真空断路器柜的介绍

真空灭弧室的结构和工作原理
1——动导电杆 2——导向套 3——波纹管 4——动端盖板 5——波纹管屏蔽 罩 6——绝缘筒 7——主屏蔽罩 8——触头 9——静导电杆 10——静端盖板
1.外壳
外壳是真空灭弧室的密封容器，它不仅 要容纳和支持灭弧室内的各种部件，而 且当动、静触头在断开位置时起绝缘作 用。因此，整个外壳通常由金属和绝缘 材料制成。对外壳的要求首先是气密封 要好，其次是要有一定的机械强度，再 就是要有良好的绝缘性能。
横向磁场触头——螺旋槽触头
横向磁场触头——杯状触头
纵向磁场触头——铁芯式纵磁触头
纵向磁场触头——线圈式纵磁触头
纵向磁场触头——杯状纵磁触头
纵向磁场触头——增强型线圈式纵磁触头
触头材料是影响灭弧室性能的重要因素，这是因为真空电弧是 由触头材料蒸发出的金属蒸汽来维持的。 基本要求：
液压成形的波纹管由0.1mm—0.2mm厚的不锈钢管经液压成形 后成为波纹管的主坯，再经过加工、修正和热处理后，制成具 有一定弹性和标准尺寸的波纹管。由于受到加工条件的限制， 波纹管不能做得很长，加上波纹管的最大压缩行程仅为自由长 度的20％一30％，因此它的绝对行程也不可能做得很大。在最 大压缩行程下，波纹管的疲劳寿命只有数万次，这对真空断路 器的机械寿命要求几万次乃至十万次，负荷开关10万次—30万 次，真空接触器上百万次的要求就很难适应了。理论分析表明， 波纹管的疲劳寿命与压缩行程的3.5次幂成正比，显然减小压缩 行程对提高波纹管的机械寿命是非常有效的。因此在调试真空 开关时要防止波纹管受到过量的压缩，开关操作时还应注意过 冲行程不宜过大以防止波纹管因压缩行程过大而降低使用寿命。 液压成形的波纹管的加工工艺相对简单，价格也比较便宜。
真空断路器—概述
优点
1、真空介质绝缘强度高 2、熄弧过程在密封的容器中完成，电弧和炽热的电离气体不向外界 喷溅，因此不会对周围的绝缘间隙造成闪络或击穿。环境污染小。 3、开断能力强、开断电流大，熄弧时间短，电弧电压低，电弧能量 小，触头损耗小，因而触头电磨损率低，开断次数多，使用寿命长。 一般可达20年。适于频繁操作。 4、触头行程短，开断速度低，对操动机构要求的操作功小，对传动 机构的强度要求低，体积小，重量轻。 5、介质不会老化，也不需要更换。真空灭弧室和 触头不需检修，维 护工作简单。 6、使用安全。灭弧介质为真空，无火灾和爆炸危险。 7、触头部分完全密封，不会受潮。 8、灭弧室独立，安装调试方便简单。
真空电弧特性
与高气压的电弧相同，真空电弧的电弧电压也 由阴极压降、弧柱(等离子区)压降和阳极压降 三部分组成。不同的是，前者以弧柱压降为主， 而真空电弧的长度很短，对电弧电压起主要作 用的是阴极和阳极压降。 高气压电弧具有负的伏安特性，电弧电压随电 流增大而减小；真空电弧则相反，它具有正的 伏安特性，电弧电压随电流增大而增加。
2.触头
真空灭弧室内最为重要的元件，决定其开断能 力和电气寿命。目前真空开关的触头的接触方 式都是对接式的。 触头的三种主要结构形式：平板圆柱形触头， 横向磁场触头、纵向磁场触头。平板圆柱形触 头现在已被淘汰。 利用电流流过触头本身时所产生的横向磁场 驱使电弧在触头表面运动的触头称为横向磁场 触头，主要有杯状和螺旋触头 利用在磁头间隙中呈现的纵向磁场来提高开断 能力的触头称为纵向磁场触头。
主屏蔽罩要求散热性能好，材料大多采用铜和不锈钢，厚度在 1mm左右。主屏蔽罩的固定方式分两大类，即固定电位式和悬 浮电位式。 固定电位式是将屏蔽罩固定在 动触头(或静触头)上因而电位 是固定的。这种方式的优点是 结构简单。但在开断大电流时 电弧可能转移到静触头与屏蔽 罩间，导致屏蔽罩损坏。另外， 也可将屏蔽罩固定在动触头上， 这可能导致触头间电场分布恶 化，影响电流过零后介质强度 的恢复。因而这种固定方式只 用在电压不高、开断电流不大 的真空接触器和负荷开关中。
缺点
1、容易引起过电压 2、容易产生合闸弹跳与分闸弹跳 3、技术要求高，价格高
真空断路器—概述
