減溼
[拼音]:zhenkong duanluqi
[英文]:vacuum circuit breaker
觸頭在高真空(氣壓為10-2~10-6帕)容器內閉合和斷開的一種斷路器。
發展簡史
1893年,美國的裡頓豪斯提出了結構簡單的真空滅弧室,並獲得了設計專利。1920年瑞典佛加公司第一次製成了真空開關。1926年美國索倫森等公佈的研究成果也顯示了在真空中分斷電流的可能性,但因分斷能力小,又受到真空技術和真空材料發展水平的限制,尚不能投入實際使用。隨著真空技術的發展,50年代美國才製成第一批適用於切斷電容器組等特殊要求的真空開關,分斷電流尚停在4千安的水平。由於真空材料冶煉技術上的進步和真空開關觸頭結構研究上所取得的突破,1961年,美國通用電氣公司開始生產15千伏、分斷電流為12.5千安的真空斷路器。1966年試製成15千伏、26千安和31.5千安的真空斷路器,從而使真空斷路器進入了高電壓、大容量的電力系統。80年代中期,真空斷路器的分斷能力已達100千安。
中國從1958年開始研製真空開關,1960年西安交通大學和西安開關整流器廠共同研製成第一批6.7千伏、分斷能力為600安的真空開關;隨後又製成10千伏、分斷能力為 1.5千安的三相真空開關。1969年華光電子管廠和西安高壓電器研究所製成了 10千伏、2千安單相快速真空開關。70年代以後,中國已能獨立研製和生產各種規格的真空開關。
真空電弧
當斷路器觸頭在真空中分斷電流時會產生真空電弧。真空電弧靠觸頭材料所生成的金屬蒸氣來維持。由於氣體壓力低,電弧等離子體中的電子、離子或金屬粒子具有強烈的擴散作用,因此真空電弧很容易被熄滅,並且觸頭間隙的介質強度恢復速度很高。真空電弧有擴散型和集聚型兩種基本形態。擴散型真空電弧通常在數千安以下的電流範圍內產生,它沒有顯著的陽極位降區,而陰極斑點不斷向四周迅速擴散。集聚型真空電弧在電流超過某個數值(一般在10千安以上)時產生,陰極上所有斑點相互吸引而集聚在一起,其運動變得很緩慢,並出現陽極斑點和位降區。
擴散型交流真空電弧一般在第一次電弧電流過零時就熄滅,這是因為擴散型電弧在電流過零後,觸頭不會再產生新的陰極斑點,間隙的介質強度恢復很快,當觸頭距離足夠大時,不會發生電弧重燃現象。集聚型真空電弧由於陽極斑點的形成,陰極和陽極表面都有較大面積和一定深度的熔融區,電極的熔融區在一定時間內仍向弧柱提供大量的金屬蒸氣,使得在恢復電壓上升過程中,弧區內仍是一個充滿金屬蒸氣的間隙,不可避免會發生間隙的擊穿而使電弧重燃。真空斷路器在分斷較大的交流短路電流時,通常要產生集聚型電弧,因而設計斷路器時需要採取必要的措施,使在被分斷的電流範圍內始終保持擴散型真空電弧;或者使大電流的集聚型真空電弧在工頻半波的末尾又轉變成擴散型電弧,從而使真空電弧在電流過零後不再引起重燃。
結構組成
真空斷路器主要組成部分是真空滅弧室。此外還有絕緣支撐、傳動機構、操動機構和基座等。真空滅弧室的結構原理見圖。
其外殼是由絕緣筒、兩個金屬端蓋和波紋管組成的密封容器。滅弧室內的靜觸頭固定在靜導電杆上,它穿過靜端蓋並與之焊成一體;動導電杆在中部與波紋管的一個埠焊在一起,波紋管的另一埠與動端蓋的中孔焊接,動導電杆則從中孔穿出外殼。由於波紋管在軸向上可以伸縮,因而這種結構既能實現在滅弧室外帶動動觸頭作合分運動,又能保證真空外殼的密封性。為防止電弧噴濺、燒灼而引起的絕緣破壞或零件燒損,在動、靜觸頭和波紋管周圍都裝有遮蔽罩。絕緣筒廣泛採用硬質玻璃和高氧化鋁陶瓷等無機絕緣材料,也可採用微晶玻璃作絕緣筒。
真空斷路器按真空滅弧室的佈置方式可分為落地式和懸臂式兩種,此外還有由此兩種方式相結合的綜合式和接地箱式。
特點和應用
真空斷路器具有下列特點:
(1)熄弧能力強,燃弧時間短,全分斷時間也短。
(2)觸頭電磨損小,電壽命長,觸頭不受外界有害氣體的侵蝕。
(3)觸頭開距小,減小了操動機構的操作功,機械壽命長。
(4)結構簡單,維修工作量小。真空滅弧室和觸頭不需檢修。
(5)體積小、重量輕。
(6)環境汙染小,電流分斷在密閉容器內進行,電弧生成物不會汙染周圍環境,操作時也沒有嚴重噪音,沒有易燃易爆介質,無爆炸和火災危險。
(7)適合於頻繁操作和快速切斷,特別適合於切斷電容性負載電路。
由於單斷口真空斷路器額定電壓相對較低,雖然研製出245千伏、500千伏和765千伏斷路器,但實際應用主要在70千伏及以下電壓等級的電網中。
參考書目
王季梅主編:《真空開關理論及其應用》,西安交通大學出版社,1986。