真空断路器及运行

1、2.3.3真空断路器真空断路器真空断路器是以真空作为灭弧和绝缘介质。目前我国真空断路器是以真空作为灭弧和绝缘介质。目前我国10KV35kV中压配电系统中真空断路器得到广泛应用。中压配电系统中真空断路器得到广泛应用。http:/ 真空断路器1.1.真空断路器的真空断路器的灭弧原理灭弧原理 1)1)真空的特性真空的特性所谓的真空是相对而言的，指的是绝对压所谓的真空是相对而言的，指的是绝对压力低于力低于1 1个大气压的气体稀薄的空间。个大气压的气体稀薄的空间。由于真空中几乎没有什么气体分子可供游由于真空中几乎没有什么气体分子可供游离导电，且弧隙中少量导电粒子很容易向离导电，且弧隙中少量导电粒子很容易

2、向周围真空扩散，所以周围真空扩散，所以真空的绝缘强度比变真空的绝缘强度比变压器油及在大气压下的压器油及在大气压下的SF6SF6或空气或空气等绝缘强度高得多等绝缘强度高得多 间隙距离（间隙距离（mm）图图. 不同介质的绝缘间隙击穿电压不同介质的绝缘间隙击穿电压2)2)真空中的电弧真空中的电弧 真空中的电弧是在触头分离时，触头电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的.当触头分离时，电极表面即使有微小的突起部分，也将会引起电场能量集中而发射电子，在极小的面积上，电流密度可达105106A/mm2，使金属发热、熔融，蒸发出来的金属蒸汽发生电离而形成电弧。真空中金属蒸汽电弧的特性主要决定于触头材料的性质及其表面情

3、况。 3) 3)真空中的电弧熄灭原理真空中的电弧熄灭原理n(1)(1)依靠高真空的绝缘耐力依靠高真空的绝缘耐力 电弧中的离子和粒子，与周围高真空比较起电弧中的离子和粒子，与周围高真空比较起来，形成局部的高压力和高密度，因而电弧中来，形成局部的高压力和高密度，因而电弧中的离子和粒子迅速向周围扩散。当电弧电流到的离子和粒子迅速向周围扩散。当电弧电流到达零值时，由于电流减少，从而向电弧供给的达零值时，由于电流减少，从而向电弧供给的能量减少，电极的温度随之降低。当触头间的能量减少，电极的温度随之降低。当触头间的粒子因扩散而消失的数量，超过产生的数量时，粒子因扩散而消失的数量，超过产生的数量时，电弧即不

4、能维持而熄灭，燃弧时间一般在电弧即不能维持而熄灭，燃弧时间一般在0.01s0.01s左右。左右。n(2)(2)磁吹触头产生的电弧扩散作用磁吹触头产生的电弧扩散作用2.真空断路器的灭弧室 真空灭弧室是真空断路器的核心部分.外壳大多采用玻璃和陶瓷两种，如图2.10所示.在被密封抽成真空(真空度般达到1.3310-31.3310-7Pa)的玻璃或陶瓷容器内，装有静触头、动触头、电弧屏蔽罩、波纹管，构成了真空灭弧室。l真空灭弧室的外壳外壳作灭弧室的固定件并兼有绝缘作用。l动、静触头动、静触头连接导电杆，与大气连接，在不破坏真空的情况下，完成触头部分的开、合动作。l动触杆和动触头的密封靠金属波纹管金属波

5、纹管实现，波纹管一般由不锈钢制成。l在触头外面四周装有金属屏蔽罩金属屏蔽罩，可以防止因燃弧产生的金属蒸汽附着在绝缘外壳的内壁而使绝缘强度降低。同时，它又是金属蒸汽的有效凝聚面，能够提高开断性能。屏蔽罩使用的材料有Ni、Cu、Fe、不锈钢等。磁吹触头灭弧原理磁吹触头灭弧原理: :真空开关触头的开距较小，电压为10KV时，只有121mm 。触头材料大体有二类：一类是铜基合金，如铜铋合金、铜碲硒合金等；另一类是粉末烧结的铜铬合金。触头结构形式目前多是螺旋式叶片触头和枕状触头，两者均属磁吹触头，即利用电弧电流本身产生的磁场驱使电弧运动，以熄灭电弧。螺旋式叶片触头:中部是一圆环状的接触面，接触面周围是由

6、螺旋叶片构成的吹弧面，触头闭合时，只有接触面接触。触头的特殊结构可利用开断的电流产生纵向磁场或横向磁场以驱动电弧高速旋转(对于大容量的真空断路器一般为纵向磁场), 避免触头过热。因为在燃烧过程中产生的金属蒸汽、电子和离子在很短的时间扩散并被吸附到触头和屏蔽罩上，所以其绝缘恢复速度很快，从而在电流过零时迫使电弧熄灭。图2.11 螺旋式叶片触头（a）纵向剖面图；（b）动触头顶视图；（c）电流线与磁场（a）（b）（c）横向磁场作用在真空电弧上可横向磁场作用在真空电弧上可以使真空断路器的开断电流提以使真空断路器的开断电流提高到高到4060KA4060KA3.真空断路器的结构 真空断路器的结构主要由导电

