中压真空开关装置设计的基本知识
真空开关原理
真空开关原理
真空开关是一种电气开关，其工作原理基于真空环境中的电气特性。
它使用真空密封的金属或陶瓷容器，内部充满了低压的气体或真空。
真空开关的主要部件包括触点、弹簧、绝缘材料和浸泡在真空中的介质。
当开关处于关闭状态时，触点之间存在一段距离，电流无法通过。
当外部电压施加到开关上时，电场会在两个触点之间产生。
当电场强度足够高时，它将导致介质中的气体分子离子化，形成电子和离子。
离子化的气体形成了一个带电的等离子体，当电场足够强时，它可以产生击穿电流。
这个瞬时的击穿电流会使得触点之间产生电弧，并在电弧上产生较低的阻抗。
一旦电弧形成，它将提供一个导电通道，允许电流通过。
当打开电路时，真空开关会通过绝缘材料和弹簧的作用将触点分离，终止电弧的产生。
由于真空中没有气体分子，再次形成放电和电弧的几率很小。
因此，真空开关能够提供较高的切断能力和更长的使用寿命。
总之，真空开关的工作原理依赖于真空环境中的离子化和电弧的形成。
重要的是通过合适的绝缘和弹簧设计来确保可靠的性能，以及通过维护合适的真空密度来延长开关的寿命。
真空压力开关ppt课件
GS40
具有压力开关功能的数字式压力表（0～10bar）
11
ZSP1
用于ZX真空发生器 适用于小口径吸管（Φ0.3～Φ1.2），吸取数mm厚的芯片部品
12
压力开关 PSE
采用密闭腔使压力传感器与介质完全隔离
13
压力开关 PSE
PSE5 2 1 - 01
Pressure range
0 High pressure (0 to 1MPa)
0.5M Pa
介质
not corrosive to SUS304, SUS630
输出信号
温度范围
oC
温度特性
(standard 25oC) -10 to 70 oC 重复精度
防护等级
analog output : 1 to 5V (load impedance : min 10k）
-10 to 70oC(point dew) within 1% F.S.
电子式压力开关＆机械式压力开关
机械式（有触点开关） 根据机械接触和非接触进行开或者关，如继电器、微动开关等。
电子式（无触点开关） 根据晶体管的开路或断路进行开或者关。 当负载短路时，过电流会瞬时破坏开关； 开关对误配线没有考虑保护措施，特别要注意电源线和输出线 不能接错，否则会破坏开关； 过电压（Surge)发生装置如电磁式升降机、高频感应炉、电机 等在开关周围，则会使开关内部元件劣化、寿命降低，应该采 取过电压抑制措施，并避免导线混合排布。
(Either 2 outputs + auto shift function or 2 outputs + analog output.)
输入输出模式： 1) NPN 集电极开路输出 2 channels + 模拟量输出 2) NPN 集电极开路输出 2 channels + 自动移位输入 3) PNP 集电极开路输出 2 channels + 模拟量输出 4) PNP 集电极开路输出 2 channels + 自动移位输入
真空压力开关真空压力控制器设备工艺原理
真空压力开关/真空压力控制器设备工艺原理简介真空压力开关和真空压力控制器是一种常用的工业自动化控制设备，用于控制真空系统中的压力。
在真空应用中，通常需要保持稳定的真空压力，以避免进样控制系统中的气体产生影响。
这时候，真空压力开关和真空压力控制器就能够提供帮助。
在本文中，我们将讨论真空压力开关和真空压力控制器的工艺原理。
我们将介绍真空系统中的关键参数、真空压力开关和真空压力控制器的工作原理，以及它们的应用。
真空系统中的关键参数在控制真空系统中的压力前，我们需要了解一些关键参数。
这些参数有助于我们更好地理解真空系统的运作，从而优化自动化控制。
压力单位真空系统中，通常使用帕斯卡 (Pascal) 或托 (Torr) 作为压力的单位。
托是压强单位的一种，称量真空时通常使用该单位。
压力范围真空系统的压力测量范围，通常从大气压 1 Bar (等于 100 KPa) 开始到高真空范围的 10^-7 Torr 结束。
在不同的应用中，我们需要使用不同的真空级别。
压力控制精度真空系统的压力控制精度通常需要达到非常高的水平。
根据不同的应用，它可能需要到达更高的真空级别，比如 10^-11 Torr 的超高真空级别。
真空泵为了将系统压力降低到一定程度，我们需要使用真空泵。
真空泵可以将不同的气体吸附在表面上，并将气体分子捕获到输出管中。
气体种类在真空系统中，气体种类会影响到系统的运算。
不同的气体在真空范围内的行为不尽相同。
要考虑不同气体的洁净度、热膨胀系数、压力和体积。
真空压力开关的工作原理真空压力开关通常用于控制真空系统中的压力范围。
我们可以粗略地将它们分为二极管类型的真空压力开关和放大器类型的真空压力开关。
二极管类型的真空压力开关二极管类型的真空压力开关是一种常见的压力控制器，可以在真空系统中保持恒定的压力。
当真空系统中的压力达到预定值时，二极管类型的真空压力开关会打开，断开真空泵的输出管路，从而防止进样管内的气体对样品产生影响。
高压真空开关说明共22页
