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1、真空斷路器(VCB)真空斷路器,英文vacuumcircuitbreaker 觸頭在高真空(氣壓為10-2~10-6帕)容器內(nèi)閉合和斷開的一種斷路器?! “l(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(jì)專利。1920年瑞典佛加公司第一次制成了真空開關(guān)。1926年美國索倫森等公布的研究成果也顯示了在真空中分?jǐn)嚯娏鞯目赡苄?,但因分?jǐn)嗄芰π?,又受到真空技術(shù)和真空材料發(fā)展水平的限制,尚不能投入實(shí)際使用。隨著真空技術(shù)的發(fā)展,50年代美國才制成第一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
2、究上所取得的突破,1961年,美國通用電氣公司開始生產(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?! ≈袊鴱?958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第一批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,中國已能獨(dú)立研制和生產(chǎn)各種規(guī)格的真空開關(guān)
3、。 真空電弧 當(dāng)斷路器觸頭在真空中分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)會產(chǎn)生真空電弧。真空電弧靠觸頭材料所生成的金屬蒸氣來維持。由于氣體壓力低,電弧等離子體中的電子、離子或金屬粒子具有強(qiáng)烈的擴(kuò)散作用,因此真空電弧很容易被熄滅,并且觸頭間隙的介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)速度很高。真空電弧有擴(kuò)散型和集聚型兩種基本形態(tài)。擴(kuò)散型真空電弧通常在數(shù)千安以下的電流范圍內(nèi)產(chǎn)生,它沒有顯著的陽極位降區(qū),而陰極斑點(diǎn)不斷向四周迅速擴(kuò)散。集聚型真空電弧在電流超過某個(gè)數(shù)值(一般在10千安以上)時(shí)產(chǎn)生,陰極上所有斑點(diǎn)相互吸引而集聚在一起,其運(yùn)動(dòng)變得很緩慢,并出現(xiàn)陽極斑點(diǎn)和位降區(qū)?! U(kuò)散型交流真空電弧一般在第一次電弧電流過零時(shí)就熄滅,這是因?yàn)閿U(kuò)散型
4、電弧在電流過零后,觸頭不會再產(chǎn)生新的陰極斑點(diǎn),間隙的介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)很快,當(dāng)觸頭距離足夠大時(shí),不會發(fā)生電弧重燃現(xiàn)象。集聚型真空電弧由于陽極斑點(diǎn)的形成,陰極和陽極表面都有較大面積和一定深度的熔融區(qū),電極的熔融區(qū)在一定時(shí)間內(nèi)仍向弧柱提供大量的金屬蒸氣,使得在恢復(fù)電壓上升過程中,弧區(qū)內(nèi)仍是一個(gè)充滿金屬蒸氣的間隙,不可避免會發(fā)生間隙的擊穿而使電弧重燃。真空斷路器在分?jǐn)噍^大的交流短路電流時(shí),通常要產(chǎn)生集聚型電弧,因而設(shè)計(jì)斷路器時(shí)需要采取必要的措施,使在被分?jǐn)嗟碾娏鞣秶鷥?nèi)始終保持?jǐn)U散型真空電??;或者使大電流的集聚型真空電弧在工頻半波的末尾又轉(zhuǎn)變成擴(kuò)散型電弧,從而使真空電弧在電流過零后不再引起重燃。
5、 結(jié)構(gòu)組成 真空斷路器主要組成部分是真空滅弧室。此外還有絕緣支撐、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、操動(dòng)機(jī)構(gòu)和基座等。真空滅弧室的結(jié)構(gòu)原理見圖。其外殼是由絕緣筒、兩個(gè)金屬端蓋和波紋管組成的密封容器。滅弧室內(nèi)的靜觸頭固定在靜導(dǎo)電桿上,它穿過靜端蓋并與之焊成一體;動(dòng)導(dǎo)電桿在中部與波紋管的一個(gè)端口焊在一起,波紋管的另一端口與動(dòng)端蓋的中孔焊接,動(dòng)導(dǎo)電桿則從中孔穿出外殼。由于波紋管在軸向上可以伸縮,因而這種結(jié)構(gòu)既能實(shí)現(xiàn)在滅弧室外帶動(dòng)動(dòng)觸頭作合分運(yùn)動(dòng),又能保證真空外殼的密封性。為防止電弧噴濺、燒灼而引起的絕緣破壞或零件燒損,在動(dòng)、靜觸頭和波紋管周圍都裝有屏蔽罩。絕緣筒廣泛采用硬質(zhì)玻璃和高氧化鋁陶瓷等無機(jī)絕緣材料,也
6、可采用微晶玻璃作絕緣筒?! ≌婵諗嗦菲靼凑婵諟缁∈业牟贾梅绞娇煞譃槁涞厥胶蛻冶凼絻煞N,此外還有由此兩種方式相結(jié)合的綜合式和接地箱式?! √攸c(diǎn)和應(yīng)用 真空斷路器具有下列特點(diǎn):①熄弧能力強(qiáng),燃弧時(shí)間短,全分?jǐn)鄷r(shí)間也短。②觸頭電磨損小,電壽命長,觸頭不受外界有害氣體的侵蝕。③觸頭開距小,減小了操動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作功,機(jī)械壽命長。④結(jié)構(gòu)簡單,維修工作量小。真空滅弧室和觸頭不需檢修。⑤體積小、重量輕。⑥環(huán)境污染小,電流分?jǐn)嘣诿荛]容器內(nèi)進(jìn)行,電弧生成物不會污染周圍環(huán)境,操作時(shí)也沒有嚴(yán)重噪音,沒有易燃易爆介質(zhì),無爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)。⑦適合于頻繁操作和快速切斷,特別適合于切斷電容性負(fù)載電路?! ∮捎趩螖嗫谡?/p>
7、空斷路器額定電壓相對較低,雖然研制出245千伏、500千伏和765千伏斷路器,但實(shí)際應(yīng)用主要在70千伏及以下電壓等級的電網(wǎng)中。來自教學(xué)資源網(wǎng):http://bbs.ccit.edu.cn/kepu/100k/index.php