限制过电压措施
截流：真空电弧通常不在电流过零时熄灭，而是在过零前的某一电流 值突然熄灭。随着电弧的熄灭，电流也突然降为零，这一现象称为截 流。该电流称为截断电流. 截流容易引起操作过电压，因此，应尽可能地减小截断电流，并采取 限制过电压的措施。
发电厂变电站电气设备
发电厂变电站电气设备
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章 第十四章 绪论 电力系统中性点的运行方式 电弧及电气触头的基本知识 低压电器 熔断器 高压开关电器 互感器 母线、电力电缆及绝缘子 电力电容器和电抗器 电气主接线 自用电接线 配电装置 接地装置 电气设备的选择
3.屏蔽罩
真空灭弧室内常用的屏蔽罩有主屏蔽罩、波纹管 屏蔽罩和均压屏蔽罩。 主屏蔽罩环绕着电弧间隙，主要作用如下：
(1)真空灭弧室开断电流时，电弧会使触头材料熔化、蒸发 和喷溅。有了主屏蔽罩后可以有效地防止金属蒸气喷溅到 绝缘外壳的内表面，避免内表面绝缘性能下降 (2)屏蔽罩可使交流电流过零时，灭弧室内剩余的金属蒸气 和导电粒子径向快速地扩散到屏蔽罩上，冷却、复合和凝 结，有利于电流过零后弧隙介质强度的提高，改善了灭弧 室的开断性能。屏蔽罩的温度愈低，冷凝效果愈好。显然 在一定程度上加大屏蔽罩的表面积增大散热效果将有利于 开断性能的提高。 (3)屏蔽罩的存在会影响动、静触头间的电场分布。屏蔽罩 设计得当将有利于触头间绝缘强度的提高。
措施：
1、安装避雷器——限制幅值，不能限制波头陡度。 2、并联电容器或者RC阻容吸收装置。——降低高频过电压的幅值和 陡度。 3、串联电感——可降低过电压的上升陡度和幅值 4、采用低电涌真空灭弧室——这种灭弧室既可降低截流过电压，又可 提高开断能力。
真空断路器——基本结构
真空断路器主要由真空灭弧室、支架和操动机构三部分组成。 其中，真空灭弧室是真空断路器的核心元件，主要由绝缘外壳、动静 触头、屏弊罩和波纹管组成。
真空断路器—概述
真空电弧的熄灭 真空电弧的特性主要取决于：触头的材料及其表面 状况，还与剩余气体的种类、间隙距离和电场的均匀程度 有关。 真空断路器中的触头断开过程中，依靠触头产生的 金属蒸气使触头间产生电弧。当电流接近零值时，电弧熄 灭。一般情况下，电弧熄灭后，弧隙中残存的带电质点继 续向外扩散，在电流过零值后很短时间内弧隙便没有多少 金属蒸气，立刻恢复到原有的“真空”状态，使触头之间 的介质击穿电压迅速恢复，达到触头间介质击穿电压大于 触头间恢复电压条件，使电弧彻底熄灭。
开断能力 截流水平 耐电压强度 抗熔焊能力 含气量 高电导率、高导热系数和小的接触电阻以及高的机械强度 电磨损率小 低的热电子发射能力
真空触头材料的要求是十分苛Байду номын сангаас的，而且上述要求有些还是相 互矛盾的。采用合金材料可以解决这些矛盾。
• 难熔金属材料的耐弧和抗熔焊性能好。由于难熔金属的熔 点高，在加工时可采用高温除气处理，使材料中含气明显 减少。另外在灭弧时，金属蒸气在冷凝前还有吸附气体的 作用。早期的真空开关都采用难熔金属作为触头材料。由 于大电流开断后的介质强度恢复慢，限制了开断电流的提 高。 • 良导电材料由于抗熔焊性能和耐弧性能不好也难以在真空 开关中使用。 • 要想从纯金属材料中找到各方面性能均能满意的材料已不 可能。近年来，在合金材料方面进行了大量研究工作，找 到了多种比较理想的触头材料，它对推动真空开关性能的 提高起了巨大的推动作用。 • 当前用于真空断路器采用最多的合金触头材料是铜铬合金 和铜铋合金。
真空灭弧室的真空度(即真空压力值)在10-4Torr一107Torr，即1.33×10-2Pa—1.33×10-5Pa ，属于高真空范 畴。在这样高的真空度下，气体的密度很低，气体分子的 平均自由路程很长，因此触头间隙的绝缘强度很高。
真空断路器—概述
真空电弧
