真空斷路器發展簡史及規格和特點
2023-08-12作者：百度百科 來源：https://baike.baidu.com/item/%E7%9C%9F%E7%A9%BA%E6%96%AD%E8%B7%AF%E5%99%A8?fromModule=lemma_search-box
“真空斷路器”因其滅弧介質和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質都是高真空而得名；其具有體積小、重量輕、適用于頻繁操作、滅弧不用檢修的優點，在配電網中應用較為普及。 真空斷路器是3～10kV，50Hz三相交流系統中的戶內配電裝置，可供工礦企業、發電廠、變電站中作為電器設備的保護和控制之用，特別適用于要求無油化、少檢修及頻繁操作的使用場所，斷路器可配置在中置柜、雙層柜以及固定柜中作為控制和保護高壓電氣設備用。
發展簡史
1893年，美國的里頓豪斯提出了結構簡單的真空滅弧室，并獲得了設計專利。1920年瑞典佛加公司第一次制成了真空開關。1926年等公布的研究成果也顯示了在真空中分斷電流的可能性，但因分斷能力小，又受到真空技術和真空材料發展水平的限制，尚不能投入實際使用。隨著真空技術的發展，50年代美國才制成第一批適用于切斷電容器組等特殊要求的真空開關,分斷電流尚停在4千安的水平。由于真空材料冶煉技術上的進步和真空開關觸頭結構研究上所取得的突破，1961年，開始生產15千伏、分斷電流為12.5千安的真空斷路器。1966年試制成15千伏、26千安和31.5千安的真空斷路器，從而使真空斷路器進入了高電壓、大容量的電力系統。80年代中期，真空斷路器的分斷能力已達100千安。 中國從1958年開始研制真空開關，1960年西安交通大學和西安開關整流器廠共同研制成第一批6.7千伏、分斷能力為600安的真空開關;隨后又制成10千伏、分斷能力為 1.5千安的三相真空開關。1969年華光電子管廠和西安高壓電器研究所制成了 10千伏、2千安單相快速真空開關。70年代以后，中國已能獨立研制和生產各種規格的真空開關。
規格
1.真空斷路器通常可分多個電壓等級。低壓型一般用于防爆電氣使用。像煤礦等等。
2.額定電流達到5000A，開斷電流達到50kA的較好水平，并已發展到電壓達35kV等級。
3.80年代以前，真空斷路器處于發展的起步階段，技術上在不斷摸索，還不能制定技術標準，直到1985年后才制成相關的產品標準。
國內主要依據標準
JB/T 3855-2008《高壓交流真空斷路器》
DL/T 403-2017《高壓交流真空斷路器》
這里需要說明：IEC標準中并無與我國JB 3855相對應的專用標準，只是套用《IEC56交流高壓斷路器》。因此，我國真空斷路器的標準至少在下列幾個方面高于或嚴于IEC標準：
(1) 絕緣水平： 試驗電壓 IEC 中國
1min工頻耐壓(kV) 28 42(極間、極對地)48(斷口間)
1.2/50沖擊耐壓(kV) 75 75(極間、極對地)84(斷口間)
(2)電壽命試驗結束后真空滅弧室斷口的耐壓水平：IEC56中無規定。我國JB3855一96規定為：完成電壽命次數試驗后的真空斷路器，其斷口間絕緣能力應不低于初始絕緣水平的80%，即工頻1min33.6kV和沖擊60kV。
(3)觸頭合閘彈跳時間：IEC無規定，而我國規定要求不大于2ms。
(4)溫升試驗的試驗電流：IEC標準中，試驗電流就等于產品的額定電流。我國DL403-91中規定試驗電流為產品額定電流的110%。
2.真空斷路器的主要技術參數 真空斷路器的參數，大致可劃分為選用參數和運行參數兩個方面。前者供用戶設計選型時使用；后者則是斷路器本身的機械特性或運動特性，為運行、調整的技術指標。
下表是選用參數的列項說明，并以三種真空斷路器數據為例。
表中所列各項參數，均須按JB3855和DL403標準的要求，在產品的型式試驗中逐項加以驗證，最終數據以型式試驗報告為準。
主要結構
真空斷路器主要包含三大部分：真空滅弧室、電磁或彈簧操動機構、支架及其他部件。
真空滅弧室
按照開關型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空滅弧室、中間封接杯狀縱磁場小型化真空滅弧室、內封接式玻璃泡滅弧室，其基本結構如下：