目录一、随机文件明细表1 煤安证2 防爆证3 生产许可证二、产品使用说明书1 概述 (1)1）产品特点2）型号说明3）产品执行标准4）主要参数5）使用环境条件2 结构特征与工作原理 (2)1）结构特征2）工作原理a、电气原理b、机械原理3 尺寸、重量 (3)4 技术特性 (4)5 安装、调试 (6)1）安装程序2）调试6 使用、操作 (11)1）准备与检查2）操作程序及方法3）注意事项7 故障分析与排除 (12)8 保养、维修 (13)9 运输、贮存 (13)10 订货须知 (13)11 售后服务 (14)附1电气原理图 (15)附2产品规格型号 (17)1 概述1.1 产品特点KBG—□/□Y系列矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关（以下简称“真空开关”），适用于具有爆炸性危险气体粉尘的矿井中，对井下10kV、6kV /50Hz,额定电流400A以下供电系统进行控制和保护。
主要特点：1）采用永磁机构高压真空断路器，故障率低，基本免维护；2）具有体积小、结构合理、操作直观的特性；3）具有先进完善的微电脑综合保护系统，提高了整体供电的可靠性，保护参数整定方便；4）在10kV、6kV电压下,额定电流至400A；5）具有故障原因跳闸长期记忆功能；6）具备模拟故障试验自检功能；7）具有电子微调功能；8）具有时间、日期、年显示功能。
1.2 型号说明移动变电站用额定电压额定电流高压防爆型开关1.3 产品引用下列标准：GB3836.1—2000 爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求GB3836.2—2000 爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”GB3836.3—2000 爆炸性气体环境用电气设备第3部分：增安型“e”GB8739—2019 矿用隔爆型高压真空开关GB1984—2019 高压交流断路器GB/T 11022—2019高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求产品执行下列标准：GB8286—2019 矿用隔爆型移动变电站Q/STDS 03-2019 矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关1.4 额定电压、电流1）额定电压：10 kV， 6kV ；2）额定电流：400A，315A，200A，100A，50A；1.5 防爆型式：矿用隔爆型1.6 防爆标志：ExdI1.7 使用环境条件1）海拔高度不超过1000m；2）周围环境温度不高于+40℃，不低于-20℃；3）空气相对湿度不大于95%（25℃时）；4）在无强烈颠簸和冲击震动的地方；5）设备垂直面的安装倾斜度不大于15°；6）在无足以破坏金属和绝缘的腐蚀性气体及蒸汽的场所；7）在无滴水和浸水的地方；8）在有沼气及煤尘爆炸危险的环境中；9）污染等级3级，安装类别Ⅲ类。
《真空开关知识讲》课件
操动机构包括驱动电机、传动机构和限位开关等部件，负责 驱动触头系统动作，实现电路的接通和断开。其设计需充分 考虑机械强度、耐磨性和防腐蚀性等因素。
绝缘系统
总结词
绝缘系统是确保真空开关正常工作的 关键部分，其性能直接关系到开关的 安全性和可靠性。
详细描述
绝缘系统包括绝缘材料、绝缘子和绝 缘气体等，用于隔离不同电位部分， 防止电流通过非导电介质传导。其设 计需充分考虑绝缘强度、耐热性和耐 老化性等因素。
用途
真空开关广泛应用于电力系统中的高 压和超高压输配电线路、变压器、发 电机、电动机等设备的控制与保护。
02
真空开关的组成与结 构
触头系统
总结词
触头系统是真空开关中控制电流的关键部分，其性能直接影响开关的可靠性和 使用寿命。
详细描述
触头系统由动、静触头组成，负责接通和断开电路。其材料、结构和几何尺寸 的选择对开关的电气性能和机械性能至关重要。
止气体泄漏。
操作机构失灵
定期检查操作机构各部件的连 接和润滑情况，确保机构动作
的灵活性和可靠性。
05
真空开关的发展趋势 与未来展望
技术创新与进步
真空技术的改进
随着真空技术的不断进步，真空 开关的性能和可靠性得到了显著 提升，如更高的开断能力和更长
的使用寿命。
新型材料的应用
新型材料的研发和应用为真空开关 提供了更优异的性能和更轻便的体 积，如陶瓷材料和复合绝缘材料。
03
真空开关的性能与参 数
绝缘性能
总结词
真空开关的绝缘性能是其最重要的特性之一，它决定了开关在高压环境下的工作能力和安全性。
详细描述
真空开关的绝缘性能主要依赖于真空环境，以及开关内部的绝缘材料和结构。在真空中，气体分子极少，因此电 流的绝缘强度更高，能够承受更高的电压。此外，真空开关内部的绝缘材料和结构设计也是保证其良好绝缘性能 的关键因素。
中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计
中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计简介中压气体绝缘金属封闭开关设备是电力系统中用于保护和控制电路的关键设备。
