【正文】 程 (或稱壓縮行程 ) (4).平均合閘速度 (5).平均分閘速度 (6).合閘彈跳時間 (7).合、分閘不同期性 (8).合、分閘時間 (9).回路電阻 [] 真空滅弧室的 工作 原理 真空斷路器的滅弧室每一只為一不可拆卸的整體，動、靜能為分別焊在動、靜導(dǎo)電桿上。靜導(dǎo)電桿焊在上法蘭盤上，動導(dǎo)電桿上焊一波紋管在導(dǎo)向套內(nèi)運(yùn)動。波紋管及導(dǎo)向套焊在下法蘭盤上，由瓷柱支撐的金屬圓筒屏蔽罩在動靜觸頭外面，再與玻璃外殼形成一密封的腔體。該腔體經(jīng)過抽真空，真空度一般在 106Pa 以上。當(dāng)合、分閘操作時，動導(dǎo) 電桿上下運(yùn)動，波紋管被壓縮或拉伸，使真空滅弧室內(nèi)的真空度得到保持。在真空中由于氣體分子的平均自由行程很大，氣體不容易產(chǎn)生游離，真空的絕緣強(qiáng)度比大氣的絕緣強(qiáng)度要高得多。 真空斷路器中的觸頭斷開過程中，依靠觸頭產(chǎn)生的金屬蒸氣使觸頭畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 4 頁 共 55 頁 間產(chǎn)生電弧。當(dāng)電流接近零值時，電弧熄滅。一般情況下，電弧熄滅后，弧隙中殘存的帶電質(zhì)點(diǎn)繼續(xù)向外擴(kuò)散，在電流過零值后很短時間內(nèi)弧隙便沒有多少金屬蒸氣，立刻恢復(fù)到原有的 “ 真空 ” 狀態(tài)，使觸頭之間的介質(zhì)擊穿電壓迅速恢復(fù)，達(dá)到觸頭間介質(zhì)擊穿電壓大于觸頭間恢復(fù)電壓條件，使電弧徹底熄滅 ， 觸頭間的介質(zhì)強(qiáng)度 又迅速恢復(fù)起來。 真空斷路器真空度降低原因分析 真空滅弧室漏氣的原因分析 ： 國產(chǎn)各種型號的 10kV 真空斷路器滅弧室的觸頭超行程是在 4mm左右，開距 11mm 左右應(yīng)嚴(yán)格測量控制。真空斷路器在安裝或檢修時，嚴(yán)格按照產(chǎn)品安裝說明書中觸頭行程要求準(zhǔn)確測量，調(diào)整拉桿，防止行程超越。 真空斷路器的觸頭多為對接式結(jié)構(gòu)，在分合閘操作中可能產(chǎn)生不同程度的反彈現(xiàn)象，不論分閘反彈還是合閘反彈都會給運(yùn)行帶來危害：波紋管經(jīng)受強(qiáng)迫振動可能產(chǎn)生裂紋，使滅弧室漏氣；分合閘時的沖擊速度及沖擊力較大，發(fā) 生彈跳，可能產(chǎn)生觸頭和導(dǎo)電桿的變形，甚至產(chǎn)生裂紋；切合電容器組的真空斷路器如果發(fā)生合閘彈跳，還會導(dǎo)致電容器的損壞。 斷路器在投運(yùn)前應(yīng)測量分合閘速度，可以及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和調(diào)試上的一些問題，防止分合閘速度過大，對滅弧室產(chǎn)生嚴(yán)重震動和撞擊。 應(yīng)仔細(xì)檢查緩沖器行程，不應(yīng)有變形損傷現(xiàn)象或壓縮超量，須留緩沖裕度。 不同型號容量的開關(guān)，須配置不同容量的操作機(jī)構(gòu)，在安裝或改造時，應(yīng)按制造廠家的要求配置，如果容量偏大，將對滅弧室產(chǎn)生嚴(yán)重撞擊，造成真空滅弧室波紋管損壞 。 運(yùn)行和檢修中應(yīng)注意的事項(xiàng) ： 真空滅弧室管內(nèi)的真空度通常是在 104~106Pa，隨著真空滅弧室使用時間的增長和開斷次數(shù)增多，以及受外界因素的影響，其真空度逐步下降，下降到一定程度，將會影響它的開斷能力和耐壓水平。因此，真空斷路器在使用過程中必須定期檢查滅弧室管內(nèi)的真空度。 對玻璃外殼真空滅弧室，巡視檢查時可以定期目測。正常時內(nèi)部的屏蔽罩等部件表面顏色應(yīng)很明亮，在開斷電流時發(fā)出淺藍(lán)色弧光；當(dāng)真空度下降很嚴(yán)重時，內(nèi)部顏色就會變得灰暗，開斷電流時將發(fā)出暗紅色弧光。 工頻耐壓試驗(yàn)：定期 （ 1～ 3年左右）進(jìn)行一次工頻耐壓試驗(yàn)（ 42kV/min）。當(dāng)動靜觸頭滿足額定開距條件時，如果耐壓很低，達(dá)不到規(guī)定耐壓標(biāo)準(zhǔn)，就說明真空滅弧室真空度已嚴(yán)重下降，不能繼續(xù)使用。 