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真空滅弧室的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

日期:2024-12-23 16:09
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摘要:

真空滅弧室的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

真空滅弧室,又名真空開關(guān)管,是中高壓電力開關(guān)的核心部件,其主要作用是,通過管內(nèi)真空優(yōu)良的絕緣性使中高壓電路切斷電源後能迅速熄弧並抑製電流,避免事故和意外的發(fā)生,主要應(yīng)用於電力的輸配電控製係統(tǒng),還應(yīng)用於冶金、礦山、石油、化工、鐵路、廣播、通訊、工業(yè)高頻加熱等配電係統(tǒng)。具有節(jié)能、節(jié)材、防火、防爆、體積小、壽命長、維護(hù)費(fèi)用低、運(yùn)行可靠和無汙染等特點(diǎn)。真空滅弧室從用途上又分為斷路器用滅弧室和負(fù)荷開關(guān)用滅弧室,斷路器滅弧室主要用於電力部門中的變電站和電網(wǎng)設(shè)施,負(fù)荷開關(guān)用滅弧室主要用於電網(wǎng)的終端用戶。 
   
我公司生產(chǎn)的多種型號的真空滅弧室,按其用途、參數(shù)、開斷容量可分為斷路器用真空滅弧室、負(fù)荷開關(guān)用真空滅弧室、接觸器用真空滅弧室、重合器用真空滅弧室和分段器用真空滅弧室等。 
   
其結(jié)構(gòu)形式均由氣密絕緣外殼、導(dǎo)電回路、屏蔽係統(tǒng)、波紋管等部分組成。 

1.排氣管保護(hù)罩 
2.
排氣管密封刀口 
3.
環(huán)氧樹脂填料 
4.
定端蓋版 
5.
定導(dǎo)電桿 
6.
屏蔽筒 
7.
玻殼(或陶瓷殼) 
8.
定觸頭座 
9.
定觸頭 
10.
動觸頭 
11.
動觸頭座 
12.
動導(dǎo)電桿 
13.
波紋管 
14.
均壓罩 
15.
動端蓋版 
16.導(dǎo)向套 
 

  1. 氣密絕緣係統(tǒng) 
    由玻璃或陶瓷製成的氣密絕緣外殼、動端蓋板、定端蓋板,不鏽鋼波紋管組成了氣密絕緣係統(tǒng)。為了保證玻璃、陶瓷與金屬之間有良好的氣密性,除了封接時(shí)要有嚴(yán)格的操作工藝外,還要求材料本身的透氣性儘量小和內(nèi)部放氣量限製到極小值。不鏽鋼波紋管的作用不僅能將真空滅弧室內(nèi)部的真空狀態(tài)與外部的大氣狀態(tài)隔離開來,而且能使動觸頭連同動導(dǎo)電桿在規(guī)定的範(fàn)圍內(nèi)運(yùn)動,以完成真空開關(guān)的閉合與分?jǐn)嗖僮鳌?nbsp;
     
    2
    、導(dǎo)電係統(tǒng) 
    定導(dǎo)電桿、定跑弧麵、定觸頭、動觸頭、動跑弧麵、動導(dǎo)電桿構(gòu)成了滅弧室的導(dǎo)電係統(tǒng)。其中定導(dǎo)電桿、定跑弧麵、定觸頭合稱定電極,動觸頭、動跑弧麵、動導(dǎo)電桿合稱動電極,由真空滅弧室組裝成的真空斷路器,真空負(fù)荷開關(guān)和真空接觸器合閘時(shí),操動機(jī)構(gòu)通過動導(dǎo)電桿的運(yùn)動,使兩觸頭閉合,完成了電路的接通。為了使兩觸頭間的接觸電阻儘可能減小且保持穩(wěn)定和滅弧室承受動穩(wěn)定電流時(shí)有良好的機(jī)械強(qiáng)度,真空開關(guān)在動導(dǎo)電桿一端設(shè)置有導(dǎo)向套,並使用一組壓縮彈簧,使兩觸頭間保持有一個(gè)額定壓力。當(dāng)真空開關(guān)分?jǐn)嚯娏鲿r(shí),滅弧室兩觸頭分離並在其間產(chǎn)生電弧,直至電流自然過零時(shí)電弧熄滅,便完成了電路的開斷。 
     
