對10KV真空斷路器的應用原理分析

1、對10kv真空斷路器的應用原理分析摘要：目前在10kv及以下電壓等級配電網(wǎng)絡中，真空斷路器已逐步取代油斷路，在無油化改造過程發(fā)揮了積極作用。與油斷路器相比，真空斷路器具有適合頻繁操作，電壽命長，檢修維護工作量小，防燃、防爆、運行可靠性高的優(yōu)點，但裝用過程中也應注意幾個問題，使它的優(yōu)越性得到充分發(fā)揮。本文以zw2712為例，簡要說明真空斷路器的原理與維修。 關鍵詞：10kv真空斷路器原理應用 隨著電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，10kv真空斷路器在我國已經(jīng)大批量地生產和使用。對于我們一線檢修人員來說，提高對真空斷路器的認識，加強維護保養(yǎng)，使其安全運行，成了一個迫在眉睫的問題。 1 真空的絕緣特性 真空具有很

2、強的絕緣特性，在真空斷路器中，氣體非常稀薄，氣體分子的自由行程相對較大，發(fā)生相互碰撞的幾率很小，因此，碰撞游離不是真空間隙擊穿的主要原因，而在高強電場作用下由電極析出的金屬質點才是引起絕緣破壞的主要因素。 真空間隙中的絕緣強度不僅與間隙的大小，電場的均勻程度有關，而且受電極材料的性質及表面狀況的影響較大。真空間隙在較小的距離間隙(2-3毫米)情況下，有比高壓力空氣與sf6氣體高的絕緣特性，這就是真空斷路器的觸頭開距一般不大的原因。 電極材料對擊穿電壓的影響主要表現(xiàn)在材料的機械強度(抗拉強度)和金屬材料的熔點上?？估瓘姸群腿埸c越高，電極在真空下的絕緣強度越高。 實驗表明，真空度越高，氣體間隙的擊

3、穿電壓越高，但在10-4托以上，就基本保持不變了，所以，要保持真空滅弧室的絕緣強度，其真空度應不低于10-4托。 2 真空中電弧的形成與熄滅 真空電弧和我們以前學習的氣體電弧放電現(xiàn)象有很大的差別，氣體的游離現(xiàn)象不是產生電弧的主要因素，真空電弧放電是在觸頭電極蒸發(fā)出來的金屬蒸汽中形成的。同時，開斷電流的大小不同，電弧表現(xiàn)的特點也不同。我們一般把它分為小電流真空電弧和大電流真空電弧。 2.1 小電流真空電弧 觸頭在真空中開斷時，產生電流和能量十分集聚的陰極斑點，從陰極斑點上大量地蒸發(fā)金屬蒸汽，其中的金屬原子和帶電質點的密度都很高，電弧就在其中燃燒。同時，弧柱內的金屬蒸汽和帶電質點不斷地向外擴散，電

4、極也不斷的蒸發(fā)新的質點來補充。在電流過零時，電弧的能量減小，電極的溫度下降，蒸發(fā)作用減少，弧柱內的質點密度降低，最后，在過零時陰極斑消失，電弧熄滅。有時，蒸發(fā)作用不能維持弧柱的擴散速度，電弧突然熄滅，發(fā)生截流現(xiàn)象。 2.2 大電流真空電弧 在觸頭斷開大的電流時，電弧的能量增大，陽極也嚴重發(fā)熱，形成很強的集聚型的弧柱。同時，電動力的作用也明顯了，因此，對于大電流真空電弧，觸頭間的磁場分布就對電弧的穩(wěn)定性和熄弧性能有決定性的影響。如果電流太大，超過了極限開斷電流，就會造成開斷失敗。此時，觸頭發(fā)熱嚴重，電流過零以后仍然蒸發(fā)，介質恢復困難，不能斷開電流。 3 斷路器的結構和工作原理 真空斷路器的生產廠

