真空滅弧室自從問世以來,一直在不斷的向小型化、高可靠性、低成本方面發(fā)展,隨著真空開關(guān)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,真空滅弧室也有了新的發(fā)展方向。
真空滅弧室的發(fā)展趨勢
1、小型化
真空電弧理論的發(fā)展和內(nèi)部電場優(yōu)化使真空滅弧室體積更小;復(fù)合絕緣技術(shù)的應(yīng)用使真空滅弧室結(jié)構(gòu)尺寸大大減小;真空斷路器機(jī)械特性的改進(jìn)、同步開斷技術(shù)和高性能觸頭材料的應(yīng)用使真空滅弧室“升級”,使用成為可能。真空滅弧室的小型化工作不論在國內(nèi)還是在國外已經(jīng)進(jìn)行了很多年,并已取得了一定的成效。德國Calor-Emag公司新研制成的VC2型真空斷路器,其12kV、20kA的真空滅弧室的觸頭直徑僅為40mm,12kV、50kA真空滅弧室的觸頭直徑為80mm。德國AEG公司最新推出的第三代真空滅弧室,其體積比縮小到原來產(chǎn)品的1/3。日本東芝公司研制成功SADE技術(shù),使用該技術(shù)的真空滅弧室體積只有采用線圈式觸頭結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品的一半。
2、低成本
真空滅弧室的小型化保證了低成本實現(xiàn)的可能。在近20年的時間里,國產(chǎn)真空滅弧室的體積減小了50%,價格降低了70%左右,其中有生產(chǎn)廠家提高工藝水平(如一次封排工藝的普遍采用),提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本的努力,也與觸頭、波紋管、陶瓷殼等零件成本的降低密切相關(guān)。
3、高電壓
隨著真空開關(guān)制造技術(shù)和理論研究水平的不斷提高,真空開關(guān)的發(fā)展已在嘗試著向高電壓大容量方向發(fā)展。美國通用電氣公司1980年后生產(chǎn)出了168kV/40kA的雙斷口真空斷路器,日本明電舍公司1980年開始生產(chǎn)145kV/31.5kA單斷口真空斷路器,日本東芝公司1987年研制成功了145kV/31.5kA單斷口真空滅弧室及168kV雙斷口真空斷路器。此外,日本三菱公司已研制成功270kV單斷口真空滅弧室,并且準(zhǔn)備發(fā)展500kV雙斷口真空斷路器,一旦研制成功,估計其造價比同電壓等級的六氟化硫斷路器低。國內(nèi)目前已有北京開關(guān)廠和西安高壓開關(guān)廠研制的126kV真空斷路器(均采用日本明電舍真空滅弧室)一次通過了全部型式試驗并完成鑒定。
4、大電流
發(fā)電機(jī)保護(hù)用斷路器由于額定工作電流較大,對真空斷路器來說溫升要求較難達(dá)到,同時,由于其短路電流開斷后瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升速率高,要求有更高的介質(zhì)恢復(fù)速度,因此,這方面的使用一直受到限制。但近幾年在發(fā)電機(jī)保護(hù)用的真空斷路器、真空滅弧室方面都有了長足發(fā)展,目前國內(nèi)已經(jīng)可以生產(chǎn)6300A/80kA的真空型發(fā)電機(jī)保護(hù)用斷路器。
5、低電壓
低壓開關(guān)電器產(chǎn)品是量大面廣的電器基礎(chǔ)元件,由于真空開關(guān)具有防爆和壽命長的特點,只要價格限制在一定水平,是有十分巨大的市場前景的。德國西門子公司1994年推出了額定電壓380V~1140V、額定電流630A~2500A、額定短路開斷電流為20kA~65kA的真空斷路器產(chǎn)品。目前國內(nèi)已研制出了380V~1140V、額定電流1600A~3200A、額定短路開斷電流30kA~80kA的低壓真空斷路器及其真空滅弧室。
6、固封極柱(固封式真空滅弧室)
