真空斷路器因其滅弧介質(zhì)和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質(zhì)都是高真空而得名;其具有體積小、重量輕、適用于頻繁操作、滅弧不用檢修的優(yōu)點(diǎn)?在配電網(wǎng)中應(yīng)用較為普及。

　　真空斷路器主要包含三大部分：真空滅弧室、電磁或彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架及其他部件。以下是對(duì)基本術(shù)語(yǔ)和各部分的具體介紹：

　　1.真空斷路器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)真空斷路器在我國(guó)近十年來(lái)得到了蓬勃的發(fā)展?至今方興未艾。產(chǎn)品從過(guò)去的ZN1～ZN5幾個(gè)品種發(fā)展到現(xiàn)在數(shù)十多個(gè)型號(hào)、品種?額定電流達(dá)到5000A?開(kāi)斷電流達(dá)到50kA的較好水平?并已發(fā)展到電壓達(dá)35kV等級(jí)。

　　80年代以前?真空斷路器處于發(fā)展的起步階段?技術(shù)上在不斷摸索?還不能制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?直到1985年后才制定相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

　　目前國(guó)內(nèi)主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為：

　　JP3855-96《3.6～40.5kV交流高壓真空斷路器通用技術(shù)條件》

　　DL403-91《10～35kV戶內(nèi)高壓斷路器訂貨技術(shù)條件》

　　這里需要說(shuō)明：IEC標(biāo)準(zhǔn)中并無(wú)與我國(guó)JB3855相對(duì)應(yīng)的專用標(biāo)準(zhǔn)?只是套用《IEC56交流高壓斷路器》。因此?我國(guó)真空斷路器的標(biāo)準(zhǔn)至少在下列幾個(gè)方面高于或嚴(yán)于IEC標(biāo)準(zhǔn)：

　　(1) 絕緣水平： 試驗(yàn)電壓 IEC 中國(guó)

　　1min工頻耐壓(kV) 28 42(間、對(duì)地)48(斷口間)

　　1.2/50沖擊耐壓(kV) 75 75(間、對(duì)地)84(斷口間)

　　(2)電壽命試驗(yàn)結(jié)束后真空滅弧室斷口的耐壓水平：IEC56中無(wú)規(guī)定。我國(guó)JB3855一96規(guī)定為：完成電壽命次數(shù)試驗(yàn)后的真空斷路器?其斷口間絕緣能力應(yīng)不低于初始絕緣水平的80%?即工頻1min33.6kV和沖擊60kV。

　　(3)觸頭合閘彈跳時(shí)間：IEC無(wú)規(guī)定?而我國(guó)規(guī)定要求不大于2ms。

　　(4)溫升試驗(yàn)的試驗(yàn)電流：IEC標(biāo)準(zhǔn)中?試驗(yàn)電流就等于產(chǎn)品的額定電流。我國(guó)DL403-91中規(guī)定試驗(yàn)電流為產(chǎn)品額定電流的110%。 2.真空斷路器的主要技術(shù)參數(shù) 真空斷路器的參數(shù)?大致可劃分為選用參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)兩個(gè)方面。前者供用戶設(shè)計(jì)選型時(shí)使用;后者則是斷路器本身的機(jī)械特性或運(yùn)動(dòng)特性?為運(yùn)行、調(diào)整的技術(shù)指標(biāo)。

　　下表是選用參數(shù)的列項(xiàng)說(shuō)明?并以三種真空斷路器數(shù)據(jù)為例。

　　表中所列各項(xiàng)參數(shù)?均須按JB3855和DL403標(biāo)準(zhǔn)的要求?在產(chǎn)品的型式試驗(yàn)中逐項(xiàng)加以驗(yàn)證?終數(shù)據(jù)以型式試驗(yàn)報(bào)告為準(zhǔn)。 2.真空斷路器的主要技術(shù)參數(shù): 參數(shù)名稱 單位 型號(hào)

　　ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5 ZN27A-12/3150-40

　　電壓參數(shù)

