1、1高壓真空開關(guān)的現(xiàn)狀高壓真空開關(guān)(包括中壓340.5kV 、高壓72126kV ,以下簡稱真空開關(guān)是在真空介質(zhì)中關(guān)合和開斷電路的開關(guān)設(shè)備。主要品種包括真空斷路器、真空接觸器、真空負(fù)荷開關(guān)等。真空開關(guān)的滅弧原理是將開關(guān)的動、靜觸頭封閉在真空容器,即滅弧室(由玻璃或陶瓷制成內(nèi)進(jìn)行分、合操作。滅弧室真空度應(yīng)在1.3×10-31.33×10-7Pa 范圍。在高真空度狀態(tài)下,觸頭間具有很高的絕緣強(qiáng)度和很高的開斷能力。1.1真空開關(guān)應(yīng)用范圍越來越廣由于真空開關(guān)優(yōu)良的絕緣性能和開斷特性,其應(yīng)用場合不僅僅適用于配電系統(tǒng)作為保護(hù)開關(guān),而且已擴(kuò)展到冶金、鋼鐵、石油、化工、建筑等行業(yè),尤其適用于

2、頻繁操作場合斷路器能做到(13萬次,接觸器能做到(15百萬次,并且向大電流和高電壓(72126kV 領(lǐng)域擴(kuò)展。1.2真空開關(guān)在中壓領(lǐng)域己占絕對優(yōu)勢真空開關(guān)從20世紀(jì)60年代進(jìn)人電力系統(tǒng)應(yīng)用以來,由于性能優(yōu)良,發(fā)展迅速,生產(chǎn)量不斷上升。以真空斷路器為例,在1240.5kV 中壓領(lǐng)域,2002年日本幾乎占100%,美國和德國占70%,中國2005年統(tǒng)計(jì)已達(dá)到98.85%,產(chǎn)量突破30萬臺,與SF6開關(guān)比較,真空開關(guān)已占絕對優(yōu)勢,已形成中壓開關(guān)的主流品種。2真空開關(guān)技術(shù)進(jìn)步迅速2.1觸頭結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn),開斷電流不斷增大觸頭結(jié)構(gòu)的發(fā)展為最初的平板型螺旋槽型杯狀斜槽縱磁場型。開斷電流不斷增大,能適應(yīng)各種開

3、關(guān)要求。平板型結(jié)構(gòu)簡單,開斷電流小于10kA ,適用于負(fù)荷開關(guān)和接觸器;螺旋槽型和杯狀屬于橫磁場吹弧原理,開斷電流分別達(dá)到40kA 和50kA ,適用于小型和中型斷路器;斜槽縱磁場型開斷電流可達(dá)63kA 以上,適用于大電流場合,例如用作發(fā)電機(jī)斷路器,目前可以做到15kV ,120kA 或12kV ,180kA(日本可達(dá)200kA 。2.2觸頭材料進(jìn)步提高了真空開關(guān)的開斷性能真空開關(guān)觸頭材料要求含氣量少(為了保持真空度、機(jī)械強(qiáng)度高(提高機(jī)械壽命、耐電弧燒損(電氣壽命長、截流小(降低過電壓等。目前研究成果趨向:對開斷大電流采用銅鉻合金(Cu50%、Cr50%為最佳,其開斷電流大、截流水平不超過45

4、A 、真空度好、機(jī)械強(qiáng)度高,又在Cu-Cr 合金中添加高蒸氣材料,截流降到0.4A ,過電壓小于1.3倍;對開斷小電流多采用Ag-W 和Ag-W-Co 觸頭,截流達(dá)0.8A 。適用于接觸器和頻繁操作的開關(guān)。2.3真空滅弧室制造技術(shù)的進(jìn)步,提高了滅弧室真空度和機(jī)械壽命真空容器有玻璃和氧化鋁陶瓷兩大類,趨向陶高壓真空開關(guān)現(xiàn)狀和發(fā)展動向上海中發(fā)依帕超高壓電器有限公司(201404曲培斌摘要高壓真空開關(guān)滅弧室真空度在1.3×10-31.33×10-7Pa 范圍。高壓斷路器機(jī)械壽命在(13萬次,高壓接觸器在(15百萬次。觸頭結(jié)構(gòu)的改進(jìn)使斜槽縱磁場型開斷電流可達(dá)63kA ;觸頭材料的改

