1、會計學1發電廠變電站電氣設備高壓開關電器真發電廠變電站電氣設備高壓開關電器真空斷路器空斷路器教學內容教學內容首頁一、真空電弧及有關概念一、真空電弧及有關概念 真空間隙氣體稀薄，氣體分子的自由行程大，發生碰撞游離的真空間隙氣體稀薄，氣體分子的自由行程大，發生碰撞游離的機會少，擊穿電壓高，絕緣強度高。機會少，擊穿電壓高，絕緣強度高。真空度一般要求在真空度一般要求在1.331.3310-310-31.331.3310-7Pa10-7Pa之間。之間。4真空中的電弧真空中的電弧 真空電弧的形成：在開斷電流時，隨著觸頭的分離，真空電弧的形成：在開斷電流時，隨著觸頭的分離，觸頭接觸面積迅速減少，其電流密度非

2、常大，溫度急劇升觸頭接觸面積迅速減少，其電流密度非常大，溫度急劇升高，使接觸點的金屬熔化并蒸發出大量的金屬蒸汽。由于高，使接觸點的金屬熔化并蒸發出大量的金屬蒸汽。由于金屬蒸汽溫度很高，同時又存在很強的電場，導致強電場金屬蒸汽溫度很高，同時又存在很強的電場，導致強電場發射和金屬蒸汽的電離，從而發展成真空電弧。發射和金屬蒸汽的電離，從而發展成真空電弧。 真空電弧實質：觸頭電極蒸發出來的金屬蒸汽導電。真空電弧實質：觸頭電極蒸發出來的金屬蒸汽導電。 真空電弧的特性主要取決于：觸頭材料及其表面狀況真空電弧的特性主要取決于：觸頭材料及其表面狀況還與剩余氣體的種類、間隙距離和電場的均勻程度有關。還與剩余氣體

3、的種類、間隙距離和電場的均勻程度有關。 真空電弧的熄滅：在真空電弧中生成帶電粒子和金屬真空電弧的熄滅：在真空電弧中生成帶電粒子和金屬蒸汽具有很高擴散速度的特性，在電弧電流過零，電弧暫蒸汽具有很高擴散速度的特性，在電弧電流過零，電弧暫時熄滅時，使觸頭間隙介質強度能很快恢復而實現滅弧的。時熄滅時，使觸頭間隙介質強度能很快恢復而實現滅弧的。 真空斷路器觸頭間隙絕緣強度的恢復，取決于帶電粒子的擴散真空斷路器觸頭間隙絕緣強度的恢復，取決于帶電粒子的擴散速度、開斷電流的大小以及觸頭的面積、形狀和材料等因素。速度、開斷電流的大小以及觸頭的面積、形狀和材料等因素。 在燃弧區域施加橫向磁場和縱向磁場，驅動電弧高

4、速擴散運動，在燃弧區域施加橫向磁場和縱向磁場，驅動電弧高速擴散運動，可以提高介質強度的恢復速度，還能減輕觸頭的燒損程度，提高使可以提高介質強度的恢復速度，還能減輕觸頭的燒損程度，提高使用壽命。用壽命。二、真空斷路器的特點二、真空斷路器的特點缺點：缺點：1開斷感性負載或容性負載時，容易引起過電壓。開斷感性負載或容性負載時，容易引起過電壓。2觸頭采用對接式結構，操動機構使用彈簧，容易產觸頭采用對接式結構，操動機構使用彈簧，容易產生合閘彈跳與分閘反彈。生合閘彈跳與分閘反彈。 合閘彈跳會產生較高的過電壓，影響電網的穩定合閘彈跳會產生較高的過電壓，影響電網的穩定運行，還會使觸頭燒損，甚至熔焊，特別在投入