它由绝缘外壳、气体绝缘装置、断路器等组成，能够承受中压电力系统中的各种电流和电压。
本文将详细介绍中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计要点和相关技术。
设备组成中压气体绝缘金属封闭开关设备主要由以下几个部分组成：1.绝缘外壳：绝缘外壳是保护开关设备免受外界环境影响的关键部分。
它通常由抗腐蚀和耐高温的金属材料制成，能够有效地隔离外界空气和水分。
2.气体绝缘装置：气体绝缘装置是中压开关设备的核心部件，它采用特殊的气体（如SF6）作为绝缘介质，能够在高压下保持稳定的绝缘性能。
气体绝缘装置由绝缘气体箱、绝缘气体压力调整装置、绝缘气体密度监测设备等组成。
3.断路器：断路器是开关设备中用于开闭电路的部件，能够在电路发生故障时迅速切断电流。
中压气体绝缘金属封闭开关设备通常采用SF6断路器，它具有良好的灭弧性能和可靠的断路能力。
4.控制和保护装置：中压气体绝缘金属封闭开关设备还配备有控制和保护装置，用于实现对电路的远程操作和监测。
控制和保护装置通常包括电动机驱动装置、绝缘气体压力监测装置、电流和电压传感器等。
设计要点在中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计过程中，需要注意以下几个要点：1.绝缘性能：绝缘性能是中压开关设备的关键指标，直接影响到设备的安全性和可靠性。
在设计过程中，应选择合适的绝缘材料和绝缘结构，确保设备在高压下能够稳定工作。
2.灭弧性能：由于中压气体绝缘开关设备中的断路器通常采用SF6断路器，因此其灭弧性能是设计过程中需要重点考虑的因素。
设计时应根据实际需求选择合适的灭弧室结构和灭弧材料，以确保设备在故障发生时能够有效地灭弧。
3.可靠性：中压气体绝缘金属封闭开关设备通常用于供电系统中，因此其可靠性是至关重要的。
在设计过程中，应充分考虑设备的结构强度、电气连接和控制系统等因素，确保设备在长时间运行过程中能够稳定可靠地工作。
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7.额定短路持续时间 开关设备在合闸位置能承载额定短时耐受电流的时间间隔。 0.5S，1S， 2S ，3S，4S。
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四、外壳防护等级（GB4208）
1.外壳防护等级用IP代码表示。 2.IP代码由IP字母、第一位特征数字、第二位特征数字、附加
前下门反向联锁：前下门不关接地开关不能分闸。
接地开关不分闸后续操作就不能进行。
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第二章 中压元件
一、真空断路器
1、断路器分类
按内部绝缘介质分：
少油断路器、真空断路器、SF6断路器及磁吹断路器
按操作机构分：电磁、弹簧、永磁
2.技术参数
2.1 额定电压（kV）：12（24、40.5）
1.3.第5位为改进顺序号，按改进先后顺序用A、B、C……表示，由型号颁发单 位统一编排。
1.4.第6位为额定电压，用阿拉伯数字表示，单位千伏（kV）。 1.5.第7位为主开关类型，见下表
（S） —— 配少油断路器； （L） —— 配SF6断路器 （Z） —— 配真空断路器； （F） —— 配负荷开关 （F.R）—— 配负荷开关+熔断器组合； （J.R）—— 配接触器+熔断器组合；（F-C） （G） —— 配隔离开关；
5.额定短时耐受电流（热稳定） 在规定使用和性能条件下，在规定的短时间内，开关
设备在合闸位置能够承载的电流的有效值。 20kA、 25kA 、 31.5kA 、 40kA 、 50kA 。
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6.额定峰值耐受电流（动稳定） 在规定使用和性能条件下，开关设备在合闸位置能够承载的额 定短时耐受电流第一个大半波的电流峰值。 50kA、 63kA 、 80kA 、 100kA 、 130kA 。
真空开关原理
真空开关原理真空开关是一种利用真空管作为开关元件的电气设备，其工作原理主要是基于真空管的导通和截止特性。
真空开关具有高压、大电流、快速断路和耐受电弧等特点，在高压、大电流的电路中得到广泛应用。
下面将从真空开关的结构、工作原理和应用领域等方面进行详细介绍。
首先，真空开关的结构主要包括真空管、触头、绝缘套管和外壳等部分。
其中，真空管是真空开关的核心部件，其内部真空度高，能够有效防止电弧的产生和蔓延。
触头则是用于连接或断开电路的部件，其材质和结构设计能够有效减少触头磨损和电弧的侵蚀。
绝缘套管和外壳则主要起到绝缘和保护作用，能够确保真空开关在恶劣环境下的可靠运行。
其次，真空开关的工作原理是基于真空管的导通和截止特性。
当真空管内的控制电极施加一定电压时，电子会从阴极发射，并被阳极吸引，形成电子流，使真空管导通。
而当控制电极的电压减小或消失时，电子流停止，真空管截止。
这种基于电子发射的导通和截止特性，使得真空开关能够在高压、大电流的情况下快速可靠地进行断路和闭合。