真空度測試儀檢查：用真空度測試儀定期測量滅弧室真空度，真空度下降超過規(guī)定數(shù)值，可再做一次真空的耐壓試驗(yàn)，進(jìn)行再次確認(rèn)其完好性。 雖然真空斷路器不進(jìn)行周期大修，但檢查維護(hù)必須開展，對斷路器的各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行定期實(shí)際測量，以判斷其傳動系統(tǒng)的狀況。 4.斷路器的特性試驗(yàn) 定期對斷路器的特性進(jìn)行試驗(yàn)，以檢查行程、彈跳、速度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的 變化，及時調(diào)整，消除隱患 [1 1 18]。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 5 頁 共 55 頁 2 真空斷路器 結(jié)構(gòu) 、 分類與真空度 檢測方法 真空斷路器 類型 真空斷路器的類型，可從不同角度來劃分，一般情況下主要從以下兩個方面劃分： (1)按使用場所劃分 可分為戶內(nèi)式和戶外式，分別用 ZN和 ZW 來表示。 (2)按斷路器主體與操動機(jī)構(gòu)的相關(guān)位置劃分 可分為整體式和分體式。 整體式真空斷路器操動機(jī)構(gòu)與開關(guān)本體安裝在同一骨架上，體積小、重量輕、安裝調(diào)整方便、機(jī)械性能穩(wěn)定。 分體式真空斷路 器操動機(jī)構(gòu)與開關(guān)本體分別裝于開關(guān)柜的不同位置上 ，斷路器的各項(xiàng)機(jī) 械特性參數(shù)必須安裝在開關(guān)柜上調(diào)整試驗(yàn)才有實(shí)際意義，這種安裝方式主要受我國少油斷路器的安裝方式的社響，比較適合于少油開關(guān)柜的無油化改造，優(yōu)點(diǎn)是巡視和檢修方便，缺點(diǎn)是安裝調(diào)整稍麻煩，機(jī)械特性的穩(wěn)定性和可靠性稍遜 [1618]。 真空斷路器的結(jié)構(gòu) 真空斷路器的基本要求 (1)機(jī)械性能穩(wěn)定，例如合閘彈跳時間，希望在壽命全程中保持同一狀態(tài)，不要初期無彈跳，后期則彈跳。 (2)足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使斷路器本身具有足夠的動穩(wěn)定度。 (3)高壓區(qū)和低壓區(qū)的分隔，最好是前后布置，有助于保證 運(yùn)行中人員的人身安全。 (4)操動機(jī)構(gòu)的檢查、調(diào)整、維修要有足夠空間。方便。 (5)配用機(jī)構(gòu)的可選擇性，有的型號可配 CD 和 CT兩種機(jī)構(gòu)，有的只能配用一種。 (6)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格低廉。 (7)易于實(shí)現(xiàn)防誤聯(lián)鎖。 所有真空斷路器，不論是何種結(jié)構(gòu)，斷路器本體中均裝設(shè)有分閘拉力彈簧。合閘過程中操動機(jī)構(gòu)既要提供驅(qū)動開關(guān)運(yùn)動的功，又要同時將分閘彈簧貯能。當(dāng)需要分閘時，操動機(jī)構(gòu)只需完成脫扣解鎖任務(wù)，由分閘彈簧釋能完成分閘運(yùn)動 [18]。 功能部件 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 6 頁 共 55 頁 真空斷路器按 其結(jié)構(gòu)的功能可分為六個部分： (1)支架：安裝各功能組件的架體。 (2)真空滅弧室：實(shí)現(xiàn)電路的關(guān)合與開斷功能的熄弧元件。 (3)導(dǎo)電回路：與滅弧室的動端及靜端連接構(gòu)成電流通道。 (4)傳動機(jī)構(gòu)：把操動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動傳輸至滅弧室，實(shí)現(xiàn)滅弧室的合、分閘操作。 (5)絕緣支撐：絕緣支持件將各功能元件，架接起來滿足斷路器的絕緣要求。 (6)操動機(jī)構(gòu)：斷路器合、分間的動力驅(qū)動裝置 [17] 真空斷路器的操動機(jī)構(gòu) 操動機(jī)構(gòu)是真空斷路器的驅(qū)動裝置，主要有電磁操動機(jī)構(gòu) 與彈簧操動機(jī)構(gòu)。 (1)真空斷路器對操動機(jī)構(gòu)的要求 ： 1)機(jī)構(gòu)的輸出特性盡量與真空斷路器的反力特性相匹配。 2)要有足夠的合閘輸出功；保證真空斷路器具有關(guān)合短路故障電流的能力。 3)合閘后，即使在事故狀態(tài)下也能穩(wěn)定地保持合閘（即令開關(guān)具有動穩(wěn)定性）。 4)要保證在 85%～ 110%合；同操作電壓下能正常合閘；在 65%～ 120%分閘電壓下能正常分閘，而在 30%額定操作電壓下不得分閘。 5)可以電動或手動操作。 6)電磁機(jī)構(gòu)應(yīng)具有自由脫扣的功能。 (2)真空斷路器的電磁操動機(jī)構(gòu) 由于電磁操動機(jī)構(gòu)螺管電磁鐵的出力特性容易滿足真空斷路器合閘反力特性的要求，所以在真空斷路器的發(fā)展初期主要是配用電磁操動機(jī)構(gòu)。此外電磁機(jī)構(gòu)具有構(gòu)造簡單、使用簡便、造價低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前配電系統(tǒng)各類斷路器的主要配用機(jī)構(gòu)，運(yùn)行部門不但十分熟悉而且積累了很多使用維護(hù)的寶貴經(jīng)驗(yàn)。 常用的電磁操動機(jī)構(gòu)有 CD CD1 CD19 型等。 CD10 型電磁操動機(jī)構(gòu)原是配用 SＮ 1010 型少油斷路器的操動機(jī)構(gòu)，為族傳式輸出。真空斷路器發(fā)展初期因無專用操動機(jī)構(gòu)而被采用。現(xiàn)仍有配 CD10 型操動機(jī)構(gòu)的真空斷路 器在生產(chǎn)。目前少油開關(guān)拒的無油化改造，也可采用 CD10 型操動機(jī)構(gòu)。 CD17 電磁機(jī)構(gòu)是專門為真空斷路器設(shè)計(jì)的操動機(jī)構(gòu)，為直推式輸出。它有 CD17－ Ⅰ 、 CD17－ Ⅱ 、 CD17－ Ⅲ 型，分別配用分?jǐn)嗄芰? 、 40kA 真空斷路器。其體積、重量都比 CD10 型機(jī)構(gòu)小得多，合。分閘操作電流也僅是 CD10 型機(jī)構(gòu)的 2/3，安裝占用空間小。 (3)真 空斷路器的彈簧操動機(jī)構(gòu) 彈簧操動機(jī)構(gòu)可交、直流操作，操作電流很小，一般僅為 ～ 3A，即便采用直流操作時所需的直流蓄電裝置容量也小。它可手動儲能合閘、 分閘，并且具有過流脫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 7 頁 共 55 頁 扣功能。在一般的終端配電室可以取消直流蓄電裝置而節(jié)省投資。國外一般中壓等級的斷路器大多配用彈簧操動機(jī)構(gòu)。 國內(nèi)初期真空斷路器的彈簧操動機(jī)構(gòu)常用 CT CT8，由于這些產(chǎn)品投入運(yùn)行以來，故障較多，維修不便，體積較大，因而不夠理想。對于使用于頻繁操作的真空斷路器來說，不但要求彈簧操動機(jī)構(gòu)壽命高，而且工作要十分可靠。 我國目前多采用兩種新型的彈簧機(jī)構(gòu)，一種是 CT17 型，另一種是 CT19 型。前者為直推式輸出，后者為轉(zhuǎn)動式輸出。這二種產(chǎn)品都小巧玲瓏，體積。重量比電磁機(jī)構(gòu)都小得多，如 CT17 機(jī)構(gòu)的重量僅為 CD17 型機(jī)構(gòu)的 2/3。從多家工廠進(jìn)行產(chǎn)品型式試驗(yàn)看來，產(chǎn)品在安裝時幾乎不用調(diào)整，運(yùn)行可靠，機(jī)械壽命長，特別是 CT19，在多次研究性試驗(yàn)中都達(dá)到 2～ 3 萬次，被認(rèn)為是具有 90 年代先進(jìn)水平的產(chǎn)品，是真空斷路器的理想配用操動機(jī)構(gòu)。 彈簧機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件的加工精度河裝配要求高，所以價格較貴，增加了真空斷路器的成本與售價。但對整個配電站來說，可以節(jié)省直流蓄電裝置的投資，且對電壓穩(wěn)定性要求不高，提高了運(yùn)行的安全性，減少了維護(hù)工作量 [18][19]。 