真空斷路器工作原理

    一、真空的絕緣特性

    真空具有很強的絕緣特性,在真空斷路器中,氣體非常稀薄,氣體分子的自由行程相對較大,發(fā)生相互碰撞的幾率很小,因此,碰撞游離不是真空間隙擊穿的主要原因,而在高強電場作用下由電極析出的金屬質(zhì)點才是引起絕緣破壞的主要因素。

    真空間隙中的絕緣強度不僅與間隙的大小,電場的均勻程度有關,而且受電極材料的性質(zhì)及表面狀況的影響較大。真空間隙在較小的距離間隙( 2—3 毫米)情況下,有比高壓力空氣與SF6 氣體高的絕緣特性,這就是真空斷路器的觸頭開距一般不大的原因。

    電極材料對擊穿電壓的影響主要表現(xiàn)在材料的機械強度(抗拉強度)和金屬材料的熔點上。抗拉強度和熔點越高,電極在真空下的絕緣強度越高。

    實驗表明,真空度越高,氣體間隙的擊穿電壓越高,但在 10-4 托以上,就基本保持不變了,所以,要保持真空滅弧室的絕緣強度,其真空度應不** 10-4托。

    二、真空中電弧的形成與熄滅

    真空電弧和我們以前學習的氣體電弧放電現(xiàn)象有很大的差別,氣體的游離現(xiàn)象不是產(chǎn)生電弧的主要因素,真空電弧放電是在觸頭電極蒸發(fā)出來的金屬蒸汽中形成的。同時,開斷電流的大小不同,電弧表現(xiàn)的特點也不同。我們一般把它分為小電流真空電弧和大電流真空電弧。

    1、小電流真空電弧

    觸頭在真空中開斷時,產(chǎn)生電流和能量十分集聚的陰極斑點,從陰極斑點上大量地蒸發(fā)金屬蒸汽,其中的金屬原子和帶電質(zhì)點的密度都很高,電弧就在其中燃燒。同時,弧柱內(nèi)的金屬蒸汽和帶電質(zhì)點不斷地向外擴散,電極也不斷的蒸發(fā)新的質(zhì)點來補充。在電流過零時,電弧的能量減小,電極的溫度下降,蒸發(fā)作用減少,弧柱內(nèi)的質(zhì)點密度降低,最后,在過零時陰極斑消失,電弧熄滅。

    有時,蒸發(fā)作用不能維持弧柱的擴散速度,電弧突然熄滅,發(fā)生截流現(xiàn)象。

    2、大電流真空電弧

    在觸頭斷開大的電流時,電弧的能量增大,陽極也嚴重發(fā)熱,形成很強的集聚型的弧柱。同時,電動力的作用也明顯了,因此,對于大電流真空電弧,觸頭間的磁場分布就對電弧的穩(wěn)定性和熄弧性能有決定性的影響。如果電流太大,**過了極限開斷電流,就會造成開斷失敗。此時,觸頭發(fā)熱嚴重,電流過零以后仍然蒸發(fā),介質(zhì)恢復困難,不能斷開電流。

    三、斷路器的結構和工作原理

    真空斷路器的生產(chǎn)廠家比較多,型號也較繁雜。按使用條件分為戶內(nèi)( ZNx—**)和戶外(ZWx—**)兩種類型。主要由框架部分,滅弧室部分(真空泡),和操動機構部分組成。

    斷路器本體部分由導電回路,絕緣系統(tǒng),密封件和殼體組成。整體結構為三相共箱式。其中導電回路由進出線導電桿,進出線絕緣支座,導電夾,軟連接與真空滅弧室連接而成。

    機構為電動儲能,電動分合閘,同時具有手動功能。整個結構由合閘彈簧,儲能系統(tǒng),過流脫扣器,分合閘線圈,手動分合閘系統(tǒng),輔助開關,儲能指示等部件組成。

