真空斷路器

“真空斷路器"因其滅弧介質(zhì)和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質(zhì)都是高真空而得名；其具有體積小、重量輕、適用于頻繁操作、滅弧不用檢修的優(yōu)點，在配電網(wǎng)中應用較為普及。 真空斷路器是3～10kV，50Hz三相交流系統(tǒng)中的戶內(nèi)配電裝置，可供工礦企業(yè)、發(fā)電廠、變電站中作為電器設備的保護和控制之用，特別適用于要求無油化、少檢修及頻繁操作的使用場所，斷路器可配置在中置柜、雙層柜以及固定柜中作為控制和保護高壓電氣設備用。

中文名

真空斷路器

外文名

Vacuum circuit breaker

特 點

體積小、重量輕、適用于頻繁操作

應用領域

工礦企業(yè)、發(fā)電廠

國內(nèi)依據(jù)標準

JB/T 3855-2008、DL/T 403-2017

發(fā)展簡史

1893年，美國的里頓豪斯提出了結(jié)構(gòu)簡單的真空滅弧室，并獲得了設計。1920年瑞典佛加公司次制成了真空開關(guān)。1926年等公布的研究成果也顯示了在真空中分斷電流的可能性，但因分斷能力小，又受到真空技術(shù)和真空材料發(fā)展水平的限制，尚不能投入實際使用。隨著真空技術(shù)的發(fā)展，50年代美國才制成批適用于切斷電容器組等特殊要求的真空開關(guān),分斷電流尚停在4千安的水平。由于真空材料冶煉技術(shù)上的進步和真空開關(guān)觸頭結(jié)構(gòu)研究上所取得的突破，1961年，開始生產(chǎn)15千伏、分斷電流為千安的真空斷路器。1966年試制成15千伏、26千安和千安的真空斷路器，從而使真空斷路器進入了高電壓、大容量的電力系統(tǒng)。80年代中期，真空斷路器的分斷能力已達100千安。 中國從1958年開始研制真空開關(guān)，1960年西安交通大學和西安開關(guān)整流器廠共同研制成批千伏、分斷能力為600安的真空開關(guān);隨后又制成10千伏、分斷能力為 千安的三相真空開關(guān)。1969年華光電子管廠和西安高壓電器研究所制成了 10千伏、2千安單相快速真空開關(guān)。70年代以后，中國已能獨立研制和生產(chǎn)各種規(guī)格的真空開關(guān)。

規(guī)格

00001.

真空斷路器通常可分多個電壓等級。低壓型一般用于防爆電氣使用。像煤礦等等。

00002.

00003.

額定電流達到5000A，開斷電流達到50kA的較好水平，并已發(fā)展到電壓達35kV等級。

00004.

00005.

80年代以前，真空斷路器處于發(fā)展的起步階段，技術(shù)上在不斷摸索，還不能制定技術(shù)標準，直到1985年后才制成相關(guān)的產(chǎn)品標準。

00006.

國內(nèi)主要依據(jù)標準

JB/T 3855-2008《高壓交流真空斷路器》

DL/T 403-2017《高壓交流真空斷路器》

下表是選用參數(shù)的列項說明，并以三種真空斷路器數(shù)據(jù)為例。

表中所列各項參數(shù)，均須按JB3855和DL403標準的要求，在產(chǎn)品的型式試驗中逐項加以驗證，終數(shù)據(jù)以型式試驗報告為準。

主要結(jié)構(gòu)

真空斷路器主要包含三大部分：真空滅弧室、電磁或彈簧操動機構(gòu)、支架及其

他部件。

真空滅弧室

按照開關(guān)型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空滅弧室、中間封接杯狀縱磁場小型化真空滅弧室、內(nèi)封接式玻璃泡滅弧室，其基本結(jié)構(gòu)如下：

氣密絕緣系統(tǒng)(外殼)

由陶瓷、玻璃或微晶玻璃制成的氣密絕緣筒、動端蓋板、定端蓋板、不銹鋼波紋管組成的氣密絕緣系統(tǒng)是一個真空密閉容器。為了保證氣密性，除了在封接式要有嚴格的操作工藝，還要求材料本身透氣性和內(nèi)部放氣量小。

導電系統(tǒng)

由定導電桿、定跑弧面、定觸頭、動觸頭、動跑弧面、動導電桿構(gòu)成。觸頭結(jié)構(gòu)大致有三種：圓柱形觸頭、帶有螺旋槽跑弧面的橫向磁場觸頭、縱向磁場觸頭。目前采用縱磁場技術(shù)，此種滅弧室具有強而穩(wěn)定的電弧開斷能力。

屏蔽系統(tǒng)

屏蔽罩是真空滅弧室中的元件，并且有圍繞觸頭的主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓用屏蔽罩等多種。主屏蔽罩的作用是：a防止燃弧過程中電弧生成物噴濺到絕緣外殼的內(nèi)壁，從而降低外殼的絕緣強度。b改善滅弧室內(nèi)部電場分布的均勻性，有利于降低局部場強，促進真空滅弧室小型化。c冷凝電弧生成物，吸收一部分電弧能量，有助于弧后間隙介質(zhì)強度的恢復。

操作機構(gòu)

按照斷路器型式不同，采用的操作機構(gòu)不同。常用的操作機構(gòu)有彈簧操作機構(gòu)、CD10電磁操作機構(gòu)、CD17電磁操作機構(gòu)、CT19彈簧儲能操作機構(gòu)、CT8彈簧儲能操作機構(gòu)。

其它部件

基座、絕緣支撐件、絕緣子等

特點

觸頭開距小，10KV真空斷路器的觸頭開距只有10mm左右，操作機構(gòu)的操作功就小，機械部分行程小，其機械壽命就長。

燃弧時間短，且與開關(guān)電流大小無關(guān)，一般只有半周波。

熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復速度快，對開斷近區(qū)故障性能較好。

由于觸頭在開斷電流時磨損量較小，所以觸頭的電氣壽命長，滿容量開斷達30-50次，額定電流開斷達5000次以上，噪音小適于頻繁操作。

⑤體積小、重量輕。

⑥適用于開斷容性負荷電流。

由于其優(yōu)點很多，所以應用于變電站中，目前型號主要有：ZN12-10型、ZN28A-10型、ZN65A-12型、ZN12A-12型、VS1型、ZN30型等。

具體介紹

真空斷路器技術(shù)標準真空斷路器在我國近十年來得到了蓬勃的發(fā)展。產(chǎn)品從過去的ZN1～ZN5幾個品種發(fā)展到數(shù)十多個型號、品種，額定電流達到5000A，開斷電流達到50kA的較好水平，并已發(fā)展到電壓達35kV等級。

80年代以前，真空斷路器處于發(fā)展的起步階段，技術(shù)上在不斷摸索，還不能制定技術(shù)標準，直到1985年后才制定相關(guān)的產(chǎn)品標準。

工作原理

真空斷路器的工作原理是：當動、靜觸頭在操作機構(gòu)的作用下分閘時，觸頭間產(chǎn)生電弧，觸頭表面在高溫下?lián)]發(fā)出蒸汽，由于觸頭設計為特殊形狀，在電流通過時產(chǎn)生一磁場，電弧在此磁場作用下沿觸頭表面切線方向快速運動，在金屬圓筒(屏蔽罩)上凝結(jié)了部分金屬蒸汽，電弧在自然過零時就熄滅了，觸頭間的介質(zhì)強度又迅速恢復起來。