真空斷路器優(yōu)缺點(diǎn) 真空斷路器優(yōu)點(diǎn) （ 1） 在密封的容器中滅弧 ,電弧和熾熱氣體不外露； （ 2）觸頭間隙很少 ,僅幾毫米至 40毫米。我廠運(yùn)用中的 ZN28 型是 11177。1 毫； （ 3）燃弧時間短 ,電弧電壓低 ,電弧能量小 ,觸頭磨耗少 ,允許的開斷次數(shù)多。我廠現(xiàn)在運(yùn)用的 SN10Ⅲ 型小油斷路器 ,機(jī)械壽命是 3000 次 ,ZN28 型真空斷路器機(jī)械壽命是10,000 次； （ 4）動導(dǎo)電桿的慣性小 ,適宜頻繁操作； （ 5）操作機(jī)構(gòu)小及結(jié)構(gòu)簡單 ,整體體積小 ,重量輕； （ 6）控制功率校 ZN28 型真空斷路器配 CD17 型機(jī)構(gòu)直流 電壓 220V 合閘 55A、分閘； SN10Ⅲ 型 1250A少油斷路器配 CD10Ⅱ 型機(jī)構(gòu)、直流電壓 220V,合閘 147A,分閘 ； （ 7）操作時噪聲?。? （ 8）由于無油 ,故無火災(zāi)和爆炸燃火的危險(xiǎn)； （ 9）觸頭部分為完全密封結(jié)構(gòu) ,不容易因潮氣、灰塵、 有害氣體等影響而降低它的性能 ,工作可靠性提高 , 開斷與并合性能穩(wěn)定且觸頭磨耗小 ,使用期較長 [1820]。 真空斷路器缺點(diǎn) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 8 頁 共 55 頁 （ 1）容易產(chǎn)生操作過電壓 ,在開斷感性電流時 ,會出現(xiàn)電流截?cái)喱F(xiàn)象造成較高的過電壓 ,因此要加裝過電壓吸 收裝置 ,這樣設(shè)備量增加 ,維護(hù)量增加 ,費(fèi)用也上升； （ 2）運(yùn)行中不易監(jiān)測真空度； （ 3）國內(nèi)產(chǎn)品體系不多； （ 4）配用的合成絕緣子在火電廠運(yùn)行易積灰塵 ,因此 ,要求廠用電室的環(huán)境要相對干凈 [19][20] 真空斷路器真空度檢測方法介紹 真空斷路器真空度檢測的方法有很多，不同方法適合的場合也不盡相同。歸總來說可以分為兩大類：離線檢測和在線檢測。 比如離線檢測主要有工頻耐壓法 、磁控放電法、吸氣劑膜法、德斯拉線圈法等 ；在線檢測主要有耦合電容法和電光變換法 [ 6]。 離線檢測 離線檢測的方法很多，而且發(fā)展也比較成熟。只是離線檢測需要把斷路器拆卸下來，工作繁重。 (1)工頻耐壓法 工頻耐壓試驗(yàn)是指 對 220kV 及以下電氣設(shè)備也用它來檢驗(yàn)絕緣耐受操作過電壓，暫時過電壓的能力。試驗(yàn)時，按規(guī)定將被試品接入試驗(yàn)回路，逐步升高電壓至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定工頻耐受電壓值，保持 1 min，然后迅速、均勻地降壓到零。在規(guī)定的時間內(nèi)，被試品絕緣未發(fā)生擊穿或表面閃絡(luò)，則認(rèn)為通過了該項(xiàng)試驗(yàn)。工頻交流耐壓試驗(yàn)所施電壓高出電氣設(shè)備額定工作電壓，通過這一試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)很多絕緣缺陷，尤其對局部缺陷更為有效，其缺點(diǎn)是可能在 耐壓試驗(yàn)時給絕緣帶來一定損傷，所以應(yīng)在絕緣電阻、介質(zhì)損耗因數(shù)等項(xiàng)目試驗(yàn)合格后，才可進(jìn)行工頻交流耐壓試驗(yàn)。 [2] (2) 脈沖磁控放電法 脈沖磁控放電法的基本原理是 :真空滅弧室的觸頭處于額定開距狀態(tài)時，在兩觸頭間施加一直流高壓，使兩觸頭的間距空間處于強(qiáng)電場中，同時在兩觸頭間施加一軸向強(qiáng)磁場，滅弧室內(nèi)的電子在強(qiáng)電場與強(qiáng)磁場的共同作用下，將從觸頭的一端以螺旋軌跡向觸頭另一端運(yùn)動，并與滅弧室內(nèi)殘余氣體分子碰撞，產(chǎn)生電離，電離出的離子在強(qiáng)電場的作用下形成離子電流。理論與試驗(yàn)證明，該離子電流與滅弧室內(nèi)殘余氣體分子濃度基畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 9 頁 共 55 頁 本成 正比關(guān)系，因此，通過對該離子電流的測量，便可推算出滅弧室內(nèi)的真空度。