5、電容運行，還會使觸頭燒損，甚至熔焊，特別在投入電容器組產生涌流時及短路關合的情況下更加嚴重。器組產生涌流時及短路關合的情況下更加嚴重。 分閘反彈會減小弧后觸頭間距，導致弧后的重擊分閘反彈會減小弧后觸頭間距，導致弧后的重擊穿，后果十分嚴重。穿，后果十分嚴重。3對密封工藝、制造工藝要求很高，價格較高。對密封工藝、制造工藝要求很高，價格較高。三、真空斷路器的過電壓及限制措施三、真空斷路器的過電壓及限制措施 四、真空滅弧室的基本結構四、真空滅弧室的基本結構 1.1.絕緣外殼：既是真空容器，又是動靜觸頭間的絕緣體。絕緣外殼：既是真空容器，又是動靜觸頭間的絕緣體。 作用：支持動靜觸頭和屏蔽罩等金屬部件，與

6、這些部件氣作用：支持動靜觸頭和屏蔽罩等金屬部件，與這些部件氣密地焊接在一起，以確保滅弧室內的高真空度。密地焊接在一起，以確保滅弧室內的高真空度。 絕緣外殼材料：硬質玻璃、氧化鋁陶瓷或微晶玻璃。絕緣外殼材料：硬質玻璃、氧化鋁陶瓷或微晶玻璃。2.2.觸頭：既是關合時的通流元件，又是開斷時的滅弧元件。觸頭：既是關合時的通流元件，又是開斷時的滅弧元件。觸頭材料：銅鉍合金和銅鉻合金。觸頭材料：銅鉍合金和銅鉻合金。觸頭的結構形式：采用對接式結構，有三種類型，即平板觸觸頭的結構形式：采用對接式結構，有三種類型，即平板觸頭、橫向磁場觸頭和縱向磁場觸頭，如圖所示。這些觸頭的頭、橫向磁場觸頭和縱向磁場觸頭，如圖所

7、示。這些觸頭的共同特點是利用磁場力使真空電弧很快地運動，防止在觸頭共同特點是利用磁場力使真空電弧很快地運動，防止在觸頭上產生需要長時間冷卻的受熱區域。上產生需要長時間冷卻的受熱區域。動畫點擊動畫點擊四、真空滅弧室的基本結構四、真空滅弧室的基本結構（a a）平板觸頭；（）平板觸頭；（b b）杯狀觸頭（橫磁場）；（）杯狀觸頭（橫磁場）；（c c）螺旋）螺旋觸頭（橫磁場）；（觸頭（橫磁場）；（d d）縱磁場觸頭；（）縱磁場觸頭；（e e）縱磁場觸頭）縱磁場觸頭 平板觸頭平板觸頭: :如圖（如圖（a a）所示，現已被淘汰，使用較多的是橫向磁）所示，現已被淘汰，使用較多的是橫向磁場觸頭和縱向磁場觸頭。場

8、觸頭和縱向磁場觸頭。 橫向磁場觸頭：利用電流流過觸頭時產生的橫向磁場驅使電弧在橫向磁場觸頭：利用電流流過觸頭時產生的橫向磁場驅使電弧在觸頭表面運動的觸頭。主要類型有螺旋觸頭觸頭表面運動的觸頭。主要類型有螺旋觸頭( (用于開斷小于用于開斷小于40kA40kA的電的電流，近年來趨于淘汰流，近年來趨于淘汰) )如圖（如圖（c c）所示和杯狀觸頭）所示和杯狀觸頭( (可以開斷可以開斷40kA40kA以上以上的電流的電流) )如圖（如圖（b b）所示。）所示。 縱向磁場觸頭：利用在磁場間隙中呈現的縱向磁場來提高開縱向磁場觸頭：利用在磁場間隙中呈現的縱向磁場來提高開斷能力的觸頭。適合開斷大電流的需要，其開

9、斷電流可以達到斷能力的觸頭。適合開斷大電流的需要，其開斷電流可以達到70kA70kA，在實驗室已高達，在實驗室已高達200kA200kA。縱向磁場觸頭分為線圈型觸頭和。縱向磁場觸頭分為線圈型觸頭和杯狀觸頭，如圖（杯狀觸頭，如圖（d d）、（）、（e e）所示。）所示。 動、靜觸頭分別焊在動、靜導電桿上，用波紋管實現密封。動觸動、靜觸頭分別焊在動、靜導電桿上，用波紋管實現密封。動觸頭位于滅弧室的下部，在機構驅動力的作用下，能在滅弧室內沿軸向頭位于滅弧室的下部，在機構驅動力的作用下，能在滅弧室內沿軸向移動，完成分、合閘。在與動觸頭連接的導電桿周圍和外殼之間裝有移動，完成分、合閘。在與動觸頭連接的導

