真空断路器操动机构的发展历程

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真空断路器发展历史

４）机构的机械寿命可高达１０万次，与传统的电磁机构和弹簧机构相比，机械寿命至少提高３倍以上。
５）机构是通过动铁心与主轴传动拐臂相连直接驱动动触头的，简化了传动链，无需机械脱、锁扣装置，减少了故障源。
4、绝缘结构的发展
据有关的历史资料对全国电力系统高压断路器运行中的事故类型统计分析拒分事故占22.67%;拒合事故占6.48%;开断关合事故占9.07%;绝缘事故占35.47%;误动事故占7.02%;截流事故占7.95%; 外力及其他事故占11.439毛,其中以绝缘事故和拒分事故最为突出,约占全部事故的60%。所以绝缘结
真空断路器操动机构的发展历程（１）电磁操动机构。
最早应用在真空断路器上的操动机构是通过电磁力去实现分、合闸的，故也称为电磁操动机构。优点：１．结构相对简单，零件数量少，制造成本低；２．开距小（８～２５ｍｍ），较好地迎合了真空灭弧室的要求。缺点：１．合闸线圈功率大，配套的电源设备价格昂贵；２．操作时冲击力大，操作时间长；
近年来,我国真空断路器的生产发展也很快。目前国内真空灭弧室的技术与国外产品不相上下,有采用纵向、横向的磁场技术、采用中央引燃触头技术的真空灭弧室,Cu-Cr合金材料制成触头已成功地开断 5OKA、63kAo中国的真空灭弧室已达到较高的水
平,真空断路器完全可以选用国产的真空灭弧室。
3、操动机构的发展随着新材料的应用和新型结构的触头不断研制成功，真空断路
(5)灭弧室的免维护,为断路器免维护创造了条件。
固封式真空断路器的电气性能除了决定真空灭弧室外,极柱的结构设计也至关重要。极柱结构除考虑绝缘外,还应考虑强度及散热问题。大电流情况下,
甚至要与真空灭弧室一并考虑。从性能、成本上综合考虑,真空灭弧室亦单独设计成一个系列较为合理。

真空断路器的最新发展动态

真空断路器的最新发展动态真空断路器的最新发展动态引言：从六十年代真空断路器在电力系统取得实用价值的成果以来，迄今已有四十多年的发展历程，真空灭弧室、操动机构等制造技术的不断创新和改进，使真空断路器的发展极为迅速，并在大容量、小型化、低过电压、智能化及可靠性研究方面取得了一系列重大成果，并正向高电压领域发展。

