[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(yīng)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。
真空斷路器處于合閘位置時,其對地絕緣由支持絕緣子承受,一旦真空斷路器所連接的線路發(fā)生 接地故障,斷路器動作跳閘后,接地故障點又未被,則有電母線的對地絕緣亦要由該斷路器斷口的真空間隙承受各種故障開斷時。
壓力低于一個大氣壓的氣體稀薄的空間,稱為真空空間,真空度越高即空間內(nèi)氣體壓強(qiáng)越低,真空度的單位有三種表示方式:托(即1個mm柱高),毫巴(103bar)或帕(帕斯卡:Pa),(1托=131,6Pa,1毫巴=100Pa)我們通常所說真空滅弧室內(nèi)部的真空度要達(dá)10-4托是指滅弧室內(nèi)的氣體壓強(qiáng)僅為"萬分之。
亦即是1,31x10-2Pa,"派森定理"亦有譯為"巴申定律",是指間隙電壓耐受強(qiáng)度與氣體壓力之間的關(guān)系,圖1表示派森定理的關(guān)系曲線呈"V"字形,即充氣壓力的增加或降低,都能提高極間間隙絕緣強(qiáng)度,其擊穿機(jī)理至今還不清楚。
對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行形態(tài)學(xué)操作,得到內(nèi)部高能等離子體及電弧外部輪廓的時間-
面積變化曲線。從引弧、穩(wěn)定燃弧、熄弧及弧后介質(zhì)恢復(fù)四個角度,對不同階段的電弧面積變化做出定量分析,并探究電弧熄弧階段電弧內(nèi)外面積差變化。實驗表明,通過分析不同階段的等離子體形態(tài)變化,能夠找到電弧平穩(wěn)燃弧及弧后介質(zhì)恢復(fù)的關(guān)鍵點,為高壓等級真空斷路器研發(fā)設(shè)計及后期電弧形態(tài)診斷提供進(jìn)一步參考。 隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,真空斷路器的生產(chǎn)數(shù)量逐漸超過中壓SF6開關(guān)。由于其體積小、開斷壽命長和電
流容量大等優(yōu)點,真空斷路器的應(yīng)用范圍越來越多向高壓、超高壓擴(kuò)展。真空電弧是斷路器觸頭斷開時,依靠蒸發(fā)金屬蒸氣并電離來維持的低溫等離子體,其形成、發(fā)展和后熄滅對開斷電路有著重要影響。研究真空電弧等離子體的形態(tài)特征,對斷路器電場、磁場設(shè)計有很好的指導(dǎo)作用。 通過對高速攝像機(jī)采集到一組真空電弧分析,t= 0.2~6.8 ms 為引弧和穩(wěn)定燃弧階段,此階段電弧形態(tài)主要為陰極斑點形成和電弧等離子體充滿真?zhèn)€觸頭間隙,因此時兩極不斷向間隙補(bǔ)充電子及高能粒子,故此時雖電弧整體輪廓不斷增大,但擴(kuò)散現(xiàn)象并不明顯。為更加清晰地展示內(nèi)外電弧幾何形態(tài)區(qū)別,本文主要對熄滅階段及弧后介質(zhì)恢復(fù)階段的電弧形態(tài)做出
后期處理,對穩(wěn)定燃弧階段的內(nèi)部高能等離子體形態(tài)未做出細(xì)節(jié)分析。t=6.9ms 開始為真空熄弧階段,內(nèi)外面積差開始激增,內(nèi)部高能等離子體面積逐漸減小,電弧外部輪廓在縱向磁場作用下維持?jǐn)U散狀態(tài),其電弧原始圖像與內(nèi)部高能等離子體分布二值圖像如圖6。圖中可看出內(nèi)部高能電弧即將從兩極分?jǐn)嚅_來,外部電弧輪廓基本維持在穩(wěn)定擴(kuò)散狀態(tài)。 t = 7.5 ms 以后熄弧階段開始向弧后介質(zhì)恢復(fù)階段過渡,內(nèi)部等
離子面積分布迅速減小,外部電弧輪廓也出現(xiàn)縮小現(xiàn)象,
)嚴(yán)格進(jìn)行交接驗收。真空開關(guān)出廠前
已做過試驗,但在運往現(xiàn)場安裝完畢后,必須進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的復(fù)核。以防止設(shè)備在運輸中的變化,特別是操動機(jī)構(gòu)與真空開關(guān)連接后的問題。主要復(fù)測的參數(shù)有:合閘跳,分閘同期,開距,超程,合、分閘速度,合、分閘時間,直流接觸電阻,斷口絕緣水平。 (2)重視緩沖特性的調(diào)整。操動機(jī)構(gòu)在高壓真空開關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)中是為復(fù)雜、精度要求高的部分,為了保證高壓真空開關(guān)的可靠性,一般采取分裝式結(jié)構(gòu),即將操動機(jī)構(gòu)與開關(guān)主
