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1、真空断路器“真空断路器”因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用 检修的优点，在配电网中应用较为普及。真空断路器是310kV, 50Hz三相交 流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保 护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所，断路器 可配置在中置柜、双层柜、固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。1概述介绍高压真空断路器”因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得 名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应 用较为普及。发展简史1893年，
2、美国的里顿豪斯提出了结构简单的真空灭弧 室，并获得了设计专利。1920年瑞典佛加公司第一次制成了真空开关。1926年 等公布的研究成果也显示了在真空中分断电流的可能性，但因分断能力小，又受 到真空技术和真空材料发展水平的限制，尚不能投入实际使用。随着真空技术的 发展，50年代美国才制成第一批适用于切断电容器组等特殊要求的真空开关，分 断电流尚停在4千安的水平。由于真空材料冶炼技术上的进步和真空开关触头结 构研究上所取得的突破，1961年，开始生产15千伏、分断电流为12.5千安的真 空断路器。1966年试制成15千伏、26千安和31.5千安的真空断路器，从而使 真空断路器进入了高电压、大容量的
3、电力系统。80年代中期，真空断路器的分 断能力已达100千安。中国从1958年开始研制真空开关，1960年西安交通大 学和西安开关整流器厂共同研制成第一批6.7千伏、分断能力为600安的真空开 关;随后又制成10千伏、分断能力为1.5千安的三相真空开关。1969年华光电子 管厂和西安高压电器研究所制成了 10千伏、2千安单相快速真空开关。70年代 以后，中国已能独立研制和生产各种规格的真空开关。真空断路器通常可分多个电压等级。低压型一般用于防爆电气使用。像煤矿等等。具体介绍额定电流达到5000A,开断电流达到50kA的较好水平，并已发展到电压达35kV 等级。80年代以前，真空断路器处于发展的
4、起步阶段，技术上在不断摸索，还不能制 定技术标准，直到1985年后才制定相关的产品标准。1国内主要依据标准：JP3855-963.640.5kV交流高压真空断路器通用技术条件DL403-911035kV户内高压断路器订货技术条件这里需要说明：IEC标准中并无与我国JB3855相对应的专用标准，只是套用IEC56 交流高压断路器。因此，我国真空断路器的标准至少在下列几个方面高于或严 于IEC标准：(1)绝缘水平：试验电压IEC中国1min工频耐压(kV) 28 42(极间、极对地)48(断口间)1.2/50冲击耐压(kV) 75 75(极间、极对地)84(断口间)电寿命试验结束后真空灭弧室断口的
5、耐压水平：IEC56中无规定。我国JB3855 一 96规定为：完成电寿命次数试验后的真空断路器，其断口间绝缘能力应不低 于初始绝缘水平的80%,即工频1min33.6kV和冲击60kV。触头合闸弹跳时间：IEC无规定，而我国规定要求不大于2ms。(4)温升试验的试验电流:IEC标准中，试验电流就等于产品的额定电流。我国 DL403-91中规定试验电流为产品额定电流的110%。2.真空断路器的主要技术参数真空断路器的参数，大致可划分为选用参数和运 行参数两个方面。前者供用户设计选型时使用；后者则是断路器本身的机械特性 或运动特性，为运行、调整的技术指标。下表是选用参数的列项说明，并以三种真空断
6、路器数据为例。表中所列各项参数，均须按JB3855和DL403标准的要求，在产品的型式试验中 逐项加以验证，最终数据以型式试验报告为准。主要结构真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其他 部件。真空灭弧室按照开关型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空灭弧室、中间封接杯状纵磁场小型化真 空灭弧室、内封接式玻璃泡灭弧室，其基本结构如下： 气密绝缘系统（外壳）由陶瓷、玻璃或微晶玻璃制成的气密绝缘筒、动端盖板、定端盖板、不锈钢波纹 管组成的气密绝缘系统是一个真空密闭容器。为了保证气密性，除了在封接式要 有严格的操作工艺，还要求材料本身透气性和内部放气量小。 导电系统由定导电杆、定跑弧
7、面、定触头、动触头、动跑弧面、动导电杆构成。触头结构 大致有三种：圆柱形触头、带有螺旋槽跑弧面的横向磁场触头、纵向磁场触头。 目前采用纵磁场技术，此种灭弧室具有强而稳定的电弧开断能力。 屏蔽系统屏蔽罩是真空灭弧室中不可缺少的元件，并且有围绕触头的主屏蔽罩、波纹管屏 蔽罩和均压用屏蔽罩等多种。主屏蔽罩的作用是：a防止燃弧过程中电弧生成物 喷溅到绝缘外壳的内壁，从而降低外壳的绝缘强度。b改善灭弧室内部电场分布 的均匀性，有利于降低局部场强，促进真空灭弧室小型化。c冷凝电弧生成物， 吸收一部分电弧能量，有助于弧后间隙介质强度的恢复。操作机构按照断路器型式不同，采用的操作机构不同。常用的操作机构有弹簧
8、操作机构、 CD10电磁操作机构、CD17电磁操作机构、CT19弹簧储能操作机构、CT8弹簧储 能操作机构。其它部件基座、绝缘支撑件、绝缘子等2特点 虫头开距小，10KV真空断路器的触头开距只有10mm左右，操作机构的操作功 就小，机械部分行程小，其机械寿命就长。 燃弧时间短，且与开关电流大小无关，一般只有半周波。 !弧后触头间隙介质恢复速度快，对开断近区故障性能较好。 由于疏通在开断电流时磨损量较小，所以触头的电气寿命长，满容量开断达30-50次，额定电流开断达5000次以上，噪音小适于频繁操作。 体积小、重量轻。 适用于开断容性负荷电流。由于其优点很多，所以广泛应用于变电站中，目前型号主要
