固封极柱式真空灭弧室在高压真空断路器中应用探究.doc

固封极柱式真空灭弧室在高压真空断路器中应用探究 　　【摘 要】本文阐述了目前我国高压真空断路器的应用现状及有关缺陷。根据用电单位高压配电系统的实际使用情况及实践经验，给出了应用固封极柱式真空灭弧室对高压真空断路器机械机电其相关特性等方面进行改良的典型方案。 【关键词】高压真空断路器；固封极柱；真空灭弧室 0 概述 “真空断路器”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、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三相交流电力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，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所，真空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 高压真空断路器的组成部件 真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁、永磁或弹簧操动机构、支架及其他部件，相关介绍如下： 1.1 真空灭弧室 按照开关型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空灭弧室、中间封接杯状纵磁场小型化真空灭弧室、内封接式玻璃泡灭弧室，其基本结构如下： 1.1.1 气密绝缘系统（外壳） 由陶瓷、玻璃或微晶玻璃制成的气密绝缘筒、动端盖板、定端盖板、不锈钢波纹管组成的气密绝缘系统是一个真空密闭容器。为了保证气密性，除了在封接式要有严格的操作工艺，还要求材料本身透气性和内部放气量小。 1.1.2 导电系统 由定导电杆、定跑弧面、定触头、动触头、动跑弧面、动导电杆构成。触头结构大致有三种：圆柱形触头、带有螺旋槽跑弧面的横向磁场触头、纵向磁场触头。目前采用纵磁场技术，此种灭弧室具有强而稳定的电弧开断能力。 1.1.3 屏蔽系统 屏蔽罩是真空灭弧室中不可缺少的元件，并且有围绕触头的主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩和均压用屏蔽罩等多种。主屏蔽罩的作用是：（1）防止燃弧过程中电弧生成物喷溅到绝缘外壳的内壁，从而降低外壳的绝缘强度。（2）改善灭弧室内部电场分布的均匀性，有利于降低局部场强，促进真空灭弧室小型化。（3）冷凝电弧生成物，吸收一部分电弧能量，有助于弧后间隙介质强度的恢复。 1.2 操作机构 按照断路器型式不同，采用的操作机构不同。常用的操作机构有弹簧操作机构、CD10电磁操作机构、CD17电磁操作机构、CT19弹簧储能操作机构、CT8弹簧储能操作机构。 1.3 其它部件 基座、绝缘支撑件、绝缘子等。 2 我国高压真空断路器的现状及相关缺陷 高压真空断路器在我国供电系统中的应用始于1978年，其重量轻，结构简单，使用寿命长等优点很快被电力部门运行、检修和技术人员认可。早期国内生产的高压真空断路器质量不够稳定，操作过程中载流过电压偏高，个别真空灭弧室还存在有漏气现象。在工业环境恶劣的使用场合下（如空气的湿度、灰尘、气体的密度等），都会对陶瓷真空灭弧室的电气性能和绝缘产生破坏，甚至灭弧室因绝缘损坏而产生爆炸现象，极大地影响了供配电安全。直至1992年天津真空开关应用推广会议时，我国真空断路器的制造技术已经进入了国际同行业同类型产品的前列，成为我国高压真空断路器应用，制造技术新的历史转折点。 3 解决方案 根据高压真空断路器相关性能要求，结合目前高压断路器在实际使用中的运行维护经验，采用固封式高压真空断路器可大大提高设备绝缘性能，其结构简单，动作可靠，相关介绍如下： 3.1 简介 固封式高压真空断路器在具有高压断路器常规器件的基础上其主导电回路采用固体绝缘方式的固封极柱形式，采用特殊的嵌入技术，将具有超低电阻值的真空灭弧室和导电零部件浇注在环氧树脂中来实现主导电回路的固体绝缘。目前市场上常见的配套操动机构有弹簧操动机构和永磁操动机构等。 3.2 真空灭弧室工作原理 真空灭弧室是利用高真空工作绝缘灭弧介质，靠密封在真空中的一对触头来实现电力电路的通断功能的一种电真空器件。当其断开一定数值的电流时，动、静触头在分离的瞬间，电流收缩到触头刚分离的一点上，出现电极间电阻剧烈增大和温度迅速提高，同时形成极高的电场强度，导致极强烈的发射和间隙击穿，产生真空电弧，当工频电流接近零时，同时随着触头开距的增大，真空电弧的等离子体很快向四周扩散，电弧电流过零后，触头间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体，于是电流被分断。由于触头的特殊构造，燃弧期间触头间隙会产生适当的纵向磁场，这个磁场可使电弧均匀分布在触头表面，维持低的电弧电压，从而使真空灭弧室具有较高弧后介质强度恢复速度、小的电弧能量和小的腐蚀速率，这样就提高了真空灭弧室开断电流的能力和使用寿命。 3.3 相关技术特点 3.3.1 双APG压力浇