此外，真空开关在电力系统、工业控制和科学研究等领域有着广泛的应用。
在电力系统中，真空开关常用于高压输电线路的开闭和短路保护，能够有效提高电网的可靠性和安全性。
在工业控制中，真空开关常用于大型电机的启动和制动，能够实现对电机的精确控制。
在科学研究中，真空开关常用于粒子加速器和核聚变装置等高能物理实验装置，能够提供稳定的高压和大电流输出。
综上所述，真空开关是一种利用真空管作为开关元件的电气设备，其工作原理是基于真空管的导通和截止特性。
真空开关具有高压、大电流、快速断路和耐受电弧等特点，在电力系统、工业控制和科学研究等领域有着广泛的应用。
相信随着科学技术的不断发展，真空开关将会在更多领域发挥重要作用。
真空开关原理
真空开关原理真空开关是一种利用真空作为介质的电器开关，其工作原理主要基于真空中的电子发射和电子流动。
真空开关具有高压、大电流、高频等特点，广泛应用于电力系统、通信系统、医疗设备等领域。
下面将从真空开关的结构和工作原理两个方面来介绍真空开关的基本原理。
一、结构。
真空开关的结构主要由真空室、触头、固定触头、活动触头、绝缘支撑等部分组成。
真空室是真空开关的主体部分，用于封装真空介质，保证其内部真空度。
触头是真空开关的主要工作部件，其作用是在开关操作时接通或断开电路。
固定触头和活动触头分别固定在真空室的两端，二者之间形成一定的间隙，当触头闭合时，电路通电；当触头分开时，电路断电。
绝缘支撑则用于支撑和固定触头，保证其位置稳定。
二、工作原理。
真空开关的工作原理主要基于热电子发射和电子流动。
当真空开关通电时，触头之间的间隙内的电场强度会迅速增大，使得触头表面产生热电子发射现象。
热电子发射是指在高电场作用下，金属表面的自由电子受到强烈加速，从而穿越金属表面逸出金属，形成电子云。
这些热电子在电场作用下会向另一触头移动，形成电子流。
当电子流达到一定程度时，触头之间的电阻急剧下降，电路闭合；当电子流停止时，触头之间的电阻急剧增大，电路断开。
在真空开关的工作过程中，真空介质起到了绝缘和隔离的作用。
由于真空介质中没有气体分子，因此不会发生击穿和电弧现象，使得真空开关具有较高的绝缘强度和耐压能力。
同时，真空介质的导热性能较差，使得触头在开关过程中能够迅速冷却，延长了开关的使用寿命。
总结。
真空开关通过利用真空介质中的热电子发射和电子流动实现电路的闭合和断开，具有高压、大电流、高频等特点，被广泛应用于各种电器设备中。
其结构简单、工作可靠，具有很高的绝缘强度和耐压能力。
随着科技的不断进步，真空开关的性能和应用领域将会得到进一步的拓展，为电力系统和通信系统的稳定运行提供更加可靠的保障。
”真空开关”是什么意思？
”真空开关”是什么意思？真空开关是一种常见的电气元件，用于控制电路的开关动作。
与一般开关相比，真空开关在电气性能、可靠性和可承受电流方面具有更优越的特点。
下面将介绍真空开关的工作原理、结构特点以及应用领域。
一、工作原理真空开关的工作原理基于真空中的电弧灭弧特性。
当真空开关发生接通或断开操作时，通过控制触点的闭合或分离，电路中的电流会产生电弧。
而在真空环境下，电弧被迅速熄灭，从而实现可靠的开关效果。
真空开关的灭弧效果是通过在开关触点之间形成低压高频电场来实现的，这样的电场可迫使电弧在非常短的时间内熄灭。
二、结构特点真空开关通常采用户外外装式结构，其外壳由绝缘材料制成，以保证电气安全。
内部由瓷制绝缘体隔开的触点构成闭合和断开电路。
真空开关还包括控制系统和操作机构，通过控制电磁铁或电动机实现开关的操作。
同时，真空开关还有多种保护功能，如过电流保护、过负荷保护和过压保护等，以保证设备和线路的安全运行。
三、应用领域1. 电力系统：真空开关广泛应用于电力系统中的配电系统、变压器站和母线分段等关键设备，以实现电路的安全运行。
2. 工业自动化：在各种工业自动化控制系统中，真空开关可用于控制电机、照明设备和电磁阀等，实现设备的启停控制。
3. 电子设备：真空开关在电子设备中也有着重要的应用，如电视机、微波炉、空调等的开机和关机控制。
4. 矿山行业：在矿山行业中，真空开关可用于控制电动机、提升机和矿井通风系统等设备，提高生产效率和安全性。
总结：真空开关作为一种重要的电气元件，具有优越的电气性能和可靠性，在各个领域都有广泛的应用。
它的工作原理基于利用真空环境下的电弧灭弧特性，能够保证电路的安全运行。
同时，真空开关的结构特点使得其具备良好的绝缘性能和防护功能。
科学合理的应用真空开关，不仅能够提高设备的性能和可靠性，还有助于保障电气系统的正常运行。
真空开关知识讲稿
保持开关的清洁，避免 灰尘和杂物影响其性能。
发现开关异常时，应及 时停用并联系专业人员
进行检修。
维护与保养
01
02
03
04
定期维护
根据使用情况，定期对开关进 行维护，如清洁、润滑等。
密封件更换
定期检查并更换密封件，确保 密封性能良好。
紧固件检查
定期检查紧固件，确保其牢固 可靠。
预防性维护
详细描述
这些辅助部件通常采用耐高温、耐高压、绝缘性能良好的材料制成，如陶瓷、聚四氟乙烯等。它们的 作用是确保真空开关在正常工作时能够保持稳定的电气性能和机械性能。
03
真空开关的性能参数
