專利名稱：真空開關(guān)高頻放電老煉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空開關(guān)生產(chǎn)過程中，在排氣抽真空階段所采用的電壓老煉裝置，本發(fā)明的裝置可使真空開關(guān)電極表面的金屬尖端、雜質(zhì)、污染物等通過放電而消除，并使觸頭表面淺層均勻熔化達(dá)到加速觸頭表面放氣的作用。
目前真空開關(guān)的老煉設(shè)備主要包括調(diào)壓器(TY)，與調(diào)壓器(TY)輸出端相連接的試驗(yàn)變壓器(H.V.T)，試驗(yàn)變壓器(H.V.T)的高壓端通過限流電阻(Rm)與真空開關(guān)(VCB)相連接。J.Ballat等與1993年公開了一種電壓老煉電路(文獻(xiàn)J.Ballat,et al,Spark Conditioning Procedures forVacuum Interrupter in Circuit Breakers,IEEE Transaction on ElectricalInsulation,Vol.28,No.4,August 1993,pp468～472)，是在真空開關(guān)(VCB)抽完真空后進(jìn)行電壓老煉，得出如下結(jié)論，在真空開關(guān)(VCB)兩端并聯(lián)電容器(C)老煉效果不好，認(rèn)為并聯(lián)電容器(C)與真空開關(guān)(VCB)之間增加一個(gè)限流電阻老煉效果好。
電壓老煉的操作方法為把真空開關(guān)觸頭拉到一定開距，調(diào)節(jié)調(diào)壓器(TY)，使真空開關(guān)(VCB)兩端工頻電壓升高直到發(fā)生放電；放電停止后，繼續(xù)升壓；最終達(dá)到某一要求電壓值。其目的是提高真空開關(guān)的耐壓特性，消除電極表面的金屬尖端、雜質(zhì)、污染物等?，F(xiàn)有裝置在電壓老煉時(shí)的缺點(diǎn)是放電電流較小，不能使觸頭表面淺層熔化，對(duì)加速觸頭表面放氣的作用不大；單位時(shí)間內(nèi)的放電次數(shù)極少，即使施加電壓時(shí)間很長(zhǎng)(如30分鐘)，放電在電極表面也不均勻，不能有效地消除金屬尖端、雜質(zhì)、污染物等，這樣造成設(shè)備利用率和生產(chǎn)效率低。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種真空開關(guān)高頻放電老煉裝置，具有放電電流較大，單位時(shí)間內(nèi)的放電次數(shù)大大增加，觸頭表面淺層均勻熔化，加速觸頭表面放氣的作用明顯，施加電壓所需時(shí)間大大減少的特點(diǎn)。
本發(fā)明的裝置包括調(diào)壓器(TY)，與調(diào)壓器(TY)輸出端相連接的試驗(yàn)變壓器(H.V.T)，試驗(yàn)變壓器(H.V.T)的高壓端連接一限流電阻(Rm)，限流電阻(Rm)的另一端接一可調(diào)電感(L)，可調(diào)電感(L)與一高壓陶瓷電容(C)相串聯(lián)后接地線，可調(diào)電感(L)與高壓陶瓷電容(C)的串聯(lián)支路與真空開關(guān)(VCB)兩端并聯(lián)。
本發(fā)明的真空開關(guān)高頻放電老煉方法包括以下步驟首先，在真空開關(guān)(VCB)排氣階段，烘烤保溫結(jié)束后，當(dāng)真空度達(dá)到1×10-4pa時(shí)，將真空開關(guān)(VCB)觸頭拉開一定的距離；將本發(fā)明裝置的可調(diào)電感(L)與高壓陶瓷電容(C)的串聯(lián)支路的高壓端與地線分別接到真空開關(guān)(VCB)兩端，調(diào)節(jié)調(diào)壓器(TY)使試驗(yàn)變壓器(H.V.T)輸出工頻高壓，可使真空開關(guān)(VCB)形成連續(xù)放電，可觀察到真空度大幅度下降，說明使觸頭表面放氣的作用明顯，放電持續(xù)時(shí)間約10秒左右可自動(dòng)停止，

圖1是本發(fā)明的裝置線路原理圖。
圖2是本發(fā)明放電次數(shù)與現(xiàn)有技術(shù)放電次數(shù)的比較圖，其中(a)是現(xiàn)有技術(shù)在100ms內(nèi)的放電次數(shù)；(b)是本發(fā)明在100ms內(nèi)的放電次數(shù)；圖3是本發(fā)明放電熔化斑與現(xiàn)有技術(shù)放電熔化斑的在觸頭表面分布比較圖，其中(a)是采用本發(fā)明處理后真空開關(guān)觸頭表面放電熔化斑分布；(b)是采用現(xiàn)有技術(shù)處理后真空開關(guān)觸頭表面放電熔化斑分布。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)說明。
參照?qǐng)D1，當(dāng)調(diào)節(jié)調(diào)壓器(TY)，試驗(yàn)變壓器(H.V.T)輸出工頻高壓，通過限流電阻(Rm)向高壓陶瓷電容(C)充電，當(dāng)試驗(yàn)變壓器(H.V.T)輸出工頻高壓達(dá)到一定值時(shí)，使真空開關(guān)(VCB)的觸頭之間擊穿，使高壓陶瓷電容(C)通過可調(diào)電感(L)向真空開關(guān)(VCB)的觸頭之間放電。高壓陶瓷電容(C)的最佳值為500～1500pF，可調(diào)電感(L)為線繞空心電感，其最佳值為0～60μH。對(duì)于縱向磁場(chǎng)真空滅弧室而言，由于觸頭的特殊結(jié)構(gòu)，電流在觸頭上流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生縱向的磁場(chǎng)。