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主要結構
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、支架及其他部件。
按照開關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、內封接式玻璃泡滅弧室,其基本結構如下:
①氣密絕緣系統(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部放氣量小。
②導電系統
由定導電桿、定跑弧面、定觸頭、動觸頭、動跑弧面、動導電桿構成。觸頭結構大致有三種: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,此種滅弧室具有強而穩定的電弧開斷能力。
③屏蔽系統
屏蔽罩是真空滅弧室中不可缺少的元件,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壁,從而降低外殼的絕緣強度。b改善滅弧室內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強度的恢復。
按照斷路器型式不同,采用的操作機構不同。常用的操作機構有彈簧操作機構、CD10電磁操作機構、CD17電磁操作機構、CT19彈簧儲能操作機構、CT8彈簧儲能操作機構。 [2]
基座、絕緣支撐件、絕緣子等
①觸頭開距小,10KV真空斷路器的觸頭開距只有10mm左右,操作機構的操作功就小,機械部分行程小,其機械壽命就長。
②燃弧時間短,且與開關電流大小無關,一般只有半周波。
③熄弧后觸頭間隙介質恢復速度快,對開斷近區故障性能較好。
④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。
由于其優點很多,所以廣泛應用于變電站中,目前型號主要有:ZN12-10型、ZN28A-10型、ZN65A-12型、ZN12A-12型、VS1型、ZN30型等。
真空斷路器技術標準真空斷路器在我國近十年來得到了蓬勃的發展。產品從過去的ZN1~ZN5幾個品種發展到數十多個型號、品種,額定電流達到5000A,開斷電流達到50kA的較好水平,并已發展到電壓達35kV等級。
80年代以前,真空斷路器處于發展的起步階段,技術上在不斷摸索,還不能制定技術標準,直到1985年后才制定相關的產品標準。
國內主要依據標準:
JP3855-96《3.6~40.5kV交流高壓真空斷路器通用技術條件》
DL403-91《10~35kV戶內高壓斷路器訂貨技術條件》
這里需要說明:IEC標準中并無與我國JB3855相對應的專用標準,只是套用《IEC56交流高壓斷路器》。因此,我國真空斷路器的標準至少在下列幾個方面高于或嚴于IEC標準:
(1) 絕緣水平: 試驗電壓 IEC 中國
1min工頻耐壓(kV) 28 42(極間、極對地)48(斷口間)
1.2/50沖擊耐壓(kV) 75 75(極間、極對地)84(斷口間)
(2)電壽命試驗結束后真空滅弧室斷口的耐壓水平:IEC56中無規定。我國JB3855一96規定為:完成電壽命次數試驗后的真空斷路器,其斷口間絕緣能力應不低于初始絕緣水平的80%,即工頻1min33.6kV和沖擊60kV。
(3)觸頭合閘彈跳時間:IEC無規定,而我國規定要求不大于2ms。
(4)溫升試驗的試驗電流:IEC標準中,試驗電流就等于產品的額定電流。我國DL403-91中規定試驗電流為產品額定電流的110%。
2.真空斷路器的主要技術參數 真空斷路器的參數,大致可劃分為選用參數和運行參數兩個方面。前者供用戶設計選型時使用;后者則是斷路器本身的機械特性或運動特性,為運行、調整的技術指標。
下表是選用參數的列項說明,并以三種真空斷路器數據為例。
表中所列各項參數,均須按JB3855和DL403標準的要求,在產品的型式試驗中逐項加以驗證,最終數據以型式試驗報告為準。
真空斷路器的工作原理是:當動、靜觸頭在操作機構的作用下分閘時,觸頭間產生電弧,觸頭表面在高溫下揮發出蒸汽,由于觸頭設計為特殊形狀,在電流通過時產生一磁場,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,觸頭間的介質強度又迅速恢復起來。
工作原理