    工作原理真空斷路器利用高真空中電流流過零點時,等離子體迅速擴散而熄滅電弧,完成切斷電流的目的。

    動作原理儲能過程:當儲能電機 14接通電源時,電機帶動偏心輪轉動,通過緊靠在偏心輪上的滾子10帶動拐臂9及連板7擺動,推動儲能棘爪6 擺動,使棘輪11 轉動,當棘輪11 上的銷與儲能軸套32的板靠住以后,二者一起運動,使掛在儲能軸套上32 上的合閘彈簧21 拉長。儲能軸套32 由定位銷13 固定,維持儲能狀態(tài),同時,儲能軸套32 上的拐臂推動行程開關5切斷儲能電機14 的電源,并且儲能棘爪被抬起,與棘輪可靠脫離。

    合閘操作過程:當機構接到合閘信號后(開關處于斷開,已儲能狀態(tài)),合閘電磁鐵 15 的鐵心被吸向下運動,拉動定位件13 向逆時針方向轉動,解除儲能維持,合閘彈簧21 帶動儲能軸套32逆時針方向轉動,其凸輪壓動傳動軸套 30,帶動連板29及搖臂27 運動,使搖臂27 扣住半軸25,使機構處于合閘狀態(tài)。此時,連鎖裝置28 鎖住定位件,使定位牛不能逆時針方向轉動,達到機構聯(lián)銷的目的,保證了機構在合閘位置不能合閘操作。

    分閘操作過程:斷路器合閘后,分閘電磁鐵接到信號,鐵芯吸合,分閘脫扣器 19 中的**桿向上運動,使脫扣軸16 轉動,帶動**桿18向上運動,**動彎板26 并帶動半軸25 向反時針方向轉動。

    半軸25 與搖臂27 解扣,在分閘彈簧的作用下,斷路器完成分閘操作。

    四、斷路器的調(diào)試

    開距與**行程斷路器的開距與**行程的測量可以根據(jù)圖三所示,在分合閘狀態(tài)測量出的 X 值之差為斷路器的開距,Y 值之差為斷路器的**行程。調(diào)整的方法為放長或縮短絕緣操作桿3 或機構與主軸的連桿。

    分合閘機構調(diào)整1、搖臂 27 與半軸25 的扣接量為1.5~2.5mm,可以通過調(diào)整螺釘24 來實現(xiàn)。

    2、傳動軸套 30 轉動較大角時,搖臂27 與半軸間要有1.5~2mm的間隙,以保證傳動軸套回落到合閘位置時,搖臂27 能自動扣接到半軸 25 上,可以通過螺釘31 的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。

    3、輔助開關 2的轉換應準確可靠,可以通過調(diào)整輔助開關2的拐臂3位置及位桿4 的長短來實現(xiàn)。

    4、在儲能過程中,當棘爪到達最后一個齒的較高點時,應能保證儲能軸套 32 上的拐臂使行程開關的觸點可靠切換,切斷電機電源,可以通過調(diào)整行程開關5 的上下前后位置來實現(xiàn)。

    5、調(diào)整分閘合閘彈簧的預拉長度,保證斷路器的可靠分合,且分合閘速度達到規(guī)定值。

    五、斷路器的控制回路

    在我國的農(nóng)網(wǎng) 35KV標準化變電站中,采用了控制母線和合閘母線分開的原則。

    在短路器的輔助常閉接點與合閘線圈之間,把斷路器儲能行程開關的一對常開接點串聯(lián)進控制回路。這樣,在斷路器未儲能的情況下,將不能進行合閘操作。防止了在斷路器未儲能的情況下合閘,合閘回路保持,燒毀合閘線圈。

    同時,在接線的過程中,要注意儲能行程開關接點中合閘母線與控制母線的極性要一致,防止出現(xiàn)在開關蓄能時,合閘回路的電弧擊穿行程開關,造成控制保險的熔斷或控制空氣開關的掉閘。