5、家比較多，型號也較繁雜。按使用條件分為戶內(znx*)和戶外(zwx*)兩種類型。主要由框架部分，滅弧室部分(真空泡)，和操動機構部分組成。 下面以浙江華儀電器科技股份有限公司生產的zw2712型戶外高壓真空斷路器為例，說明其結構與工作原理。 3.1 斷路器本體結構如圖一 斷路器本體部分由導電回路，絕緣系統(tǒng)，密封件和殼體組成。整體結構為三相共箱式。其中導電回路由進出線導電桿，進出線絕緣支座，導電夾，軟連接與真空滅弧室連接而成。 3.2 操作機構 此機構為電動儲能，電動分合閘，同時具有手動功能。整個結構由合閘彈簧，儲能系統(tǒng)，過流脫扣器，分合閘線圈，手動分合閘系統(tǒng)，輔助開關，儲能指示等部件組成。

6、3.3 工作原理 真空斷路器利用高真空中電流流過零點時，等離子體迅速擴散而熄滅電弧，完成切斷電流的目的。 3.4 動作原理 儲能過程：當儲能電機14接通電源時，電機帶動偏心輪轉動，通過緊靠在偏心輪上的滾子10帶動拐臂9及連板7擺動，推動儲能棘爪6擺動，使棘輪11轉動，當棘輪1l上的銷與儲能軸套32的板靠住以后，二者一起運動，使掛在儲能軸套上32上的合閘彈簧21拉長。儲能軸套32由定位銷13固定，維持儲能狀態(tài)，同時，儲能軸套32上的拐臂推動行程開關5切斷儲能電機14的電源，并且儲能棘爪被抬起，與棘輪可靠脫離。 合閘操作過程：當機構接到合閘信號后(開關處于斷開，已儲能狀態(tài))，合閘電磁鐵15的鐵心被

7、吸向下運動，拉動定位件13向逆時針方向轉動，解除儲能維持，合閘彈簧21帶動儲能軸套32逆時針方向轉動，其凸輪壓動傳動軸套30，帶動連板29及搖臂27運動，使搖臂27扣住半軸25，使機構處于合閘狀態(tài)。此時，連鎖裝置28鎖住定位件，使定位牛不能逆時針方向轉動，達到機構聯(lián)銷的目的，保證了機構在合閘位置不能合閘操作。 分閘操作過程：斷路器合閘后，分閘電磁鐵接到信號，鐵芯吸合，分閘脫扣器19中的頂桿向上運動，使脫扣軸16轉動，帶動頂桿18向上運動，頂動彎板26并帶動半軸25向反時針方向轉動。半軸25與搖臂27解扣，在分閘彈簧的作用下，斷路器完成分閘操作。 4 斷路器的調試 開距與超行程 斷路器的開距與超

8、行程的測量，在分合閘狀態(tài)測量出的x值之差為斷路器的開距，y值之差為斷路器的超行程。 分合閘機構調整 搖臂與半軸的扣接量為1.52.5mm，可以通過調整螺釘來實現(xiàn)。傳動軸套轉動最大角時，搖臂與半軸間要有1.52mm的間隙，以保證傳動軸套回落到合閘位置時，搖臂能自動扣接到半軸上，可以通過螺釘?shù)恼{節(jié)來實現(xiàn)。輔助開關的轉換應準確可靠，可以通過調整輔助開關的拐臂位置及位桿的長短來實現(xiàn)。在儲能過程中，當棘爪到達最后一個齒的最高點時，應能保證儲能軸套上的拐臂使行程開關的觸點可靠切換，切斷電機電源，可以通過調整行程開關的上下前后位置來實現(xiàn)。調整分閘合閘彈簧的預拉長度，保證斷路器的可靠分合，且分合閘速度達到規(guī)定值。 5 斷路器的控制回路 在我省的農網(wǎng)35kv標準化變電站中，采用了控制母線和合閘母線分開的原則。在這里，我建議把控制回路做一點小改進。如圖3： 在短路器的輔助常閉接點與合閘線圈之間，把斷路器儲能行程開關的一對常開接點串聯(lián)進控制回路。這樣，在斷路器未儲能的情況下，將不能進行合閘操作。防止