    3
    、屏蔽係統(tǒng) 
    真空滅弧室的屏蔽係統(tǒng)主要由屏蔽筒,屏蔽罩和其他零件組成。 
    屏蔽係統(tǒng)的主要作用是: 
    1
    )防止觸頭在燃弧過程中產(chǎn)生大量的金屬蒸汽和液滴噴濺,汙染絕緣外殼的內(nèi)壁,避免造成真空滅弧室外殼的絕緣強(qiáng)度下降或產(chǎn)生閃絡(luò)。 
    2
    )改善真空滅弧室內(nèi)部的電場分布,有利於真空滅弧室絕緣外殼的小型化,尤其是對於高電壓的真空滅弧室小型化有顯著效果。 
    3
    )吸收一部分電弧能量,冷凝電弧生成物。特彆是真空滅弧室在開斷短路電流時(shí),電弧所產(chǎn)生的熱能大部分被屏蔽係統(tǒng)所吸收,有利於提高觸頭間的介質(zhì)恢複強(qiáng)度。屏蔽係統(tǒng)吸收電弧生成物的量越大,說明他吸收的能量也越大,這對增加真空滅弧室的開斷容量起良好作用。 
     
    4
    、觸頭 
    觸頭是產(chǎn)生電弧、熄滅電弧的部位,對材料和結(jié)構(gòu)的要求都比較高。 
    4.1
    對觸頭材料有以下要求: 
    1
    )高開斷能力。要求材料本身的導(dǎo)電率大,熱傳導(dǎo)係數(shù)小,熱容量大,熱電子發(fā)射能力低。 
    2
    )高擊穿電壓。擊穿電壓高,介質(zhì)恢複強(qiáng)度就高,對滅弧有利。 
    3
    )高的抗電腐蝕性。即經(jīng)得起電弧的燒蝕,金屬蒸發(fā)量少。 
    4
    )抗熔焊能力。 
    5)低截流電流值,希望在2.5A
    以下。 
    6
    )低含氣量。 
    目前斷路器用真空滅弧室的觸頭材料大都采用銅鉻合金,銅與鉻各占
    50%。在上、下觸頭的對接麵上各焊上一塊銅鉻合金片,一般厚度各為3mm
    。其餘部分稱為觸頭座,用無氧銅製造即可。 
    4.2
    觸頭結(jié)構(gòu) 
    觸頭結(jié)構(gòu)對滅孤室的開斷能力有很大影響。采用不同結(jié)構(gòu)觸頭產(chǎn)生的滅弧效果有所不同的,早期采用簡單的圓柱形觸頭,結(jié)構(gòu)雖簡單,但開斷能力不能滿足斷路器的要求,僅能開斷
    10kA以下電流,目前僅有真空負(fù)荷開關(guān)、高壓真空接觸器等用真空開關(guān)管才采用。目前,常采用的有螺旋糟型結(jié)構(gòu)觸頭、帶斜槽杯狀結(jié)構(gòu)觸頭和縱磁場杯狀結(jié)構(gòu)觸頭三種,其中以采用縱磁場杯狀結(jié)構(gòu)觸頭為主。
 

5、波紋管 
真空滅弧室的波紋管主要擔(dān)負(fù)保證動電極在一定範(fàn)圍內(nèi)運(yùn)動和長期保持高真空的功能,並保證真空滅弧室具有很高的機(jī)械壽命。 
真空滅弧室的波紋管是由厚度為
0.1~0.2mm
的不鏽鋼製成的薄壁元件。真空開關(guān)在分合過程中,滅弧室波紋管受伸縮作用,波紋管截麵上受變應(yīng)力作用,所以波紋管的壽命應(yīng)根據(jù)反複伸縮量和使用壓力來確定。 
波紋管的疲勞壽命和工作條件的受熱溫度有關(guān),真空滅弧室在分?jǐn)啻蟮亩搪冯娏麽?,?dǎo)電桿的餘熱傳遞到波紋管上,使波紋管的溫度升高,當(dāng)溫升達(dá)到一定程度時(shí),這就會影響波紋管的疲勞強(qiáng)度
6
、工作原理 
真空滅弧室是用密封在真空中的一對觸頭來實(shí)現(xiàn)電力電路的接通與分?jǐn)喙δ艿囊环N電真空器件,是利用高真空座絕緣介質(zhì)。當(dāng)其斷開一定數(shù)值的電流時(shí),動、定觸頭在分離的瞬間,電流收縮到觸頭剛分離的某一點(diǎn)或某幾點(diǎn)上,表現(xiàn)電極間電阻劇烈增大和溫度迅速提高,直至發(fā)生電極金屬的蒸發(fā),同時(shí)形成極高的電場強(qiáng)度,導(dǎo)致劇烈的場致發(fā)射和間隙的擊穿,產(chǎn)生了真空電弧,當(dāng)工作電流接近零時(shí),同時(shí)觸頭間距的增大,真空電弧的等離子體很快向四周擴(kuò)散,電弧電流過零後,觸頭間隙的介質(zhì)迅速由導(dǎo)電體變?yōu)榻^緣體,於是電流被分?jǐn)啵_斷結(jié)束。
 

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