真空斷路器合閘速度與動觸頭合閘彈跳探析

由于真空斷路器觸頭采用平面對接方式接觸，合閘瞬間動靜觸頭碰撞會引起動觸頭彈跳，動觸頭合閘彈跳時間是真空斷路器機械特性的一項重要參數。對真空斷路器而言，穩定的性能參數是其安全運行的前提。

動觸頭合閘彈跳時間是影響真空斷路器的電壽命、機械壽命、觸頭熔焊和合閘過電壓的重要因素。真空斷路器動觸頭合閘彈跳分散性很大，影響因素也很多。從動靜觸頭接觸產生碰撞為切入點，研究解決動觸頭合閘彈跳的辦法很有必要。

1、合閘速度與動觸頭彈跳時間

合閘速度：GB/T 2900.20—1994《電工術語 高壓開關設備》中定義為，開關合閘過程中，動觸頭運動速度。

動觸頭合閘彈跳時間：JB/T 3855—2008《高壓交流真空斷路器》中定義為，從觸頭第一次接觸開始到觸頭穩定接通時刻的時間。

真空斷路器合閘時，電動力向與合閘力的方向相反。當電動力過大時，合閘操作力被減弱，動觸頭由于電動力的作用而反彈回來。當合閘時在觸頭間產生的電弧熄滅后合閘動作再次開始，這樣就有可能反復產生觸頭的合分過程，即彈跳現象。當發生彈跳現象時，電弧能量積累起來，有時會引起滅弧室的損壞。斷路器閉合短路故障時，發生彈跳現象是嚴重的。額定短路閉合電流是表示斷路器最嚴重工作狀態的一種技術參數，因此必須保證斷路器在額定合閘電流下的合閘力。真空斷路器的觸頭行程很小，合閘過程中在觸頭接觸前只需要很小的驅動力，一旦觸頭閉合，就需要很大的驅動力來壓縮觸頭彈簧，以獲得足夠的觸頭壓力。因此真空斷路器的反力特性在觸頭接觸瞬間有一個大幅度的正向突變。

12 kV真空斷路器合閘終了時的觸頭反力常常超過1 t。而真空斷路器所需要的平均合閘速度并不高，為0.4-0.8 m/s。合閘速度太快容易引起動觸頭合閘彈跳，是不希望的。

合閘速度對真空滅弧室性能指標的影響主要表現在預擊穿時間及閉合瞬間的動觸頭沖擊動量。合閘速度慢，使預擊穿時間增加，引起預擊穿電弧的觸頭侵蝕加劇，甚至發生熔焊；但合閘速度太快會加大動觸頭的沖擊動量，使其彈跳時間延長，也會加劇電侵蝕與引起熔焊。

真空斷路器動靜觸頭在閉合過程中，并不是僅僅一接觸就結束了。動靜觸頭接觸后還有一個觸頭彈簧壓縮的過程，這一彈簧的壓縮量折算到動觸頭的沿軸線運動距離，稱之為超行程。一般稱觸頭彈簧開始壓縮時及壓縮終了時觸頭間的壓力分別為初壓力和終壓力。根據參考文獻分析了觸頭初壓力和其他參數對合閘彈跳的影響，并推導出動觸頭合閘彈跳時間：

t=(2.4-2.6)mVo