额定电压与电流
额定电压
真空开关在正常工作条件下能承受的 最高电压。
额定电流
真空开关在正常工作条件下能承受的 最大电流。
考虑开关的工作温度、湿度以 及是否存在腐蚀性气体等因素 。
机械寿命和电气寿命
选择机械和电气寿命长的开关 ，以确保长期稳定运行。
操作机构
根据开关的操作频率和操作方 式选择合适的操作机构。
使用注意事项
操作规范
严格按照开关的操作规 范进行操作，避免误操
作导致损坏。
定期检查
注意清洁
异常处理
定期检查开关的外观、 紧固件和密封件，确保
操动机构
总结词
操动机构是真空开关的驱动系统，负责提供触头动作所需的机械动力。
详细描述
操动机构通常采用弹簧、电磁或气动等不同形式的驱动方式。在开关动作过程中 ，操动机构通过驱动触头系统实现触头的闭合或断开，同时确保触头接触时的稳 定性和可靠性。
其他辅助部件
总结词
其他辅助部件包括绝缘材料、密封材料、连接导体等，对真空开关的性能和稳定性起到辅助作用。
真空开关原理
真空开关原理真空开关是一种利用真空管作为控制元件的开关装置，其工作原理主要包括真空管的导通和截止两种状态。
在真空开关中，真空管的工作状态由外加电压控制，通过改变电压的大小和极性来实现开关的控制。
下面将详细介绍真空开关的工作原理。
首先，我们来看真空开关的导通状态。
当外加电压施加在真空管的控制极上时，控制极与阴极之间形成一定的电场，当电场强度达到一定数值时，阴极上的电子就会被加速并穿越阴极表面，进入真空管的空间中。
这些电子在电场的作用下会不断加速，最终以很高的速度撞击到阳极上，从而产生电子流。
当电子流通过真空管时，会引起阳极电流的增大，从而实现真空管的导通状态。
在导通状态下，真空管可以实现电路的通路闭合，电流可以顺利通过真空管，完成相应的电路功能。
其次，我们来看真空开关的截止状态。
当外加电压施加在真空管的控制极上时，控制极与阴极之间的电场强度不足以使阴极上的电子被加速穿越阴极表面，此时阴极电子流的形成受到抑制，导致阳极电流的减小，从而实现真空管的截止状态。
在截止状态下，真空管可以实现电路的通路断开，电流无法通过真空管，完成相应的电路功能。
总结一下，真空开关的工作原理主要是通过改变真空管的控制极电压来控制真空管的导通和截止状态，从而实现开关的控制。
在实际应用中，真空开关具有耐高压、耐大电流、寿命长等特点，广泛应用于电力系统、工业自动化控制等领域。
以上就是关于真空开关原理的详细介绍，希望能够对大家有所帮助。
真空开关作为一种重要的控制元件，在电气领域有着广泛的应用前景，相信随着技术的不断进步，真空开关将会发挥更加重要的作用。
真空开关知识讲稿共24页
A 5.50 10.76 12.30 2 2.50 8.46 10 2.30 5 9.70
截 流 值 Ij
B
C
0
5.5
8.87
2.98
9.63
0
10.70
9.80
10.26
7.08
12.10
2.23
1.61
9.7
9.23
11.20
3.10
3.80
12.90
1.67
真空开关结构的几项原则
1. 支持绝缘子必须对称分布 2. 机构运动部分质量尽可能小，应是整体型，不能拚凑式，更不能分体
式 3. 真空泡原则上不能倒置 4. 真空泡和机构应原配，不能任意搭配 5. 再好的灭弧室没有合理的分闸运动特性，也构不成性能优良的整机 6. 开断能力与成功率呈正态分布，因而“额定短路开断电流”指标应有
ZN65A
ZN12
真空开关结构形式
1. 整体型：操动机构四连杆力输出轴 即开关的主轴。
2. 拚凑型：有独立型号的操动机构， 它和开关主轴还 有一套 四连杆传动。
3. 分体式：有独立型号的操动机构， 它和遥远的. 触头材料（MATERIAL） 2. 触头结构方式（MODE） 3. 分闸运动特性（MOVE）
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
24
两项原配性原则
1. 断路器与开关柜的原配性 2. 真空泡与操动机构的原配性
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
高原型中压真空开关的设计浅析
高原型中压真空开关的设计浅析摘要：本文介绍了高海拔地区气象条件的主要特征；分析了高海拔地区对中压开关设备运行的影响；提出了适用于高海拔地区使用的中压真空开关设备的设计思路，保证高海拔地区电力系统安全、稳定、长期运行，对我国西部地区经济的快速发展提供保障。
关键词：中压真空开关；高海拔地区；气象条件；电气性能0 引言海拔高度在1000m以上的地区统称为高海拔地区。
据测算，我国1000m以上高海拔地区面积占全国总面积65％，高海拔地区具有较恶劣的自然气候条件，其特征为：a）空气压力和空气密度较低；b）空气温度较低，温度变化较大；c）绝对空气湿度小；d）太阳辐射较强；e）降水量较少；f）年大风日多，沙尘较多；g）土壤温度较低，且冻结期长。
其恶劣的气候条件，对开关设备的运行构成了严峻的考验。
1 高原气候条件对电器设备性能的影响1.1气候条件对电器设备性能的影响1.1.1对外绝缘及电气间隙的影响空气压力及空气密度的降低，引起了外绝缘强度的降低及电气间隙不足。