5、進(jìn),在Cu -Cr 合金中添加高蒸氣材料,使截流降到0.4A 、過電壓小于1.3倍。真空容器制造技術(shù)的進(jìn)步,使真空度失效率從0.3%降到0.1%。高壓斷路器發(fā)展趨勢是:復(fù)合絕緣一體型結(jié)構(gòu)類型的主流品種,如ZN63系列,包括VD 型,VS1型;縮小滅弧室管徑,采用固封極柱絕緣;操動機(jī)構(gòu)采用永磁式機(jī)構(gòu)。該文介紹了高壓真空開關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù),供用戶選用。關(guān)鍵詞高壓斷路器高壓負(fù)荷開關(guān)產(chǎn)品 綜述 瓷居多?，F(xiàn)代真空滅弧室制造技術(shù)進(jìn)步,采用一次性排氣工藝,提高了滅弧室真空度,保證了真空度的長期維持。為了提高機(jī)械壽命,滅弧室活動部位過去用不銹鋼(1Cr18Ni9Ti ,含碳量較高(0.1%左右;現(xiàn)采用OCr1

6、8Ni (或3042,含碳墊低于0.03%,真空度失效率從0.3%降到0.1%,也大大提高了滅弧室制造水平。動作壽命顯著提高。2.4真空斷路器極柱絕緣的發(fā)展,使之縮小了體積又提高了可靠性真空斷路器極柱絕緣經(jīng)歷了空氣絕緣復(fù)合絕緣固封絕緣階段,形成了三代真空斷路器產(chǎn)品。(1空氣絕緣型如ZN-12型、ZN-28型等,應(yīng)用逐漸減少。(2復(fù)合絕緣型如ZN63型、ZN67(VPR 型、VSl 型等,目前以ZN63型、VS1型產(chǎn)童最大,形成12kV 真空開關(guān)的主流產(chǎn)品。VS1型真空斷路器外形圖,如圖1所示。(3固封極柱真空斷路器是將一次導(dǎo)電部分(包括滅弧室、主導(dǎo)電回路采用APG 固封工藝澆鑄在環(huán)氧樹脂絕緣筒

7、內(nèi),成為少維護(hù)、免維護(hù)產(chǎn)品。典型產(chǎn)品:VM1,eVM1型,VEP (ZN96型,AHZ-E,VBCEB 型,3AS,3AS1-4型。戶外極柱固封技術(shù)也適用,主要品種有ZW43-12和ZW37-40.5型等。2.5操動機(jī)構(gòu)的進(jìn)展最初真空斷路器采用單獨(dú)的彈簧機(jī)構(gòu)(分體式,接著發(fā)展一體式(與斷路器裝在一起,最新出現(xiàn)了永磁式機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡化、零件減少,但控制線路相對復(fù)雜。永磁機(jī)構(gòu)尚處于發(fā)展階段。3真空開關(guān)的主要品種3.1真空斷路器(1真空斷路的結(jié)構(gòu)類型見表1。圖1VS1型真空斷路器外形圖分類方式型式特點(diǎn)典型產(chǎn)品按用途分標(biāo)準(zhǔn)型實(shí)現(xiàn)斷路器基本功能所有型號專用型頻繁操作次數(shù)較高場合PSM 、ZN65、VSm按

8、絕緣方式分空氣絕緣結(jié)構(gòu)簡單、成本低3AF 、3AH 、ZN28、ZN12復(fù)合絕緣固體絕緣與空氣絕緣相結(jié)合ZN63、VD4、VS1固封極柱整體固封環(huán)氧樹脂(APG ZN96、VEP 、3AS 、VSm按整體布置方式分組合式滅弧室與機(jī)構(gòu)各自獨(dú)立ZN28一體化式操動機(jī)構(gòu)與滅弧室結(jié)合為一體VD4、ZN63真空斷路器的結(jié)構(gòu)類型表1產(chǎn)品型號ZN28A 、ZN28系列3AH3AF 系列ZN12額定電壓/kV 127.2、127.2、1212額定電流/A 63040007004000800315012503150額定短路開斷電流/kA20501663255031.5、40、50機(jī)械壽命/次1000010000

