對(duì)10KV真空斷路器的應(yīng)用原理分析

1、對(duì)10kv真空斷路器的應(yīng)用原理分析摘要：目前在10kv及以下電壓等級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)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(hù)工作量小，防燃、防爆、運(yùn)行可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但裝用過程中也應(yīng)注意幾個(gè)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(guān)鍵詞：10kv真空斷路器原理應(yīng)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(chǎn)和使用。對(duì)于我們一線檢修人員來說，提高對(duì)真空斷路器的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，使其安全運(yùn)行，成了一個(gè)迫在眉睫的問題。 1 真空的絕緣特性 真空具有很

2、強(qiáng)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(duì)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(qiáng)電場作用下由電極析出的金屬質(zhì)點(diǎn)才是引起絕緣破壞的主要因素。 真空間隙中的絕緣強(qiáng)度不僅與間隙的大小，電場的均勻程度有關(guān)，而且受電極材料的性質(zhì)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(duì)擊穿電壓的影響主要表現(xiàn)在材料的機(jī)械強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度)和金屬材料的熔點(diǎn)上?？估瓘?qiáng)度和熔點(diǎn)越高，電極在真空下的絕緣強(qiáng)度越高。 實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度，其真空度應(yīng)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(xué)習(xí)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(chǎn)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(shí)，開斷電流的大小不同，電弧表現(xiàn)的特點(diǎn)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(shí)，產(chǎn)生電流和能量十分集聚的陰極斑點(diǎn)，從陰極斑點(diǎn)上大量地蒸發(fā)金屬蒸汽，其中的金屬原子和帶電質(zhì)點(diǎn)的密度都很高，電弧就在其中燃燒。同時(shí)，弧柱內(nèi)的金屬蒸汽和帶電質(zhì)點(diǎn)不斷地向外擴(kuò)散，電

4、極也不斷的蒸發(fā)新的質(zhì)點(diǎn)來補(bǔ)充。在電流過零時(shí)，電弧的能量減小，電極的溫度下降，蒸發(fā)作用減少，弧柱內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)密度降低，最后，在過零時(shí)陰極斑消失，電弧熄滅。有時(shí)，蒸發(fā)作用不能維持弧柱的擴(kuò)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(shí)，電弧的能量增大，陽極也嚴(yán)重發(fā)熱，形成很強(qiáng)的集聚型的弧柱。同時(shí)，電動(dòng)力的作用也明顯了，因此，對(duì)于大電流真空電弧，觸頭間的磁場分布就對(duì)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(huì)造成開斷失敗。此時(shí)，觸頭發(fā)熱嚴(yán)重，電流過零以后仍然蒸發(fā)，介質(zhì)恢復(fù)困難，不能斷開電流。 3 斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理 真空斷路器的生產(chǎn)廠

5、家比較多，型號(hào)也較繁雜。按使用條件分為戶內(nèi)(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(dòng)機(jī)構(gòu)部分組成。 下面以浙江華儀電器科技股份有限公司生產(chǎn)的zw2712型戶外高壓真空斷路器為例，說明其結(jié)構(gòu)與工作原理。 3.1 斷路器本體結(jié)構(gòu)如圖一 斷路器本體部分由導(dǎo)電回路，絕緣系統(tǒng)，密封件和殼體組成。整體結(jié)構(gòu)為三相共箱式。其中導(dǎo)電回路由進(jìn)出線導(dǎo)電桿，進(jìn)出線絕緣支座，導(dǎo)電夾，軟連接與真空滅弧室連接而成。 3.2 操作機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)為電動(dòng)儲(chǔ)能，電動(dòng)分合閘，同時(shí)具有手動(dòng)功能。整個(gè)結(jié)構(gòu)由合閘彈簧，儲(chǔ)能系統(tǒng)，過流脫扣器，分合閘線圈，手動(dòng)分合閘系統(tǒng)，輔助開關(guān)，儲(chǔ)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(diǎn)時(shí)，等離子體迅速擴(kuò)散而熄滅電弧，完成切斷電流的目的。 3.4 動(dòng)作原理 儲(chǔ)能過程：當(dāng)儲(chǔ)能電機(jī)14接通電源時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過緊靠在偏心輪上的滾子10帶動(dòng)拐臂9及連板7擺動(dòng)，推動(dòng)儲(chǔ)能棘爪6擺動(dòng)，使棘輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)棘輪1l上的銷與儲(chǔ)能軸套32的板靠住以后，二者一起運(yùn)動(dòng)，使掛在儲(chǔ)能軸套上32上的合閘彈簧21拉長。儲(chǔ)能軸套32由定位銷13固定，維持儲(chǔ)能狀態(tài)，同時(shí)，儲(chǔ)能軸套32上的拐臂推動(dòng)行程開關(guān)5切斷儲(chǔ)能電機(jī)14的電源，并且儲(chǔ)能棘爪被抬起，與棘輪可靠脫離。 合閘操作過程：當(dāng)機(jī)構(gòu)接到合閘信號(hào)后(開關(guān)處于斷開，已儲(chǔ)能狀態(tài))，合閘電磁鐵15的鐵心被

7、吸向下運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)定位件13向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，解除儲(chǔ)能維持，合閘彈簧21帶動(dòng)儲(chǔ)能軸套32逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，其凸輪壓動(dòng)傳動(dòng)軸套30，帶動(dòng)連板29及搖臂27運(yùn)動(dòng)，使搖臂27扣住半軸25，使機(jī)構(gòu)處于合閘狀態(tài)。此時(shí)，連鎖裝置28鎖住定位件，使定位牛不能逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到機(jī)構(gòu)聯(lián)銷的目的，保證了機(jī)構(gòu)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(hào)，鐵芯吸合，分閘脫扣器19中的頂桿向上運(yùn)動(dòng)，使脫扣軸16轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)頂桿18向上運(yùn)動(dòng)，頂動(dòng)彎板26并帶動(dòng)半軸25向反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。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(diào)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(jī)構(gòu)調(diào)整 搖臂與半軸的扣接量為1.52.5mm，可以通過調(diào)整螺釘來實(shí)現(xiàn)。傳動(dòng)軸套轉(zhuǎn)動(dòng)最大角時(shí)，搖臂與半軸間要有1.52mm的間隙，以保證傳動(dòng)軸套回落到合閘位置時(shí)，搖臂能自動(dòng)扣接到半軸上，可以通過螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。輔助開關(guān)的轉(zhuǎn)換應(yīng)準(zhǔn)確可靠，可以通過調(diào)整輔助開關(guān)的拐臂位置及位桿的長短來實(shí)現(xiàn)。在儲(chǔ)能過程中，當(dāng)棘爪到達(dá)最后一個(gè)齒的最高點(diǎn)時(shí)，應(yīng)能保證儲(chǔ)能軸套上的拐臂使行程開關(guān)的觸點(diǎn)可靠切換，切斷電機(jī)電源，可以通過調(diào)整行程開關(guān)的上下前后位置來實(shí)現(xiàn)。調(diào)整分閘合閘彈簧的預(yù)拉長度，保證斷路器的可靠分合，且分合閘速度達(dá)到規(guī)定值。 5 斷路器的控制回路 在我省的農(nóng)網(wǎng)35kv標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)小改進(jìn)。如圖3： 在短路器的輔助常閉接點(diǎn)與合閘線圈之間，把斷路器儲(chǔ)能行程開關(guān)的一對(duì)常開接點(diǎn)串聯(lián)進(jìn)控制回路。這樣，在斷路器未儲(chǔ)能的情況下，將不能進(jìn)行合閘操作。防止