專利名稱：真空開關高頻放電老煉裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及真空開關生產過程中，在排氣抽真空階段所采用的電壓老煉裝置，本發明的裝置可使真空開關電極表面的金屬尖端、雜質、污染物等通過放電而消除，并使觸頭表面淺層均勻熔化達到加速觸頭表面放氣的作用。
目前真空開關的老煉設備主要包括調壓器(TY)，與調壓器(TY)輸出端相連接的試驗變壓器(H.V.T)，試驗變壓器(H.V.T)的高壓端通過限流電阻(Rm)與真空開關(VCB)相連接。J.Ballat等與1993年公開了一種電壓老煉電路(文獻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(VCB)抽完真空后進行電壓老煉，得出如下結論，在真空開關(VCB)兩端并聯電容器(C)老煉效果不好，認為并聯電容器(C)與真空開關(VCB)之間增加一個限流電阻老煉效果好。
電壓老煉的操作方法為把真空開關觸頭拉到一定開距，調節調壓器(TY)，使真空開關(VCB)兩端工頻電壓升高直到發生放電；放電停止后，繼續升壓；最終達到某一要求電壓值。其目的是提高真空開關的耐壓特性，消除電極表面的金屬尖端、雜質、污染物等。現有裝置在電壓老煉時的缺點是放電電流較小，不能使觸頭表面淺層熔化，對加速觸頭表面放氣的作用不大；單位時間內的放電次數極少，即使施加電壓時間很長(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、污染物等，這樣造成設備利用率和生產效率低。
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提出一種真空開關高頻放電老煉裝置，具有放電電流較大，單位時間內的放電次數大大增加，觸頭表面淺層均勻熔化，加速觸頭表面放氣的作用明顯，施加電壓所需時間大大減少的特點。
本發明的裝置包括調壓器(TY)，與調壓器(TY)輸出端相連接的試驗變壓器(H.V.T)，試驗變壓器(H.V.T)的高壓端連接一限流電阻(Rm)，限流電阻(Rm)的另一端接一可調電感(L)，可調電感(L)與一高壓陶瓷電容(C)相串聯后接地線，可調電感(L)與高壓陶瓷電容(C)的串聯支路與真空開關(VCB)兩端并聯。
本發明的真空開關高頻放電老煉方法包括以下步驟首先，在真空開關(VCB)排氣階段，烘烤保溫結束后，當真空度達到1×10-4pa時，將真空開關(VCB)觸頭拉開一定的距離；將本發明裝置的可調電感(L)與高壓陶瓷電容(C)的串聯支路的高壓端與地線分別接到真空開關(VCB)兩端，調節調壓器(TY)使試驗變壓器(H.V.T)輸出工頻高壓，可使真空開關(VCB)形成連續放電，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，放電持續時間約10秒左右可自動停止，
圖1是本發明的裝置線路原理圖。
圖2是本發明放電次數與現有技術放電次數的比較圖，其中(a)是現有技術在100ms內的放電次數；(b)是本發明在100ms內的放電次數；圖3是本發明放電熔化斑與現有技術放電熔化斑的在觸頭表面分布比較圖，其中(a)是采用本發明處理后真空開關觸頭表面放電熔化斑分布；(b)是采用現有技術處理后真空開關觸頭表面放電熔化斑分布。
下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作詳細說明。