9、、60000、1200001000020000、10000結(jié)構(gòu)類型空氣絕緣、組合式、標(biāo)準(zhǔn)型空氣絕緣、一體化式、標(biāo)準(zhǔn)型及頻繁操作型空氣絕緣、一體化式、標(biāo)準(zhǔn)型空氣絕緣、一體化式、標(biāo)準(zhǔn)型空氣絕緣類真空斷路器技術(shù)參數(shù)表2產(chǎn)品型號VD4ZN96-12(VEPVS1(ZN63A VS1額定電壓/kV 12121212額定電流/A 63031501250、2000、3150、400063040006303150額定短路開斷電流/kA165020、31.5、40、5020502540機(jī)械壽命/次3000030000-50000結(jié)構(gòu)類型復(fù)合絕緣、一體化式、標(biāo)準(zhǔn)型固封極柱、一體化式、標(biāo)準(zhǔn)型復(fù)合絕緣、一體化式、標(biāo)準(zhǔn)

10、型固封極柱、一體化式、標(biāo)準(zhǔn)型、專用型復(fù)合絕緣類、固封極柱類真空斷路器技術(shù)參數(shù)表3 (2各類真空斷路器的技術(shù)參數(shù)。12kV 及以下真空斷路器?？諝饨^緣類真空 斷路器技術(shù)參數(shù),見表2;復(fù)合絕緣類、固封極柱類真空斷路器技術(shù)參數(shù),見表3。24kV 真空斷路器技術(shù)參數(shù),見表4。40.5kV 真空斷路器技術(shù)參數(shù),見表5。戶外型真空斷路器(12126kV 技術(shù)參數(shù),見表6。3.2真空接觸器(1結(jié)構(gòu)類型。真空接觸器結(jié)構(gòu)類型,如圖2所示。 真空接觸器前后布置結(jié)構(gòu)簡圖,如圖3所示。真空接觸器上下布置結(jié)構(gòu)簡圖,如圖4所示。(2技術(shù)參數(shù)。國內(nèi)真空接觸器技術(shù)參數(shù),見表7。國外真空接觸器技術(shù)參數(shù),見表8。3.3真空負(fù)荷開

11、關(guān)真空負(fù)荷開關(guān)相對價(jià)格較高,但它的功能很強(qiáng),用于要求高可靠性、防爆、頻繁操作,切換大的轉(zhuǎn)換電流和交接電流。圖2真空接觸器結(jié)構(gòu)類型圖3真空接觸器前后布置結(jié)構(gòu)簡圖圖4真空接觸器上下布置結(jié)構(gòu)簡圖產(chǎn)品型號HVX EVOlis HAF 、HVF PSM 額定電壓/kV 12、17.5、247.2、12、17.57.2、12、2412.5、17.5、24額定電流/A 6302500630、1250、1600、250063031506301600額定短路開斷電流/kA1631.525、31.5、4025、31.5、40、5012.531.5機(jī)械壽命/次1000010000300001000000結(jié)構(gòu)類型一體

12、化式-一體化式、永磁機(jī)構(gòu)、頻繁操作型24kV 真空斷路器技術(shù)參數(shù)表4產(chǎn)品型號ZN85-40.5ZN65A-12/T4000-63、ZN65A-40.5W-VACW ZN91-40.5(380VCP-W32額定電壓/kV 40.512、40.540.540.5額定電流/A 1600、20004000、20001250、1600、20001250、1600、2000額定短路開斷電流/kA25、31.563、31.525、31.525、31.5機(jī)械壽命/次1000010000、1200001000010000結(jié)構(gòu)類型一體化式、復(fù)合絕緣一體化式、標(biāo)準(zhǔn)型及頻繁操作型一體化式、復(fù)合絕緣一體化式40.5kV

