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真空断路器的灭弧技术
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真空断路器处于合闸位置时，其对地绝缘由支持绝缘子承受，一旦真空断路器所连接的线路发生永久接地故障，断路器动作跳闸后，接地故障点又未被清除，则有电母线的对地绝缘亦要由该断路器断口的真空间隙承受；各种故障开断时，断口一对触子间的真空绝缘间隙要耐受各种恢复电压的作用而不发生击穿。因此，真空间隙的绝缘特性成为提高灭弧室断口电压，使单断口真空断路器向高电压等级发展的主要研究课题。　　真空度的表示方式　　绝对压力低于一个大气压的气体稀薄的空间，称为真空空间，真空度越高即空间内气体压强越低。真空度的单位有三种表示方式:托(即1个mm水银柱高)，毫巴(103bar)或帕(帕斯卡:Pa)。(1托=131。6Pa，1毫巴=100Pa)我们通常所说真空灭弧室内部的真空度要达10-4托是指灭弧室内的气体压强仅为"万分之一mm水银柱高"，亦即是1。31x10-2Pa。　　"派森定理"亦有译为"巴申定律"，是指间隙电压耐受强度与气体压力之间的关系。图1表示派森定理的关系曲线呈"V"字形，即充气压力的增加或降低，都能提高极间间隙绝缘强度。其击穿机理至今还不清楚，因为真空灭弧室内部真空度高于10-4托，这样稀薄空气的空间，气体分子的自由行程为103mm，在真空灭弧室这么大小的容积内，发生碰撞的机率几乎是零。因此不会发生碰撞游离而使真空间隙击穿。派森定理的"V"形曲线是实验得出的，条件是在均匀电场的情况下，其间隙击穿电压Uj可表示为:　　　　　　　　Uj=KLa　　　　　　L------间隙距离；　　　　　　a------间隙系数(间隙&5mm时a=1，&5mm时，a=0。5)　　由派森定理的"V"形关系曲线中看出，当真空度达103托时出现拐点，拐点附近曲线变得平坦，击穿电压几乎无变化。　　当真空度和间隙距离相同时，其击穿电压则随触头电极材料发生变化，电极材料机械强度高，熔点高时，真空间隙的击穿电压亦随之提高。　　真空绝缘的破坏机理　　前面已说过，在真空灭弧室这样高度真空度的空间内，气体分子的自由行程很大，不会发生碰撞分离而使真空间隙在高压电作用下会击穿又是客观存在，于是就有种解释真空绝缘会破坏的机理，场致发射引起击穿，微块引起击穿和微放电导致击穿。　　场致发射论对真空间隙所以能发生击穿的解释　　间隙电场能量集中，在电极微观表面的突出部分发生电子发射或蒸发逸出，撞击阳极使局部发热，继续放出离子或蒸汽，正离子再撞击阴极发生二次发射，相互不断积累，最后导致间隙击穿。　　著名的FowlerandNoraheim场发射电流I表达式为:　　　　　　　　　　　　　I=AE2e-B/E　　　　　　　　　式中　E------电场强度；　　　　　　　　　　　　A------常数，与发射点的面积有关；　　　　　　　　　　　　B------常数，与电极表面的逸出有关。　　在小的间隙(&1mm)及短脉冲电压情况下，可以合理地认为真空间隙击穿是由场致发射引起的，但在长间隙及连续加压与长脉冲电压下，有的学者认为真空的击穿尚存在其它机理:　　(1)阴极引起的击穿；在强电场下，由于场发射电流的焦耳发热效应，使阴极表面突出物的温度升高，当温度达到临界点时，突出物熔化产生蒸汽引起击穿。　　(2)阳极引起的击穿:由于阴极发射的电子束，轰击阳极使某点发热产生熔化和蒸汽而发生间隙击穿。产生阳极引起击穿的条件与电场提高系数和间隙距离有关。　　微块引起击穿的解释　　假设在电极表面附着较轻松的微块，在电场作用下，微块脱落而且加速，这微块撞击对面的电极时，由于冲击发热可使其本身熔化产生蒸汽，引起击穿。　　微放电导致真空间隙击穿的解释　　电极的阴极表面沾污，将发生微放电现象。微放电是一种小的自抑制熄灭的电流脉冲，它的总放电电荷3107C，存在时间由50ms到几ms，放电一般发生在大于1mm的间隙中。　　这些真空间隙的击穿机理表明，真空电极的材料与电极的表面状况对真空间隙的绝缘都是非常关键的因素。　　真空间隙的绝缘耐受能力与在先的分合闸操作工况有关　　真空断路器接触间隙的击穿电压，因耐压实验前不同工况的分合闸操作有相应的不同结果，意大利哥伦布(Colombo)工程师在设备讨论会上有文论述过这方面的问题:试验对象是24KV断路器，铜铬触头，额定开断电流16KA，额定电流630A，触头开距15。8mm，触头分闸速度1。1m/s，合闸速度为0。6m/s。试验程序列于表1。　　在关合---分闸操作(试验系列2~5)后产生的最大击穿电压比空载循环(试验系列1)后给出的数值低，这意味着触头击穿距离受电弧电流的影响而减小；同时，系列2和系列5所测得的数值亦小于系列3和系列4的试验值，而电流过零波形和极性似乎无明显影响。试验结果证实了开闭操作的形式对断路器触头之间的绝缘耐受能力有影响，击穿电压在30~50kV范围内，击穿距离为0。6~2mm之间，击穿时触头的电场强度为25~44kV。表1试验程序及内容表试验序号试验电流项号操作/试验顺序11-11-21-31-4合闸-分闸冲击绝缘电流1分钟工频试验高频熄弧能力试验2100额定开断电流2-12-22-32-4关合--开断冲击绝缘试验1分钟工频试验高频熄弧能力试验330额定开断电流用30额定开断电流值，不同的电流波极性按2。