所以在高頻下的放電電感量(2L1)較大，可調(diào)電感(L)可取為0或較小值，其他型式真空滅弧室可調(diào)電感(L)可取較大值，線路中電感(2L1+L)與外加電容組成一個(gè)諧振電路，每次放電時(shí)，儲(chǔ)存在電容器中的能量釋放并形成高頻振蕩電流，其頻率在0.6～3MHz為最佳值，高頻振蕩電流幅值衰減到一定值時(shí)，由于真空滅弧室的高頻熄弧能力很強(qiáng)，從而自然在某次過零點(diǎn)熄弧，放電過程終止。由于外施電壓的作用，擊穿將反復(fù)發(fā)生；放電能量使觸頭表層產(chǎn)生微米級(jí)的熔化。高壓陶瓷電容(C)的取值大，放電能量大使觸頭表層產(chǎn)生熔化深度大，同時(shí)試驗(yàn)變壓器(H.V.T)的容量也應(yīng)增大。試驗(yàn)變壓器(H.V.T)在真空開關(guān)(VCB)的觸頭之間放電的短暫時(shí)間內(nèi)，由限流電阻(Rm)保護(hù)。
本發(fā)明在以下參數(shù)下做了對(duì)比試驗(yàn)相同型號(hào)的縱向磁場(chǎng)真空開關(guān)；觸頭拉開距離分別為2mm；高壓陶瓷電容(C)為649pF，可調(diào)電感(L)為6μH；試驗(yàn)變壓器(H.V.T)為100kV、10kVA；限流電阻(Rm)為10000Ω、600W線繞電阻。
參見圖2，其中橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，縱坐標(biāo)為放電電流軸。由圖2(a)、圖2(b)相比較可見，本發(fā)明在單位時(shí)間內(nèi)的放電次數(shù)大大增加，觀感為連續(xù)放電。
在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析一些典型的擊穿電流波形，得到本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)擊穿電流的參數(shù)對(duì)比如下表所示，現(xiàn)有技術(shù)，擊穿電流峰值為700～800A；本發(fā)明的擊穿電流幅值增加到1500A，增加到原來的2～3倍，放電持續(xù)時(shí)間為5～8μs，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的0.5～2μs，也增加了幾倍。擊穿發(fā)生的次數(shù)變?yōu)槭畮字羶菏危h(yuǎn)多于現(xiàn)有技術(shù)。
參見圖3，由圖3(a)、圖3(b)對(duì)比可知現(xiàn)有技術(shù)放電熔化斑數(shù)量少，在觸頭表面分布極不均勻，放電熔化斑在照片中為黑色圓斑。本發(fā)明放電熔化斑數(shù)量多，在觸頭表面分布均勻，由于本發(fā)明放電熔化深度較大在照片中為白色圓斑。
由此可見，本發(fā)明電壓老煉的方法明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的方法，在排氣階段使真空開關(guān)的電極表而很快得到較徹底清潔化，而且電極表層微米級(jí)的金屬含氣量也大為降低，有利于加速真空開關(guān)達(dá)到一定的高真空度，使電壓老煉工效大大提高。
權(quán)利要求
1.真空開關(guān)高頻放電老煉裝置，包括一調(diào)壓器(TY)，與調(diào)壓器(TY)輸出端相連接的試驗(yàn)變壓器(H.V.T)，本發(fā)明的特征是，試驗(yàn)變壓器(H.V.T)的高壓端連接一限流電阻(Rm)，限流電阻(Rm)的另一端接一可調(diào)電感(L)，可調(diào)電感(L)與一高壓陶瓷電容(C)相串聯(lián)后接地線，可調(diào)電感(L)與高壓陶瓷電容(C)的串聯(lián)支路與真空開關(guān)(VCB)兩端并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所說的電容(C)的電容值為500～1500pF。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所說的可調(diào)電感(L)的電感值為0～60μH。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所說的電容(C)為高壓陶瓷電容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所說的可調(diào)電感(L)為線繞空心電感。
全文摘要
一種真空開關(guān)高頻放電老煉裝置,包括:調(diào)壓器(TY),與調(diào)壓器(TY)輸出端相連接的試驗(yàn)變壓器(H.V.T),試驗(yàn)變壓器(H.V.T)的高壓端連接一限流電阻(Rm),限流電阻(Rm)的另一端接一可調(diào)電感(L),可調(diào)電感(L)與一高壓陶瓷電容(C)相串聯(lián)后接地線,可調(diào)電感(L)與高壓陶瓷電容(C)的串聯(lián)支路與真空開關(guān)(VCB)兩端并聯(lián),具有放電電流較大,單位時(shí)間內(nèi)的放電次數(shù)大大增加,觸頭表面淺層均勻熔化,加速觸頭表面放氣的作用明顯,施加電壓所需時(shí)間大大減少的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01H33/66GK1224905SQ9811297
公開日1999年8月4日 申請(qǐng)日期1998年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月23日
發(fā)明者楊蘭均, 王寶利 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)