7、部分、真空灭弧室、绝缘部分、传动部分、框架和操动机构等组成。v操动机构：配用弹簧操动机构，可进行手动和电动储能。也有配用电磁操动机构的图2.12 ZN28断路器结构图1操动机构；2-分闸弹簧；3-油缓冲器；4-框架；5-触头弹簧6-操作绝缘子7-上支架；8-真空灭弧室；9-绝缘杆；10-下支架；11-绝缘子；12-轮；13-面板；14-计数器图2.12为ZN28-10型真空断路器的外形图。断路器为手车式。ZN28系列真空断路.器，系三相交流50HZ额定电压12kv及以下的户内高压配电装置，可配用于GG-1A（F）、XGN2、JYN2、KYN1型开关柜。适用于发电厂、变电厂等输配电系统的控制与保

8、护，尤其适用于频繁操作的场所。该系列产品可分为：分装式、固定式、手车式三种结构。操作机构选用电磁操动机构或弹簧操动机构。图2.13 ZN12型真空断路器总体结构图1绝缘子；2-上出线端；3-下出线端；4-软连接；5-导电夹6-万向杆端轴承；7-轴销；8-杠杆；9-主轴；10-绝缘拉杆11-机构箱；12-真空灭弧室；13-触头弹簧图图2.13为为ZN12-12型真空断路器外型真空断路器外形图。该系列真空形图。该系列真空断路器为额定电压断路器为额定电压12kV，三相交流，三相交流50Hz的户内高压的户内高压开关设备，是引进开关设备，是引进德国西门子公司德国西门子公司3A技术制造的产品。技术制造的产

9、品。户外35KV真空断路器zw32-12真空断路器 3真空断路器的特点和用途 1) 优点： 结构简单，维护、检修工作量小(真空灭弧室只可更换,不需检修)； 使用寿命长，运行可靠； 能频繁操作，噪声小； 真空熄弧效果好，电弧不外露； 无爆炸危险。 2) 用途： 目前在10kV35KV系统中广泛使用，户内、户外都有。 3 3）运行中应检查和保证灭弧室的真空度。）运行中应检查和保证灭弧室的真空度。为了使真空灭弧室具有足够的真空度，且在运行中保持真空度不变，因此，要求真空灭弧室的外壳不漏气和内部零件不产气。为了保持高的真空度，不少真空灭弧室内装有吸气剂以吸收真空灭弧室在储存和运行期间内部零件释放出的气

10、体。真空断路器的灭弧室因制造质量或运输中震动、储存和运行中个别元件老化，均可能使真空度不足，导致影响断路器开断和关合能力。因此，在维修工作中，需要检验灭弧室的真空度。检验真空灭弧室的真空度，一般采用工频耐压试验法，为了提高检验的准确度，还可采用专用仪器即磁控真空计测量。真空断路器是一种少维护的开关设备。对于动作不太频繁的使用场所，投入运行的初期，每12年检查一次，检查维护两次后，便可延长检查期限，对于动作频繁的使用场所，运行初期每动作10002000次应检查维护一次。检查维护两次后，可适当延长检查期限。2.3.4 操动机构(oprating mechanism)1. 作用：为开闭装置提供操作能

11、量,使断路器合闸、维持合闸和分闸.2. 分类：根据正常操动合闸所直接利用的动能形式的不同，操动机构分为电磁型、弹簧型电磁型、弹簧型、液压型、液压型、电电动型动型、气动型、气动型等多种类型等多种类型。目前目前断路器常用的操动断路器常用的操动机机构构是是弹簧操动机构弹簧操动机构和液和液压操动机构。压操动机构。 能源输入操动机构后转变为机械能,操动机构的机械运动通过传动机构,把位移传递给提升机构,最终使断路器触头运动达到合闸和分闸的目的.3. 选择:一种型号的操动机构可以使用在不同型号的断路器上,同一型号的断路器有时也可采用几种不同种类的操动机构.断路器采用何种形式的操动机构应根据制造厂家的推荐由用

12、户自选,但大多数是由制造厂配套供应.4.基本要求 ： （1）具有足够的操作功 （2）有维持合闸装置 （3）有可靠的分闸装置和足够的分闸速度 （4）具有自由脱扣装置自由脱扣：是指操动机构在合闸过程中接到分闸命令时，机构将不再自由脱扣：是指操动机构在合闸过程中接到分闸命令时，机构将不再执行合闸命令而立即分闸，这样就避免了跳跃。执行合闸命令而立即分闸，这样就避免了跳跃。 （5）结构简单、体积小、价格低廉5.基本部分组成：作功（合闸）元件、合闸维持装置、分闸与自由脱扣装置、缓冲元件及部分操作电路等。 操动机构是独立的设备,有相应的型号.略.简介:弹簧操动机构利用已储能的弹簧为动力使断路器动作。弹簧储能通常由电动机通过减速装置来完成。对于某些操作功不大的弹簧操动机构，为了简化结构、降低成本，也可用于手力来储能。弹簧操动机构的优点是不需要大功率的直流电源；电动机功率小（几百瓦到几千瓦）；交直流两用；机械寿命可达数万次。缺点是结构比较复杂；零件数量多；加工要求高；随着机构操作功的增大，重量显著增加。弹簧操动机构一般只用于操作126kV及以下的断路器，弹簧储能为几百焦耳到几千焦耳。视频视频液压操动机构的工作压力高，一般在20MPa30MPa左右。因此，