參照圖1，當調節調壓器(TY)，試驗變壓器(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，當試驗變壓器(H.V.T)輸出工頻高壓達到一定值時，使真空開關(VCB)的觸頭之間擊穿，使高壓陶瓷電容(C)通過可調電感(L)向真空開關(VCB)的觸頭之間放電。高壓陶瓷電容(C)的最佳值為500～1500pF，可調電感(L)為線繞空心電感，其最佳值為0～60μH。對于縱向磁場真空滅弧室而言，由于觸頭的特殊結構，電流在觸頭上流動時，會產生縱向的磁場。所以在高頻下的放電電感量(2L1)較大，可調電感(L)可取為0或較小值，其他型式真空滅弧室可調電感(L)可取較大值，線路中電感(2L1+L)與外加電容組成一個諧振電路，每次放電時，儲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，由于真空滅弧室的高頻熄弧能力很強，從而自然在某次過零點熄弧，放電過程終止。由于外施電壓的作用，擊穿將反復發生；放電能量使觸頭表層產生微米級的熔化。高壓陶瓷電容(C)的取值大，放電能量大使觸頭表層產生熔化深度大，同時試驗變壓器(H.V.T)的容量也應增大。試驗變壓器(H.V.T)在真空開關(VCB)的觸頭之間放電的短暫時間內，由限流電阻(Rm)保護。
本發明在以下參數下做了對比試驗相同型號的縱向磁場真空開關；觸頭拉開距離分別為2mm；高壓陶瓷電容(C)為649pF，可調電感(L)為6μH；試驗變壓器(H.V.T)為100kV、10kVA；限流電阻(Rm)為10000Ω、600W線繞電阻。
參見圖2，其中橫坐標為時間軸，縱坐標為放電電流軸。由圖2(a)、圖2(b)相比較可見，本發明在單位時間內的放電次數大大增加，觀感為連續放電。
在大量試驗的基礎上，分析一些典型的擊穿電流波形，得到本發明和現有技術擊穿電流的參數對比如下表所示，現有技術，擊穿電流峰值為700～800A；本發明的擊穿電流幅值增加到1500A，增加到原來的2～3倍，放電持續時間為5～8μs，相對于現有技術的0.5～2μs，也增加了幾倍。擊穿發生的次數變為十幾至兒十次，遠多于現有技術。
參見圖3，由圖3(a)、圖3(b)對比可知現有技術放電熔化斑數量少，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。本發明放電熔化斑數量多，在觸頭表面分布均勻，由于本發明放電熔化深度較大在照片中為白色圓斑。
由此可見，本發明電壓老煉的方法明顯優于現有技術的方法，在排氣階段使真空開關的電極表而很快得到較徹底清潔化，而且電極表層微米級的金屬含氣量也大為降低，有利于加速真空開關達到一定的高真空度，使電壓老煉工效大大提高。
權利要求
1.真空開關高頻放電老煉裝置，包括一調壓器(TY)，與調壓器(TY)輸出端相連接的試驗變壓器(H.V.T)，本發明的特征是，試驗變壓器(H.V.T)的高壓端連接一限流電阻(Rm)，限流電阻(Rm)的另一端接一可調電感(L)，可調電感(L)與一高壓陶瓷電容(C)相串聯后接地線，可調電感(L)與高壓陶瓷電容(C)的串聯支路與真空開關(VCB)兩端并聯。
2.根據權利要求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.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所說的可調電感(L)的電感值為0～60μH。
4.根據權利要求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.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所說的可調電感(L)為線繞空心電感。
全文摘要
一種真空開關高頻放電老煉裝置,包括:調壓器(TY),與調壓器(TY)輸出端相連接的試驗變壓器(H.V.T),試驗變壓器(H.V.T)的高壓端連接一限流電阻(Rm),限流電阻(Rm)的另一端接一可調電感(L),可調電感(L)與一高壓陶瓷電容(C)相串聯后接地線,可調電感(L)與高壓陶瓷電容(C)的串聯支路與真空開關(VCB)兩端并聯,具有放電電流較大,單位時間內的放電次數大大增加,觸頭表面淺層均勻熔化,加速觸頭表面放氣的作用明顯,施加電壓所需時間大大減少的特點。
文檔編號H01H33/66GK1224905SQ9811297
公開日1999年8月4日 申請日期1998年9月23日 優先權日1998年9月23日
發明者楊蘭均, 王寶利 申請人:西安交通大學