真空断路器由于它具有可靠性高、体积小、重量轻、无爆炸、低噪音、少维护、不污染环境等一系列优点在3.6～40.5kV中压领域，特别是12kV已占有绝对主导地位。

真空断路器的市场占有率从70年代的百分之几到2003年已占到中压断路器的70％以上。

其中德国和美国占70％、日本几乎占100％。

我国真空断路器的产量和占有比例年年攀升。

见表1表1近几年来，真空断路器的发展动态和产品的技术进步主要体现在两个方面：1．真空断路器极柱固封技术（固封式真空断路器）2．真空断路器向高电压发展成为可能。

（一）真空断路器的极柱固封技术（固封式真空断路器）1.概述目前真空断路器的绝缘方式有空气绝缘、复合绝缘和固封绝缘。

固封技术的出现并应用于真空断路器，促进了真空断路器发展和技术进步。

•空气绝缘——带电部分完全裸露在空气中，易受潮湿，灰尘，小动物的影响，运输中易磕碰。

•复合绝缘——将灭弧室保护在环氧树脂套管内，由于带电部分没有完全被包起来，也容易受潮气、灰尘、昆虫等影响。

•极柱固封——将灭弧室和上下出线端等零部件用环氧树脂通过APG工艺全部包封。

不受外界影响，提高了耐气候性。

环氧树脂不仅是一次部分的主绝缘，而又是它的机械支撑，其电场分布和应力分布优于各种形状的绝缘隔板。

随着极柱固封技术趋于成熟,固封式真空断路器可靠性和参数愈做愈高,产品逐步被用户所认识和采用。

·极柱固封式真空断路主要优点:①由于环氧树脂的绝缘强度是空气的5～6倍,固封极柱可大大提高绝缘强度。

②固封极柱的零部件大量减少,导体搭接面从六组减少到三组,螺栓用量由8个减少到1～3个,简单的结构大大提高了断路器的可靠性。

真空断路器发展历史

(1)提高了产品的绝缘水平及抗污能力。 (2)小型化,减小了断路器及其配用的开关柜体积。 (3)防止了真空灭弧室易受外界撞击的危险。 (4)增强了主回路的外爬距,提高了灭弧室耐受电压水平。 (5)灭弧室的免维护,为断路器免维护创造了条件。固封式真空断路器的电气性能除了决定真空灭弧室外,极柱的结构设计也至关重要。极柱结构除考虑绝缘外,还应考虑强度及散热问题。大电流情况下, 甚至要与真空灭弧室一并考虑。从性能、成本上综合考虑,真空灭弧室亦单独设计成一个系列较为合理。
4、绝缘结构的发展据有关的历史资料对全国电力系统高压断路器运行中的事故类型统计分析拒分事故占22.67%;拒合事故占6.48%;开断关合事故占9.07%;绝缘事故占35.47%;误动事故占7.02%;截流事故占7.95%; 外力及其他事故占11.439毛,其中以绝缘事故和拒分事故最为突出,约占全部事故的60%。所以绝缘结构也是真空断路器的一大要点根据相柱绝缘经历的变化发展,可基本上划分为三代:空气绝缘方式、复合绝缘方式、固封极柱绝缘方式。
（３）永磁操动机构永磁操动机构主要由永久磁铁和分、合闸控制线圈等部件组成，是用永磁体去实现真空断路器合闸保持和分闸保持的一种新型的电磁操动机构。当合闸控制线圈通电时，线圈所产生的磁拉力会使动铁心向下运动，然后由永久磁铁将动铁心保持在合闸位置；当分闸线圈通电时，动铁心向反方向运动，同样由永久磁铁将它保持在分闸位置。由于该机构在控制线圈不通电流时动铁心有两个稳定工作状态合闸或闸）故也称为双稳态永磁操动机构。
我国为了使断路器赶上国际先进水平，决定把开发智能化断路器列为“八五”重点开发项目. 目前国内有的厂正在着手开发4000A、5000A的智能型断路器
( 4) 低过电压真空断路器开断小电流容易发生截流,引起过电压。过电压是人们使用真空断路器最关心的问题。一般解决方法有两种:第一种是加装过电压吸收装置 (RC回路、ZnO避雷器),但它作为真空断路器的附加装置,不仅使真空断路器结构复杂化,而且增加成本; 另一种方法也是今后要致力研究的课题,采用低电压触头材料。研究采用低电压触头材料日本几家公司走在前列。富士康公司开发了CuCr添加高蒸气材料、三菱公司开发了CuCrBiα多元触头材料,东芝公司开发了新型的AgWC触头材料开断短路电流达40KA。

真空断路器操动机构的发展历程

真空断路器操动机构的发展历程汇报人：2023-12-30•真空断路器操动机构概述•真空断路器操动机构的核心技术目录•真空断路器操动机构的种类与特点•真空断路器操动机构的应用与案例分析•真空断路器操动机构的未来发展趋势与挑战目录01真空断路器操动机构概述真空断路器操动机构的定义与特点真空断路器操动机构是用于操作真空断路器的一种机构，通过它来实现断路器的合闸和分闸操作。

特点真空断路器操动机构具有结构简单、体积小、重量轻、动作速度快、寿命长等优点，同时由于其工作在真空中，具有优良的绝缘性能和灭弧性能，能够满足高电压、大电流的开关要求。

在电力系统中，真空断路器操动机构作为开关设备的重要组成部分，承担着控制和保护线路和设备的重要任务。

真空断路器操动机构的性能直接影响到电力系统的稳定性和可靠性，其可靠性要求非常高，需要保证在各种工况下都能够准确、快速地完成合闸和分闸操作。

真空断路器操动机构的重要性真空断路器操动机构最早出现于20世纪初，随着真空技术的发展，真空断路器操动机构逐渐得到了广泛应用。

早期的真空断路器操动机构采用机械式操动机构，随着科技的发展，逐渐出现了电磁式、弹簧式等不同类型的真空断路器操动机构。

目前，随着智能化和自动化技术的发展，真空断路器操动机构正向着智能化、模块化、小型化的方向发展，同时也在不断提高其可靠性和寿命。

真空断路器操动机构的历史与发展02真空断路器操动机构的核心技术真空灭弧室技术真空灭弧室技术是真空断路器的核心部分，它利用高真空作为绝缘介质，使得电流在真空中迅速切断，具有极高的绝缘性能和灭弧能力。