10、電桿周圍和外殼之間裝有導向管。用以保證動觸頭在上、下方向準確地運動。導向管采用低摩導向管。用以保證動觸頭在上、下方向準確地運動。導向管采用低摩擦力的絕緣材料制作。擦力的絕緣材料制作。 四、真空滅弧室的基本結構四、真空滅弧室的基本結構 防止燃弧過程中觸頭間產生的大量金屬蒸汽和金屬顆粒噴防止燃弧過程中觸頭間產生的大量金屬蒸汽和金屬顆粒噴濺到絕緣外殼的內壁，導致外殼的絕緣強度降低或閃絡。濺到絕緣外殼的內壁，導致外殼的絕緣強度降低或閃絡。 改善滅弧室內部電場的均勻分布，降低局部電場強度，提改善滅弧室內部電場的均勻分布，降低局部電場強度，提高絕緣性能，有利于促進真空滅弧室小型化。高絕緣性能，有利于促進真

11、空滅弧室小型化。 吸收部分電弧能量，冷卻和凝結電弧生成物，有利于提高吸收部分電弧能量，冷卻和凝結電弧生成物，有利于提高電弧熄滅后間隙介質強度的恢復速度，這對于增大滅弧室的開電弧熄滅后間隙介質強度的恢復速度，這對于增大滅弧室的開斷能力起到很大作用。斷能力起到很大作用。4波紋管波紋管 用于保證動觸頭在一定行程范圍內運動時，不破用于保證動觸頭在一定行程范圍內運動時，不破壞滅弧室的密封狀態。壞滅弧室的密封狀態。 材料：通常采用不銹鋼。材料：通常采用不銹鋼。 結構：液壓成形和膜片焊接兩種。結構：液壓成形和膜片焊接兩種。 波紋管是真空滅弧室中最易損壞的部件，真空斷路波紋管是真空滅弧室中最易損壞的部件，真空

12、斷路器觸頭每分合一次，波紋管便產生一次機械變形，長器觸頭每分合一次，波紋管便產生一次機械變形，長期頻繁和劇烈的變形容易使波紋管因材料疲勞而損壞，期頻繁和劇烈的變形容易使波紋管因材料疲勞而損壞，其金屬的疲勞壽命，決定了真空滅弧室的機械壽命。其金屬的疲勞壽命，決定了真空滅弧室的機械壽命。五、真空斷路器實例五、真空斷路器實例 ZN28ZN281212整體式真空斷路器總體結構為落地式整體式真空斷路器總體結構為落地式 。1 1開距調整墊片；開距調整墊片；2 2觸頭觸頭壓力彈簧；壓力彈簧；3 3彈簧座；彈簧座；4 4接觸行程調整螺栓；接觸行程調整螺栓；5 5拐臂；拐臂；6 6導向板；導向板；7 7導電夾緊

13、固導電夾緊固螺栓；螺栓；8 8動支架；動支架；9 9螺釘；螺釘；1010真空滅弧室；真空滅弧室；1111固定固定螺栓；螺栓；1212絕緣子；絕緣子；1313絕絕緣子固定螺栓；緣子固定螺栓；1414靜支架；靜支架；1515主軸；主軸；1616分閘拉簧；分閘拉簧；1717輸出桿；輸出桿；1818機構；機構；1919面板面板 每個真空滅弧室由一每個真空滅弧室由一只落地絕緣子和一只懸掛只落地絕緣子和一只懸掛絕緣子固定，真空滅弧室絕緣子固定，真空滅弧室旁有一棒形絕緣子支撐。旁有一棒形絕緣子支撐。真空滅弧室上下鋁合金支真空滅弧室上下鋁合金支架既是輸出接線的基座又架既是輸出接線的基座又兼起散熱作用。在滅弧室