　　額定電壓 kV 10

　　電壓 11.5

　　絕緣水平

　　工頻耐壓 間、對(duì)地 42

　　斷口間 48

　　沖擊耐壓 間、對(duì)地 75

　　斷口間 84

　　電流參數(shù) 額定電流 A 1250 1250 3150

　　額定短路開(kāi)斷 kA 20 31.5 40

　　額定峰值耐受電流 kA 50 80 100

　　4S短時(shí)耐受電流 kA 20 31.5 40

　　額定短時(shí)關(guān)合電流(峰值) kA 50 80 100

　　額定單個(gè)電容器組開(kāi)斷電流 A 630 800

　　額定背對(duì)背電容器組開(kāi)斷電流 A 400 400

　　壽命 額定短路開(kāi)斷電流次數(shù) 次 50 50 30

　　機(jī)械壽命 次 10000

　　其它 額定操作順序 分-0.5s-合分-180s-合分 分-180s-合分-180-合分

　　全開(kāi)斷次數(shù) 不大于60

　　配用操動(dòng)機(jī)構(gòu) CD或CT機(jī)構(gòu)

　　3.真空斷路器的機(jī)械特性(運(yùn)行參數(shù)) 序號(hào) 機(jī)械特性參數(shù) 單位 ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5 ZN27A-12/3150-40

　　1 觸頭開(kāi)距 mm 11±1.0 10±1.0 11±1.0

　　2 接觸行程 mm 4±1.0 3±0.5

　　3 觸頭接觸壓力 N 1500±200 3000±200 5000±300

　　4 平均合閘速度 m/s 0.6±0.2

　　5 平均分閘速度 m/s 1.1±0.2 1.1±0.3 1.1±0.3

　　6 合閘彈跳時(shí)間 ms

　　7 分、合不同期性 ms

　　8 合閘時(shí)間 ms

　　9 分閘時(shí)間 ms

　　10 主回路直流電阻 μΩ ≤60 ≤60 ≤20

　　11 動(dòng)靜觸頭累積允許磨損厚度 mm 3.0

　　為滿足真空滅弧室對(duì)機(jī)械參量的要求?保證真空斷路器電氣機(jī)械性能?運(yùn)行可靠性?真空斷路器須具有穩(wěn)定、良好的機(jī)械特性。主要機(jī)械特性列于上表?亦以三種斷路器技術(shù)指標(biāo)為例。 4.各機(jī)械特性對(duì)產(chǎn)品性能的影響 產(chǎn)品機(jī)械特性的優(yōu)劣?對(duì)產(chǎn)品各項(xiàng)電氣性能有重要的關(guān)系?而且影響產(chǎn)品運(yùn)行可靠性。衡量真空斷路器的性能?真空滅孤室本身的性能固然重要?然而機(jī)械特性同樣具有舉足輕重的作用。下面對(duì)各機(jī)械特性參數(shù)與產(chǎn)品性能的關(guān)系分述如下：

　　4.1開(kāi)距

　　觸頭的開(kāi)距主要取決于真空斷路器的額定電壓和耐壓要求?一般額定電壓低時(shí)觸頭開(kāi)距選得小些。但開(kāi)距太小會(huì)影響分?jǐn)嗄芰湍蛪核健ｉ_(kāi)距太大?雖然可以提高耐壓水平?但會(huì)使真空滅弧室的波紋管壽命下降。設(shè)計(jì)時(shí)一般在滿足運(yùn)行的耐壓要求下盡量把開(kāi)距選得小一些。10kV真空斷路器的開(kāi)距通常在8～12mm之間?35kV的則在30～40mm之間。

　　4.2觸頭接觸壓力

　　在無(wú)外力作用時(shí)?動(dòng)觸頭在大氣壓作用下?對(duì)內(nèi)腔產(chǎn)生一個(gè)閉合力使其與靜觸頭閉合?稱之為自閉力?其大小取決于波紋管的端口直徑。滅弧室在工作狀態(tài)時(shí)?這個(gè)力太小不能保證動(dòng)靜觸頭間良好的電接觸?必須施加一個(gè)外加壓力。這個(gè)外加壓力和自閉力之和稱為觸頭的接觸壓力。這個(gè)接觸壓力有如下幾個(gè)作用：

　　(1)保證動(dòng)、靜觸頭的良好接觸?并使其接觸電阻少于規(guī)定值。

　　(2)滿足額定短路狀態(tài)時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定要求。應(yīng)使觸頭壓力大于額定短路狀態(tài)時(shí)的觸頭間的斥力?以保證在該狀態(tài)下的閉合和不受損壞。

