高压断路器

 

    油断路器具有结构简单、制造容易、价格便宜、运行经验丰富等优点。但它容易发生火灾和爆炸，同时检修周期短且费用高，这些缺点制约了油断路器的发展。对断路器的无油化改造工作已经广泛地得以利用。在中低压配电网络中，六氟化流断路器同样以其优良的性能成为首选设备。
      一、真空断路器的特点
      1、分断能力高、熄弧能力强
      真空介质具有优异的介质强度和灭弧性能，真空介质恢复速率快达25KV/us，触头开距间的真空耐压强度为60KV/mm以上。
      2、触头电磨损小、电寿命长
      在真空介质中的燃烧时间短，一般不超过半个周波，电弧电压低，通常为20-100V，所以电弧能量小，使触头的电磨损小。
      在分断电路时，触头间形成金属液桥，在高温、高电流密度的作用下被融化和蒸发，向触头间隙喷出大量金属蒸气，继而形成金属蒸气电弧。当电流过零熄灭的瞬间，弧隙间的金属微粒除部分向触头四周扩散，并在屏蔽罩等零部件上附着冷凝以外，大部分金属蒸气微粒溅落在触头表面上，并迅速凝结与复合，形成新的金属层，所以触头材料的损耗较小。
      在真空电弧中，触头材料的损耗与负载电流成正比，而在空气电弧中触头材料的损耗与电流的平方成正比，所以触头的电寿命长。
      真空断路器触头的电寿命，满容量开断达30-50次，额定电流开断高达5000次以上。
      3、触头开距小、机槭寿命长
      由于触头开距小，操动机构的操作功就小，机槭传动部分行程也小，其机槭寿命自然就长。真空断路器的机槭寿命已达10000次以上。
     4、结构简单、维修方便
      触头完全封闭在真空灭弧室内，所以不需要检修，只需要定期对断路器表面除尘，检查连线的松动情况并给以紧固，定期检查灭弧室的真空度。若触头磨损超过规定或真空度降低，则更换真空灭弧室。
      二、真空断路器的结构及原理
      真空灭弧室的主要部件
      真空灭弧室是真空断路器的最重要部件，它的性能将直接影响断路器的整机性能。构成灭弧室的主要部件有触头、波纹管、屏蔽罩和外壳等。
      1、触头
      通常要求触头材料耐压强度高、截流水平低、电磨损小、抗熔性能好、开断容量大。现在普遍采用铜铬合金材料制造触头，在铜铬合金触头上加上纵向磁场可大大提高真空断路器的开断容量。
      其结构是在触头背后设置一个特殊形状的线圈，串联在触头与导电杆之间导电杆中的电流先分成四路流过线圈的径向导体进入线圈的圆周部分，然后流入触头。动静触头的结构完全一样，以实现电流流过触头时的方向完全一致。由于流过线圈的电流在电弧电压下产生适当的磁场，这个磁场的磁性作用可使电弧均匀分布在触头表面，维持较低的电弧电压，从而大大提高了触头的分断能力和使用寿命。
      2、波纹管
      波纹管的功能是使导电杆能够自由运动而又不破坏灭弧室的密封，波纹管的好坏直接影响灭弧室的机槭寿命。波纹管一般选用不锈钢材料压制成型，其长度应与触头的开距相匹配，通常波纹管的伸长度的2/3左右为触头的开距。
      3、屏蔽罩
        屏蔽罩一般采用中间封接式结构，这种结构可以改善电场分布，提高
 灭弧室的绝缘强度。屏蔽罩的另一个作用是保护灭弧室外壳，使其不被在开断
 电流时触头间产生的金属微粒损害。
         4、外壳
         真空灭弧室的外壳采用玻壳或陶壳，玻壳有足够的机槭强度，且灭弧 室内部状况一目了然，而陶壳机槭强度更高且耐热性能更好。
         三、影响真空断路器电气性能的几个因素
         1、真空度
         真空是良好的绝缘体，具有优异的熄弧性能，但不是在任何真空度下都具备有这种性能，只有在0.001-0.000000001Pa范围内才具有这种良好的绝缘和灭弧性能，真空断路器中的真空度为0.0000133Pa。
         高真空度的真空间隙具有很高的电气强度，理论上光滑电极表面的真空间隙能受电场为100000000V/cm的高电压。真空间隙中电弧的燃烧是在电极发出的金属蒸气中进行的，电弧电压较低，当电弧电流接近零点时，由于金属蒸气不足和电源电压不够高而熄灭。电弧熄灭后，真空间隙的绝缘恢复到原始的水平。
         因此，真空是影响真空断路器电气性能的最关键因素。只有保持真空灭弧室密封良好，才能保证真空度不致降低。
         2、载流过电压
         真空断路器属硬开断特性，在开断小的感性电流时，会因载流而产生过电压，载流过电压与触头的材料密切相关，故采用低过电压触头材料是限制过电压的最好方法。但目前尚不具备采用低过电压触头材料的条件，因而普遍采用的限制过电压的措施是给真空断路器加装过电压吸收装置，这样可以防止因过电压损害真空断路器。