真空灭弧室的触头材料要求高，需要具有良好的耐高温、耐高压和抗电弧烧蚀的能力，常用的触头材料有铜铬合金、铜钨合金等。

真空灭弧室的制造工艺复杂，需要严格控制气体的纯度和微量气体成分，以确保其真空度达到要求。

弹簧操动机构需要设计合理的弹簧参数和机械传动机构，以保证断路器动作的稳定性和可靠性。

弹簧操动机构的缺点是体积较大，对于小型化、集成化的断路器设计存在一定的限制。

真空断路器永磁操动机构的应用与发展

近年来，一种用于真空断路器的永磁保持、电
ｌ永磁机构的特点
１１永磁机构的工作原理．
子控制的电磁操动机构（简称“ 永磁机构 ” 备受）
关注。
永磁机构工作时主要运动部件只有１，个无需机械脱、锁扣装置，故障源较少。真空断路器配用永磁机构后，仅可以进不
构与真空断路器的配合特点，以及中压断路器操动机构的现状和我国对永磁机构真空断路器的研发情况。
美键词：永磁撮动机构；真空断路器；特点
中图分类号：Ｔ６Ｍ５１文献标识码：Ａ文章编号：１００２—１６（０６００６３２０）４— ２
维普资讯
Ｖ１２，ｏ４ｏ．８Ｎ．
ＨｉｎｊｎｌｔｃＰｗｒｅｏｇｉｇＥｅｒｏｅｌａｃｉ
Ａｇ２０ｕ．０６
真空断路器永磁操动机构的应用与发展
张月存金，浩周红霞杜新民，，
（．尔滨新生开关厂，１哈黑龙江哈尔滨１０３；５００２大庆石油有限责任公司第四采油厂，．黑龙江大庆１３１；６５１
３哈尔滨电业局，．黑龙江哈尔滨１０国配电网供电对高压断路器的质量和性能要求，阐述了永磁操动机构的工作原理、永磁操动机
一
永磁机构就是用永磁体实现合闸保持和分闸
保持（有时只作合闸保持而不作分闸保持）一的
种新型的电磁操动机构。
永磁机构根据永久磁能所处于的保持位置可

真空断路器

真空断路器概述真空断路器是输配电设备开关的一种，其主要特点是灭弧室的介质是真空。

本真空断路器资料由厦门日华机电成套有限公司总结，我司专业指导真空断路器辅件，欢迎来图来样定做。

真空断路器的静触头和动触头均放置在真空的玻璃泡中，因而熄弧快，触头不致氧化，适合于频繁操作，也没有变压器油的火灾危险性。

真空断路器真空度要求为10负四次平方mmHg以上，所以密封比较困难。

真空断路器的核心技术在于真空灭弧室，真空灭弧室的发明是真空断路器出现的开端。

发展历史真空灭弧室的发明标志着真空断路器的出现，1893年，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年美国索伦森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，美国通用电气公司开始生产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、大容量的电力系统。

