真空斷路器的發(fā)展及特點(diǎn)

概述

　　真空斷路器是指觸頭在真空中關(guān)合、開斷的斷路器。

　　真空斷路器最初由英、美研究,隨后發(fā)展到日本、德國和原蘇聯(lián)等其他國家。我國從1959年起開始研究真空斷路器的理論,到20世紀(jì)70年代初正式生產(chǎn)各類真空斷路器。真空滅弧室、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、絕緣水平等制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn),使真空斷路器的發(fā)展極為迅速,在大容量、小型化、智能化及可靠性研究方面取得了一系列重大成果。

　　真空斷路器以具備良好的滅弧特性,適宜頻繁操作,電氣壽命長、運(yùn)行可靠性高、不檢修周期長的優(yōu)勢,在當(dāng)今我國電力工業(yè)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造、化工、冶金、-鐵道電氣化以及礦山等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。產(chǎn)品從過去的ZN1-ZN5幾個(gè)品種到現(xiàn)在數(shù)十個(gè)型號、品種,額定電流達(dá)到 4000A,開斷電流達(dá)到5OKA,甚至有63kA,電壓達(dá)到35kV等級。

　　下面將從真空斷路器的幾個(gè)主要方面看它的發(fā)展及特點(diǎn),分別是真空滅弧室的發(fā)展、操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展、絕緣結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

真空滅弧室的發(fā)展及特點(diǎn)

真空滅弧室的發(fā)展

　　利用真空介質(zhì)來熄滅電弧的設(shè)想在19世紀(jì)末就己提出,20世紀(jì)20年代制造出了最早的真空滅弧室。但是由于受真空工藝、材料等技術(shù)水平的限制,當(dāng)時(shí)并未實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。20世紀(jì)50年代以后,隨著新技術(shù)的發(fā)展解決了真空滅弧室制造中的很多難題,使真空開關(guān)逐漸達(dá)到實(shí)用水平。20世紀(jì)50年代中期美國通用電氣公司批量生產(chǎn)了額定開斷電流為12KA的真空斷路器。隨后在20世紀(jì)50年代末由于發(fā)展了具有橫向磁場觸頭的真空滅弧室,使額定開斷電流提高到3OKA的水平 o20世紀(jì)70年代后,日本東芝電氣公司研制成功了具有縱向磁場觸頭的真空滅弧室,使額定開斷電流又進(jìn)一步提高到5OKA以上。目前真空斷路器己廣泛用于 1OKV、35kV配電系統(tǒng)中,額定開斷電流己能做到5OKA-100KAo有些國家還生產(chǎn)了72kV/84kV級的真空滅弧室,但數(shù)量不多。

　　近年來,我國真空斷路器的生產(chǎn)發(fā)展也很快。目前國內(nèi)真空滅弧室的技術(shù)與國外產(chǎn)品不相上下,有采用縱向、橫向的磁場技術(shù)、采用中央引燃觸頭技術(shù)的真空滅弧室,Cu-Cr合金材料制成觸頭已成功地開斷5OKA、63kAo中國的真空滅弧室已達(dá)到較高的水平,真空斷路器完全可以選用國產(chǎn)的真空滅弧室。

真空滅弧室的特點(diǎn)

　　真空滅弧室是真空斷路器的關(guān)鍵部件,它是采用玻璃或陶瓷作支撐及密封,內(nèi)部有動(dòng)、靜觸頭和屏蔽罩,室內(nèi)有負(fù)壓,真空度為133×10九133×lOJPa, 保證其開斷時(shí)的滅弧性能和絕緣水平。當(dāng)真空度降低時(shí),其開斷性能明顯降低,因此真空滅弧室不得受任何外力碰撞,嚴(yán)禁敲擊、手拍打,搬動(dòng)及維護(hù)時(shí)不得受力o 禁止把任何東西放在真空斷路器上,以防止落下時(shí)打壞真空滅弧室。出廠前真空斷路器經(jīng)過嚴(yán)格平行度檢查和裝配,維修時(shí)應(yīng)緊固滅弧室的各螺栓,以保證其受力均勻。

　　真空斷路器在真空滅弧室內(nèi)開斷電流并進(jìn)行滅弧,而真空斷路器本身沒有定性、定量監(jiān)測真空度特性的裝置,所以真空度降低故障為隱性故障,同時(shí),真空度降低將嚴(yán)重影響真空斷路器開斷過電流的能力,并導(dǎo)致斷路器的使用壽命急劇下降嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起開關(guān)爆炸。

　　綜上所述真空滅弧室存在的主要問題真空度降低。真空度降低的主要原因有以下幾點(diǎn)。

　　(1)真空斷路器是一個(gè)比較嬌嫩的元件,電子管廠出廠后,經(jīng)過多次運(yùn)輸顛簸、安裝震動(dòng)、意外碰撞等,都有可能產(chǎn)生玻璃或陶瓷封接的滲漏。

　　(2)真空滅弧室材質(zhì)或制作工藝存在間題,多次操作后出現(xiàn)漏點(diǎn)。

　　(3)分體式真空斷路器,如使用電磁式操作機(jī)構(gòu),在操作時(shí),由于操作連桿的距離比較大,直接影響開關(guān)的同期、彈跳、超行程等特性加快真空度降低。

真空滅弧室真空度降低的處理方法:

　　經(jīng)常觀察真空滅弧室定期使用真空開關(guān)真空度測試儀對真空滅弧室進(jìn)行真空度的測量,確保真空滅弧室的真空度在規(guī)定范圍內(nèi);當(dāng)真空度降低時(shí),必須更換真空滅弧室,并做好行程、同期、彈跳等特性試驗(yàn)。

操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展

　　操動(dòng)機(jī)構(gòu)是衡量真空斷路器性能優(yōu)劣的重要方面之一,影響真空斷路器可靠性的主要原因就是操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械特性。根據(jù)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展可分為以下幾類。

手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)

　　靠于動(dòng)直接合閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu),它主要用來操動(dòng)電壓等級低、額定開斷電流很小的斷路器。除工礦企業(yè)用戶外電力部門中手動(dòng)機(jī)構(gòu)已很少采用。手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、不要求配備復(fù)雜的輔助設(shè)備及操動(dòng)電源缺點(diǎn)是不能自動(dòng)重合閘,只能就地操作,不夠安全。因此,手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)已幾乎被手力儲能的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)所代替。

電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)

　　靠電磁力合閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)d配合國產(chǎn)ZN28-12型產(chǎn)品發(fā)展的有CD17型機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)上也采用與真空滅弧室前后布置的方式。

　　電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)簡單、工作可靠、制造成本低,缺點(diǎn)是合閘線圈消耗的功率太大,需要備價(jià)格昂貴的蓄電池、合閘電流較大、結(jié)構(gòu)比較笨重、動(dòng)作時(shí)間較長,市場占有量逐漸減少。