14、兼起散熱作用。在滅弧室上支架的上端面，安裝有上支架的上端面，安裝有黃銅制作的導向板，使導黃銅制作的導向板，使導電桿在分閘過程中對中良電桿在分閘過程中對中良好。觸頭彈簧裝設在絕緣好。觸頭彈簧裝設在絕緣拉桿的尾部。操動機構、拉桿的尾部。操動機構、傳動主軸和絕緣轉軸等部傳動主軸和絕緣轉軸等部位均設置滾珠軸承，用于位均設置滾珠軸承，用于提高效率。提高效率。 ZN28A ZN28A1212（鏈接圖片）固定開關柜專用分體式真空斷路器，（鏈接圖片）固定開關柜專用分體式真空斷路器，總體結構為懸臂式總體結構為懸臂式 。l l開距調整墊片；開距調整墊片；2 2觸觸頭壓力彈簧；頭壓力彈簧；3 3彈簧座；彈簧座；4

15、4接觸行程調整螺栓；接觸行程調整螺栓；5 5拐臂；拐臂；6 6導向板；導向板；7 7導電夾緊固螺栓；導電夾緊固螺栓；8 8動動支架；支架；9 9螺釘；螺釘；1010真真空滅弧室；空滅弧室；1111真空滅弧真空滅弧室固定螺栓；室固定螺栓；1212絕緣子；絕緣子；1313絕緣子固定螺栓；絕緣子固定螺栓；1414靜支架；靜支架；1515主軸；主軸；1616分閘拉簧分閘拉簧 主導電回路、真主導電回路、真空滅弧室與斷路器機架空滅弧室與斷路器機架前后布置。真空滅弧室前后布置。真空滅弧室用兩只水平布置的懸臂用兩只水平布置的懸臂絕緣子固定在機架的前絕緣子固定在機架的前面，主軸、分閘彈簧、面，主軸、分閘彈簧、緩

16、沖器等部件安裝在機緩沖器等部件安裝在機架內。主軸通過絕緣拉架內。主軸通過絕緣拉桿、拐臂與真空滅弧室桿、拐臂與真空滅弧室動導電桿連接，并從機動導電桿連接，并從機架側面伸出，與傳動系架側面伸出，與傳動系統相連。統相連。五、真空斷路器實例五、真空斷路器實例五、真空斷路器實例五、真空斷路器實例 斷路器由真空滅弧室、上下絕緣罩、箱體、操動機斷路器由真空滅弧室、上下絕緣罩、箱體、操動機構、隔離開關、電流互感器及驅動部件等組合而成。斷構、隔離開關、電流互感器及驅動部件等組合而成。斷路器為直立安裝，三相真空滅弧室分別封閉在三組絕緣路器為直立安裝，三相真空滅弧室分別封閉在三組絕緣罩內，絕緣罩（采用聚氨脂密封材料

17、，內部采用新型的罩內，絕緣罩（采用聚氨脂密封材料，內部采用新型的發泡灌封材料）固定在箱體上，箱體內安裝彈簧操動機發泡灌封材料）固定在箱體上，箱體內安裝彈簧操動機構，電流互感器安裝在下出線端上，操作杠桿在箱體正構，電流互感器安裝在下出線端上，操作杠桿在箱體正面。面。 斷路器同時具備電動和手動操作，可配置智能開關斷路器同時具備電動和手動操作，可配置智能開關控制器，設有三段式過流保護、零序保護、重合閘、低控制器，設有三段式過流保護、零序保護、重合閘、低電壓、過電壓保護等多種功能，支持多種通訊協議，允電壓、過電壓保護等多種功能，支持多種通訊協議，允許選用多種通訊方式構成通訊網，即可對開關進行本地許選用

18、多種通訊方式構成通訊網，即可對開關進行本地手動或遙控操作，又可通過通訊網實現遠方控制。手動或遙控操作，又可通過通訊網實現遠方控制。五、真空斷路器實例五、真空斷路器實例六、新型真空斷路器簡介六、新型真空斷路器簡介 短路開斷電流一般為短路開斷電流一般為252550kA50kA，一般用途，一般用途 。 短路開斷電流達短路開斷電流達636380kA80kA及以上，及以上，用于發電機保護用于發電機保護 。 用于開斷感性負荷，不用加過電壓用于開斷感性負荷，不用加過電壓吸收裝置，采用新開發觸頭材料，將過吸收裝置，采用新開發觸頭材料，將過電壓限制至常規值的十分之一電壓限制至常規值的十分之一 。 操作次數操作次