13、 真空斷路器技術(shù)參數(shù)表5產(chǎn)品型號ZW33-12ZW7-40.5VBK ZW36-126額定電壓/kV 1240.536、72.5、145、170126額定電流/A 6301600、20001250、1600、20001600額定短路開斷電流/kA16、2020、25、31.525、31.540機(jī)械壽命/次10000100001000010000戶外型真空斷路器(12126kV 技術(shù)參數(shù)表6 國內(nèi)真空接觸器技術(shù)參數(shù)表7真空負(fù)荷開關(guān)主要有串聯(lián)固定式和并聯(lián)移動式兩種結(jié)構(gòu)。主要品種、技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如表9所示。4真空開關(guān)發(fā)展動向4.1中壓真空斷路器(1品種逐漸集中。12kV 真空斷路器有100多個(gè)型

14、號,在市場和技術(shù)競爭中能夠形成主流品種為混合絕緣一體化型結(jié)構(gòu)類型的ZN63系列(包括VD4,VS1型,占據(jù)戶內(nèi)產(chǎn)品的56%。其次是分布組合式的ZN28型,占14%,兩者共占70%以上。其他型號產(chǎn)量較少。(2生產(chǎn)廠家集中。通過市場競爭大浪淘沙,目前132家企業(yè)中只有20家形成規(guī)模生產(chǎn),占到產(chǎn)量64%。它們的品牌、質(zhì)量被用戶所承認(rèn)。(3以12kV 為代表的中壓真空斷路器進(jìn)一步發(fā)展動向是縮小滅弧室管徑,采用固封極柱絕緣,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化和高可靠性。(4真空斷路器操動機(jī)構(gòu)的電磁機(jī)構(gòu),尤其是分體式已趨向于淘汰;彈簧機(jī)構(gòu)和斷路器組成一體式成為主流品種。近年來出現(xiàn)的永磁式操動機(jī)構(gòu),有著零部件減少,又能與滅弧

15、室直接傳動的優(yōu)點(diǎn)(如PSM 系列,但在磁鐵制造和線路控制上尚有一發(fā)展過程。4.2高壓真空斷路器真空介質(zhì)比SF 6氣體環(huán)保性好,近年來在高壓領(lǐng)域技術(shù)上不斷有所突破。國內(nèi)72.5kV 和126kV (國外145kV 都已有產(chǎn)品進(jìn)入電力系統(tǒng)運(yùn)行。但是,在高壓領(lǐng)域,由于真空滅弧室制造成本成倍地高于SF 6。斷路器,市場競爭暫處劣勢。4.3大電流真空斷路器由于縱向磁場技術(shù)的進(jìn)步,目前國內(nèi)外均有大電流斷路器品種出現(xiàn)。其參數(shù)為15kV 、120kA 和產(chǎn)品型號JCZ2-6JCZ6-10JCZ5JCZ9JCZ11JCZ3JCZ1JCZ1JCZ8額定電壓/kV 7.2127.2/127.2/127.2/123.

16、6/7.2/1240.57.2/127.2額定電流/A 400400200/400/630400400160/250/400200/400/630200/400/630400額定頻率/Hz 505050505050505050高低壓布置形式前后前后上下前后上下上下上下上下上下最大額壓開斷電流/kA 442/4/6541.6/2.5/42/4/6.32.4/4/6.33.2額定短路持續(xù)時(shí)間/s -4-444-機(jī)械壽命/萬次10/10010/1003030/10030-310030沖擊耐壓/kV 60757560/75606018560/7560外形尺寸W ×H ×D/mm38

17、6×296×356390×330×431390×330×431370×396×185330×299×340502×450×240330×299×340470×210×520370×185×400合閘保持方式機(jī)械/電機(jī)械/電-電電工頻耐壓/kV 324232/4232/4232328528/4232電壽命/萬次101025-30-320-國外真空接觸器技術(shù)參數(shù)表8產(chǎn)品型號3TL53TK653TL71CV-6KAL CV

