真空断路器合闸弹跳的危害性(正式版)
真空断路器合闸弹跳的危害解读-民熔
真空断路器合闸弹跳的危害-民熔真空断路器，系三相交流50Hz额定电压为12KV的电力系统的户内开关设备，民熔真空断路器作为电网设备、工矿企业动力设备的保护和控制单元。
适用于要求在额定工作电流下的频繁操作，或多交开断短路电流的场所。
1合闸弹跳根据《35kV高压内真空开关通用技术条件》（zbk97004-89）的规定，闭合时间为触头从刚性接触到接触稳定的时间定义。
全部根据这一定义，设计了具有直读数据的开关特性测试仪做的。
它是影响开关电寿命的电弧，只有动触头和静触头不接触时才会产生电弧，而动触头和静触头接触时才不会产生电弧其中之一展示大量的实践和理论分析，影响真空电寿命的真正因素是：在闭合过程中，触点只接触到接触稳定，在此期间接触中断时间。
在真空开关闭合过程中，接触后的弹跳时间不应超过2ms，这是根据实际工作得出的这个真空开关应采用真空开关进行开关，开关参数应满足开关的电源要求。
例如真空开关的闭合速度为0.4~1.0m/s，切换速度为0.3~0.7m/s，则真空开关的闭合速度必须设置在0.4~0.7m/s之间它是收盘反弹要求小于或等于5ms，装有这种灭弧室的开关允许的合闸弹跳范围小于等于5E女士值得讨论的是闭包的设置是否不超过2ms现状许多真空开关需要2毫秒以上的关闭时间，只有不到3毫秒，甚至5毫秒。
2合闸弹跳的危害合闸弹跳是衡量真空开关机械性能的一个重要参数。
合闸弹跳时，触头断开距离小，弧光不能消除，导致触头电性能恶化，从而影响灭弧室的电气寿命。
但是，由于它的寿命很短，它比外壳中的电弧燃烧时间要短得多。
一个。
那里在一定范围内跳变的主要危害是触头接触摩擦的加速，从而缩短了灭弧室的电气寿命。
真空断路器合闸弹跳分析
ｆ １ ． ３各 因素 对 合 闸弹 跳 时 间的 影 响
（ ３ ）
结合某型真空 断路器用式 （ ４ ） 分析 弹跳 时间。
调整合 闸弹跳 的方 法主要 有 ： 调整 触头压 力簧 的压 缩量 、 降低合 闸速度 、 调整合闸的先后顺序等 。 假定 刚合速度 （ 动、 静触 头 刚接触 时 的动触 头 瞬时 速度 ）
断路器合 闸速度 （ 动触头速度 ） 用式 （ ４ ） 表示 ， 为折合 到 动触头 的等效驱动力 ， 为折合到动触头 的等效负 载 ， ｍ 为折
合到动触头等效质量 ， ｌ 为动触头向静触头移动的距离 。
１
＝
Ｌ ‰一 ｆ ／ ｋ ；
ｆ ＞ｆ ｏ
ｍ ｆ （ 一 ）
２ ．降 低 合 闸 速 度 的 方 法 ２ ． １分 析
图１ 真空断路器单极简化模型
图１ 为真空断路器单极运动示意 图 ， 为 了建 立数学模 型先 研究触头压力 簧的力一 位移 特性及 碰撞后 恢 复速度 与碰撞 瞬
时速 度 的关 系 。
触头压力簧是 由多个零 件组成 的装配体 ， 其 长度 （ ）一力
因此规定 ： 合 闸过 程 中触 头 接 触 后 的弹 跳 时 间 ， ４ ０ ． ５ ｋ Ｖ 以 下 断 路器不应大于 ２ ｍｓ ， ４ ０ ． ５ ｋ Ｖ及 以上 断 路 器 不 应 大 于 ３ ｍ ｓ 。
１ ．合 闸 弹 跳 过 程 模 型 的 建 立
１ ． １ 合 闸 弹跳 过 程 分析
Ｊ ｅ ｑ
（ ４ ）
动触 头与静触头发生碰撞后 ， 有一部分 能量 耗散在触 头材 料上， 这部分能量损失可用碰撞 损失 系数 ｋ 表示 。碰撞前 、 后
真空断路器合闸弹跳时间长问题处理
电 力 安 全 技 术
第 １ ９ 卷（ ２ ０ １ ７ 年 第１ 期 ）
真空 断路器合 闸弹 跳时 问长 问题处理
