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真空斷路器工作原理

真空斷路器工作原理與其他斷路器相比之是滅弧介質(zhì)不同罷了,真空不存在導電介質(zhì),使電弧快速熄滅,因此該斷路器的動靜觸頭之間的間距很少。該斷路器一般用于電壓等級相對低的廠用電配置中!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。對于檢修人員來說,提高對真空斷路器的認識,加強維護保養(yǎng),使其**運行,成了一個迫在眉睫的問題。本文以 ZW27 12 為例,簡要說明真空斷路器的原理與維修。

一、真空的絕緣特性

真空具有很強的絕緣特性,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(zhì)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(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( 23 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。抗拉強度和熔點越高,電極在真空下的絕緣強度越高,真空斷路器工作原理。

  實驗表明,真空度越高,氣體間隙的擊穿電壓越高,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。

二、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(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,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。

  1、小電流真空電弧

  觸頭在真空中開斷時,產(chǎn)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(zhì)點的密度都很高,電弧就在其中燃燒。同時,弧柱內(nèi)的金屬蒸汽和帶電質(zhì)點不斷地向外擴散,電極也不斷的蒸發(fā)新的質(zhì)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(nèi)的質(zhì)點密度降低,*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、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(zhì)恢復困難,不能斷開電流。

三、斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理

  真空斷路器的生產(chǎn)廠家比較多,型號也較繁雜。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),和操動機構(gòu)部分組成。

  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(jié)構(gòu)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。

  機構(gòu)為電動儲能,電動分合閘,同時具有手動功能。整個結(jié)構(gòu)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(guān),儲能指示等部件組成。
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