體二者分開,由生產(chǎn)條件比較好的工廠集中生產(chǎn)操動機(jī)構(gòu),然后再將機(jī)構(gòu)的輸出軸與開關(guān)合而為一,所以機(jī)械參數(shù)的合理配置與調(diào)整,直接關(guān)系到高壓真空開關(guān)的技術(shù)性能和機(jī)械壽命。滿意的緩沖特性應(yīng)該是運動部件接觸緩沖瞬間,緩沖器提供較小的反力,隨著緩沖距離的增加,緩沖特性迅速變陡,大可能地吸離能量,達(dá)到限制分閘反和分閘行程的目的。 (3)嚴(yán)格控制真空開關(guān)的合、分閘速度。真空開關(guān)的合閘速度過低時,會由
于預(yù)擊穿時間加長,而增大觸頭的磨損量。又由于真空開關(guān)滅弧室一般采用銅焊工藝,并且經(jīng)高溫下去氣處理,所以它的機(jī)械強(qiáng)度不高,耐振性差。如果開關(guān)合閘速度過高會造成較大的振動,還會對波紋管產(chǎn)生較大沖擊,降低波紋管壽命。通常真空開關(guān)的合閘速度為0.6~2m/s,對一定結(jié)構(gòu)的真空開關(guān)有著佳合閘速度。真空開關(guān)斷路時的燃弧時間短,其大燃弧時間不超過1.5 個工頻半波,因此,需要嚴(yán)格控制開關(guān)的分閘速度。此外,要
求真空開關(guān)的分閘緩沖器與合閘緩沖器有較好的特性,盡量減輕分閘或合閘時的沖擊力,以保護(hù)真空滅弧室的使用壽命。3、溫升 高壓真空開關(guān)的回路電阻是影響溫升的主要原因,而滅弧室的回路電阻通常要占高壓真空開關(guān)回路電阻的50%以上。觸頭間的接觸電阻是真空滅弧室回路電阻的主要組成部分,因為觸頭系統(tǒng)密封于真空滅弧室內(nèi),觸頭與外殼之間的真空形成了熱絕緣,所以觸頭和導(dǎo)電桿上的熱量只能通過動、靜導(dǎo)電桿
向外部傳導(dǎo)散熱。真空滅弧室靜端直接與靜支架相連,動端則通過導(dǎo)電夾、軟連接與動支架相連。因動端連接環(huán)節(jié)較多,導(dǎo)熱路徑較長,所以高壓真空開關(guān)溫升的高點多集中于動導(dǎo)電桿與導(dǎo)電夾搭接部位。在實際應(yīng)用中,有效的利用靜端有利于散熱的元件,迫使觸頭間隙熱量較多的從靜端導(dǎo)出,分流動端的熱量,是解決高壓真空開關(guān)溫升偏高的有效措施。4、結(jié)論 真空開關(guān)優(yōu)越的技術(shù)應(yīng)用特性,得到了廣大用戶的普遍認(rèn)可,隨
著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)增長,今后將得到越來越廣泛的應(yīng)用。
滅弧不用檢修的優(yōu)點,在配電網(wǎng)中應(yīng)用較為普及,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(shè)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?jǐn)嚯娏鞯目赡苄浴?br /> 但因分?jǐn)嗄芰π。质艿秸婵占夹g(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?jǐn)嚯娏魃型T?千安的水平,由于真空材料冶煉技術(shù)上的進(jìn)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?jǐn)嚯娏鳛?2.5千安的真空斷路器,1966年試制成15千伏,26千安和31.5千安的真空斷路器,從而使真空斷路器進(jìn)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?jǐn)嗄芰σ堰_(dá)100千安。
從1958年開始研制真空開關(guān),1960年西安交通大學(xué)和西安開關(guān)整流器廠共同研制成批6.7千伏,分?jǐn)嗄芰?00安的真空開關(guān);隨后又制成10千伏,分?jǐn)嗄芰?.5千安的三相真空開關(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,已能獨立研制和生產(chǎn)各種規(guī)格的真空開關(guān),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,2真空斷路器的特點①觸頭開距小,10KV真空斷路器的觸頭開距只有10mm左右。
操作機(jī)構(gòu)的操作功就小,機(jī)械部分行程小,其機(jī)械壽命就長,②燃弧時間短,且與開關(guān)電流大小無關(guān),一般只有半周波,③熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快,對開斷近區(qū)故障性能較好,④由于疏通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(dá)30-50次,額定電流開斷達(dá)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(fù)荷電流,由于其優(yōu)點很多,所以廣泛應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(dá)到5000A。