单 东阳，何 海涛 ，高京辉 ，郭 跃 ，刘 伟
（ 国 网河北省 电力公 司石 家庄供 电分公 司，河北 石 家庄 ０ ５ １ ０ ０ ４ ）
［ 摘
要］真 空断路器合闸弹跳是真 空断路 器机械特性的一项重要参数，弹跳时间长会产生较
弹跳 超过 规 定值 的 问题 。当 出现 合 闸弹跳 时 间超 过 规 定 值 时 ，在 合 闸过程 中 电弧 的燃 弧 时 间将 延 长 ，
在上述方法 中，触头采用新型材料和提高部件
的加工精度等是在检修试验时无法实施 的。因此 ，
以下重点探讨如何通过真空断路器的现场调整来解
决 合闸 弹跳时 间长 的 问题 。
表 １ 所示。
面融化 ，瞬间冷却后动静触头熔焊在一起 。这种熔
焊 ，靠 操 作机 构几 千 Ｎ 的分 闸力 是 拉 不 开 的 ，可
能使真空断路器短路开断失败。因此 ，真空断路器
合 闸 时发生 弹跳 ，不仅 会产 生较 高 的过 电压 ，还 会 影响整 个 电网 的稳定性 。
真空断路器与油断路器不 同，其在合 闸状态没 有 插入 行程 ，是 动静触 头 的平 面依靠 一定 的压 力结
一
开的现象。弹跳的产生与诸多因素有关，如真空断 路 器触 头 的材 料 、各部 件 的加工精 度 、装配工 艺质 量 、触头弹簧 的弹力等。 日常处理 真空 断路器 合 闸弹 跳 时间长 的方法 主
要有 ： （ １ ）触 头材料 采用新 型 、抗 熔焊性 能 强的材料 ； （ ２ ）提 高 配 件 的 加 工精 度 ，使 部 件 紧 密 配 合 ， 减少 空程 间 隙 ； （ ３ ）加强 装配 工 艺质量 控 制 ，以提 高 装配 工 艺
一起断路器“跳跃”事故的案例分析和对策
- 145 -生 产 与 安 全 技 术０ 引言在断路器操作过程中，可能会出现合闸接点粘连或重合闸脉冲时间过长的现象，如果此时线路发生故障，则保护装置动作，断路器分闸，断路器的这种多次“分一合”现象称为“跳跃”。
如果断路器发生“跳跃”，势必造成绝缘下降、内部温度上升，甚至会发生断路器爆炸事故，危及设备和人身的安全。
防跳装置是在合闸操作中，只要引起合闸的操动机构仍保持在闭合的位置，如果由于某种原因使开关分闸，也不能再合的保护装置[1]。
因此，断路器防跳装置回路是二次控制回路的重要部分，掌握断路器防跳装置原理很关键。
下面对一起案例进行分析。
１ 案例描述2018年，某220 kVGIS 智能变电站=F1线路间隔的C 相线路发生接地故障，C 相断路器跳闸，延时1 s 后，该线路重合。
因接地故障未解除，重合于故障，该间隔断路器3 相跳闸。
69 ms 后，C 相自合。
由于C 相机构在2 s 时间内，执行了“O-COC” 4个操作（即：断路器出现“跳跃”），机构无能量再执行分闸操作，断路器最终处于合闸位置，断路器失灵保护动作，跳开整段母线上所有间隔，母线失压。
２ 原因分析该站智能终端防跳回路投入使用，排查发现防跳回路负极虚接，防跳功能失效；同时，传统汇控柜内断路器机构防跳回路也投入使用，排查发现防跳继电器接线错误，防跳回路失效。
两套防跳回路同时失效，重合闸操作过程中断路器跳跃，导致断路器失灵保护动作，整段母线上的间隔跳闸，扩大了停电范围。
３ 暴露的问题该站220 kVGIS 采用的是HMB-4.3型液压碟簧操动机构，该机构一次储能，能满足断路器进行一次完整的“O-CO” 重合闸操作。
但是该次故障断路器未在“O-CO”动作后及时闭锁合闸操作，造成故障范围扩大。
因此，分析该断路器液压碟簧机构动作的各种油压理论值、实际油压降、油压闭锁回路原理，以及模拟实际断路器动作工况下油压闭锁开关扰动的干扰因素，对深入了解此次事故很有必要。
