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真空断路器的灭弧原理及其灭弧技术介绍发布时间:2018-8-23 | 来源:betway西汉姆-betway必威体育-首页

真空断路器灭弧原理:

1、真空灭弧室中电弧的点燃是由于真空断路器刚分瞬间,触头表面蒸发金属蒸汽,并被游离而形成电弧造成的。真空灭弧室中电弧弧柱压差很大,质量密度差也很大,因而弧柱的金属蒸汽(带电质点)将迅速向触头外扩散,加剧了去游离作用,加上电弧弧柱被拉长、拉细,从而得到更好的冷却,电弧迅速熄灭,介质绝缘强度很快得到恢复,从而阻止电弧在交流电流自然过零后重燃。

2、交流真空电弧在电流过零点熄灭。触头间的附加磁场保证在电弧熄灭前不发生收缩,触头间的距离保证电弧熄灭后不发生重燃。一般燃弧时间持续5-15ms。

3、直流真空电弧的熄灭比较复杂,直流电弧没有过零点,因此需要熄灭直流电弧必须人为制造电流过零点。一般是在直流断路器主回路中并联电容,让电容器反向放电来达到电流强制过零的目的。

真空断路器灭弧技术研究方向:

1、提高真空灭弧室绝缘耐受能力的措施:

真空断路器要向高电压使用领域发展,提高真空灭弧室断口极间绝缘耐受能力制成额定电压较高的单独断口真空灭弧室的经济意义是巨大的,不但可减少串联断口的数量,而且使断路器结构简单,从而提高了设备可靠性并使设备造价亦相应降低。提高单断口真空灭弧室的绝缘耐受能力主要在下列三方面采取措施。

2、真空灭弧室内触头间耐压强度的提高:

前面以说过,在灭弧室内部高度真空的情况下,触头间存在的气体非常稀少,不会受极间电压而产生游离,但极间发生击穿是客观存在,从而产生几种真空绝缘破坏机理的解释。真空间隙实际击穿时,有可能是几种机理同时发生作用,而且击穿途径中总是有游离气体存在,这是由施加电压后产生的金属蒸汽或触头释放了所吸附的气体提供的。基于此点出发,采取下列措施以提高真空灭弧室触头间隙的耐压性能:

(1)选择熔点或沸点高,热传导率小,机械强度和硬度大的触头材料;

(2)预先向触头间隙施加高电压,使其反复放电,使触头表面附着的金属或绝缘微粒熔化,蒸发,即所谓"老炼处理";

(3)清除吸附在触头或灭弧室表面上的气体,即进行加热脱气处理;

(4)选择合适的触头形状,改善触头的电场分布。

3、提高开断电流后触头极间的绝缘恢复速度:

通常断路开断电流成功的关键在于电弧电流过零后,触头间隙绝缘恢复速度快于触头间隙间的暂态恢复电压速度,就不会发生重燃而达到成功开断。真空灭弧室开断电流时,电弧放出的金属蒸汽在电弧电流过零时会迅速扩散,遇到触头或屏蔽罩表面会立即凝结。因此欲求在开断电流相应的触头尺寸,材质,形态,触头间隙以及电流开断时产生的金属蒸汽密度,带电粒子密度等影响因素进行反复实验取得试验数据作分析研究。发现触头直径越大且触头间隙越小,电流开断后的绝缘强度恢复越快;纵向磁场触头结构的采用,有极为良好的弧后绝缘恢复特性。

4、提高真空灭弧室的外部绝缘:

真空灭弧室的外部表面,如处于正常的大气之中,则绝缘耐压是很低的,不能适合高电压条件下使用,随着真空断路器向高电压,小型化方向发展,对真空灭弧室外部表面采取下列强化措施:

(1)用环氧树脂绝缘包裹真空灭弧室陶瓷外壳表面,环氧树脂具有高绝缘性能,其冲击电压为50kV/mm,工频耐压为30kV/mm,而且其制品机械强度高,浇注加工性能好,可以较容易成型复盖于陶瓷外壳表面,从而达到灭弧室外表面绝缘强化的目的。并提高了耐污性能,使所需对地绝缘更趋合理化。户外真空断路则往往采用带有裙边的硅胶外套作管,复盖于陶瓷外壳的表面,具有更好的抗雾闪性能,但机械强度则不如环氧树脂制间。

(2)将真空灭弧室置于SF6气体之中,使陶瓷外壳为SF6气体所包围,由于SF6气体只起绝缘作用,其充气压力一般是不高的。

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