80年代中期，真空断路器的分断能力已达100千安。

真空电弧问题当断路器触头在真空中分断电流时会产生真空电弧。

真空电弧靠触头材料所生成的金属蒸气来维持。

由于气体压力低，电弧等离子体中的电子、离子或金属粒子具有强烈的扩散作用，因此真空电弧很容易被熄灭，并且触头间隙的介质强度恢复速度很高。

真空电弧有扩散型和集聚型两种基本形态。

扩散型真空电弧通常在数千安以下的电流范围内产生，它没有显著的阳极位降区，而阴极斑点不断向四周迅速扩散。

集聚型真空电弧在电流超过某个数值（一般在10千安以上）时产生，阴极上所有斑点相互吸引而集聚在一起，其运动变得很缓慢，并出现阳极斑点和位降区。

中压真空断路器操作机构的发展及应用

７６
电力
科
学
与
工
程
的大小无关，不需要太大的合、分闸电流。构的缺点，在配电系统中使用广泛。１３传统操作机构优缺点比较．
动形成另一闭合的磁路；另一稳态仍依靠永磁铁久磁铁利用动、静铁心提供的低磁阻抗通道将动
作性能和可靠性。鉴于此，本文将着重阐述中压
机构的应用。
电磁操作机构是技术比较成熟，使用较早的一件数量约１０个，它是利用通过合闸线圈中的电流２产生的电磁力驱动合闸铁心，撞击合闸连杆机构进
真空断路器操作机构的发展以及新一代永磁操动种断路器操作机构，其结构比较简单，机械组成部
铁心保持在合闸位置。磁力线的方向如图１（）ａ
弹簧操作机构在很多方面克服了电磁操作机提供的锁扣力量。当断路器处于合闸位置时，永
（）电磁操作机构。优点：（）结构比较简中的曲线Ｉ。当机构接到分闸命令时，分闸线圈１ａ单，工作较可靠，加工要求不是很高，制造容易，６带电，分闸线圈中的电流产生磁场。其磁力线生产成本较低；（）有较好的合、分闸速度特方向如图中磁力线 Ⅱ与磁力线 Ⅲ，分闸线圈在上ｂ性。缺点：（）合闸电流大，合闸线圈消耗功率部工作气隙产生的磁场方向与永磁体所产生的磁ａ
１传统操作机构

真空断路器发展史

2、真空灭弧室真空灭弧室是真空断路器的关键部件,它是采用玻璃或陶瓷作支撑及密封,内部有动、静触头和屏蔽罩,室内有负压,真空度为133×10或133×lOJPa, 保证其开断时的灭弧性能和绝缘水平。真空断路器在真空灭弧室内开断电流并进行灭弧,而真空断路器本身没有定性、定量监测真空度特性的装置,所以真空度降低故障为隐性故障,同时,真空度降低将严重影响真空断路器开断过电流的能力, 并导致断路器的使用寿命急剧下降严重时会引起开关爆炸。
（３）永磁操动机构永磁操动机构主要由永久磁铁和分、合闸控制线圈等部件组成，是用永磁体去实现真空断路器合闸保持和分闸保持的一种新型的电磁操动机构。当合闸控制线圈通电时，线圈所产生的磁拉力会使动铁心向下运动，然后由永久磁铁将动铁心保持在合闸位置；当分闸线圈通电时，动铁心向反方向运动，同样由永久磁铁将它保持在分闸位置。由于该机构在控制线圈不通电流时动铁心有两个稳定工作状态合闸或闸）故也称为双稳态永磁操动机构。
真空开关的发展促进了真空断路器的产生
1961年，美国通用电气公司开始生产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、大容量的电力系统。 20世纪70年代后,日本东芝电气公司研制成功了具有纵向磁场触头的真空灭弧室,使额定开断电流又进一步提高到5OKA以上。 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。目前真空断路器己广泛用于1OKV、35kV配电系统中,额定开断电流己能做到5OKA-100KAo有些国家还生产了72kV/84kV级的真空灭弧室, 但数量不多。

我国真空断路器行业的发展历史

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
我国真空断路器行业的发展历史
人类从事将真空作为灭弧和绝缘介质的应用研究，迄今已有一百多年的历史。

早在1893 年，美国人里顿豪斯就设计出世界上第1 只真空灭弧室并以专利的形式发表;1920 年，瑞典佛加公司研制出世界上第一台真空开关;1926 年，加里福尼亚工学院的索伦森教授发表了真空开关的试验结果，显示了在真空中分断电流的可能性，并预言应用真空开关的时代不久就会到来。

