高壓真空斷路器——設計和工作原理

在為開關電路而設計的現代高壓設備中，真空斷路器佔有特殊的位置。它們廣泛用於 6 至 35 kV 的網絡中，較少用於 110 或 220 kV 的方案中。

它們的額定開斷電流可以從 20 到 40 kA，它們的電動電阻約為 50 ÷ 100。此類斷路器或故障的總跳閘時間約為 45 毫秒。

電路的每一相都由​​絕緣子可靠地隔開，同時所有設備都在結構上組裝在一個公共驅動器上。變電站母線連接到開關的輸入端子，輸出連接到輸出端子。

電源觸頭在真空斷路器內運行，它們被壓在一起以提供最小的接觸電阻和負載和緊急電流的可靠通道。

接觸系統的上半部分是永久固定的，下半部分在驅動力的作用下可以嚴格地沿軸向移動。

圖片顯示接觸板位於真空室中，由彈簧和電磁鐵線圈的張力控制的桿驅動。整個結構位於絕緣體系統內部，排除了洩漏電流的發生。

真空室的壁由純化金屬、合金和特殊陶瓷成分製成，確保工作環境的氣密性長達數十年。為了排除動觸頭運動過程中空氣的進入，安裝了套筒裝置。

由於施加到線圈的電壓極性發生變化，直流電磁鐵的電樞可以移動以閉合或斷開電源觸點。內置於驅動結構中的永久圓形磁鐵可將移動部件保持在任何致動位置。

彈簧系統確保在換向期間產生電樞的最佳運動速度，排除觸點彈跳和壁結構坍塌的可能性。

帶有同步軸和附加輔助觸點的運動和電路組裝在開關體內，提供了在任何狀態下監視和控制開關位置的能力。

預約

就其功能任務而言，真空斷路器與其他高壓設備類似物沒有區別。提供：

1.連續運行時可靠通過額定電功率；

2.保證電氣人員在操作切換時以手動或自動方式切換設備以改變工作電路配置的可能性；

3.在最短的時間內自動排除新出現的事故。

真空斷路器的主要區別在於停機時觸點斷開時產生的電弧的熄滅方法。如果它的類似物為壓縮空氣、油或 SF6 氣體創造了一個環境，​​那麼這裡就是真空。

電源電路中的滅弧原理

兩個接觸板都在真空環境中運行，真空環境是通過將氣體從滅弧室容器中抽至 10-6÷10-8 N / cm2 而形成的。這產生了以改進的介電性能為特徵的高介電強度。

隨著觸點的驅動開始運動，它們之間會出現一個間隙，該間隙立即包含真空。在它內部，加熱金屬從接觸墊蒸發的過程開始了。負載電流繼續流過這些線對。它開始形成額外的放電，在真空環境中產生電弧，由於金屬蒸汽的蒸發和釋放而繼續發展。

在外加電位差的作用下，形成的離子向一定方向運動，產生等離子體。

在其環境中，電流繼續流動，發生進一步的電離。

由於開關在交流電下工作，因此它在每個半週期內的方向是相反的。當正弦波過零時，沒有電流。因此，電弧突然熄滅和中斷，被拒絕的金屬離子停止分離，並在 7-10 微秒內完全沉積在最近的接觸表面或滅弧室的其他部分。

此時，充滿真空的電源觸點之間的間隙的介電強度幾乎立即恢復，從而確保負載電流的最終關斷。在正弦波的下半個週期內，電弧不再產生。

因此，要在真空環境中終止電弧的作用，當電源觸點打開時，交流電改變方向就足夠了。

不同機型的技術特點

真空斷路器設計用於在室外或封閉結構中連續運行。外部安裝單元由矽膠絕緣製成的實心柱製成，內部工作使用澆注環氧化合物。

真空室在工廠製造移動，經過優化設置以安裝在模製外殼中。由特殊類型的合金製成的電源觸點已經放置在它們內部。由於應用的操作和設計原理，它們可以軟熄滅電弧，排除電路中出現過電壓的可能性。

所有真空斷路器設計均使用通用電磁執行器。由於強力磁鐵的能量，它使電源觸點保持閉合或關閉狀態。

觸點系統的切換和固定是通過“磁性閂鎖”的位置進行的，它可以切換磁鐵鍊以重新連接或斷開移動電樞。內置彈簧元件允許電氣人員手動切換。

控制真空滅弧室的操作，典型的繼電器電路或電子， 微處理器單元，它們可以直接位於驅動器外殼中，也可以由單獨的機櫃、塊或面板中的遠程設備製成。

真空斷路器的優缺點

好處包括：

• 設計相對簡單；

• 減少生產開關的電力消耗；

• 維修方便，包括更換損壞的滅弧室的塊的可能性；

• 開關在空間中任何方向操作的能力；

• 高可靠性;

• 增加對開關負載的抵抗力；

• 尺寸有限；

• 防火防爆；

• 切換時安靜運行；

• 環境友好性高，除大氣污染外。

該設計的缺點是：

• 額定和緊急模式的允許電流相對較低；

• 在低感應電流中斷期間出現開關浪湧；

• 在消除短路電流方面減少電弧裝置的資源。