　　(3)抑制合閘彈跳。使觸頭在閉會(huì)碰撞時(shí)得以緩沖?把碰撞的動(dòng)能轉(zhuǎn)為彈興的勢(shì)能?抑制觸頭的彈跳。

　　(4)為分閘提供一個(gè)加速力。當(dāng)接觸壓力大時(shí)?動(dòng)觸頭得到較大的分閘力?容易拉斷會(huì)鬧熔焊點(diǎn)?提高分閘初始的加速度?減少燃弧時(shí)間?提高分?jǐn)嗄芰ΑＳ|頭接觸壓力是一個(gè)很重要的參數(shù)?在產(chǎn)品的初始設(shè)計(jì)中要經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證、試驗(yàn)才選取得比較合適。如觸頭壓力選得太小?滿足不了上述各方面的要求;但觸頭壓力太大?一方面需要增大合閘操作功?另外滅弧室和整機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度要求也需要提高?技術(shù)上不經(jīng)濟(jì)。4.3接觸行程(或稱壓縮行程)

　　目前真空斷路器毫無(wú)例外地采用對(duì)接式接觸方式。動(dòng)觸頭碰上靜觸頭之后就不能再前進(jìn)了?觸頭接觸壓力是由每觸頭壓縮彈簧(有時(shí)稱作合閘彈簧)提供的。所謂接觸行程?就是開(kāi)關(guān)觸頭碰觸開(kāi)始?觸頭壓簧施力端繼續(xù)運(yùn)動(dòng)至?xí)[終結(jié)的距離?亦即觸頭彈簧的壓縮距離?故又稱壓縮行程。

　　接觸行程有兩方面作用?一是令觸頭彈簧受壓而向?qū)佑|頭提供接觸壓力;二是保證在運(yùn)行磨依后仍然保持一定接觸壓力?使之可靠接觸。一般接觸行程可取開(kāi)距的20%～30%左右?10kV的真空斷路器約為3～4mm。

　　真空斷路器的實(shí)際結(jié)構(gòu)中?觸頭合閘彈簧設(shè)計(jì)成即使處于分閘位置?也有相當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量?有預(yù)壓力。這是為使合閘過(guò)程中?當(dāng)動(dòng)觸頭尚未碰到靜觸頭而發(fā)生預(yù)擊穿時(shí)?動(dòng)觸頭有相當(dāng)力量抵抗電動(dòng)力?而不致于向后退縮;當(dāng)觸頭碰接瞬間?接觸壓力陡然躍增至預(yù)壓力數(shù)值?防止合閘彈跳?足以抵抗電動(dòng)斥力?并使接觸初始就有良好狀態(tài);隨著接觸行程的前進(jìn)?觸頭間的接觸壓力逐步增大?接觸行程終結(jié)時(shí)?接觸壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值。接觸行程不包括合閘彈簧的預(yù)壓縮量程?它實(shí)際上是合閘彈簧的第二次受壓行程。

　　4.4平均合閘速度

　　平均合閘速度主要影響觸頭的電磨蝕。如合閘速度太低?則預(yù)擊穿時(shí)間長(zhǎng)?電弧存在的時(shí)間長(zhǎng)?觸頭表面電磨損大?甚至使觸頭熔焊而粘住?降低滅弧室的電壽命。但速度太高?容易產(chǎn)生合閘彈跳?操動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出功也要增大?對(duì)滅弧室和整機(jī)機(jī)械沖擊大?影響產(chǎn)品的使用可靠性與機(jī)械壽命。平均合閘速度通常取0.6m/s左右為宜。

　　4.5平均分閘速度

　　斷路器的分閘速度一般而言速度越快越好?這樣可以使首開(kāi)相在電流趨近于0前2～3ms時(shí)能開(kāi)斷故障電流;否則首開(kāi)相不能開(kāi)斷而延續(xù)至下一相?原來(lái)首開(kāi)相變?yōu)楹箝_(kāi)相?燃弧時(shí)間加長(zhǎng)了?增加了開(kāi)斷的難度?甚至使開(kāi)斷失敗。但分閘速度太快?分閘的反彈也大?反彈太大震動(dòng)過(guò)劇亦容易產(chǎn)生重燃?所以分間速度亦應(yīng)考慮這方面同素。分閘速度的快慢?主要取決于合閘時(shí)動(dòng)觸頭彈簧和分閘彈簧的貯能大小。為了提高分閘速度?可以增加分閘彈簧的貯能量?也可以增加合閘彈簧的壓縮量?這都必然需要提高操動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出功和整機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度?降低了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)認(rèn)為?10kV的真空斷路器?平均分閘速度能保證在0.95～1.2m/s比較合適。

