机械和电气的使用寿命优化建议

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：关于电气的使用寿命，在IEC标准中，没有对电寿命试验作出定义。同一等级真空断路器开断额定短路电流50次，而对252 kV的SF6断路器而言，单元断口电寿命约进行20次额定短路电流开断。这些都是按同一额定短路开断电流重复次数作为电寿命试验的准则。

1.机械寿命

断路器多次分合可造成触头及操动机构等可动部分的机械磨损，因而国家标准规定要对断路器进行机械寿命试验。机械寿命试验的目的是验证高压断路器在规定的机械特性及不更换零部件的条件下，能否承受规定的分、合闸空载操作次数；同时，考核产品机械操作的稳定性。新的国家标准在机械寿命方面增加了M1和M2级断路器的规定。在常温下连续进行2 000次操作，试验中不允许进行任何机械调整及修理，但允许按照制造厂的规定进行润滑，这种具有基本机械寿命的断路器为M1级断路器。用于特殊使用要求的、频繁操作的和设计要求非常有限的维护且通过特定的型式试验（具有延长的机械寿命的断路器，机械型式试验为10 000次操作）验证的断路器为M2级断路器。

除了高频度操作的机械耐久性能外，根据装设断路器的场所不同，有的长期不进行操作，持续地处于关合状态，而万一发生故障时又必须确实可靠地动作。对于此种低频度操作的场合，在设计制造时必须充分注意以免出现生锈、润滑剂变质、阀门动作不灵活等情况。

由于决定机械寿命的关键为操动机构，许多开关设备生产企业为了提高竞争能力，纷纷对操动机构进行改进，除了在已有的机构上使得设计更为合理、零部件尽量减少、提高生产工艺等，也不断研究新型的操动机构，如永磁机构、电动机机构等。永磁机构的真空断路器机械寿命可以达到100 000次以上。

2.电气使用寿命（电寿命）

当断路器分合大故障电流时，由于产生电弧，热能会使触头及喷口烧损，这样将使开断性能大大降低，这就有了断路器的电气使用寿命，也称为电寿命的问题。新的国家标准增加了E1和E2级断路器的概念。具有基本电寿命的断路器为E1级断路器。在其预期的使用寿命期间，主电路中开断用的零件不要维修，其他零件只需很少维修（具有延长电寿命的断路器）的为E2级断路器。E2级仅适用于72.5 kV以下的配电断路器。

关于电气的使用寿命，在IEC标准中，没有对电寿命试验作出定义。但从标准中可以理解为“完成全部系列的开断和关合试验，而不作中间检修”。例如，对某些断路器电寿命试验是从方式T10到T100a全部系列的试验，且不进行中间检修，对另一些断路器还要附加补充的试验。而我国的电寿命试验一直是指额定短路开断电流开断次数或额定电流开断次数，型式试验进行的连续开断试验，实际上就是断路器的电寿命试验。

在20世纪60～70年代，电寿命基本上只要满足一次标准循环即可。对于较重要的断路器，每次开断短路之后都进行停电检修是不大合适的。因此，用户迫切希望具有一次动作循环以上的耐用性能。断路器电寿命试验主要依据用户技术条件要求进行。对于12 kV、31.5 kA级少油断路器一般进行额定短路开断3次，这主要考虑油的裂化，因而需检修换油。同一等级真空断路器开断额定短路电流50次，而对252 kV的SF6断路器而言，单元断口电寿命约进行20次额定短路电流开断。对于开断频度不是很高的场合，基本上可以满足10年以上不检修。标准上没有对电寿命作出规定，但一般考虑电寿命时有3种方法，即开断额定电流次数、额定短路电流开断次数和故障开断电流的累计值。

20世纪80～90年代，我国行业标准对真空断路器规定了额定短路开断电流开断次数：25 kA及以下产品的开断次数为30次、50次、75次、100次；25 kA以上的产品再增加一挡20次。这些都是按同一额定短路开断电流重复次数作为电寿命试验的准则。

新的IEC标准在对世界各国运行中的断路器做调查的基础上，发现实际运行中断路器开断额定短路电流的情况并不多，大量开断电流只有断路器额定短路开断电流的10%～30%，而超高压断路器在运行中几乎没有开断额定短路开断电流的工况，因此在标准修订中提出了E2级断路器的概念，并给出了E2级断路器电寿命试验开断试验电流大小、操作顺序和次数，即10%（额定短路开断电流）130次，30%130次，60%8次，100%6次，总计274次试验能通过，就可以认为免维修了。

机械和电气的使用寿命优化建议

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