真空灭弧室用波纹管的选型依据和检验(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)锦州华光电力电子集团公司 作者:王正石

      在真空灭弧室中,波纹管焊接在动导电杆的外部和动端盖板的内口,在真空开关进行分闸或合闸动作时,压缩或复原,起密封作用,它决定着灭弧室的机械寿命。

1、真空灭弧室用波纹管的选择的依据

1.1、波纹管的内外径的选择

         波纹管的内径受动导电杆粗细和导向套的限制。通常导向套紧套着动导电杆,其壁厚只有3~5mm ,波纹管内径与导向套外径之间有1~2 mm 的间隙,以防止摩擦,所以,波纹管的内径受动导电杆粗细的制约,而导电杆的粗细又受真空灭弧室额定电流大小的限制,因此,归根结底波纹管的内径受真空灭弧室额定电流大小的限制。额定电流与导电杆的关系见表1 ,因此,额定电流与波纹管内径的关系见表2 。

表1  额定电流与导电杆的关系

额定电流与导电杆的关系 

       一般的说,导电夹长, 则动导电杆的直径可选的小一些,导电夹短,则动导电杆的直径可选的大一些,12 kV 的真空灭弧室选的小一些,4015 kV 的真空灭弧室选的大一些,热传导环境差的更应选大一些(特别是固封极柱式灭弧室) 。

         波纹管的外径受真空灭弧室内径和工频、冲击耐压的限制。对于12kV 的灭弧室,其外径应距瓷壳内径6~9 mm;对于4015 kV 的灭弧室,其外径应距瓷壳18~22 mm , 此外还要留出波纹管保护罩的位置。

        选择的波纹管内径、外径、波厚、波距应尽量同JB/T6169 金属波纹管中给出的内径、外径及波厚、波距统一,以利于采购。

1.2、波纹管的壁厚

         波纹管的壁厚一般为0.14~0.18 mm ,壁厚的公差为±10 % ,直径大的波纹管选择壁厚大的波纹管,直径小的波纹管选择壁厚小的波纹管。

1.3、波纹管的节数

         内、外径及波厚、波距确定之后,波纹管的节数就决定了波纹管的寿命。如果选择的是JB/ T6169中的波纹管, 可根据波纹管的内径、外径、材质、波厚、波距,查出单波压缩量,根据单波压缩量和节数确定允许压缩量(允许压缩量= 单波压缩量×节数) ,再根据实际压缩量(灭弧室的开距) 和允许压缩量算出压缩百分数(压缩百分数= 实际压缩量/允许压缩量×100 %) ;实际耐压力(一个大气压) 和允许耐压力算出耐压力百分数(耐压力百分数= 实际耐压力/ 允许耐压力×100 %) 。允许压缩量百分数与允许耐压力百分数的连线和寿命次数的交点,得到波纹管的预测使用寿命,见图1 。如果不是选用JB/T6169 中的波纹管,则要算出允许压缩量和允许耐压力,再算出压缩百分数和耐压力百分数,根据图1 ,得到波纹管的预测使用寿命。

        波纹管的允许压缩量和允许耐压力的计算如下:单波允许压缩量 :

波纹管的允许压缩量和允许耐压力

 

        其中: Ka = 根号下( a- δ0)/d , 式中, a 为波厚,δ0为波纹管的壁厚, d 为波纹管的内径,σs 为不锈钢的屈服极限,600 N/ mm , D 为波纹管的外径, E 为不锈钢波纹管的弹性模量,为202000 N/ mm。Kb 是与D/ d 有关的常数,见表3 。

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