真空断路器弹跳时间的作用
合闸弹跳时间是断路器在合闸时，触头刚接触开始计起，随后产生分离，可能又接触又分离，到其稳定接触之间的时间。
这一参数国外的标准中都没有明确规定，1989年底能源部电力司提出真空断路器合闸弹跳时间必须小于2ms。
为什么合闸弹跳时间要小于2ms 呢？主要是合闸弹跳的瞬间会引起电力系统或设备产生L.C高频振荡，振荡产生的过电压对电气设备的绝缘可能造成伤害甚至损坏。
当合闸弹跳时；同小于2ms 时，不会产生较大的过电压，设备绝缘不会受损，在关合时动静触头之间也不会产生熔焊。
合闸的不同期性太大容易引起合闸的弹跳，因为机构输出的运动冲量仅由首合闸相触头承受。
分闸的不同期性太大可能使后开相管子燃弧时间加长，降低开断能力。
合闸与分闸的不同期性一般是同时存在的，所以调好了合闸的不同期性，分闸的不同期性也就有了保证。
产品中要求合分闸不同期性小于2ms。
分、合闸时间是指从操动线圈的端子得电时刻计起，至三极触头全部合上或分离止的一段时间间隔。
合、分闸线圈是按短时工作制作设计的，合闸线圈的通电时间不到100ms，分闸线圈的不到60ms。
分、合闸时间一般在断路器出厂时已调好，无须再动。
当断路器用在发电系统并在电源近端短路时，故障电流衰减较慢，若分闸时间很短，这时断路器分断的故障电流就可能含有较大的直流分量，开断条件更为恶劣，这对断路器的开断是很不利的。
所以用于发电系统的真空断路器，其分闸时间尽可能设计长些为宜。
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真空断路器的异常运行及事故处理
真空断路器的异常运行及事故处理
1、真空断路器拒绝合闸或跳跃
（1）拒绝合闸或跳跃的原因：
1）操作电压或合闸电压低。
2）操作合闸保险熔断或接触不良。
3）接触器卡住或弹簧过紧。
4）接触器线圈或合闸线圈烧毁。
5）合闸回路不通或回路电阻过大（断线、操作开关辅助接点接触不良）。
6）铁芯卡涩和机械失灵。
7）辅助接点断开过早，跳闸连杆调整不当或出现不正常的跳闸电源。
8）防跳回路或防跳继电器不良。
（2）拒绝合闸或跳跃的处理：
1）检查直流电压及操作、合闸开关。
2）检查操作开关及辅助接点动作情况，不良时由检修消除。
3）开关跳跃不许带电作合闸试验。
4）当控制开关在合闸位置时，绿灯闪光或红灯反复亮熄时，应立即停止合闸，进行检查。
2、真空断路器分闸失灵
（1）拒绝跳闸的原因：
1）操作电压不对或操作熔丝熔断。
2）跳闸线圈烧毁。
3）跳闸回路不通或回路电阻过大。
4）跳闸铁芯卡住或机构不灵或失灵。
（2）拒绝跳闸的处理：
1）调整操作电压或更换熔丝
2）当控制开关在分闸位置时，红灯闪光、绿灯不亮、应立即停止拉闸。
3）处理事故时，若开关断不开，可将上一级电源开关断开；具体按不同开关分别处理：
a线路开关：必要时汇报调度部门后，用手动跳开开关，进行检查处理。
b厂用电开关：应将备用电源开关投入后，再手动跳闸，进行检查处理。
c主变压器开关或发电机主开关：应调整运行后，以良好开关解列，手动跳开故障开关，进行检查处理。
4）对拒绝合闸或拒绝分闸的开关，未经处理不得送电。
断路器的合闸能量对弹跳的影响
分 ：交流 断路器 》 中并无 明确 规定弹 跳 的定义 和标 准 。但是 ，就 我 国高压 开关行 业 目前 的普 遍认 识认
为 弹跳对 于 断 路器 的性 能 还是 有一 定 的影 响 的 。 并
