真空斷路器的滅弧原理

1、2009-08-1309:03:42 標(biāo)簽 Tag :«1035人閱讀真空斷路器應(yīng)用真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)。斷路器開斷時(shí)，電弧在真空滅弧室觸頭材料所產(chǎn)生的金屬蒸氣中燃燒，簡稱為真空電弧。當(dāng)開斷真空電弧時(shí)，由于弧柱內(nèi)外的壓力與密度差別都很大，所以弧柱內(nèi)的金屬蒸氣與帶電質(zhì)點(diǎn)會(huì)不斷向外擴(kuò)散?；≈鶅?nèi)部處在一面向外擴(kuò)散，一面處于電極不斷蒸發(fā)出新質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)平衡中。隨著電流減小，金屬蒸氣密度與帶電質(zhì)點(diǎn)的密度都下降，最后在電流接近零點(diǎn)時(shí)消失，電弧隨之熄火。此時(shí)，弧柱殘余的質(zhì)點(diǎn)繼續(xù)向外擴(kuò)散，斷口間的介質(zhì)絕緣強(qiáng)度迅速恢復(fù)，只要介質(zhì)絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)速度大于電壓恢復(fù)上升速度，電弧最終熄火。真空滅弧室科技名詞定

2、義中文名稱:真空滅弧室英文名稱:vacuum interrupter，vacuum arc-extinguishing tube其他名稱:真空滅弧管定義:用真空做滅弧介質(zhì)的滅弧室。所屬學(xué)科:（一級學(xué)科）；（二級學(xué)科）本內(nèi)容由審定公布百科名片玻璃真空滅弧室真空滅弧室，又名真空開關(guān)管，是中高壓電力開關(guān)的核心部件，其主要作用是， 通過管內(nèi)真空優(yōu)良的絕緣性使中高壓電路切斷電源后能迅速熄弧并抑制電流，避免事故和意外的發(fā)生，主要應(yīng)用于電力的輸配電控制系統(tǒng)， 還應(yīng)用于冶金、礦山、 石油、化工、鐵路、廣播、通訊、工業(yè)高頻加熱等配電系統(tǒng)。具有節(jié)能、節(jié)材、 防火、防爆、體積小、壽命長、維護(hù)費(fèi)用低、運(yùn)行可靠和無污染

3、等特點(diǎn)。真空滅弧室從用途上又分為用滅弧室和用滅弧室， 斷路器滅弧室主要用于電力部門中的 和電網(wǎng)設(shè)施，負(fù)荷開關(guān)用滅弧室主要用于的終端用戶。結(jié)構(gòu)形式主要由氣密絕緣外殼、導(dǎo)電回路、屏蔽系統(tǒng)、波紋管等部分組成陶瓷外殼真空滅弧室陶瓷外殼真空滅弧室1、氣密絕緣系統(tǒng)由玻璃或陶瓷制成的氣密絕緣外殼、動(dòng)端蓋板、定端蓋板，不銹鋼波紋管組成了氣密絕緣系統(tǒng)。為了保證玻璃、陶瓷與金屬之間有良好的氣密性，除了封接時(shí)要有嚴(yán)格的操作工藝外，還要求材料本身的透氣性盡量小和內(nèi)部放氣量限制到極小值。不銹鋼波紋管的作用不僅能將真空滅弧室內(nèi)部的真空狀態(tài)與外部的大氣狀態(tài)隔離開來，而且能使動(dòng)觸頭連同動(dòng)導(dǎo)電桿在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，以完成真空開

4、關(guān)的閉合與分?jǐn)嗖?作。2 、導(dǎo)電系統(tǒng)定導(dǎo)電桿、定跑弧面、定觸頭、動(dòng)觸頭、動(dòng)跑弧面、動(dòng)導(dǎo)電桿構(gòu)成了滅弧室的導(dǎo) 電系統(tǒng)。其中定導(dǎo)電桿、定跑弧面、定觸頭MM真空滅弧室解剖圖合稱定電極，動(dòng)觸頭、動(dòng)跑弧面、動(dòng)導(dǎo)電桿合稱動(dòng)電極，由真空滅弧室組裝成的，真 空負(fù)荷開關(guān)和合閘時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過動(dòng)導(dǎo)電桿的運(yùn)動(dòng)，使兩觸頭閉合，完成了電路的 接通。為了使兩觸頭間的接觸電阻盡可能減小且保持穩(wěn)定和滅弧室承受動(dòng)穩(wěn)定電流時(shí) 有良好的機(jī)械強(qiáng)度，真空開關(guān)在動(dòng)導(dǎo)電桿一端設(shè)置有導(dǎo)向套，并使用一組壓縮彈簧， 使兩觸頭間保持有一個(gè)額定壓力。當(dāng)真空開關(guān)分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，滅弧室兩觸頭分離并在其 間產(chǎn)生電弧，直至電流自然過零時(shí)電弧熄滅，便完成了電路的