①氣密絕緣系統(外殼)
由陶瓷、玻璃或微晶玻璃制成的氣密絕緣筒、動端蓋板、定端蓋板、不銹鋼波紋管組成的氣密絕緣系統是一個真空密閉容器。為了保證氣密性，除了在封接式要有嚴格的操作工藝，還要求材料本身透氣性和內部放氣量小。
②導電系統
由定導電桿、定跑弧面、定觸頭、動觸頭、動跑弧面、動導電桿構成。觸頭結構大致有三種：圓柱形觸頭、帶有螺旋槽跑弧面的橫向磁場觸頭、縱向磁場觸頭。目前采用縱磁場技術，此種滅弧室具有強而穩定的電弧開斷能力。
③屏蔽系統
屏蔽罩是真空滅弧室中不可缺少的元件，并且有圍繞觸頭的主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓用屏蔽罩等多種。主屏蔽罩的作用是：a防止燃弧過程中電弧生成物噴濺到絕緣外殼的內壁，從而降低外殼的絕緣強度。b改善滅弧室內部電場分布的均勻性，有利于降低局部場強，促進真空滅弧室小型化。c冷凝電弧生成物，吸收一部分電弧能量，有助于弧后間隙介質強度的恢復。
操作機構
按照斷路器型式不同，采用的操作機構不同。常用的操作機構有彈簧操作機構、CD10電磁操作機構、CD17電磁操作機構、CT19彈簧儲能操作機構、CT8彈簧儲能操作機構。
其它部件
基座、絕緣支撐件、絕緣子等
特點
①觸頭開距小，10KV真空斷路器的觸頭開距只有10mm左右，操作機構的操作功就小，機械部分行程小，其機械壽命就長。
②燃弧時間短，且與開關電流大小無關，一般只有半周波。
③熄弧后觸頭間隙介質恢復速度快，對開斷近區故障性能較好。
④由于觸頭在開斷電流時磨損量較小，所以觸頭的電氣壽命長，滿容量開斷達30-50次，額定電流開斷達5000次以上，噪音小適于頻繁操作。
⑤體積小、重量輕。
⑥適用于開斷容性負荷電流。
由于其優點很多，所以廣泛應用于變電站中，目前型號主要有：ZN12-10型、ZN28A-10型、ZN65A-12型、ZN12A-12型、VS1型、ZN30型等。
具體介紹
真空斷路器技術標準真空斷路器在我國近十年來得到了蓬勃的發展。產品從過去的ZN1～ZN5幾個品種發展到數十多個型號、品種，額定電流達到5000A，開斷電流達到50kA的較好水平，并已發展到電壓達35kV等級。
80年代以前，真空斷路器處于發展的起步階段，技術上在不斷摸索，還不能制定技術標準，直到1985年后才制定相關的產品標準。
國內主要依據標準：
JP3855-96《3.6～40.5kV交流高壓真空斷路器通用技術條件》
DL403-91《10～35kV戶內高壓斷路器訂貨技術條件》
這里需要說明：IEC標準中并無與我國JB3855相對應的專用標準，只是套用《IEC56交流高壓斷路器》。因此，我國真空斷路器的標準至少在下列幾個方面高于或嚴于IEC標準：
(1) 絕緣水平： 試驗電壓 IEC 中國
1min工頻耐壓(kV) 28 42(極間、極對地)48(斷口間)
1.2/50沖擊耐壓(kV) 75 75(極間、極對地)84(斷口間)
(2)電壽命試驗結束后真空滅弧室斷口的耐壓水平：IEC56中無規定。我國JB3855一96規定為：完成電壽命次數試驗后的真空斷路器，其斷口間絕緣能力應不低于初始絕緣水平的80%，即工頻1min33.6kV和沖擊60kV。
(3)觸頭合閘彈跳時間：IEC無規定，而我國規定要求不大于2ms。
(4)溫升試驗的試驗電流：IEC標準中，試驗電流就等于產品的額定電流。我國DL403-91中規定試驗電流為產品額定電流的110%。
2.真空斷路器的主要技術參數 真空斷路器的參數，大致可劃分為選用參數和運行參數兩個方面。前者供用戶設計選型時使用；后者則是斷路器本身的機械特性或運動特性，為運行、調整的技術指標。
工作原理
真空斷路器的工作原理是：當動、靜觸頭在操作機構的作用下分閘時，觸頭間產生電弧，觸頭表面在高溫下揮發出蒸汽，由于觸頭設計為特殊形狀，在電流通過時產生一磁場，電弧在此磁場作用下沿觸頭表面切線方向快速運動，在金屬圓筒(屏蔽罩)上凝結了部分金屬蒸汽，電弧在自然過零時就熄滅了，觸頭間的介質強度又迅速恢復起來。
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