且在 国家 标准Ｇ Ｂ ５ ０ １ ５ ０ －２ ０ ０ ６《 电气装 置安装 工程 ／ 电气设备交接试 验标准 》中第 １ ２ ． ０ ． ５ 条 ，测量断路器
应 大 于３ ｍ ｓ 。而 从机 械 原理 角度 ，理 论 上弹跳 是一 直 存在 的 ，只是 数值 大小 不 同而 已。因此 ，无 论是
断路 器的使 用者 、制 造者和 设 计者 ，还 是学者 、专
路器在进 行合 闸操作 时，合 闸按钮 发出合 闸指令 ，止 动 挚子 脱扣 ，储 能弹簧 释 能 ，凸轮 开始推 动连 杆传 动 系统运 动 ， 最 终动触 头系统 开始进 行合 闸操作 ，动 静 触 头 闭合 ，触 头压 簧压 缩 ，合 闸到位 。此 时动 触 头 组件 和传 动系 统还 具有 多余 的动 能 ，因此整 个 系
统 还会继续运动 ，动 、静触头 闭合后 又再次弹开 ，这
家 们都 非常 关注 断路 器 的 “ 弹跳 ”现 象 ， 以及 如何 降低甚 至消 除弹 跳 。对于 “ 弹跳 ”的定 义 ，通 常认 为断路 器在 合 闸过程 中， 由于 动静触 头 的刚性 碰撞
引起动 触 头 的反弹分 离 ，再次 合 闸或反 弹分离 ，经
过 若干 次 阻尼振 荡后 最终合 闸静 止 。 １ ． ２ 弹跳 的 当前解 决 办法 弹跳 次数 及幅值 大 小与诸 多 因素有 关 ，如 断 路 器 设 计的 固有特 性 ：触头 开距 、合 闸速 度 、触头压 簧 的 弹 力 以及 传 动 系 统 的 零件 相 互配 合等 等 。 同 时 也 与 后 期 的 制 造 过 程 工 艺 有 关 ： 如 安装 、 调试 质量 、零 部件 的加 工精度 等 也会 影响真 空 断路器 合 闸弹 跳 时间 的长短 。 目前 ，行 业 内为 了把合 闸弹 跳
断路器合闸弹跳概述
合闸弹跳是真空断路器短路开断试验失败的主要原因之一。
这一点已经逐渐成为真空开关业内的共识。
本文尝试用浅显的物理学理论分析合闸弹跳，为实践经验提供理论解释。
分闸弹振对开断失败的影响，一直投有引起足够的重视，通过分析，给出分闸弹振与分闸速度的关系。
1 合闸弹跳1.1 合闸弹跳产生的原因及其影响合闸弹跳是指断路器动触头与静触头碰撞接触后被反作用力推开，然后再接触又被推开的现象。
严重者反复4～5次，持续2～6ms。
从本质上说，这是一种受迫阻尼振荡，振荡的频率、振幅取决于动触头系统的质量、速度、弹簧的倔强系数及碰撞后阻尼情况。
分析说明，触头材料的硬度越大，弹跳时间越长；触头材料的硬度相同时，触头压力越大，弹跳时问越短。
当断路器带电操作时，两触头之间若存在弹跳，真空电弧的燃弧时间延长…。
真空电弧是一种高温等离子体，弧体温度可达到七、八千度。
燃弧时间的增加使触头表面熔化的深度和广度都增加，合闸时就会造成两触头液面接触，瞬间冷却后两触头熔焊在一起。
这种熔焊，靠操作机构几千牛顿的分闸力是拉不开的。
有时熔焊点很小，分闸力能拉开，但常常把触头表面拉变形，造成开断后恢复电压短路。
因此．熔焊的结果可能使短路开断失败。
1.2 消除合闸弹跳的方法合闸时，动触头系统在操动机构的带动下，相对于静触头作合闸运动。
合闸时触头撞击力F是决定断路器产生弹跳大小的关键因素。
设碰撞前后的速度分别为vl，v2，作用时间为t。
则由牛顿力学理论可知：减小F，弹跳也减小。
由上式，可有三种方法实现减小触头撞击力F：a．降低动触头系统的质量m。
这可以通过缩短导电杆的长度，减小导电夹、软连接的尺寸，选用轻质的绝缘子等实现。
b．减小碰撞前后速度差的绝对值。
根据经验，这不能通过减小合闸速度v1实现。
因为当v1减小到0.6 m／s以下时，会使合闸功不足，反而会加剧弹跳的幅度。
