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真空�(kāi)�(guān)
閱讀�8781�(shí)間:2010-09-27 09:26:32

      真空�(kāi)�(guān),為純機(jī)械形變導(dǎo)�微動(dòng)�(kāi)�(guān)�(dòng)�。當(dāng)壓力增加�(shí),真空開(kāi)�(guān)作用在不同的傳感壓力元器件(膜片、波紋管、活塞)�(chǎn)生形�,將向上移動(dòng),通過(guò)欄桿彈簧等機(jī)械結(jié)�(gòu),最終啟�(dòng)最上端的微�(dòng)�(kāi)�(guān),使電信�(hào)輸出。機(jī)�壓力�(kāi)�(guān)�(shè)定方式從功能原理上均為連續(xù)位移�,設(shè)定點(diǎn)可單�(diǎn)�(shè)定并最多可�(dá)�3�(gè)不同的設(shè)定點(diǎn),有�(fù)壓及正負(fù)壓兼顧的不同量程段的多種選擇。在�(cè)�(fù)壓的同時(shí),真空開(kāi)�(guān)可以耐受一定強(qiáng)度的正壓,在電力行業(yè)有極廣泛的應(yīng)��

工作原理

 1.真空的絕緣特�
  �(shí)�(yàn)表明.真空間隙擊穿電壓在初期隨真空度的提高而增大.�(dāng)真空度達(dá)�1O一1O托時(shí),擊穿電壓即保持不變,這就是真空管真空度不能低�1O一1O托的原因�

 2.真空電孤的特�(diǎn)
    電弧特性主要決定于金屬蒸氣的性質(zhì)。但大小不同的電流.其電弧的特點(diǎn)也不相同。電流在�(shù)千安以下的叫小電流真空電�。目前礦井使用的真空�(kāi)�(guān)一般都在數(shù)千安以下。故截流�(xiàn)象是普遍存在�。所謂截流現(xiàn)象就是小電流的真空電�,當(dāng)電流小到一定值時(shí),由于弧柱擴(kuò)散速度�(guò)�,使陰極班點(diǎn)附近的蒸氣壓降和溫度驟降,電弧難以維持而突然熄滅的�(xiàn)��

�(shè)備結(jié)�(gòu)形式

 1.真空斷路器的觸頭
  (1)材質(zhì)方面:用作觸頭的金屬材料可分為兩類:一類是耐弧,難熔的純金�,如�、鉬等.另一類是由銅、鈕為主體的合金材料,目前常用的�(wú)氧銅就是這類合金�
 ?�?)結(jié)�(gòu)方面:保持真空度的主要元件是波紋管。但真空管的體積盡可能小也是�(guān)鍵.為了減少體積,管�(nèi)只安裝了�(dòng)、靜觸頭而不�(shè)其它滅弧�(shè)�,提高滅弧能力僅通過(guò)�(duì)�(dòng)、靜觸頭的形狀�(shè)�(jì)�(lái)�(shí)�(xiàn)。常�(jiàn)的外螺旋槽觸頭就是一種典型的形式�

 2.電路特點(diǎn)
  (1)�(shè)置過(guò)電壓吸收電路:由于截流現(xiàn)象產(chǎn)生操作過(guò)電壓;在高壓�(kāi)�(guān)中f6kv1加裝一組壓敏電阻。在低壓真空�(kāi)�(guān)中加裝一組阻容過(guò)電壓吸收電路,使操作�(guò)電壓能被限制在一定范圍內(nèi)(一般為2�5�3�5倍相電壓�)�
  (2)采用多種保護(hù)電路:脒80A�(kāi)�(guān)(一般僅安裝熱斷電器)外.120A 以上�(kāi)�(guān)一般都安裝電機(jī)綜合保護(hù)��

�(guó)外發(fā)展概�

     人類從事將真空作為滅弧和絕緣介質(zhì)的應(yīng)用研�,到�(xiàn)在已有一百多年的歷史。早�1893 �,美�(guó)人里頓豪�(Rittenhause)就設(shè)�(jì)出世界上�1 只真空滅弧室并以專利的形式發(fā)��1920�,瑞典佛加(Birka)公司研制出世界上臺(tái)真空�(kāi)�(guān)�1926�,加里福尼亞工學(xué)院的索倫森(Sornsen)教授�(fā)表了真空�(kāi)�(guān)的試�(yàn)�(jié)果,并預(yù)言�(yīng)用真空開(kāi)�(guān)的時(shí)代不久就�(huì)到來(lái)。由于當(dāng)�(shí)的真空技�(shù)還很落后,使得真空開(kāi)�(guān)在工�(yè)上的�(shí)際應(yīng)用被大大推遲了�
    �1950年前后,隨著真空技�(shù)以及相關(guān)技�(shù)如冶金技�(shù)等的�(fā)展,真空滅弧室的制造技�(shù)得到了提�,又重新�(kāi)始了真空�(kāi)�(guān)在工�(yè)上應(yīng)用的研究�1956�,羅�(H.Cross)�(duì)杰寧�(wú)線電制造公�(Jenning)生產(chǎn)的用于高頻回路的真空�(kāi)�(guān)�(jìn)行了改�,試制出�15kV�200A的真空開(kāi)�(guān)�
    1961年美�(guó)通用電氣公司在總�(jié)前人�(jīng)�(yàn)的基�(chǔ)上首先研制成功額定電�15kV�12.5kA的真空斷路器�1966年相繼研制成功額定電壓為15kV、開(kāi)斷電流為25kA�31.5kA的真空斷路器,從此真空開(kāi)�(guān)正式�(jìn)入電力開(kāi)�(guān)的行列,美國(guó)也因此成為世界上最早批量生�(chǎn)和使用真空開(kāi)�(guān)的國(guó)�,在其影響和推動(dòng)下,歐洲和亞洲的部分�(guó)家也相繼�(kāi)始了研制工作,真空開(kāi)�(guān)從此在全球范圍內(nèi)得到�(rèn)同和�(fā)展�
    二十世紀(jì)70年代�,全球范圍掀起的中壓�(kāi)�(guān)�(wú)油化浪潮給真空開(kāi)�(guān)帶來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)�。憑借自身巨大的技�(shù)�(yōu)�(shì),真空開(kāi)�(guān)僅用了不�20年的�(shí)間就取代少油�(kāi)�(guān)而成為中壓領(lǐng)域的主導(dǎo)�(chǎn)�。目前單斷口真空斷路器已�(dá)�145kV 電壓等級(jí),短路開(kāi)斷電流已�(dá)�200kA �

我國(guó)�(fā)展概�

     我國(guó)真空�(kāi)�(guān)的研制工作始于二十世紀(jì)50年代�,基本與美國(guó)同步,略早于日本�
    1958 年,由西安交通大�(xué)電器教研室和�(dāng)�(shí)的西安高壓開(kāi)�(guān)整流器廠合作成立了一�(gè)廠校�(lián)合研制小�,由王季梅副教授和童永潮總工程師�(fù)�(zé),正式開(kāi)展真空開(kāi)�(guān)的研制工�。小組成立后不到半年就成功研制出我國(guó)只真空滅弧室,并在西安交通大�(xué)電器�(shí)�(yàn)室的合成回路上通過(guò)�50Hz�4kV�5kA的電流開(kāi)斷試�(yàn)�
    此后,西安高壓電器研究所�1960 年研制成功了電壓�6.7kV�500A 的單相真空開(kāi)�(guān),西安交通大�(xué)�1964年開(kāi)�(fā)成功10kV�1500A 的三相真空開(kāi)�(guān),當(dāng)同年這臺(tái)三相真空�(kāi)�(guān)在北京全�(guó)高教展覽�(huì)上展出時(shí),受到來(lái)自全�(guó)各地專家的好�(píng),并引起全國(guó)各省市開(kāi)�(guān)制造廠的極大興�,是為推�(dòng)我國(guó)真空�(kāi)�(guān)生產(chǎn)和發(fā)展的起始�(diǎn)�
    1968�9�5�,國(guó)家重�(diǎn)�(guó)防工�(6895工程)在華光電子管廠實(shí)施,同年誕生了我�(guó)只商用真空滅弧室,從此華光電子管廠成為國(guó)�(nèi)生產(chǎn)真空滅弧室的企業(yè)�
    此后由于受到“文革”的影響,我�(guó)在真空電弧理論研究和真空�(kāi)�(guān)�(kāi)�(fā)方面的工作暫�(shí)停頓,一直到1976年才�(kāi)始恢�(fù)。當(dāng)�(shí)�(guó)�(nèi)從事真空電弧理論研究的主要單位有西安交通大�(xué)、西安高壓電器研究所和上海電器科�(xué)研究所三家�1978年以�,國(guó)�(nèi)�10多家工廠正式投入真空�(kāi)�(guān)的生�(chǎn),所需的真空滅弧室主要由寶光電工總廠和華光電子管廠生產(chǎn)�
    1984�,西安高壓電器研究所、桂林電器科�(xué)研究所、寶光電工總廠和北京�(kāi)�(guān)廠等四家�(lián)合引�(jìn)了德�(guó)西門子公�3AF系列真空斷路器的全套制造技�(shù)(含CuCr觸頭材料、真空滅弧室和真空斷路器三大部分��1986�,華光電子管廠引�(jìn)了美�(guó)西屋公司全套真空滅弧室的制造技�(shù)(含CuCr觸頭材料)。這兩次引�(jìn)使我�(guó)真空�(kāi)�(guān)行業(yè)的制造和�(shè)�(jì)水平均得到了極大的提�,為此后我國(guó)真空�(kāi)�(guān)行業(yè)的發(fā)展和繁榮奠定了技�(shù)基礎(chǔ)�
    1992�,兩部(即當(dāng)�(shí)�(jī)械電子工�(yè)部與能源部)召開(kāi)了關(guān)于在電力系統(tǒng)廣泛推廣�(yīng)用真空開(kāi)�(guān)的“天津會(huì)議�,從此我�(guó)真空�(kāi)�(guān)�(jìn)入快速發(fā)展期,市�(chǎng)上先后出�(xiàn)了多種由我國(guó)自主�(kāi)�(fā)、技�(shù)指標(biāo)�(dá)到當(dāng)�(shí)�(guó)外先�(jìn)水平的真空斷路器,其代表�(chǎn)品有ZN23、ZN28和ZN63A等。在此階�,我�(guó)己能生產(chǎn)額定電壓�35kV,開(kāi)斷能力為31.5kA �10kV�50kA�63kA 的真空斷路器。到2003�,我�(guó)已研制出72.5kV�110kV/31.5kA�18 kV/80kA的單斷口真空斷路�,全行業(yè)年產(chǎn)各類真空�(kāi)�(guān)20�(wàn)余臺(tái),在世界上真空開(kāi)�(guān)從業(yè)廠家最�、產(chǎn)銷量和品種系列最�,成為名符其�(shí)的“真空開(kāi)�(guān)王國(guó)��

真空滅弧室的�(fā)展趨�(shì)

    真空滅弧室自從問(wèn)世以�(lái),一直在不斷的向小型�、高可靠�、低成本方面�(fā)展,隨著真空�(kāi)�(guān)�(yīng)用范圍的�(kuò)�,真空滅弧室也有了新的發(fā)展方向�
1、小型化
    真空電弧理論的發(fā)展和�(nèi)部電�(chǎng)�(yōu)化使真空滅弧室體積更?�?BR>    �(fù)合絕緣技�(shù)的應(yīng)用使真空滅弧室結(jié)�(gòu)尺寸大大減小�
    真空斷路器機(jī)械特性的改�(jìn)、同步開(kāi)斷技�(shù)和高性能觸頭材料的應(yīng)用使真空滅弧室“升�(jí)”,使用成為可能�
    真空滅弧室的小型化工作不論在�(guó)�(nèi)還是在國(guó)外已�(jīng)�(jìn)行了很多年,并已取得了一定的成效。德�(guó)Calor-Emag公司新研制成的VC2型真空斷路器,其12kV�20kA的真空滅弧室的觸頭直徑僅�40mm�12kV�50kA真空滅弧室的觸頭直徑�80mm�
    德國(guó)AEG公司推出的第三代真空滅弧�,其體積比縮小到原來(lái)�(chǎn)品的1�3�
    日本東芝公司研制成功SADE技�(shù),使用該技�(shù)的真空滅弧室體積只有采用線圈式觸頭結(jié)�(gòu)的產(chǎn)品的一��
2、低成本
    真空滅弧室的小型化保證了低成本實(shí)�(xiàn)的可�。在�20年的�(shí)間里,國(guó)�(chǎn)真空滅弧室的體積減小�50[%],價(jià)格降低了70[%]左右,其中有生產(chǎn)廠家提高工藝水平(如一次封排工藝的普遍采用�,提高生�(chǎn)效率和降低生�(chǎn)成本的努力,也與觸頭、波紋管、陶瓷殼等零件成本的降低密切相關(guān)�
3、高電壓
    隨著真空�(kāi)�(guān)制造技�(shù)和理論研究水平的不斷提高,真空開(kāi)�(guān)的發(fā)展已在嘗試著向高電壓大容量方向發(fā)�。美�(guó)通用電氣公司1980年后生產(chǎn)出了168kV/40kA的雙斷口真空斷路�,日本明電舍公司1980年開(kāi)始生�(chǎn)145kV/31.5kA單斷口真空斷路器,日本東芝公�1987年研制成功了145kV/31.5kA單斷口真空滅弧室�168kV雙斷口真空斷路器。此�,日本三菱公司已研制成功270kV單斷口真空滅弧室,并且準(zhǔn)備發(fā)�500kV雙斷口真空斷路器,一旦研制成�,估�(jì)其造價(jià)比同電壓等級(jí)的六氟化硫斷路器�。國(guó)�(nèi)目前已有北京�(kāi)�(guān)廠和西安高壓�(kāi)�(guān)廠研制的126kV真空斷路�(均采用日本明電舍真空滅弧�)一次通過(guò)了全部型式試�(yàn)并完成鑒��
4、大電流
    �(fā)電機(jī)保護(hù)用斷路器由于額定工作電流較大,對(duì)真空斷路器來(lái)�(shuō)溫升要求較難�(dá)�,同�(shí),由于其短路電流�(kāi)斷后瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升速率高,要求有更高的介質(zhì)恢復(fù)速度,因�,這方面的使用一直受到限�。但近幾年在�(fā)電機(jī)保護(hù)用的真空斷路�、真空滅弧室方面都有了長(zhǎng)足發(fā)�,目前國(guó)�(nèi)已經(jīng)可以生產(chǎn)6300A/80kA的真空型�(fā)電機(jī)保護(hù)用斷路器�
5、低電壓
    低壓�(kāi)�(guān)電器�(chǎn)品是量大面廣的電器基�(chǔ)元件,由于真空開(kāi)�(guān)具有防爆和壽命長(zhǎng)的特�(diǎn),只要價(jià)格限制在一定水�,是有十分巨大的市場(chǎng)前景的。德�(guó)西門子公�1994年推出了額定電壓380V�1140V、額定電�630A�2500A、額定短路開(kāi)斷電流為20kA�65kA的真空斷路器�(chǎn)�。目前國(guó)�(nèi)已研制出�380V�1140V、額定電�1600A�3200A、額定短路開(kāi)斷電�30kA�80kA的低壓真空斷路器及其真空滅弧��
6、固封極柱(固封式真空滅弧室�
    采用APG技�(shù),將真空滅弧室及其它的連接組件固封成極柱,極大的提高了真空斷路器的耐候�,減少了相間距,使真空斷路器的結(jié)�(gòu)更加緊湊,體積更??;固封技�(shù)的應(yīng)�,使真空滅弧室的外絕緣水平得到了�(qiáng)�,真空滅弧室的高度尺寸尤其是絕緣外殼的尺寸可以盡量縮短,在內(nèi)部絕緣優(yōu)化的基礎(chǔ)�,真空滅弧室的體積也相應(yīng)減少。但固封技�(shù)要求在真空滅弧室與緩沖層、緩沖層與環(huán)氧樹脂之間形成良好的�(jié)�,不能有空氣隙,否則很容易產(chǎn)生絕緣擊��
7、長(zhǎng)壽命
    車載�(kāi)�(guān)及電弧爐用頻繁操作的斷路器要求機(jī)械壽命長(zhǎng)�(dá)10�(wàn)次甚�25�(wàn)�。隨著新型的操動(dòng)�(jī)�(gòu)如永磁機(jī)�(gòu)的研制開(kāi)�(fā)、波紋管制造技�(shù)的改�(jìn)、真空滅弧室裝配工藝的優(yōu)�,長(zhǎng)壽命的機(jī)�(gòu)和真空滅弧室相繼�(kāi)�(fā)出來(lái),雖然l0�(wàn)次機(jī)械壽命的真空滅弧室已�(jīng)通過(guò)了型式試�(yàn),但在長(zhǎng)壽命真空滅弧室方面還有許多工作要�,首先要保證一致�,其次要向更高的壽命要求�(jìn)�,滿足市�(chǎng)需��
8、專用化
    在市�(chǎng)日益�(xì)分的今天,一些專用的�(kāi)�(guān)�(yīng)�(yùn)而生。鑒于開(kāi)合電容器組時(shí)真空�(kāi)�(guān)重燃引起的過(guò)電壓�(huì)�(duì)電力系統(tǒng)造成�(yán)重危�,有必要研制�(kāi)合電容器組專用的真空�(kāi)�(guān)。同�,在鐵合金廠,用于電弧冶煉爐的開(kāi)�(guān)由于操作�(guò)電壓比較�、使用環(huán)境惡劣,要求真空�(kāi)�(guān)極間和對(duì)地的絕緣水平要高、過(guò)電壓要低、使用壽命要�(zhǎng),因此有必要研制針對(duì)鐵合金廠的新型真空開(kāi)�(guān)及真空滅弧室�

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