    這一點在綜合自動化變電站上要特別注意。

    六、運行維護與檢修試驗

    真空斷路器的燃弧時間短,絕緣強度高,電氣壽命也較高,觸頭的開距與行程小,操作的能量小,因此,機械壽命也較高。在日常的運行中,維護工作量很小,主要檢查機構的運動部件磨損情況,緊固件有無松動,清除絕緣表面的灰塵,在活動部位注入一些潤滑脂等。

    在春檢預防性試驗中,對開關的直流電阻測試要與歷史數(shù)據(jù)進行比較,發(fā)現(xiàn)問題及時處理更換,對斷口的工頻耐壓試驗,是檢驗真空泡是否漏氣的有效方法。(戶內(nèi)真空斷路器可以借鑒斷開負荷時,真空泡內(nèi)閃光的顏色來初步判斷真空泡的真空度,顏色暗紅時表明真空度降低,顏色淡藍時,表明真空度良好)保護定植校驗時,對斷路器做低電壓掉合閘試驗,檢驗開關在母線故障狀態(tài)時,電壓降低時動作是否可靠。


    浙江順開智能設備有限公司專注于三工位真空斷路器,戶外柱上斷路器,ZW32真空斷路器,一二次融合成套柱上斷路器,充氣柜開關,GW5隔離開關等

  • 詞條

    詞條說明

  • 真空斷路器使用的五個方面講解

    (1) 防止過電壓措施。真空斷路器具有良好的開斷性能,有時在開斷感性負載時,因回路電流急驟變化在電感兩端產(chǎn)生很高的過電壓。因此耐沖擊電壓值不高的干式變壓器等其他設備,較好加裝過電壓保護裝置,例如安裝金屬氧化物避雷器。(2) 嚴格控制真空斷路器的合、分閘速度。一定結構的真空斷路器,廠家規(guī)定了較佳合閘速度。真空斷路器的合閘速度過低時,由于預擊穿時間加長,會增大觸頭的磨損量;真空斷路器斷開時的燃弧時間短

  • ZW32真空斷路器工作原理

    斷路器的結構和工作原理真空斷路器的生產(chǎn)廠家比較多,型號也較繁雜。按使用條件分為戶內(nèi)( ZNx—**)和戶外(ZWx—**)兩種類型。主要由框架部分,滅弧室部分(真空泡),和操動機構部分組成。斷路器本體部分由導電回路,絕緣系統(tǒng),密封件和殼體組成。整體結構為三相共箱式。其中導電回路由進出線導電桿,進出線絕緣支座,導電夾,軟連接與真空滅弧室連接而成。機構為電動儲能,電動分合閘,同時具有手動功能。整個結構

  • 真空斷路器常見故障查找

    真空斷路器,系三相交流50Hz額定電壓為12KV的電力系統(tǒng)的戶內(nèi)開關設備,民熔真空斷路器作為電網(wǎng)設備、工礦企業(yè)動力設備的保護和控制單元。適用于要求在額定工作電流下的頻繁操作,或多交開斷短路電流的場所。斷路器常見故障查找1、斷路器合閘失靈當合閘失靈時,可分為直流接觸器是否動作兩種情況處理。(1 ) 直流接觸器未動作。①直流接觸器線圈上沒有電壓時,可能控制回路斷線、操作熔斷器熔斷、 控制斷路器 接點不

  • 三工位真空斷路器的作用

    真空斷路器的作用真空斷路器處于合閘位置時,其對地絕緣由支持絕緣子承受,一旦真空斷路器所連接的線路發(fā)生*接地故障,斷路器動作跳閘后,接地故障點又未被清除,則有電母線的對地絕緣亦要由該斷路器斷口的真空間隙承受;各種故障開斷時,斷口一對觸子間的真空絕緣間隙要耐受各種恢復電壓的作用而不發(fā)生擊穿。因此,真空間隙的絕緣特性成為提高滅弧室斷口電壓,使單斷口真空斷路器向高電壓等級發(fā)展成為目前研究方向。真空斷路器

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