那么只能设法使v2减小，甚至趋于零。
方法是：在动触头系统上加装压簧，在断路器合闸时使其压缩，产生一个预压力即触头的初压力，以抵消动触头的回弹力。
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真空断路器合闸弹跳的危害性(正式版)
真空断路器合闸弹跳的危害性(正式
版)
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材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。
《35kV户内高压真空断路器通用技术条件》
(ZBK97004—89)将合闸弹跳定义为断路器在合闸时触
头刚接触直至触头稳定接触瞬间为止的时间。
所有直
读数据的开关特性测试仪都是按照这个定义来设计制
造的。
影响灭弧室电寿命的是电弧，而电弧只有在动
静触头不接触时才会产生，在动静触头接触时不会产
生。
大量实践及理论分析均表明，真正对真空开关的
电寿命有影响的因素是：合闸过程中，触头刚接触直
至触头稳定接触瞬间为止，这期间的触头断开时间。
供电部门在工程安装时，一般都按《电气装置安装工
程电气设备交接试验标准》(GB50150—91)对设备进行验收，GB50150—91第11.0.7条规定：真空断路器合闸过程中，触头接触后弹跳时间不应大于2ms，这也与实际工作有差异。
真空断路器分合电路的工作是由真空灭弧室来完成的，开关的参数必须满足灭弧室的性能要求，如灭弧室要求合闸速度为0.4～
1.0m/s，开关的速度能够在0.3～0.7m/s之间，那么配该型号灭弧室的真空断路器其合闸速度必须调整在0.4～0.7m/s之间，同样，如果真空灭弧室合闸弹跳要求不大于5ms，那么配该型号灭弧室的断路器其合闸弹跳的允许范围也是不大于5ms。
是不是应将合闸弹跳一律定为不大于2ms是值得探讨的。
技术不断地在更新，在发展，标准也应不断地完善，新型触头材料抗熔焊性能极好，在发生熔焊时，熔焊点呈脆性，熔焊层机械强度小，破坏熔焊所需的力小于真空断路
器的分闸力。
目前许多国外同类产品如日本东芝公司10kV断路器只要求弹跳小于10ms，新型触头材料的应用为合闸弹跳时间突破2ms创造了条件。
目前许多真空灭弧室规定的合闸弹跳时间都大于2ms，仅要求小于3ms，甚至5ms。
合闸弹跳是真空断路器机械特性的一种重要参数，由于合闸弹跳过程中，触头断开距离小，电弧不会熄灭，导致触头电磨损加重，从而影响灭弧室的电寿命，但由于其存在时间较短，远小于合闸过程中电弧燃烧时间，所以一般认为，在一定范围内的弹跳最主要的危害在于加速了灭弧室触头的磨损，从而导致灭弧室电寿命的缩短。
在弹跳过程中，电流电弧没有熄灭，不会产生操作过电压，通过型式试验的情况看，断路器在经过老炼后，或者在进行开断试验后，弹跳会有明显的改善。
大量的运行实践也表明，真空断路
器在经过一段时间运行之后，由于切合负荷电流，其灭弧室触头表面金属结构有了细微变化，其合闸弹跳时间显著减小，甚至消失，真空度、工频耐压水平也有所提高。
弹跳对真空灭弧室电寿命的危害到底有多大?曾有1台ZN23-35真空断路器，是1台电容器开关，运行时间约1年，切合电容器524次，因外绝缘被破坏而报废。
在分析故障原因时我们打开了灭弧室，发现灭弧室动静触头均光洁如新，只在动触头接触面外围有一约3mm2的熔融点，分析结果认为可能是真空断路器在开断故障电流时所留。
查阅此台断路器档案，投运前断路器该相弹跳为3ms，弹跳波形为振荡式，测量该波形，得到断路器在合闸弹跳过程中动静触头分开时间为1.5ms。