采用APG技術(shù),將真空滅弧室及其它的連接組件固封成極柱,極大的提高了真空斷路器的耐候性,減少了相間距,使真空斷路器的結(jié)構(gòu)更加緊湊,體積更小;固封技術(shù)的應(yīng)用,使真空滅弧室的外絕緣水平得到了強(qiáng)化,真空滅弧室的高度尺寸尤其是絕緣外殼的尺寸可以盡量縮短,在內(nèi)部絕緣優(yōu)化的基礎(chǔ)上,真空滅弧室的體積也相應(yīng)減少。但固封技術(shù)要求在真空滅弧室與緩沖層、緩沖層與環(huán)氧樹脂之間形成良好的結(jié)合,不能有空氣隙,否則很容易產(chǎn)生絕緣擊穿。
7、長壽命
車載開關(guān)及電弧爐用頻繁操作的斷路器要求機(jī)械壽命長達(dá)10萬次甚至25萬次。隨著新型的操動機(jī)構(gòu)如永磁機(jī)構(gòu)的研制開發(fā)、波紋管制造技術(shù)的改進(jìn)、真空滅弧室裝配工藝的優(yōu)化,長壽命的機(jī)構(gòu)和真空滅弧室相繼開發(fā)出來,雖然l0萬次機(jī)械壽命的真空滅弧室已經(jīng)通過了型式試驗,但在長壽命真空滅弧室方面還有許多工作要做,首先要保證一致性,其次要向更高的壽命要求進(jìn)軍,滿足市場需求。
8、專用化
在市場日益細(xì)分的今天,一些專用的開關(guān)應(yīng)運而生。鑒于開合電容器組時真空開關(guān)重燃引起的過電壓會對電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害,有必要研制開合電容器組專用的真空開關(guān)。同樣,在鐵合金廠,用于電弧冶煉爐的開關(guān)由于操作過電壓比較高、使用環(huán)境惡劣,要求真空開關(guān)極間和對地的絕緣水平要高、過電壓要低、使用壽命要長,因此有必要研制針對鐵合金廠的新型真空開關(guān)及真空滅弧室。
真空滅弧室的使用方法注意事項
1. 使用前的檢查
1.1 外形、外觀檢查
檢查包裝是否完好,開箱后應(yīng)檢查外觀、核對產(chǎn)品與合格證是否相符。正常產(chǎn)品在用手搖動時,管內(nèi)無異響,玻璃或陶瓷外殼完整,無機(jī)械損傷。
1.2 工頻耐壓檢查
真空滅弧室在使用前應(yīng)進(jìn)行一次工頻耐壓測試。測試前應(yīng)用干布或酒精潤濕的擦布清潔表面。測試規(guī)范為:在額定開距時,在兩端加額定工頻耐受電壓的70%,穩(wěn)定一分鐘,然后在一分鐘內(nèi)升至額定工頻耐受電壓,保持一分鐘無指示儀表指針突變及跳閘現(xiàn)象即為合格。允許管內(nèi)由零星火星及其它輕微的發(fā)光現(xiàn)象。
2. 真空滅弧室的安裝
1.1 安裝前,用棉布或綢布蘸少許酒精,將絕緣外殼的表面擦干凈,同時將導(dǎo)電桿及電連接表面擦干凈,以使其與整機(jī)有良好的電接觸。
1.2 裝入真空滅弧室后,按要求進(jìn)行調(diào)整。與真空滅弧室有關(guān)的機(jī)械參數(shù)應(yīng)滿足技術(shù)條件中給出的參數(shù)要求。
3. 安裝中應(yīng)注意的事項
3.1 真空滅弧室在工作時,必須有導(dǎo)向裝置,使用動導(dǎo)電桿對整管軸線的同軸度符合要求,波紋管不受扭力。
3.2 安裝中,嚴(yán)禁用硬物撞擊或敲打管子外殼,以免破碎而漏氣,同時防止玻璃外殼劃傷,否則開斷過程玻璃受力受熱后易破碎。
3.3 注意保證真空滅弧室導(dǎo)電桿的同軸度,或與定端端面的垂直度。
3.4 注意不要反復(fù)拆卸真空滅弧室,以防止連接鑼孔滑扣;也不應(yīng)扭轉(zhuǎn)動導(dǎo)電桿,過量壓縮波紋管,以免使波紋管產(chǎn)生扭力、劃傷,影響使用壽命。
3.5 安裝中,注意施加在真空滅弧室兩端面的力不應(yīng)超出產(chǎn)品技術(shù)條件中規(guī)定的靜態(tài)安全壓力。
4. 使用
4.1 使用中應(yīng)定期用工頻耐壓法檢查真空滅弧室的真空度。
4.2 定期檢查真空滅弧室觸頭的燒損情況,當(dāng)其達(dá)到動導(dǎo)電桿的燒損標(biāo)記,或燒損厚度超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值時,表明真空滅弧室電器壽命終了,應(yīng)予以更換。
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