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，使得真空开关在工业上的实际应用被大大推迟了。

到1950 年前后，随着真空技术以及相关技术如冶金技术等的发展，真空灭弧室的制造技术得到了提高，又重新开始了真空开关在工业上应用的研究。

1956 年，罗斯对杰宁无线电制造公司生产的用于高频回路的真空开关进行了改造，试制出了15kV、200A 的真空开关。

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。

二十世纪70 年代初，全球范围掀起的中压开关无油化浪潮给真空开关带来了前所未有的发展机遇。

80 年代中期，真空断路器的分断能力已达100 千安。

凭借自身巨大的技术优势，真空开关仅用了不到20 年的时间就取代少油开关而成为中压领域的主导产品。

目前单断口真空断路器已达到145kV 电压等级，短路开断电流已达到200kA。

我国真空断路器的发展概况
1958 年，由西安交通大学电器教研室和当时的西安高压开关整流器厂合作成立了一个厂校联合研制小组，由王季梅副教授和童永潮总工程师负责，正。

真空开关技术发展的三个阶段

真空开关技术发展的三个阶段世界上任何事物发展都存在阶段性,从初级中级到高级.通常用“代”来划分.真空断路器的技术发展自然也是如此,以我国真空开关发展史为例,根据其产品设计结构,技术性能可分为三代.第一代真空断路器ZN1-ZN11(上世纪七十年代---八十年代初)结构特点:1.灭弧室:玻璃外壳,CuBiAg,CuBiAl触头材料,阿几米德螺旋槽横向磁场触头结构.2.断路器(只有10kV):大多为传统电磁机构.胶皮分闸缓冲.合分闸运动特性:合闸弹跳只能控制在5ms以内.分闸速度为全程平均速度,没有初分速度的认识.分闸反弹震动严重,大多发生在8—12ms时间段,对后开相熄弧不利（尤其做单相试验）.技术指标:开断能力差,大多只有20kA.截流水平高,平均为7,8安培,最大可达十几安培.切电容器重燃率(现场测试)为3-6%.过电压经常损害设备.保护装置尚不完善.此阶段是少油开关一统天下,真空开关很难进入电网.第二代真空断路器ZN12至今(八十年代中至今)结构特点:1.灭弧室:陶瓷外壳,CuCr合金触头材料,杯状横向和纵向磁场触头结构.2.断路器(12-35kV):大多为弹簧机构,油分闸缓冲合分闸运动特性:合闸弹跳时间在2ms以内.分闸速度以起始6mm平均值为度量,开始有初分速度的概念.分闸震动和反弹有所改善,但发生震动时间仍和后开相灭弧时间重叠,灭弧环境不好.技术指标:开断能力大为增加,12kV达63kA,35kV达31.5kA.但由于此阶段断路器结构中某些先天不足,型式试验一次成功率仅88%.截流水平和重燃率有所降低,但仍离不开过电压保护装置.35kV切电容更是一大难题.第二代真空开关的进步得益于国外先进技术的引进,各项技术性能已基本满足市场需要,因而取少油而代之.第三代真空断路器ZN□.从2007年开始.结构特点:1.灭弧室:双动结构,原静触头系统也可动.触头材料和结构不变.2．断路器结构:第三代真空断路器整体设计和第二代有观念性的改变, 利用灭弧室双动结构,将触头压力弹簧由传统的动触头端移至原静端.使断路器初始分闸力由“拉”变为“推”.分闸缓冲器由空气作为缓冲介质.分合闸运动特性：由于采用了导电杆双动结构，触头簧上移，不仅获得起始分闸速度（V。

真空灭弧室的发展

真空灭弧室的发展真空灭弧室为真空断路器的心脏，真空灭弧室的不断进步，才促使了真空断路器的不断发展。

在我国，真空灭弧室的发展综观起来已经历了五代。

第一代 CuBi系合金触头，φ145 mm玻璃外壳，阿基米德螺旋槽横磁电极结构，额定电压12 kV，额定电流1 250 A，额定短路开断电流20 kA。

第二代引进西门子的3AF系列真空灭弧室。

CuCr50合金杯状触头，陶瓷外壳，杯状横磁电极结构，额定电流2 500～3 150 A，额定短路开断电流31.5～40 kA。

第三代自行开发的真空灭弧室。

CuCr50触头材料，屏蔽罩内置，φ88～125 mm陶瓷绝缘外壳，杯状纵磁电极结构。

额定电流3 150 A，额定短路开断电流40 kA。

第四代真空灭弧室。

以一次封排技术为代表，整体质量有了很大提高，开发出12 kV、24 kV和40.5 kV 各种真空灭弧室。

真空灭弧室工艺从排气台式工艺发展到一次封排工艺以至完全一次封排工艺，工艺过程变得简单，不仅提高了数量而且提高了质量。

第五代固封极柱真空灭弧室。

将真空灭弧室通过自动压力凝胶工艺包封在环氧树脂壳体内，形成固封极柱，避免了外力和外界环境对真空灭弧室及其他导电件的影响，增强了外绝缘强度，大大减少了装配工作量，并使之真空断路器小型化。