空气的介质绝缘强度是随着气压的提高而增加，在空气稀薄或真空状态下又随着真空度的提高而提高。
在海拔至5000m范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7～10.5kPa，外绝缘强度降低8％～13％。
1.1.2对电晕及放电电压的影响空气压力降低使高压电器设备局部放电电压降低，电晕起始电压降低，电晕腐蚀严重。
1.1.3对开关电器灭弧性能的影响空气压力或空气密度降低，使以空气介质灭弧的开关电器灭弧性能降低，通断能力下降和电寿命缩短。
交、直流电弧的燃弧时间随气压的下降而延长，当海拔2000m～3000m时燃弧时间约延长10％，海拔4000m以上时可能灭弧时间不合格或分不断，交流电弧燃弧时间由于电流过零熄灭而影响小一些，但电压击穿强度降低，可能灭弧时间不合格或分不断。
1.1.4对温升的影响空气压力或空气密度降低引起空气冷却效果变差，温升增加。
昆明电器科学研究所验证：在海拔5000m以内，每升高1000m温升增加3％。
浅谈中压开关设备的设计
浅谈中压开关设备的设计发表时间：2019-07-08T15:41:48.917Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：欧腾升[导读] 摘要：对中压开关设备的设计，从供电系统的运行方式、开关设备的结构方案变化、一次元件的选择和布置、二次元器件的布置、二次电缆的走线合理性等方面，进行了系统的分析，具体的阐述了一个供电系统从输入到输出的整个过程，以及在产品设计过程中需要注意的一些问题。
（广东海悟科技有限公司广东东莞 523000）摘要：对中压开关设备的设计，从供电系统的运行方式、开关设备的结构方案变化、一次元件的选择和布置、二次元器件的布置、二次电缆的走线合理性等方面，进行了系统的分析，具体的阐述了一个供电系统从输入到输出的整个过程，以及在产品设计过程中需要注意的一些问题。
关键词：系统；结构；一次元件；二次元件1.引言系统正常运行需要安全、可靠的保障，随着科学技术的不断进步及用电设备对供电质量要求的日益提高；开关设备技术的使用范围在不断扩大，种类在不断增多，自动化、智能化的程度也越来越高，开关设备的系统化、智能化、模块化等设计理念，推动着开关设备的不断发展、不断进步。
2.系统概述2.1电力系统是由发电厂、变电站、输配电线路及用户，在电气相互连接，组成一个完整的供配电系统的整体。
一般把输配电线路以及由它所联系起来的各类变电站称为电力网络。
电力系统的结线方式与电力系统运行的基本要求以及负荷的性质有关，主要有以下几个方面满足系统可靠性运行要求、能够适应各种可能的运行方式，力求节约，使用电网的建设和运行都比较经济。
2.2电力系统结线方式电力系统结线方式有以下几种：（1）单电源方式，如图1所示，该配电系统只有一路电源进线，适用于对配电质量要求不高的场所使用；当电源侧出现故障，系统不能及时恢复供电时，也不会对负载造成太大损失的情况下进行使用；（2）双电源方式，该类配电系统内具有两路电源进线，一路工作电源、一路备用电源，两组电源之间通过电气闭锁，可实现自动和手动切换，如果工作电源出现故障，备用电源会马上投入，可实现连续供电（图2）；图1图2（3）旁路母线方式，一台负载由一个出线送电，如果该出线发生故障，则通过“倒旁”，利用旁路母线的出线给该负载送电，以提高运行的可靠性；（4）双母线方式，双母线方式类似于旁路母线方式，都是给同一个负载送电，不同的是主母线和设备用母线都有各自的电源进线。
真空开关基础知识
真空开关基础知识—真空的绝缘性能一、真空的基本概念真空技术中，“真空”泛指在给定的空间内，气体压强低于一个大气压的气体状态，也就是说，同正常的大气压相比，是较为稀薄的一种气体状态。
真空度是对气体稀薄程度的一种客观量度。
根据真空技术的理论，真空度的高低通常都用气体的压强来表示。
在国际单位制中，压强是以帕(Pa)为单位1Pa=1N/m2。
另外常用的单位还有托(Torr)、毫米汞柱(mmHg)、毫巴 (mbar)、工程大气压(公斤／厘米2)等。
真空区域的划分没有统一规定，我国通常是这样划分的：粗真空：(760～10)托低真空：(10～10-3)托高真空：(10-3～10-8)托超高真空：(10-8～10-12)托极高真空：10-12托托和帕的关系：1 托=1 毫米汞柱(mmHg)=133.322Pa，1 帕=7.5×10-3托。
真空区域的特点不同其应用也不同，例如吸尘器工作于粗真空区域，暖瓶、灯泡等工作于低真空区域，而真空开关管和其它一些电真空器件则是工作在高真空区域。
二、真空间隙的绝缘特性真空中放置一对电极，加上高压时，在一定的电压下也会产生电极之间的电击穿。
它的击穿与空气中的电击穿有很大不同。
空气中的击穿是由于气体中的少量自由电子在电场作用下高速度运动，与气体分子碰撞产生较多的电子和离子，新生的电子和离子又同中性原子碰撞，产生更多的电子和离子。
这种雪崩式的电离过程，在电极间形成了放电通道，产生了电弧。
而真空中，由于压强较低，气体分子极少，在这样的环境中，即使电极间隙中存在着电子，它们从一个电极飞向另一个电极时，也很少有机会与气体分子碰撞。