5、開斷。3、屏蔽系統(tǒng)真空滅弧室的屏蔽系統(tǒng)主要由屏蔽筒，屏蔽罩和其他零件組成。屏蔽系統(tǒng)的主要作用是：（1）防止觸頭在燃弧過程中產(chǎn)生大量的金屬蒸汽和液滴噴濺，污染絕緣外殼的 內(nèi)壁，避免造成真空滅弧室外殼的絕緣強(qiáng)度下降或產(chǎn)生閃絡(luò)。（2）改善真空滅弧室內(nèi)部的電場分布，有利于真空滅弧室絕緣外殼的小型化， 尤其是對于高電壓的真空滅弧室小型化有顯著效果。（3）吸收一部分電弧能量，冷凝電弧生成物。特別是真空滅弧室在開斷短路電 流時(shí)，電弧所產(chǎn)生的熱能大部分被屏蔽系統(tǒng)所吸收，有利于提高觸頭間的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng) 度。屏蔽系統(tǒng)吸收電弧生成物的量越大，說明他吸收的能量也越大，這對增加真空滅 弧室的開斷容量起良好作用。4、觸頭觸

6、頭是產(chǎn)生電弧、熄滅電弧的部位，對材料和結(jié)構(gòu)的要求都比較高。4.1對觸頭材料有以下要求：（1）高開斷能力。要求材料本身的導(dǎo)電率大，熱傳導(dǎo)系數(shù)小，熱容量大，熱電子發(fā)射能力低。（2）高擊穿電壓。擊穿電壓高，介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度就高，對滅弧有利。（3）高的抗電腐蝕性。即經(jīng)得起電弧的燒蝕，金屬蒸發(fā)量少。（4）抗熔焊能力。（5） 低截流電流值，希望在2.5A以下。（6）低含氣量。其中低含氣量是對所有真空滅弧室內(nèi)部所使用材料的要求。特 別是銅材，必須要求低含氣量的特殊工藝處理的無氧銅。而焊料等則采用白銀、銅的 合金。目前斷路器用真空滅弧室的觸頭材料大都采用銅鉻合金，銅與鉻各占50%。在上、下觸頭的對接面上各焊上一塊

7、銅鉻合金片，一般厚度各為3mm。其余部分稱為觸頭座，用無氧銅制造即可。4.2觸頭結(jié)構(gòu)觸頭結(jié)構(gòu)對滅孤室的開斷能力有很大影響。采用不同結(jié)構(gòu)觸頭產(chǎn)生的滅弧效果有所不同的，早期采用簡單的圓柱形觸頭，結(jié)構(gòu)雖簡單，但開斷能力不能滿足斷路器的 要求，僅能開斷10kA以下電流，目前僅有真空負(fù)荷開關(guān)、高壓真空接觸器等用真空開關(guān)管才采用。目前，常采用的有螺旋糟型結(jié)構(gòu)觸頭、帶斜槽杯狀結(jié)構(gòu)觸頭和縱磁場 杯狀結(jié)構(gòu)觸頭三種，其中以采用縱磁場杯狀結(jié)構(gòu)觸頭為主。5、波紋管真空滅弧室的波紋管主要擔(dān)負(fù)保證動(dòng)電極在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)和長期保持高真空 的功能，并保證真空滅弧室具有很高的機(jī)械壽命。真空滅弧室的波紋管是由厚度為0.10.2m

8、m的不銹鋼制成的薄壁元件。真空開關(guān)在分合過程中，滅弧室波紋管受伸縮作用，波紋管截面上受變應(yīng)力作用，所以波紋管 的壽命應(yīng)根據(jù)反復(fù)伸縮量和使用壓力來確定。波紋管的疲勞壽命和工作條件的受熱溫度有關(guān)，真空滅弧室在分?jǐn)啻蟮亩搪冯娏骱?，?dǎo)電桿的余熱傳遞到波紋管上，使波紋管的溫度升高，當(dāng)溫升達(dá)到一定程度時(shí)， 這就會(huì)影響波紋管的疲勞強(qiáng)度。6、真空滅弧室工作原理真空包內(nèi)的真空滅弧室是利用高真空工作絕緣滅弧介質(zhì)，靠密封在真空中的一對觸頭來實(shí)現(xiàn)電力電路的通斷功能的一種電真空器件。當(dāng)其斷開一定數(shù)值的電流時(shí)，動(dòng)靜觸頭在分離的瞬間，電流收縮到觸頭剛分離的一點(diǎn)上，出現(xiàn)電極間電阻劇烈增大和溫度迅速提高，直至發(fā)生電極金屬的蒸發(fā)，？同時(shí)形成極高的電場強(qiáng)度，導(dǎo)致極強(qiáng)烈的發(fā)射和間隙擊穿，產(chǎn)生真空電弧，當(dāng)工頻電流接近零時(shí)，同時(shí)也是觸頭開距的增大，?真空電弧的等離子體很快向四周擴(kuò)散，電弧電流過零后，?觸頭間隙的介質(zhì)迅速由導(dǎo)電體變?yōu)榻^