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高压真空接触器的技术要求和常用控制方式

2017-09-06 12:06阅读：

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高压电器-高压真空接触器作为控制和保护高压电力设备的主要开关设备，具有噪音小、寿命长、频繁操作性好等优点。高压真空接触器常与高压熔断器以及继保元件组合在一起使用，也就是所要研究的内容 F-C 回路。
传统的继电保护设备基于各种继电器的配合实现各种保护功能以及控制功能，微机保护的应用大大简化了保护和控制回路。而在目前的大部分电力系统中，断路器作为一种万能开关的身份出现，因此很多的传统继电保护设备甚至微机保护都是按照断路器的要求来进行设计。由于高压真空接触器电气控制回路自身设计的原因，所以在配合传统的继电保护时常常做不到很好的保护，因此我们就需要设计一种新的接触器的控制回路，一要满足作为一个高压开关设备的基本任务，二要尽量能够配合现有继电保护设备的使用。
高压真空接触器的基本参数
额定电压：是指高压真空接触器正常工作时的电压等级。
一般在 12KV 以下的配电系统中，各个电压等级都有与之匹配的接触器额定工作电压。具体研究的是 7.2KV 的高压真空接触器。
额定电流：是指高压真空接触器正常工作时的承受电流。
额定电压为 7.2KV 的高压真空接触器，其额定电流通常为 400A 或 630A。
高压真空接触器的机械特性
高压真空接触器的机械特性主要有：分合闸时间，分合闸速度，触头的开距、超行程以及触头压力。
分合闸时间以及分合闸速度是影响高压真空接触器开断能力和使用寿命的关键，在满足技术要求的条件下，降低分合闸时间，提高分合闸速度能对高压真空接触器的机械寿命有所提高。而且还能降低接触器的功耗。
触头的开距、超行程以及触头压力等都跟高压真空接触器的开合能力以及寿命有关，因此在选用高压真空接触器时必须要考虑到这些问题。
高压真空接触器的极限分断能力
根据 GB14808 标准规定，高压真空接触器的极限分断电流应该不小于其额定工作电流的 10 倍。这样的规定是因为当在系统中出现的较小的故障电流时，可以由高压真空接触器来负责开断，而不需要高压限流熔断器动作。某种程度上，既确保了系统的安全性，又减少了熔断器的损耗。由此可见，高压真空接触器具有一定的短路开断能力是非常有必要的。
高压真空接触器常用控制方式
一直以来，高压真空接触器和真空断路器都在同一配电室中运行，但高压真空接触在使用时都没有进行相应的设计，为了管理的方便，在设计接触器控制回路时尽量做到与真空断路器所实现的功能基本相似，做到与真空断路器的一致性，从而避免主观可能导致的事故。因此，我们要分析、探讨高压真空接触器的控制原理，并改进其电气控制方案。
高压真空接触器的技术要求和常用控制方式
图 1 真空接触器典型控制原理图
工作原理如下：
合闸过程：启动合闸按钮 SC，合闸辅助继电器 K2 得电动作，K2 上的两个串联常开点转换成闭点，从而整个合闸回路得电，合闸线圈吸合，机构动作将接触器保持在合闸位置，合闸后，接触器的辅助触点进行切换，从而解放合闸控制回路中的辅助继电器 K2，整个合闸过程结束。
分闸过程：启动分闸按钮 SO，分闸线圈得电，接触器分闸，辅助点进行切换，整个分闸过程结束。
从上述工作原理我们可以看出，这种控制方式简单，原理清晰，分析起来也很容易。但在实际应用中，存在着很多的问题：
1.没有防跳回路
防跳回路是指防止跳跃的电气回路。开关装置配有电气的分闸和合闸按钮，当分闸按钮一直按下时，开关分闸，如果此时合闸按钮也一直按下，开关就会出现合闸后立即分闸，分闸后又合闸的跳跃动作。因此需要防跳回路，来防止开关发生这种跳跃现象，进而保护开关装置以及负载免受频繁冲击。而在图1的控制回路中则没有防跳功能。
更为重要的是，高压真空接触器在保护高压电动机负载时，由于其在启动时电流很大（一般为正常工作电流的 6 倍），当电网中出现故障时，对整个系统会造成更严重的损害。因此在高压开关的设计过程中，一定要加入防跳回路。
2.合闸不可靠性
高压真空接触器的合闸时间要比断路器的合闸时间长，断路器合闸时间一般为 60ms左右，而接触器的合闸时间一般为 100～150ms。在这样的情况下有可能会出现，在合闸按钮按下时，高压真空接触器的操作机构还没有完成动作辅助触点就已经断开，导致合闸回路在没有得到充分的能量，从而合闸不能到位。导致这一弊端的原因就是控制回路本身的设计问题。由于辅助开关常开触点切换成闭点时要比常闭触点切换成开点时滞后。
高压真空接触器不同于真空断路器，真空断路器在合闸过程中的能量来自于其储能机构，而接触器的合闸则是合闸回路中合闸线圈在充分得电后，吸合机构吸合来完成合闸，因此接触器的可靠合闸就需要在保证合闸回路在有足够的通电时间的基础上进行改进。
3.合闸回路的设计对外部合闸辅助继电器辅助触点的容量要求非常高
一般情况下，接触器合闸电流为 3～7A，继电器触点长期载流能力为 10A，但开断能力只有 0.6A。因此必须采用能够开断大容量的大功率低压接触器来控制合闸。
4.不能实现合闸回路断线功能
当接触器处于分闸状态时，出现控制回路断线，则表明合闸回路的完整性被破坏，不能合闸。当接触器处于合闸状态时，出现控制回路断线，则表明跳闸回路的完整性被破坏，不能实现电动分闸。真空断路器在分合闸按钮上并联继电器就可以实现回路监视功能，而在接触器上则不能实现。主要是因为在真空断路器控制回路中继电器相对于真空断路器合分闸回路线圈的阻值要大很多，能够保证足够的分压；而在接触器控制回路中，由于其自身控制方案中就有阻值较大继电器，再通过并联继电器来实现回路监控功能时就会因为继电器没有足够的分压而勿动作。
5.不能同现有的继电保护装置匹配
一直以来，由于高压断路器使用的普遍性，在设计继电保护装置的内部接线原理时几乎都是针对高压断路器的需要，容纳了保护、控制、监视、通信等功能。以前高压接触器在输配电系统中的使用频率并不高，继电保护装置对高压接触器的保护大多不适用。
以上这些缺点在实际使用中已经反映的很明显，因此我们在设计高压真空接触器的控制回路时，不但要考虑其与高压断路器的通用性，还要考虑其本身的功能实现的可靠性。
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