由于真空断路器与油断路器不
同，在合闸状态没有插入行程，而是2个平面依靠一定的压力结合在一起，所以合闸过程中，由于动静触头的非弹性碰撞引起弹跳。
弹跳值大小与诸多因素有关，如触头弹簧的弹力、合闸速度、开距以及真空开关的触头材料等，安装、调试质量，零部件如铝支座、灭弧室、轴销、换向器的加工精度也同样影响真空断路器合闸弹跳时间的长短。
为了把断路器的合闸弹跳时间减小到规定范围内，通常采取以下措施：
(1)提高配件的加工精度，使铝支座与轴、换向器与钢销、轴等紧密配合，减小空程间隙。
(2)加强装配工艺质量控制，提高装配工艺质量。
在真空断路器装配过程中，注意安装合理，不使真空灭弧室受到额外的力。
调整导向管的位置，使灭弧室动触头的运动轨迹通过灭弧室的轴心，真空灭弧室动触头活
动自如，无任何卡涩现象。
(3)适度加大触头超程弹簧预压力。
通过采取以上措施，可以有效地控制真空断路器合闸弹跳时间。
ZN23-35真空断路器由于触头面积大、行程长，合闸速度快、冲量大，尤其是在配CT10型弹簧操作机构时，弹跳大而且不易稳定。
为了减小弹跳值，在真空断路器灭弧室静端如加设蝶形簧等，能形成合闸缓冲，使合闸弹跳时间减小，但却带来断路器工作不可靠的问题。
在江苏盐城供电部门，调试人员反映某大型开关厂生产的ZN23-35真空断路器在安装前测试弹跳值非常小，三相均只有1ms，但一连上母排，弹跳就变得非常大，达10ms以上，这是因为采用了静
支座合闸缓冲的缘故。
在安装前，缓冲效果明显，所以弹跳较小，但连接上母排以后，静端被固定，失去了缓冲效果，导致弹跳加剧。
一般情况下，进行机械特性试验都拆除了母线，所以这种情况较隐蔽，不易被察觉。
在加了合闸缓冲装置以后，合闸过程中静触头不再是刚性的，静触头随动触头运行距离加大，灭弧室抖动幅度随之增大，这样极有可能造成灭弧室外壳破裂，而且在开断故障电流时，故障电流所产生的巨大电动力，会造成灭弧室横向摆动，导致灭弧室损坏，从而引发断路器爆炸事故。
靠降低断路器的可靠性来保证合闸弹跳参数，延长本已足够长的真空断路器的电寿命，是得不偿失的。
我国已有20多年的真空断路器运行经验，从国内真空断路器运行情况来看，由于真空断路器寿命终结而发生故障的并不多见。
从运行情况来看，国产真
空断路器最大的问题是可靠性差，尤其是机械故障率高。
大量资料表明，国产真空断路器各项参数如电寿命等均已达到甚至超过国外同类产品，唯有可靠性与外观与国外产品仍有相当大的差距。
断路器的高可靠性是国产断路器必须奋起直追的首要目标，在断路器的可靠性问题解决之前，过长的电寿命是一种不必要的浪费，因而弹跳问题要解决，但首先必须设法提高国产真空断路器的可靠性。
目前国产的10kV系列真空断路器和配电磁机构的35kV真空断路器，由于采取了一系列技术措施，经过不断地完善和发展，其可靠性极高，各项性能指标包括合闸弹跳时间在内，都十分稳定。
配CT10型弹簧操作机构的35kV真空断路器，由于操作机构的设计和生产的质量问题，机械故障率高，可靠性低，尤其合闸弹跳时间长，难以调整，且不稳定，是所有断路器生产厂在生产该型断路
器时所遇到的共同问题。
目前研制的ZN23-35配弹簧操作机构的改进型真空断路器，操作机构与真空断路器反力特性能很好地匹配，消除了配CT10型弹簧操作机械的ZN23-35真空断路器存在的机构振动大，弹跳不稳定，机械故障率高等现象，有效提高了真空断路器的可靠性。
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