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因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名;其具有体积小、重量轻、质量比较好的高低压成套开关设备适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点,在配电网中应用较为普及。真空断路器是3~10kV,50Hz三相交流系统中的户内配电装置,可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用,高低压成套开关设备适用于要求少检修及频繁操作的使用场所,断路器可配置在中置柜、双层柜、固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。1)工作原理是: 当动、静触头在操作机构的作用下分闸时,触头间产生电弧,触头表面在高温下挥发出蒸汽,由于触头设计为形状,在电流通过时产生一磁场,电弧在此磁场作 用下沿触头表面切线方向运动,在金属圆筒(屏蔽罩)上凝结了部分金属蒸汽,电弧在自然过零时就熄灭了,触头间的介质强度又恢复起来。2)真空断路器作用,断路器具有过载、短路和欠电压保护功能,有保护线路和电源的能力。
一、专用真空断路器,面临其不同的开断任务,新的专用断路器应运而生。如果高低压成套开关设备用于发电机保护断路器的大容量真空断路器(短路开断电流达63~80kA及以上),标准型真空断路器(短路开断电流25~50kA),经济型真空断路器(16~25kA),频繁型真空断路器(如操作次数5~6万次),超频繁型真空断路器(如操作次数 10~15万次)。如西门子公司的3AH系列断路器就按使用场合划分为5种型号,其中3AH1和3AH3型为标准型,操作10000次,3AHZ型为频繁型,操作6万次,3AH4为超频繁型,操作12万次,3AH5型为经济型,价格便宜。二、低过电压型真空断路器,众所周知,真空断路器因截流会引起截流过电压,高低压成套开关设备厂家在开断小的感性负截如电动机时,一般情况下,为限制过电压而给真空断路器配过电压吸收装置如SicRC 路,ZnO避雷器等,这使断路器结构庞大且复杂化,而且有的限制过电压不理想。日本几家公司另辟路径,开发出低过电压真空断路器。它不用加过电压吸收装置而用新开发出的触头材料,将过电压限制至常规值。低过电压触头材料东芝为AgWC日立为Co-Ag-Se,三菱为Cu-Cr-Bi-α,富士为CuCr+高蒸气材料。这些公司一般做到7.2kV下20kA,只有东芝公司做到7.2kV下40kA。
真空电弧和我们以前学习的气体电弧放电现象有很大的差别,气体的游离现象不是产生电弧的主要因素,真空电弧放电是在触头电蒸发出来的金属蒸汽中形成的。同时,开断电流的大小不同,电弧表现的特点也不同。我们一般把它分为小电流真空电弧和大电流真空电弧。1、小电流真空电弧,触头在真空中开断时,高低压成套开关设备产生电流和能量集聚的阴斑点,从阴斑点上大量地蒸发金属蒸汽,其中的金属原子和带电质点的密度都很高,电弧就在其中燃烧。同时,弧柱内的金属蒸汽和带电质点不断地向外扩散,电也不断的蒸发新的质点来补充。高低压成套开关设备厂家在电流过零时,电弧的能量减小,电的温度下降,蒸发作用减少,弧柱内的质点密度减少,在过零时阴斑消失,电弧熄灭。有时,蒸发作用不能维持弧柱的扩散速度,电弧突然熄灭,发生截流现象。2、大电流真空电弧,在触头断开大的电流时,电弧的能量增大,也严重发热,形成很强的集聚型的弧柱。同时,电动力的作用,因此,对于大电流真空电弧,触头间的磁场分布就对电弧的稳定性和熄弧性能有决定性的影响。如果电流太大,超过了限度开断电流,就会造成开断失败。此时,触头发热严重,电流过零以后仍然蒸发,介质恢复困难,不能断开电流。
在发电厂、变电站和大型工厂均高低压成套开关设备厂家采用了大量的高压断路器。操动机构是高压断路器的重要组成部分,而弹簧操动机构具有成套强、制造工艺要求适中、体积小、合闸电流小等特点,目前在10~35kV真空断路器中的运用广。弹簧操动机构在开始投入运行的前几年,机械特性都比较稳定,高低压成套开关设备运行时间长了,部分弹簧操动机构由于合闸半轴磨损、复位弹簧变形等原因,会导致断路器在不该合闸时自动合闸。在故障情况下,保护装置加速跳开断路器后,若断路器自动合闸,则会加重对电网及电气设备的冲击和损害。弹簧操动机构由储能机构、电磁系统和机械系统组成。以CT17弹簧操动机构为例。通过储能电动机的转动产生动能,通过减速装置和储能机构,使合闸弹簧储存弹性势能。储能完毕后,通过闭锁弹簧使弹簧保持在储能状态,由限位开关切断电动机电源。当断路器收到合闸信号时,合闸弹簧将解脱合闸闭锁装置,以释放合闸弹簧中储存的能量。合闸弹簧释放出来的这部分能量中的一部分通过传动机构使断路器的动触头动作,实现合闸操作;另一部分通过传动机构为分闸弹簧储能,为分闸做好准备。在合闸动作完成后,电动机接通电源,通过储能机构使合闸弹簧重新储能,以便为下合闸做准备。这种模式是自动储能模式,当然也可以采用手动储能模式,只有给出储能信号才能进行储能,每次储能操作只合闸一次,分闸一次。当收到分闸信号时,分闸弹簧将解脱自由脱扣装置,以释放分闸弹簧储存的能量,并使开关分闸。
1.合理选择高压真空断路器的电气寿命,汇川高低压成套开关设备告诉你高压真空断路器的电气寿命是指设备技能条件中规定的和型式试验中实际进行的满(负荷)容量开断次数。但由于在实际应用中,高压真空断路器触头是不能维修和换的,所以要求高压真空断路器有够高的电气寿命是很有的。新真空灭弧室采用了纵向磁场电和铜铬触头材料。纵向磁场电成倍的减少了短路/开断电流作用下的电弧电压。高低压成套开关设备厂家为使电弧在触头表面尽可能均匀分布,铜铬触头材料减少了单位电弧能量所造成的触头烧损量。这两者的结合,使得高压真空断路器的电气寿命。当前,我国高压真空断路器在开断/闭合能力等方面的性能是比较高的,也是比较稳定的。
高压真空断路器的回路电阻是影响温升的主要热源,而灭弧室的回路电阻通常要占高压真空断路器回路电阻的50%以上。触头间隙接触电阻是真空灭弧室回路电阻的主要组成部分,因为触头系统密封于真空灭弧室内,而高低压成套开关设备产生的热量只能通过动、静导电杆向外界散热。真空灭弧室静端直接与静支架相连,动端则通过导电夹、软连接与动支架相连。虽然动端向上运动利于动端散热,但因动端连接环节较多,导热路径较长,所以高压真空断路器温升的高点多集中于动导电杆与导电夹搭接部位。质量比较好的高低压成套开关设备在实际应用中,利用静端利于散热的元件,迫使触头间隙热量比较多的从静端导出,分流动端的热量,是解决高压真空断路器温升偏高的措施。