真空断路器工作原理与其他断路器相比之是灭弧介质不同罢了,真空不存在导电介质,使电弧快速熄灭,因此该断路器的动静触头之间的间距很少。该断路器一般用于电压等级相对低的厂用电配置中!随着电力系统的迅猛发展, 10KV 真空断路器在我国已经大批量地生产和使用。对于检修人员来说,提高对真空断路器的认识,加强维护保养,使其安全运行,成了一个迫在眉睫的问题。本文以 ZW27 — 12 为例,简要说明真空断路器的原理与维修。真空断路器截流过电压的抑制问题1.截流过电压产生原理真空断路器开断小电感电流时的截流现象,主要是由于电弧电流较小时,阴极斑点提供的金属蒸气不够充分和稳定引起的。真空电弧由电极在分断瞬间受热引起金属蒸发而形成,电弧使电极表面出现一些斑点,这些斑点上的金属会不断熔化和蒸发来维持真空电弧。开断大电流时,金属蒸气充分蒸发,电弧比较稳定,在工频电流自然过零时熄弧。试验证明,开断几百至几千安的交流电流时,一般不会发生截流现象。开断小电感电流时,如空载变压器激磁电流(一般只有额定电流的0.6%~2%),由于弧柱扩散速度太快,阴极斑点附近的金属蒸气压力和温度剧降,使金属质点的蒸发不能维持弧柱的扩散,造成电流到达零点之前的某一瞬时值时发生强制熄弧而形成截流。
真空具有很强的绝缘特性,在真空断路器中,气体非常稀薄,气体分子的自由行程相对较大,发生相互碰撞的几率很小,因此,碰撞游离不是真空间隙击穿的主要原因,而在高强电场作用下由电极析出的金属质点才是引起绝缘破坏的主要因素。
真空间隙中的绝缘强度不仅与间隙的大小,电场的均匀程度有关,而且受电极材料的性质及表面状况的影响较大。真空间隙在较小的距离间隙( 2—3 毫米)情况下,有比高压力空气与SF6 气体高的绝缘特性,这就是真空断路器的触头开距一般不大的原因。
电极材料对击穿电压的影响主要表现在材料的机械强度(抗拉强度)和金属材料的熔点上。抗拉强度和熔点越高,电极在真空下的绝缘强度越高。
实验表明,真空度越高,气体间隙的击穿电压越高,但在 10-4 托以上,就基本保持不变了,所以,要保持真空灭弧室的绝缘强度,其线托。真空断路器是中压电气设备中***发展前途的电器之一,因其体积小、重量轻、可靠性高、维修简单等优点,受到了电力部门的普遍欢迎,是目前最现代化的电力断路器之一。我市电力系统10kV断路器已全部更换成真空断路器。真空断路器的过电压问题在一定程度上影响了其发展速度,因此结合生产实际,研究和探讨过电压产生的原因,并采取一定的防护措施是非常必要的。真空断路器在开断交流小电流时,由于灭弧室本身的原因,当电流从峰值下降未到达自然零点时,电弧熄灭,电流被突然中断,电感负载上的剩余电磁能量就会产生过电压,我们称之为截流过电压。截流过电压并非真空断路器所独有,其它介质的断路器都有发生,只不过真空断路器更容易发生,尤其是在开断小电感电流时。
真空电弧和我们以前学习的气体电弧放电现象有很大的差别,气体的游离现象不是产生电弧的主要因素,真空电弧放电是在触头电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。同时,开断电流的大小不同,电弧表现的特点也不同。我们一般把它分为小电流真空电弧和大电流线、小电流真空电弧
触头在真空中开断时,产生电流和能量十分集聚的阴极斑点,从阴极斑点上大量地蒸发金属蒸汽,其中的金属原子和带电质点的密度都很高,电弧就在其中燃烧。同时,弧柱内的金属蒸汽和带电质点不断地向外扩散,电极也不断的蒸发新的质点来补充。在电流过零时,电弧的能量减小,电极的温度下降,蒸发作用减少,弧柱内的质点密度降低,最后,在过零时阴极斑消失,电弧熄灭。
在触头断开大的电流时,电弧的能量增大,阳极也严重发热,形成很强的集聚型的弧柱。同时,电动力的作用也明显了,因此,对于大电流真空电弧,触头间的磁场分布就对电弧的稳定性和熄弧性能有决定性的影响。如果电流太大,超过了极限开断电流,就会造成开断失败。此时,触头发热严重,电流过零以后仍然蒸发,介质恢复困难,不能断开电流。对于本文所研究的户外真空断路器手动分闸操作已经得到了很好的解决,它可以进行手动分闸操作,因为它的分闸操作与分闸保持都是靠分闸弹簧完成的,所以手动分闸速度与电流脉冲的分闸速度是一样的。关于手动合闸的问题,从原理上讲,单稳态永磁机构不能进行手动合闸操作,而且初步了解单稳态永磁机构真空断路器的手动合闸功能到目前为止还没有很好的解决方案。对采集到的信号加工处理,要比采集信号本身更为困难,信号加工和处理的目标有从现场中大量的背景干扰信号提取有用的信号;根据测得的信号进行故障分类;判断故障的严重程度,以便决定设备是否需要退出运行。为抑制现场测量中不可避免的干扰,除了应用硬件滤波器和数字滤波技术以外近年的研究发现小波变换技术可有效地滤除稳态信号(如现场测试中经常遇到的载波信号干扰和噪杂声干扰),可以把有用信号从比信号强几个数量级的干扰中提取出来。
真空断路器的生产厂家比较多,型号也较繁杂。按使用条件分为户内( ZNx—**)和户外(ZWx—**)两种类型。主要由框架部分,灭弧室部分(真空泡),和操动机构部分组成。
断路器本体部分由导电回路,绝缘系统,密封件和壳体组成。整体结构为三相共箱式。其中导电回路由进出线导电杆,进出线绝缘支座,导电夹,软连接与真空灭弧室连接而成。
机构为电动储能,电动分合闸,同时具有手动功能。整个结构由合闸弹簧,储能系统,过流脱扣器,分合闸线圈,手动分合闸系统,辅助开关,储能指示等部件组成。
真空断路器利用高真空中电流流过零点时,等离子体迅速扩散而熄灭电弧,完成切断电流的目的。其根本目标是获得绝缘系统状态的相关信息,再从这些信息中抽取出一定的标准或判据对系统进行判断,以便对系统采取相应的措施。并且,应利用相关性曲线将所有的非破坏性测试结果转换成残余击穿电压的形式。虽然通过其他办法,也可能得到一些比较灵敏的、能够在一定程度上反映绝缘状况的检测量但这些参量与绝缘老化之间可能并没有直接的联系且其寻找的过程也带有很大的盲目性。因此了解绝缘的老化机制是找到能够直接反映绝缘老化的检测量的基础。②检查真空断路器真空灭弧室是否漏气。③检查真空断路器二次回路的接头是否松动。④检查真空断路器辅助开关的接触是否良好。⑤检查真空断路器每相主导电回路的电阻值。⑥检查真空断路器各转动和运动部位的润滑情况。