真空灭弧室的外绝缘经历了空气绝缘→复合绝缘→固封绝缘。

由以上可见，真空灭弧室技术的进步反映在触头的材质上、纵横磁场的形成上、制造工艺的改进上以及外绝缘的改变上。

真空断路器的主要优点1、真空断路器的灭弧室直径较小，真空度在1.33×10-3Pa以上，绝缘强度很高，电弧容易熄灭，其灭弧能力强。

2、燃弧时间短，电气寿命高，其额定短路开断次数一般均在20~100次，甚至更高。

开断额定短路开断电流后，动、静触头间仍具有较高的绝缘水平。

3、触头开距及接触行程小、操作功率小，良好的开断性能，稳定可靠的电寿命，机械寿命可高达20000次以上，且很少开断失败。

真空断路器磁力驱动装置

真空断路器磁力驱动装置北京开关厂窦晓锋一、概述自1961年美国GE公司研制成功第一台真空断路器以来，真空断路器的技术水平迅速提高，其中，随着新触头结构及材料的研制，真空断路器的开断能力不断提高，真空断路器作为控制和分配电能用的开关元件越来越广泛地应用于电力系统，并在中压领域保持着主导地位。

真空断路器由于其真空电弧无与伦比的特性，使其电寿命大大增加。

其机械寿命从传统的两千次跃增为几万次，因此，与其配合的操动机构的机械寿命及可靠性就成了较为突出的问题。

高压开关的一个最基本性能就是机械可靠性，电力运行和试验站的故障统计中表明，我国高压开关最突出的问题就是机械和绝缘问题，这与发达国家相比较为落后，在发达国家的先进公司，现在都纷纷提出并推出新一代免维护的电器产品。

我国高压开关设备要真正做到产品免维护仍然很困难，实际上，在产品设计上尽可能地简化结构，最简化的产品结构也就是最可靠的产品。

1 真空断路器的发展状况目前，国内外电力系统中使用的中压真空断路器品种繁多，型号众多，其特点各异，但概括起来，从绝缘角度来讲，有空气绝缘和复合绝缘，从总体结构上讲，有断路器和机构一体式和分体式(国内居多)，从操动机构上讲作为中压产品主要是电磁机构和弹簧机构。

目前国际上，真空断路器的设计、制造领域里逐步形成了以德国西门子公司为代表的空气绝缘产品和以ABB公司为代表的复合绝缘产品的两大派别。

西门子公司的产品有3AF、3AG及3AH等系列产品，其操动机构均为弹簧机构。

从3AF到3AH，其操动机构在设计上日趋合理，调整环节减少，更有利于提高初分速度，机构也更加省力，但制造精度要求更高。

ABB公司的代表产品有VD4，它采用复合绝缘方式，产品结构紧凑，其操动机构为弹簧储能式。

日本三菱电机VPR型真空断路器，其灭弧室由一浇注的支架绝缘，该支架将三相分开，相间距小，结构紧凑，采用弹簧机构驱动，其特点是结构简单，零部件比老式机构少，采用具有单向离合器的正齿轮机构使储能过程平稳，能耗低，噪声小。

真空开关的发展动向

真空开关的发展动向王季梅修士新刘志远杨韧王仲奕（西安交通大学）一、前言为了满足国民经济发展的需要，今后国家电力工业将超常规发展，发展以突出结构调整和电网建设为重点，解决好电力短缺问题。

截至2004年底发电总装机容量已达到4.4亿kW，根据国家电力发展规划，“十一五”期间平均年投产装机容量3300kW，到2010年总装机容量达到6亿kW，2020年将达到9.5亿kW，同时加大电网建设力度。