真空电弧和我们以前学习的气体电弧放电现象有很大的差 别，因为真空中的气体十分稀薄，所以气体的游离现象不 是产生电弧的主要因素，真空电弧放电是在触头电极蒸发 出来的金属蒸汽中形成的。同时，开断电流的大小不同， 电弧表现的特点也不同。我们一般把它分为小电流真空电 弧和大电流真空电弧。又称为扩散型和集聚型真空电弧。 由此可见，维持真空电弧的是金属蒸气而不是气体 分子，真空电弧实为金属蒸气电弧。 金属蒸气来自触头材料的蒸发，因此电极材料的特 性对真空电弧的性质起支配作用。电极现象是研究真空 电弧的出发点和重要内容。
悬浮电位式屏蔽罩有四种不同的固定方式 (1)中间封接式：主屏蔽罩固定在绝缘外壳中部的金属圆环上。 触头间的电场分布比较均匀。 (2)绝缘支柱式：由瓷柱或玻璃圆筒来支撑屏蔽罩。生产工艺简 单，成本较低。 (3)外屏蔽罩式：绝缘外壳焊在主屏蔽罩的两端。主屏蔽且是外 壳的组成部分、有利于屏蔽罩散热。 (4)绝缘端盖式：主屏蔽罩就是真空灭弧室的外壳。动、静触头 间的沿面放电距离由高氧化铝瓷盘制成的端盖承担，因而沿面 放电距离受到灭弧室直径的限制，一般只用于12kV及以下的真 空灭弧室中。
波纹管屏蔽罩包在波纹管四周，防止金属蒸气溅落在波纹管上，妨碍 波纹管工作和降低其使用寿命，波纹管屏蔽罩的厚度较薄，约为0.5mm一1mm， 材料为铜，也可采用不锈钢。 均压屏蔽罩装置在触头附近，用以改善触头间的电场分布。
4、波纹管
波纹管能在动触头往复运动时保证真空灭弧室外壳的完全密封。从机 械上讲，它是真空灭弧室中最薄弱的元件。动、静触头每分合一次，波纹管的 波纹状薄壁就要产生一次大的机械变形。长期频繁和剧烈的变形容易使波纹管 因材料疲劳而损坏，导致灭弧室漏气无法使用。因此真空灭弧室的机械寿命主 要决定于波纹管。波纹管种类很多，用在真空灭弧室中的有液压成型和膜片焊接 两种。
第六章 高压开关电器
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 本章小结 思考练习 高压断路器概述 油断路器 真空断路器 六氟化硫断路器 高压断路器的操动机构 隔离开关 负荷开关
真空断路器—概述
利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质的断路器称为 真空断路器。当前，我国10k V电压等级的真空断路器已基本 取代油断路器，在35k V电压等级，真空断路器的利用率62%。 真空断路器已成为35k V等级以下中压领域中应用最广泛的断 路器。 真空一般指的是气体稀薄的空间。凡是绝对压力低于 正常大气压力的状态都可称为真空状态。绝对压力等于零的 空间称为绝对真空，这才是真正的真空或理想的真空。 真空的程度以气体的绝对压力值来表示，压力越低称 之真空度越高。在国际单位制中，压力以帕(Pa)为单位。一 个工程大气压约为0.1MPa(兆帕)。过去习惯使用毫米汞柱 (mmHg)或托(Torr)
真空断路器——结构类型：户内型
户内型真空断路器按照安装方式可分为悬臂式、落地式和可移式。前两 种用于固定式开关柜，后一种用于可移开式开关柜。这里主要讲前面两 种。
薄片焊接波纹管是用0.10mm—0.15mm厚的非导磁不锈钢片 冲压成环形薄片后依次逐个用氩弧焊焊接成形的，薄片焊接 波纹管的长度可以根据需要任意增长，同时工作行程可达自 由长度的60％以上。另外由于波纹管的厚度比较均匀，每片 的变形又不太大，因此疲劳寿命长，一般可达几百万次，比 液压成形波纹管的寿命长得多。由于焊接工艺复杂、价格昂 贵，使它的应用受到一定的限制。通常用于机械寿命要求长、 额定电压等级高、触头行程大的真空开关中。
真空断路器—概述
真空包括的范围很广，为方便起见常将它划分为几个区域
（）粗真空：真空压力范围为1.01105 Pa ~ 1.33 102 Pa 1 （2）低真空：真空压力范围为1.33 102 Pa ~ 1.33 101 Pa （3）高真空：真空压力范围为1.33 101 Pa ~ 1.33 106 Pa （4）超高真空：真空压力范围为1.33 106 Pa ~ 1.33 1010 Pa （5）极高真空：真空压力范围为1.33 1010 Pa