　　4.6合閘彈跳時(shí)間

　　合閘彈跳時(shí)間是斷路器在會(huì)鬧時(shí)?觸頭剛接觸開(kāi)始計(jì)起?隨后產(chǎn)生分離?可能又觸又離?到其穩(wěn)定接觸之間的時(shí)間。

　　這一參數(shù)國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)中都沒(méi)有明確規(guī)定?1989年底能源部電力司提出真空斷路器合閘彈跳時(shí)間必須小于2ms。為什么合閘彈跳時(shí)間要小于2ms呢?主要是合閘彈跳的瞬間會(huì)引起電力系統(tǒng)或設(shè)備產(chǎn)生L.C高頻振蕩?振蕩產(chǎn)生的過(guò)電壓對(duì)電氣設(shè)備的絕緣可能造成傷害甚至損壞。當(dāng)合閘彈跳時(shí);同小于2ms時(shí)?不會(huì)產(chǎn)生較大的過(guò)電壓?設(shè)備絕緣不會(huì)受損?在關(guān)合時(shí)動(dòng)靜觸頭之間也不會(huì)產(chǎn)生熔焊。

　　4.7合、分閘不同期性

　　合閘的不同期性太大容易引起合閘的彈跳?因?yàn)闄C(jī)構(gòu)輸出的運(yùn)動(dòng)沖量?jī)H由首合閘相觸頭承受。分閘的不同期性太大可能使后開(kāi)相管子燃弧時(shí)間加長(zhǎng)?降低開(kāi)斷能力。

　　合閘與分閘的不同期性一般是同時(shí)存在的?所以調(diào)好了合閘的不同期性?分閘的不同期性也就有了保證。產(chǎn)品中要求合分閘不同期性小于2ms。

　　4.8合、分閘時(shí)間

　　分、合閘時(shí)間是指從操動(dòng)線圈的端子得電時(shí)刻計(jì)起?至三觸頭全部合上或分離止的一段時(shí)間間隔。

　　合、分閘線圈是按短時(shí)工作制作設(shè)計(jì)的?合閘線圈的通電時(shí)間不到100ms?分閘線圈的不到60ms。分、合閘時(shí)間一般在斷路器出廠時(shí)已調(diào)好?無(wú)須再動(dòng)。

　　當(dāng)斷路器用在發(fā)電系統(tǒng)并在電源近端短路時(shí)?故障電流衰減較慢?若分閘時(shí)間很短?這時(shí)斷路器分?jǐn)嗟墓收想娏骶涂赡芎休^大的直流分量?開(kāi)斷條件更為惡劣?這對(duì)斷路器的開(kāi)斷是很不利的。所以用于發(fā)電系統(tǒng)的真空斷路器?其分閘時(shí)間盡可能設(shè)計(jì)長(zhǎng)些為宜。

　　4.9回路電阻

　　回路電阻值是表征導(dǎo)電回路的聯(lián)接是否良好的一個(gè)參數(shù)?各類型產(chǎn)品都規(guī)定了一定范圍內(nèi)的值。若回路電阻超過(guò)規(guī)定值時(shí)?很可能是導(dǎo)電回路某一連接處接觸不良。在大電流運(yùn)行時(shí)接觸不良處的局部溫升增高?嚴(yán)重時(shí)甚至引起惡性循環(huán)造成氧化燒損?對(duì)用于大電流運(yùn)行的斷路器尤需加倍注意。回路電阻測(cè)量?不允許采用電橋法測(cè)量?須采用GB763規(guī)定的直流壓降法。

　　4.10觸頭系統(tǒng)

　　真空斷路器的觸頭常采取對(duì)接式觸頭。因?yàn)橐话愕恼婵諗嗦菲髟诜珠l狀態(tài)下動(dòng)靜觸頭的距離只有16mm這么小的距離很難制作出其他形狀的接觸面?而且平直的接觸面瞬間動(dòng)作電弧的損傷也較小。真空斷路器的優(yōu)點(diǎn)之一是體積小?動(dòng)靜觸頭要在一個(gè)絕對(duì)真空的空間內(nèi)動(dòng)作?如果制作成其他的對(duì)接方式也會(huì)增加斷路器自身的體積!

　　也較小。真空斷路器的優(yōu)點(diǎn)之一是體積小?動(dòng)靜觸頭要在一個(gè)絕對(duì)真空的空間內(nèi)動(dòng)作?如果制作成其他的對(duì)接方式也會(huì)增加斷路器自身的體積!