2005年到2020年，输电线路建设有16条以上，再加上大区联网的3~4个背靠背直流工程，其规模之大在世界上也是罕见的。

二、真空取得的进展真空开关市场容量的扩大，使市场占有率提高。

真空断路器市场主要集中在12~40.5kV中压领域和126kV高压真空断路器，真空断路器市场容量从近年发展来看，其市场份额也在逐年增加。

真空开关柜市场也在快速增长中。

总体市场容量呈上升增长势态，特别是近两年来，开关柜增长相对较快。

2003年产品增长率高达75.2%。

这与国家基础建设和固定资产投资有关。

国际上生产中压开关设备公司较多的，主要有西门子、ABB、AREV A、三菱、东芝、日立等和几百家国内电器生产厂家。

通过近些年的发展，传统的中压开关设备，国内与国外技术和参数水平都比较接近，个别产品如真空断路器及真空灭弧室技术与国外基本同步；但在产品的可靠性、技术创新、智能化和前瞻性技术及产品研究方面差距较大，产品系统设计较欠缺，革命性的升级换代产品研究开发投入不足，差距较大。

SF6气体具有温室效应，因此从环境保护出发，需要减少其消耗和排放量，真空灭弧技术将成为是最好的选择。

1986年日本研制出168kV双断口真空断路器，其开断能力为40kA，近几年世界各国都在力争向高电压等级的真空断路器迈进。

日本公司通过对真空灭弧室优化设计和采用纵磁场电极、磁场分析和电场分析等设计技术，成功地研制了145kV 40kA真空灭弧室，并在此基础上开发成功尺寸小、结构简单的145kV、2000A、40kA单断口真空断路器；据有关报导，世界上生产单断口252kV的真空断路器也已经接近成熟阶段。

操动机构的发展及各阶段的特点

操动机构的发展及各阶段的特点交操动机构是衡量真空断路器性能优劣的重要方面之一，影响真空断路器可靠性的主要原因就是操动机构的机械特性。

根据操动机构的发展可分为以下几类：3.1 手动操动机构（CS）靠手动直接合闸的操动机构称为手动操动机构，它主要用来操动电压等级低、额定开断电流很小的断路器。

除工矿企业用户外，电力部门中手动机构已很少采用。

手动操动机构结构简单、不要求配备复杂的辅助设备及操动电源，缺点是不能自动重合闸，只能就地操作，不够安全。

因此，手动操动机构已几乎被手力储能的弹簧操动机构所代替。

3.2 电磁操动机构（CD）靠电磁力合闸的操动机构称为电磁操动机构。

配合国产ZN28-12型产品发展的有CD17型机构，结构上也采用与真空灭弧室前后布置的方式。

电磁操动机构的优点是机构简单、工作可靠、制造成本低，缺点是合闸线圈消耗的功率太大，需要备价格昂贵的蓄电池、合闸电流较大、结构比较笨重、动作时间较长，市场占有量逐渐减少。

3.3 弹簧操动机构（CT）弹簧操动机构是利用储能的弹簧为动力使开关实现合闸动作。

它可采用人力或小功率、直流电机来驱动，因而合闸功基本不受外界因素〔如电源电压、气源气压、液压源液压〕的影响，既能够获得较高的合闸速度，又能够实现快速自动重复合闸操作；另外，与电磁操动机构相比，弹簧操动机构成本低，价格便宜，是真空断路器中最常用的一种操动机构，其厂家也比较多，在不断的完善和改进中。

典型的有CT17、CT19机构，与之相配备使用的有ZN28-17、VS1、VG 1.一般弹簧操动机构有上百个零件，且传动机构较为复杂，故障率较高，运动部件多，制造工艺要求较高。

另外，弹簧操动机构的结构复杂，滑动摩擦面多，而且多在关键部位，在长期运行过程中，这些零件的磨损、锈蚀以及润滑剂的流失、固化等都会导致操作失误。

主要存在着以下缺点:1) 断路器拒动，即给断路器发出操作信号而不合闸或分闸；2) 合不上闸或合上后即分断；3) 事故时继电保护动作、断路器分不下来；4) 烧坏合闸线圈。

真空断路器概述介绍特点技术参数

真空断路器的概述介绍特点技术参数“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。

1真空断路器的概述介绍“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，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。