19、數5 56 6萬次，用于投切電容的無萬次，用于投切電容的無重擊穿真空斷路器重擊穿真空斷路器 。操作次數操作次數10101515萬次。萬次。 開斷電流開斷電流161625kA25kA，用于一般場合。，用于一般場合。 實現三工位（合分隔離）或四實現三工位（合分隔離）或四工位（合分隔離接地）等功能工位（合分隔離接地）等功能 。 又叫選相真空斷路器或受控真空斷路器，又叫選相真空斷路器或受控真空斷路器，在電壓或電流最有利時刻關合或開斷。可降低在電壓或電流最有利時刻關合或開斷。可降低電網瞬態過電壓負荷，改善電網供電質量，提電網瞬態過電壓負荷，改善電網供電質量，提高斷路器電壽命及性能，簡化電網設計，降低高斷

20、路器電壽命及性能，簡化電網設計，降低整個系統費用整個系統費用 。 把計算機加入機械系統，使開關系統把計算機加入機械系統，使開關系統有了有了“大腦大腦”，再加入，再加入“傳感器傳感器”采集信息，采集信息，用光纖傳導信息，使開關系統有了用光纖傳導信息，使開關系統有了“知覺知覺”，大腦根據大腦根據“知覺知覺”做出判斷與決定，使系統做出判斷與決定，使系統有了有了“智能智能”。 七、真空斷路器的使用知識七、真空斷路器的使用知識 真空斷路器通常采用整體安裝，在安裝前一般不真空斷路器通常采用整體安裝，在安裝前一般不需要進行拆卸和調整。需要進行拆卸和調整。真空斷路器安裝完畢，應按要真空斷路器安裝完畢，應按要求

21、進行工頻耐壓試驗、機械特性的測試和操動機構的求進行工頻耐壓試驗、機械特性的測試和操動機構的動作試驗。動作試驗。斷路器安裝應固定牢靠，外表清潔完整；電氣連斷路器安裝應固定牢靠，外表清潔完整；電氣連接應可靠且接觸良好；真空斷路器與其操動機構的聯動應正常，無接應可靠且接觸良好；真空斷路器與其操動機構的聯動應正常，無卡阻；分、合閘指示正確，輔助開關動作應準確可靠，觸點無電弧卡阻；分、合閘指示正確，輔助開關動作應準確可靠，觸點無電弧燒損；滅弧室的真空度應符合產品的技術規定；絕緣部件、瓷件應燒損；滅弧室的真空度應符合產品的技術規定；絕緣部件、瓷件應完整無損；并聯電阻、電容值應符合產品的技術規定；油漆應完整

22、、完整無損；并聯電阻、電容值應符合產品的技術規定；油漆應完整、相色標志正確，接地良好。相色標志正確，接地良好。 運行后應定期檢查：真空斷路器的絕緣子、絕緣桿及滅弧室外殼運行后應定期檢查：真空斷路器的絕緣子、絕緣桿及滅弧室外殼應經常保持清潔；操動機構和其他傳動部分應保持有干凈的潤滑油，應經常保持清潔；操動機構和其他傳動部分應保持有干凈的潤滑油，動作靈活；對變形、磨損嚴重的零部件應及時更換；定期檢查緊固件，動作靈活；對變形、磨損嚴重的零部件應及時更換；定期檢查緊固件，防止松動、斷裂和脫落。定期檢查真空滅弧室的真空度，有異?，F象防止松動、斷裂和脫落。定期檢查真空滅弧室的真空度，有異?，F象應立即更換；

