文档介绍：2010-2011年第一学期电气工程专业
电气信息学院李靖
2010. 11. 6
高压电器
第七章真空断路器
概述
一、真空开关的发展:
1、由于真空技术的发展,上世纪五十年代开始,美国制成了第一批适用于切合电容器组等特殊场合的真空负荷开关,但其开断电流较小。
2、六十年代初期,由于冶金技术上的进展,解决了开断大电流用的触头材料,使真空断路器获得了新的发展。又经过了几年的运行、研究、改进,真空断路器的开断电流达到了一般断路器的水平,即达40kA,从而使真空断路器进入了高电压、大容量的领域。由于真空断路器具有一系列明显的优点,
从七十年代开始,在国际上得到了迅速的发展,尤其在35kV以下更处于优势地位。
3、我国于1960年研制了第一批真空灭弧室,进行了部分试验;又于1965年试制成我国第一台二相真空开关(10kV,100A)。目前国内在真空开关和真空断路器方面的研究和生产均得到很大重视和迅速发展。
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二、生产现状:
国外:生产真空断路器的60多家公司,主要有12家:美国的GE公司和西屋公司;日本的东芝、日立、三菱、明电舍公司;德国的西门子、AEG、CALOREMAG公司;英国的GEC和HAWKER SIDDELEG公司,其中以东芝、三菱、明电舍、西门子、 AEG、 GE和西屋公司的规模最大,灭弧室年产量超过100万只。
国内:生产厂家有100多家,真空灭弧室的制造厂家有10余家。
主要的真空断路器制造厂有北京开关厂、锦州开关厂、天水长城开关厂、四川电器厂等。
主要的真空灭弧室生产厂有4401、777、771、779、沈阳灯泡厂等。
三、发展趋势:大容量、高电压、低过电压和小型化,而触头材料是关键。要求开断容量大、耐压强度高、载流水平低、电磨损率小、抗熔性能好。
目前,铜铬(ge)合金材料仍是最好的真空灭弧室触头材料。
四、要求掌握的内容:真空断路器由真空灭弧室、传动机构和操动机构的组成。重点掌握真空灭弧室、真空断路器和真空断路器的操作过电压。
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第一节真空灭弧室
真空灭弧室基础知识 http://wenku./view/
一、真空电弧:是高真空(*10-2Pa,*10-3Pa )下,触头材料的金属蒸汽的电弧放电。
真空电弧不是靠电极间气体分子的电离来维持的,它是依靠电极材料蒸发所形成的金属蒸汽的电离维持的。当真空灭弧室的触头在真空中带电分离时,电接触表面积迅速减小,最后只留下一个或几个微小的接触点(金属桥),在金属桥上电流密度非常大。随着金属桥缩小,其电流密度增大,温度也越来越高。最后金属桥熔化并蒸发出大量的金属蒸汽。金属蒸汽温度很高,同时又存在很强的电场,这样就会导致强烈的场致发射和金属蒸汽的电离,从而发展成真空电弧。由于触头的特殊构造,可使电弧均匀分布在触头表面,从而减小电弧能量和触头的电腐蚀速度,并使真空灭弧室具有较高的弧后介质强度恢复速度。燃弧过程中产生的金属蒸汽被屏蔽罩表面冷凝,释放的少量气体中的一部分被凝聚的金属蒸汽所吸收,一部分被管内吸气剂吸收,使真空灭弧室内一直维持高的真空度。
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1、安装前,用棉布或绸布蘸少许酒精,将灭弧室的绝缘外壳表面擦拭干净,同时将导电杆及电连接表面擦净,以使其与整机有良好的电接触。
2、按真空断路器的要求将真空灭弧室安装在真空断路器上并按真空灭弧室的要求进行调整。与灭弧室有关的机构参数应满足技术条件中的参数要求。3、安装、调整过程中,严禁用硬物撞击或敲打真空灭弧室外壳以免破碎漏气,同时对玻璃真空灭弧室应防止玻璃外壳划伤。否则开断过程玻壳受热后易破碎。4、紧固静端压板用的螺钉旋入灭弧室的深度应满足但不能超过灭弧室外形图标注的螺纹深度。5、安装开关与灭弧室动导电杆的连接螺杆时,如产品的动导电杆上有铣扁设计,则应用扳手夹住动导电杆的扁平面,以免使波纹管受扭力影响其寿命。
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二、真空间隙击穿的三种假设:
①场致发射:高电场强度集中在阴极表面的微小突端和尖端部分,引起电子发射,使该部分金属融化蒸发而发展成电弧;
②团粒作用:附着在电极表面上的微小金属屑(统称为团粒)受到电场作用从一极加速通过真空间隙达到另一极,团粒和电极碰撞,使团粒融化和蒸发,金属蒸汽被电子游离,导致绝缘击穿;
③电极的二次电子发射:间隙中的正离子和光子等,撞击阴极而引起二次发射,或加强了场致发射而引起绝缘击穿。
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三、真空电弧的二种形态:
①扩散型:小电流真空电弧(单阴极模型);
②集聚型:大电流真空电弧。
图7-1示出它们的电弧示意图。
四、真空电弧的熄弧原理:
①扩散型:电流过零后,新阴极不会产生阴极斑点,真空容器间隙只要距离足够,电弧就不会重燃。
②集聚型:在恢复电压作用下,由于原来阳极