比；断路器分合闸时间与线圈铁心顶杆行程成反比。如果由于机构卡涩、锈蚀、振动等导致动作电压较小幅度超标时，可以通过增加或者缩短铁心行程来改变动作时间和动作电压的大小，使其调整到规程要求的范围内，从而消除缺陷。线圈调整后，必须对分合闸电压和时间都进行复测，防止因其中的一项调整导致另一项的不合格。
赵威（1987），男，硕士，助理工程师，云南电网有限责任公司昆明供电局，从事电气设备试验和故障诊断方面的工作（e-mail）****************
方有（1975），男，云南电网有限责任公司昆明供电局，从事电气设备试验和故障诊断方面的工作。
赵永飞（1978），男，云南电网有限责任公司昆明供电局，从事电气设备试验和故障诊断方面的工作。
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