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(kāi)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(kāi)始研究真空斷路器的理論,到20世紀70年代初正式生產(chǎn)各類(lèi)真空斷路器。真空滅弧室、操動(dòng)機構、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(cháng)、運行可靠性高、不檢修周期長(cháng)的優(yōu)勢,在當今我國電力工業(yè)城鄉電網(wǎng)改造、化工、冶金、-鐵道電氣化以及礦山等行業(yè)得到了廣泛的應用。產(chǎn)品從過(guò)去的ZN1-ZN5幾個(gè)品種到現在數十個(gè)型號、品種,額定電流達到 4000A,開(kāi)斷電流達到5OKA,甚至有63kA,電壓達到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)機構的發(fā)展、絕緣結構的發(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(lái)熄滅電弧的設想在19世紀末就己提出,20世紀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,當時(shí)并未實(shí)現實(shí)用化。20世紀50年代以后,隨著(zhù)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(kāi)關(guān)逐漸達到實(shí)用水平。20世紀50年代中期美國通用電氣公司批量生產(chǎn)了額定開(kāi)斷電流為12KA的真空斷路器。隨后在20世紀50年代末由于發(fā)展了具有橫向磁場(chǎng)觸頭的真空滅弧室,使額定開(kāi)斷電流提高到3OKA的水平 o20世紀70年代后,日本東芝電氣公司研制成功了具有縱向磁場(chǎng)觸頭的真空滅弧室,使額定開(kāi)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配電系統中,額定開(kāi)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,但數量不多。
近年來(lái),我國真空斷路器的生產(chǎn)發(fā)展也很快。目前國內真空滅弧室的技術(shù)與國外產(chǎn)品不相上下,有采用縱向、橫向的磁場(chǎng)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(kāi)斷5OKA、63kAo中國的真空滅弧室已達到較高的水平,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,內部有動(dòng)、靜觸頭和屏蔽罩,室內有負壓,真空度為133×10九133×lOJPa, 保證其開(kāi)斷時(shí)的滅弧性能和絕緣水平。當真空度降低時(shí),其開(kāi)斷性能明顯降低,因此真空滅弧室不得受任何外力碰撞,嚴禁敲擊、手拍打,搬動(dòng)及維護時(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(chǎng)前真空斷路器經(jīng)過(guò)嚴格平行度檢查和裝配,維修時(shí)應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開(kāi)斷電流并進(jìn)行滅弧,而真空斷路器本身沒(méi)有定性、定量監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),真空度降低將嚴重影響真空斷路器開(kāi)斷過(guò)電流的能力,并導致斷路器的使用壽命急劇下降嚴重時(shí)會(huì )引起開(kāi)關(guān)爆炸。
綜上所述真空滅弧室存在的主要問(wèn)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(chǎng)出廠(chǎng)后,經(jīng)過(guò)多次運輸顛簸、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,多次操作后出現漏點(diǎn)。
(3)分體式真空斷路器,如使用電磁式操作機構,在操作時(shí),由于操作連桿的距離比較大,直接影響開(kāi)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(guān)察真空滅弧室定期使用真空開(kāi)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定范圍內;當真空度降低時(shí),必須更換真空滅弧室,并做好行程、同期、彈跳等特性試驗。
操動(dòng)機構的發(fā)展
操動(dòng)機構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)機構的機械特性。根據操動(dòng)機構的發(fā)展可分為以下幾類(lèi)。
手動(dòng)操動(dòng)機構
靠于動(dòng)直接合閘的操動(dòng)機構稱(chēng)為手動(dòng)操動(dòng)機構,它主要用來(lái)操動(dòng)電壓等級低、額定開(kāi)斷電流很小的斷路器。除工礦企業(yè)用戶(hù)外電力部門(mén)中手動(dòng)機構已很少采用。手動(dòng)操動(dòng)機構結構簡(jiǎn)單、不要求配備復雜的輔助設備及操動(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)機構已幾乎被手力儲能的彈簧操動(dòng)機構所代替。
電磁操動(dòng)機構
靠電磁力合閘的操動(dòng)機構稱(chēng)為電磁操動(dòng)機構d配合國產(chǎn)ZN28-12型產(chǎn)品發(fā)展的有CD17型機構,結構上也采用與真空滅弧室前后布置的方式。
電磁操動(dòng)機構的優(yōu)點(diǎn)是機構簡(jiǎn)單、工作可靠、制造成本低,缺點(diǎn)是合閘線(xiàn)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、結構比較笨重、動(dòng)作時(shí)間較長(cháng),市場(chǎng)占有量逐漸減少。