2真空断路器的特点①触头开距小，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。

②燃弧时间短，且与开关电流大小无关，一般只有半周波。

③熄弧后触头间隙介质恢复速度快，对开断近区故障性能较好。

真空断路器操动机构的发展历程

真空断路器操动机构的发展历程通过对真空断路器上采用过的几种操动机构的性能对比，突出了永磁操动机构的特点和技术先进性。

详细分析了永磁操动机构的结构、动作原理及真空断路器电气控制系统的工作原理，论证了永磁操动机构在真空断路器上的应用将对真空断路器向免维护方向发展起到非常重要的作用。

标签：永磁操动机构真空斷路器免维护1 概述目前在供配电系统中，大量使用的真空断路器，要求操作机构动作频繁而不损，高可靠和少维护或免维护。

本文探讨的用于中压真空断路器的永磁操动机构基本符合上述要求，比传统的操动机构性能更优。

2 真空断路器操动机构的发展历程2.1 电磁操动机构通过电磁力去实现分、合闸的操动机构是最早的应用在真空断路器上的，这种操动机构被叫做电磁操动机构。

2.2 弹簧操动机构利用交、直流两种电动机对弹簧进行预储能，利用弹簧产生的弹性势能完成分，合闸的操作。

这种弹簧的操动机构的可靠性难以保证。

3 永磁操动机构永磁操动机构是一种新型的电磁操动机构，由永磁体来实现真空断路器的分闸和合闸操作。

3.1 永磁操动机构中永磁体的可靠性与传统的电磁操动机构相比，永磁操动机构就是在操动机构中使用了永磁体。

永磁操动机构中的永磁体是由钕铁硼稀土材料制造成的，这种材料一旦受到了强大的冲击，或者高温以及反向的磁场作用，就会发生退磁的现象。

钕铁硼材料的磁力性能在常温的条件下是不会下降的，只有在温度到120℃以上的时候，钕铁硼材料的磁性才可能会下降，但是在正常的运行中，永磁操动机构是不会有这么高的温度的出现的。

而且永磁体的退磁现象，对永磁操动机构的运行并不会产生影响。

3.2 永磁操动机构的优点①机构简化了传动链，无需机械脱、锁扣装置，减少了故障源，通过动铁心与主轴传动拐臂相连直接驱动动触头的。

②与传统的电磁机构和弹簧机构相比，机构的机械寿命可高达10万次，机械寿命至少提高3倍以上。

③可保证分合闸操作时三相同期性的是，机构的下部基座设计有联动轴，控制了首开相燃弧时间（1ms内）。

真空断路器操动机构的发展历程

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真空断路器操动机构主要由操作机构、真空断路器和传动机构组成。
真空断路器操动机构的作用
真空断路器操动机构的作用主要是通过机械操作来控制真空断路器的通断状态，从而实现电路的接通、断开和再接通等操作。
真空断路器操动机构还可以对电路进行过载保护和短路保护，确保电路的安全运行。
真空断路器操动机构的发展历程
传统操动机构的应用场景及案例分析
应用场景
在一些老旧的变电站和电力系统中，由于设备老化、技术落后等原因，仍然使用传统操动机构作为主要的开关设备。这些场景中，传统操动机构能够满足基本的电力控制需求，并且具有较高的稳定性。
案例分析
以某老旧变电站为例，该变电站采用传统操动机构作为主开关设备。虽然这种操动机构存在操作力大、动作慢等缺点，但考虑到设备老化和稳定性要求，仍然选择使用传统操动机构。在长期运行中，该变电站表现出较高的稳定性和可靠性，证明了传统操动机构在一些特定场景中的优势。
02 传统操动机构技术
传统操动机构的原理及特点
传统操动机构原理
传统操动机构是基于机械传动和联动原理设计的，主要由操作手柄、连杆、轴和触头等组成。通过操作手柄的移动，连杆和轴的传动将力量传递到触头，实现电路的接通和断开。
传统操动机构特点
传统操动机构具有结构简单、操作方便、可靠性高等特点。但随着电力系统的不断发展，传统操动机构的缺点也逐渐显现出来，如操作力大、动作慢、难以实现自动化等。
03 新型操动机构技术
新型操动机构的原理及特点
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电磁操动
利用电磁场产生运动，具有快速、稳定、可靠的特点。
弹簧操动
利用弹簧的弹力驱动断路器动作，具有结构简单、响应快的优点。