因而不可能有电子和气体分子碰撞造成雪崩式的电击穿。
正是因为气体分子十分稀少，真空间隙电击穿需要在非常高的电压下出现场致发射等其它现象时才有可能形成。
从理论上推测，电场强度需达到108V/cm以上时才会造成电击穿，实际上真空间隙的绝缘强度由于一系列不利因素例如电极表面粗糙度、洁净度等的影响，将低于理论计算值几个数量级。
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中压真空开关装置设计的基本知识1 高压介质的物理基础1.1 常用绝缘材料的特性和设计注意事项（a）固体绝缘材料击穿的机理：热击穿------ 高压电场中分子运动，负温度系数，过热，材料老化/ 劣化电化学反应，极化现象，杂质局部放电现象沿面放电现象与有关因素----- 表面湿度，电场强度分布，表面电阻（b ） 液体绝缘材料击穿的机理 电击穿， 气泡击穿，导电小桥（c ） 气体绝缘空气（压缩空气），N 2，混合气体，SF 6 等 空气的击穿，气体放电和发展过程自由电子，电子崩，电场畸变，自持放电，带电粒子作用力 F=eE, 自由行程长度与分子碰撞概率 P （( x) ）=exp ⎪⎭⎫⎝⎛-λx空气间隙的击穿放电过程空气间隙的击穿特性（ 相关因素----电压种类，电场均匀程度，大气压力，温度 ）电场不均匀程度 E max / E av ≦4 稍不均匀电场E max / E av ≧4 极不均匀电场击穿场强的设计参考值 均匀电场 30 kV/cm ， 不均匀电场 4.2kV/cm1.2 由介质物理特性得到的设计参考资料(1) 选用固体绝缘材料时应注意的事项：吸潮性（吸水率），表面光洁度，致密性和纯度（气泡，杂质，弱电解质），阻燃性（FV0，FV1级，酚醛材料不可用）(2) 改善电场设计减少气体的场强，设计合理的电极形状，见图表。
克服固体绝缘的沿面闪络------改进电极形状与布置，表面涂半导体漆，憎水层1.3 Paschen 定律⎥⎦⎤⎢⎣⎡=)/1ln()/(ln )/(γT To Aopd T To Bopd U or U=f (pd)(1) 优异的绝缘强度(2) 弧后恢复强度极高(3) 电弧作用下无分解物小电流电弧的特点----- 热阴极发射，发散状电弧，反安培左手定则运动，大电流电弧的特点----- 阳极压降区，阳极斑点，集聚状电弧，2．电力系统的中性点运行方式中性点运行方式------ 直接接地，经中值电阻接地，经低值电阻接地，经消弧线圈接地，绝缘运行（不接地）（大电流接地，小电流接地）中性点直接接地与不接地时对系统运行和电器制造影响的比较3. 中压真空断路器和六氟化硫断路器的比较a) 结构特性----部件，体积，维修b) 电寿命c) 对环境的影响4. 真空开关触头和真空灭弧室的设计4.1 触头的典型形式( 平板式, 螺旋槽式, 杯状, 线圈式, 开斜槽式, 马蹄铁状等)磁场设计及其效果----- 纵磁场（A M F），横磁场（R M F）4.2 触头合金材料及其发展( Cr-Cu, Ag-W, Ag-W-Co, Ag- W-Co-Se 等 )真空度及其压力升高曲线（泄漏，触头材料在开断电弧时释放的微量气体，寿命期限）4.3 几种典型的真空灭弧室及电弧运动形态5. 真空开关的主要种类及典型结构5.1 真空断路器，真空负荷开关，真空接触器5.2 技术先进型真空断路器的优异特点（以西门子3AH 系列产品为例）a) 真空室中触头行程短，操作功小，机件加工精细，因此机电寿命长，可实现少维修或免维修----高可靠性。
b) 开断大电流电弧的寿命长。
c) 开断小电感电流时截流值低，不产生危害的过电压，因此无需任何过电压保护装置。
d) 开断电容电流时不发生重燃，无危害过电压长生，因此也无需任何过电压保护装置。
附： IEC62271 及GB 1984-2003 关于用于不同场合断路器分级的最新定义E2级 ------- 预期寿命内少维护/免维护的断路器； E1级------ E2 级除外的断路器；C1级 ------- 开断电容器组时具有低击穿概率的断路器； C2级 ------开断电容器组时具有非常低击穿概率的断路器； M1级 ------- 基本型具有2000次寿命的断路器；M2级 ------ 10000 次寿命的，频繁操作的断路器。
5.3 国际上真空断路器发展的动向（1）灭弧室及断路器的小型化，固封结构（2）功能高度模块化的真空断路器（3）永磁操动机构的真空断路器（4）高压、超高压真空断路器的研制6 12- 40.5kV中压（真空断路器）开关装置6.1 按结构特征的分类a) 按使用场所分类-------户内型，户外型（柱上，非柱上）。
按主绝缘材料分类------ 空气绝缘，气体绝缘（GIS, SF6气体及其他气体），液体绝缘b) 户内中压开关装置按开关元件分类------ 断路器柜，接触器柜，负荷开关柜，环网柜按柜体的构造方式分类------ 敞开式，间隔式金属封闭，箱式金属封闭，铠装式金属封闭按功能元件在柜内的位置分类------- 固定式，可移开式GB3906 －2005按丧失运行连续性等级( Loss of service continuity category )分类-------LSC2类开关设备和控制设备有可触及隔室的金属封闭开关设备和控制设备。