23、檢查觸頭的開距及超行程，小于規定值時，必須按要求應立即更換；檢查觸頭的開距及超行程，小于規定值時，必須按要求進行調整；檢查真空滅弧室動導電桿在合、分過程中有無阻滯現象，進行調整；檢查真空滅弧室動導電桿在合、分過程中有無阻滯現象，斷路器在儲能狀態時限位是否可靠；檢查輔助開關、中間繼電器及微斷路器在儲能狀態時限位是否可靠；檢查輔助開關、中間繼電器及微動開關的觸頭接觸是否正常，其燒灼部分應整修或調換，輔助開關的動開關的觸頭接觸是否正常，其燒灼部分應整修或調換，輔助開關的觸頭超行程應保持合格范圍。觸頭超行程應保持合格范圍。 真空斷路器本體不需檢修，真空滅弧室損壞或壽命終止時只真空斷路器本體不需檢修，真

24、空滅弧室損壞或壽命終止時只能更換。能更換。更換滅弧室應該注意：更換滅弧室應該注意： 滅弧室的安裝質量，以保證動導電桿與滅弧室軸線的同軸；滅弧室的安裝質量，以保證動導電桿與滅弧室軸線的同軸； 波紋管做開斷與關合操作時，不受扭力，不應與任何部位相波紋管做開斷與關合操作時，不受扭力，不應與任何部位相摩擦；摩擦； 動導電桿運動軌跡平直，任何時候不會在波紋管周圍產生電動導電桿運動軌跡平直，任何時候不會在波紋管周圍產生電火花；火花； 在安裝和調整時須特別注意對波紋管的保護，波紋管的壓縮在安裝和調整時須特別注意對波紋管的保護，波紋管的壓縮拉伸量不得超過觸頭允許的極限開距；拉伸量不得超過觸頭允許的極限開距；

25、滅弧室端面上的壓環各個方向上的受力要均勻。滅弧室端面上的壓環各個方向上的受力要均勻。 火花檢漏計法、觀察法、交流耐壓法、放電電流檢測法、中間火花檢漏計法、觀察法、交流耐壓法、放電電流檢測法、中間電位變化檢測法、真空度測試儀測定等。電位變化檢測法、真空度測試儀測定等。行程開距調整：真空斷路器的觸頭開距可通過調節分閘限位螺釘行程開距調整：真空斷路器的觸頭開距可通過調節分閘限位螺釘的高度或緩沖墊的厚度，調節導電桿連接件長度，可以使導桿的的高度或緩沖墊的厚度，調節導電桿連接件長度，可以使導桿的總行程達到規定值?？傂谐踢_到規定值。接觸行程調整：通過調節絕緣拉桿連接頭與真空滅弧室動導電桿接觸行程調整：通過

26、調節絕緣拉桿連接頭與真空滅弧室動導電桿的螺紋實現。的螺紋實現。三相同步性調整：用三相同步指示燈或其他儀器檢查。三相同步性調整：用三相同步指示燈或其他儀器檢查。分合閘速度調整：操作機構分合閘速度一般不需要作調整。分合分合閘速度調整：操作機構分合閘速度一般不需要作調整。分合閘速度用分閘彈簧來調整，彈簧力越大，分閘速度越快，合閘速閘速度用分閘彈簧來調整，彈簧力越大，分閘速度越快，合閘速度相應變慢；相反則反。度相應變慢；相反則反。思考習題思考習題四、真空滅弧室的基本結構四、真空滅弧室的基本結構 1.1.絕緣外殼：既是真空容器，又是動靜觸頭間的絕緣體。絕緣外殼：既是真空容器，又是動靜觸頭間的絕緣體。 作用：支持動靜觸頭和屏蔽罩等金屬部件，與這些部件氣作用：支持動靜觸頭和屏蔽罩等金屬部件，與這些部件氣密地焊接在一起，以確保滅弧室內的高真空度。密地焊接在一起，以確保滅弧室內的高真空度。 絕緣外殼材料：硬質玻璃、氧化鋁陶瓷或微晶玻璃。絕緣外殼材料：硬質玻璃、氧化鋁陶瓷或微晶玻璃。2.2.觸頭：既是關合時的通流元件，又是開斷時的滅弧元件。觸頭：既是關合時的通流元件，又是開斷時的滅弧元件。觸頭材料：銅鉍合金和銅鉻合金。觸頭材料：銅鉍合金和銅鉻合金。觸頭的結構形