18、-10HBL VC 系列VZ4D VM CHN46A Bulletin 額定電壓/kV 3.6/7.212247.2127.2/127.23.3/6.67.2額定電流/A 400450800720320400400200/400400/800額定頻率/Hz 50/6050/6050/6050/6050/6050/6050/6050/6050/60高低壓布置形式前后前后上下上下上下前后上下上下上下最大額壓開斷電流/kA 3.253.6856896/12額定短路持續(xù)時(shí)間/s 11-11-0.511機(jī)械壽命/萬次50010010020300/12025250/25250/20250/20沖擊耐壓/k

19、V60-95607528/42606060外形尺寸W ×H ×D/mm319×338×227340×325×280343×880×838427×468×236526×565×235398×362×350361×367×189396×386×229470×390×341合閘保持方式機(jī)械/電機(jī)械/電機(jī)械/電機(jī)械/電機(jī)械/電機(jī)械機(jī)械/電機(jī)械/電機(jī)械/電工頻耐壓/kV 202875222820/30222

20、218.2電壽命/萬次100505040241002525100/2012kV,6.3/80kA,可供發(fā)電機(jī)保護(hù)開關(guān)或特殊大電流場合使用。4.4高壓真空接觸器的應(yīng)用與發(fā)展高壓真空接觸器除了機(jī)械壽命長、可頻繁操作、安全可靠、體積小等優(yōu)點(diǎn)外,與SF6接觸器比較,又具有不污染、不爆炸、環(huán)保性好、檢修方便等優(yōu)點(diǎn),所以真空技術(shù)的發(fā)展和使用,在高壓接觸器領(lǐng)域也占主導(dǎo)地位。最新研究成果:3TL71型產(chǎn)品為上下布置,額定電壓24kV、額定電流800A、機(jī)械壽命100萬次、電壽命50萬次,應(yīng)用于磁懸浮列車;JCZ1-40.5型單相真空接觸器為上下布置,額定電壓40.5kV、額定電流630A、機(jī)械壽命3萬次,是接

21、觸器中電壓最高的,應(yīng)用于40.5kV系統(tǒng)中作保護(hù)接地之用。參考文獻(xiàn)1李建基.中壓真空斷路器技術(shù)的進(jìn)步J電世界2006,(6.2周云波,張宗九.真空斷路器的進(jìn)步及其選用J.高壓開關(guān).2006,(6.(原載電世界2007-10產(chǎn)品型號額定電壓/kV額定電流/A開斷電流 /A 機(jī)械壽命/次外形尺寸W×H×D/mm結(jié)構(gòu)特點(diǎn)LTV122463063010000-在空氣隔離開關(guān)刀閘中間裝設(shè)了超小型真空滅弧室,尺寸約2號干電池大小,主刀打開時(shí),電流經(jīng)過并聯(lián)輔助回路的真空滅弧室迅速回到刀片中間,完成全部開斷過程。可配接地開關(guān),可手動和電動操作,具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、壽命長、外形小、造價(jià)低等特

22、點(diǎn)。合理解決了滅弧與載流的問題3CG7.22480080010000530×492×482630×537×587多用途真空負(fù)荷開關(guān),真空滅弧室設(shè)計(jì)有較大裕度。開關(guān)整體的機(jī)械強(qiáng)度和電氣可靠性穩(wěn)定。開斷10000次無需任何維護(hù),僅需要每隔10年對操動機(jī)構(gòu)進(jìn)行潤滑。適用于對架空線、電纜、變壓器、電機(jī)、電容器等進(jìn)行切換FZN-121263063010000750×525×400(1采用復(fù)合立住絕緣,各極滅弧室和絕緣筒間采用特制絕緣膠灌固封,有效降低了真空開關(guān)的高度。(2采用彈簧操動機(jī)構(gòu),可同時(shí)實(shí)現(xiàn)手動操作和電動操作。操動機(jī)構(gòu)位于開關(guān)正面,開關(guān)主軸水平移動帶動滅弧室實(shí)現(xiàn)合、分閘操作。(3維護(hù)簡單、無污染、尺寸小FN16A-12D1263063010000720