打开功能单元的任意一个可触及隔室，所有其他功能单元仍旧可以继续带电正常运行的金属封闭开关设备和控制设备。
一种例外的情况是：打开单母线开关设备和控制设备的母线隔室时，不能连续运行。
单母线开关设备和控制设备的母线隔室除外。
LSC2又可划分两个分类：LSC2B：打开功能单元的其它可触及隔室，该功能单元的电缆隔室仍旧可以带电的LSC2类金属封闭开关设备和控制设备。
LSC2A：除LSC2B外的LSC2类金属封闭开关设备和控制设备。
LSC1类开关设备和控制设备 ----- 除LSC2类外的金属封闭开关设备和控制设备。
■这里提到两个概念，一是“功能单元”，一是“可触及隔室”，LSC2类开关首先必须是具有“可触及隔室”的功能单元。
■除去GIS类的开关柜，其它的开关柜均属于该类。
也就是说：LSC2类的含盖面最广，除了LSC2外的均为LSC1类。
6.2 几种典型的户内中压开关装置7.2我国仿制的两大类型-----KYN 18（仿8BK20 ）， KYN28（仿ZS-1）6.3 我国电力系统对中压开关柜安全性能的技术要求（1）具有五项防止误操作功能-----①防止误合、分断路器；②防止带负荷分、合隔离开关；③防止带电合接地开关；④防止接地开关闭合时送电；⑤防止误入带电间隔。
（2）绝缘材料------阻燃，低吸水性，指定材料如---瓷绝缘子，SMC， DMC，纯环氧板，环氧树脂绝缘子。
（3）绝缘件设计------大爬距，例如 18-- 20mm/kV, 2类设计和在防止在凝露出现时电压闪络发生的能力。
（4）出现内部电弧故障时开关柜有自动释放压力的装置，不伤及操作人员和相邻设备。
（5）（DL）具有比额定电流大10%的载流能力（由温升决定）（6）（DL）对空气绝缘净距的要求: 12kV---- 125mm, 7.2kV----100mm.6.4 介绍技术先进型户内中压开关柜的典型结构与功能（以8BK20为例）额定电流值齐全，应用场所广泛；可靠的钥匙控制机械连锁；有考核严格的压力释放装置；可靠防止内部电弧故障，配用先进的数字式综合继电保护装置。
6.5 关于真空接触器柜（1）真空接触器的典型例子及其特点控制频繁操作的装置，如电动机等（可达AC-4）；体积小，具有经济性（2）真空接触器柜（F-C）实例（3）设计与运行注意事项a) 应选择可靠的后备保护熔断器（HRC ）---- 保护特性，转移电流，开断特性等b) 注意对电动机的过电压保护（由真空开关动作产生的截流过电压和重燃过电压）与合理的选择保护装置（避雷器，阻容吸收等）。
6.6 环网供电单元6.7 12- 40.5kV 的气体绝缘开关装置简介介绍几种典型的中压GIS-------产品的优点：体积小,紧凑全工况结构的特点与现行产品的分类：三相共箱设计. 三相分箱设计,落地罐式设计, 箱式设计充气压力与操作方法，气密控制， SF6气体吸附装置，压力释放装置，露点与微量水分含量， 1997年东京都议定书，新型代用气体的研究7 中压开关装置的主要试验注：由于电力系统运行接线方式不同，我国的试验方法也有所不同（1）绝缘试验（冲击电压，工頻电压），注意：工频耐压值不同。
（2）短时耐受电流试验（动，热稳定试验）（3）温升试验（4）断路器机械参数测定。
（5）断路器的短路电流开断试验(我国执行新、老标准的结合)失步试验、异相接地试验。
（6）断路器开断电容器组的试验（7）开关机械连锁功能的试验（8）开关柜防护内部电弧故障的试验（9）（开关装置的、绝缘的）局部放电试验（10）断路器的机械寿命试验（老标准）（11）开关装置在凝露状态下的绝缘试验（12）地震试验（用于近海，石油平台等场合）（13）电磁兼容试验( Electric Magnetic Compatibility )（14）密封试验附：防护内部电弧故障等级的分类，判据与试验规定（按GB3906-2005, IEC 62271-2000）成功通过试验验证的设计归为IAC类判据------ １.试验后安全门和盖板未打开，允许有变形，但无元件到达每一侧指示器或墙壁的位置；2. 在试验规定的时间内外壳无开裂；3. 电弧在不超过2m 高度的可触及表面上未形成孔洞；4. 热气体未点燃指示器。
5. 外壳保持与接地的可靠连接。
非柱上安装的金属封闭开关设备和控制设备可触及性类型的分类：—— A 类可触及性：仅限于授权的人员；B 类可触及性：不受限制的可触及性，包括一般公众的。
采用下述代码表示外壳的不同侧面：F ：前面L ：侧面R ：后面柱上安装的金属封闭开关设备和控制设备：—— C 类可触及性：接触不到的设备限定的可触及性设备的最低允许高度应由制造厂规定。
IAC 级命名方法——总的：IAC级——可触及性：A、B或C——试验值：试验电流（单位为kA）、持续时间（单位为s）。
例1 IAC级 BFL 例2 IAC级 BF- AR内部电弧 12.5kA 0,5s 内部电弧 25kA 1s8 中压开关装置的发展--------免维护，高可靠性；高度智能化：在线监测，远动，自身监测，故障记录，通信，无人值守，传感器的研究， Rokovaski 测量线圈的实际应用；1997年东京都协定以及SF6气体的替代研究。