9、有：ZN12-10型、ZN28A-10 型、ZN65A-12 型、ZN12A-12 型、VS1 型、ZN30 型等。具体介绍真空断路器技术标准真空断路器在我国近十年来得到了蓬勃的发展。产品从过去 的ZN1ZN5几个品种发展到数十多个型号、品种，额定电流达到5000A，开断 电流达到50kA的较好水平，并已发展到电压达35kV等级。80年代以前，真空断路器处于发展的起步阶段，技术上在不断摸索，还不能制 定技术标准，直到1985年后才制定相关的产品标准。国内主要依据标准：JP3855-963.640.5kV交流高压真空断路器通用技术条件DL403-911035kV户内高压断路器订货技术条件这里需要
10、说明：IEC标准中并无与我国JB3855相对应的专用标准，只是套用IEC56 交流高压断路器。因此，我国真空断路器的标准至少在下列几个方面高于或严 于IEC标准： 绝缘水平：试验电压IEC中国1min工频耐压（kV） 28 42（极间、极对地）48（断口间）1.2/50冲击耐压（kV） 75 75（极间、极对地）84（断口间）电寿命试验结束后真空灭弧室断口的耐压水平：IEC56中无规定。我国JB3855 一 96规定为：完成电寿命次数试验后的真空断路器，其断口间绝缘能力应不低 于初始绝缘水平的80%，即工频1min33.6kV和冲击60kV。触头合闸弹跳时间：IEC无规定，而我国规定要求不大于
11、2ms。温升试验的试验电流：IEC标准中，试验电流就等于产品的额定电流。我国 DL403-91中规定试验电流为产品额定电流的110%。2. 真空断路器的主要技术参数真空断路器的参数，大致可划分为选用参数和运 行参数两个方面。前者供用户设计选型时使用；后者则是断路器本身的机械特性 或运动特性，为运行、调整的技术指标。下表是选用参数的列项说明，并以三种真空断路器数据为例。表中所列各项参数，均须按JB3855和DL403标准的要求，在产品的型式试验中 逐项加以验证，最终数据以型式试验报告为准。工作原理真空断路器的工作原理是：当动、静触头在操作机构的作用下分闸时，触头间产 生电弧，触头表面在高温下挥发
12、出蒸汽，由于触头设计为特殊形状，在电流通过 时产生一磁场，电弧在此磁场作用下沿触头表面切线方向快速运动，在金属圆筒 （屏蔽罩）上凝结了部分金属蒸汽，电弧在自然过零时就熄灭了，触头间的介质强 度又迅速恢复起来。3技术参数参数名称单位型号ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5 ZN27A-12/3150-40电压参数额定电压kV 10最咼电压11.5绝缘水平工频耐压极间、极对地42断口间48冲击耐压极间、极对地75断口间84电流参数 额定电流A 1250 1250 3150额定短路开断kA 20 31.5 40额定峰值耐受电流kA 50 80 1004S短时耐受电流kA
13、 20 31.5 40额定短时关合电流（峰值）kA 50 80 100额定单个电容器组开断电流A 630 800额定背对背电容器组开断电流A 400 400寿命额定短路开断电流次数次50 50 30机械寿命次10000其它额定操作顺序分-0.5s-合分-180s-合分分-180s-合分-180-合分全开断次数不大于60配用操动机构CD或CT机构机械特性（运行参数）序号机械特性参数单位ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5ZN27A-12/3150-401 触头开距 mm 111.0 101.0 111.02 接触行程 mm 41.0 30.53 触头接触压力 N 1
14、500200 3000200 50003004平均合闸速度m/s 0.60.25 平均分闸速度 m/s 1.10.2 1.10.3 1.10.36合闸弹跳时间ms 27分、合不同期性ms 38合闸时间ms 1009分闸时间ms 6010主回路直流电阻“Q 60 60 2011动静触头累积允许磨损厚度mm 3.0为满足真空灭弧室对机械参量的要求，保证真空断路器电气机械性能，确保运行 可靠性，真空断路器须具有稳定、良好的机械特性。主要机械特性列于上表，亦 以三种断路器技术指标为例。4.各机械特性对产品性能的影响产品机械特性的 优劣，对产品各项电气性能有重要的关系，而且影响产品运行可靠性。衡量真空
15、断路器的性能，真空灭孤室本身的性能固然重要，然而机械特性同样具有举足轻 重的作用。下面对各机械特性参数与产品性能的关系分述如下：开距触头的开距主要取决于真空断路器的额定电压和耐压要求，一般额定电压低时触 头开距选得小些。但开距太小会影响分断能力和耐压水平。开距太大，虽然可以 提高耐压水平，但会使真空灭弧室的波纹管寿命下降。设计时一般在满足运行的 耐压要求下尽量把开距选得小一些。10kV真空断路器的开距通常在812mm之 间，35kV的则在3040mm之间。接触压力在无外力作用时，动触头在大气压作用下,对内腔产生一个闭合力使其与静触头 闭合，称之为自闭力，其大小取决于波纹管的端口直径。灭弧室在工作状态时， 这个力太小不能保证动静触头间良好的电接触，必须施加一个外加压力。这个外 加压力和自闭力之和称为触头的接触压力。这个接触压力有如下几个作用：保证动、静触头的良好接触，并使其接触电阻少于规定值。满足额定短路状态时的动稳定要求。应使触头压力大于额定短路状态时的触 头间的斥力，以保证在该状态下的完全闭合和不受损坏。抑制合闸弹跳。使触头在闭会碰撞时得以缓冲，把碰撞的动能转为弹兴的势 能，抑制触头的弹跳。为分闸提供一