1~2。4逐项试验410额定开断电流用60额定开断电流值重复进行2。1~2。4的逐项试验　　意大利哥伦布工程师上述实验的结果表明，真空开关在开断大电流后，其真空减小绝缘强度会下降是一种普遍现象。因此，我国早期的真空断路器在开断故障后，间隙绝缘会下降，达不到产品技术条件的绝缘水平，故能源部对户内高压真空断路器订货要求(部标DL403--91)允许在真空断路器电寿命试验后，极间耐压值降为原标准的80作试验，如果通过，就认为该断路器的型式试验合格。那么，如何解释目前许多真空断路器制造厂在作产品介绍时，反复强调它们的真空断路器电寿命试验后，间隙的绝缘强调不降低呢?我们以10kV真空断路器为例来对此作说明:真空灭弧室经过技术和工艺改进，极间绝缘水平同早期产品比较，提高很多例如可达到A值，远比产品标准规定的耐压值C(工频42kV，冲击75kV)高得多，出厂新品按C值试验当然不会击穿，电寿命试验后，间隙绝缘水平由A值降为B值，但B值&C值，故按C值去校核其绝缘，试验时亦不会发生击穿。而老产品的A''值是大于C值，出厂新品按C值考核，当然能通过，开断故障后，由A"值降到B"值。热B''&C值，就出现了我们通常所说的绝缘水平下降。就表明其产品质量差而应该予以淘汰。　　提高真空灭弧室绝缘耐受能力的措施　　真空断路器要向高电压使用领域发展，提高真空灭弧室断口极间绝缘耐受能力制成额定电压较高的单独断口真空灭弧室的经济意义是巨大的，不但可减少串联断口的数量，而且使断路器结构简单，从而提高了设备可靠性并使设备造价亦相应降低。提高单断口真空灭弧室的绝缘耐受能力主要在下列三方面采取措施。　　真空灭弧室内触头间耐压强度的提高　　前面以说过，在灭弧室内部高度真空的情况下，触头间存在的气体非常稀少，不会受极间电压而产生游离，但极间发生击穿是客观存在，从而产生几种真空绝缘破坏机理的解释。真空间隙实际击穿时，有可能是几种机理同时发生作用，而且击穿途径中总是有游离气体存在，这是由施加电压后产生的金属蒸汽或触头释放了所吸附的气体提供的。基于此点出发，采取下列措施以提高真空灭弧室触头间隙的耐压性能:　　(1)选择熔点或沸点高，热传导率小，机械强度和硬度大的触头材料；　　(2)预先向触头间隙施加高电压，使其反复放电，使触头表面附着的金属或绝缘微粒熔化，蒸发，即所谓"老炼处理"；　　(3)清除吸附在触头或灭弧室表面上的气体，即进行加热脱气处理；　　(4)选择合适的触头形状，改善触头的电场分布。　　提高开断电流后触头极间的绝缘恢复速度　　通常断路开断电流成功的关键在于电弧电流过零后，触头间隙绝缘恢复速度快于触头间隙间的暂态恢复电压速度，就不会发生重燃而达到成功开断。真空灭弧室开断电流时，电弧放出的金属蒸汽在电弧电流过零时会迅速扩散，遇到触头或屏蔽罩表面会立即凝结。因此欲求在开断电流相应的触头尺寸，材质，形态，触头间隙以及电流开断时产生的金属蒸汽密度，带电粒子密度等影响因素进行反复实验取得试验数据作分析研究。发现触头直径越大且触头间隙越小，电流开断后的绝缘强度恢复越快；纵向磁场触头结构的采用，有极为良好的弧后绝缘恢复特性。　　提高真空灭弧室的外部绝缘　　真空灭弧室的外部表面，如处于正常的大气之中，则绝缘耐压是很低的，不能适合高电压条件下使用，随着真空断路器向高电压，小型化方向发展，对真空灭弧室外部表面采取下列强化措施:　　(1)用环氧树脂绝缘包裹真空灭弧室陶瓷外壳表面，环氧树脂具有高绝缘性能，其冲击电压为50kV/mm，工频耐压为30kV/mm，而且其制品机械强度高，浇注加工性能好，可以较容易成型复盖于陶瓷外壳表面，从而达到灭弧室外表面绝缘强化的目的。并提高了耐污性能，使所需对地绝缘更趋合理化。户外真空断路则往往采用带有裙边的硅胶外套作管，复盖于陶瓷外壳的表面，具有更好的抗雾闪性能，但机械强度则不如环氧树脂制间。　　(2)将真空灭弧室置于SF6气体之中，使陶瓷外壳为SF6气体所包围，由于SF6气体只起绝缘作用，其充气压力一般是不高的。
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ZW32M-12型户外高压智能真空断路器
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器
(以下简称断路器)是三相交流50Hz，适用于额定电压为7.2～12kV的户外高压开关设备。断路器符合国标GB1984《高压交流断路器》及专业标准JB～40.5kV户外交流高压真空断路器》和相关的IEC标准。常供工矿企业、发电厂以及变电站作电气设备的控制和保护之用，并适用于频繁操作的场所。断路器具有多次开断和快速重合闸的能力。
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器概况
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器(以下简称断路器)是三相交流50Hz，适用于额定电压为7.2～12kV的户外高压开关设备。断路器符合国标GB1984《高压交流断路器》及专业标准JB～40.5kV户外交流高压真空断路器》和相关的IEC标准。常供工矿企业、发电厂以及变电站作电气设备的控制和保护之用，并适用于频繁操作的场所。断路器具有多次开断和快速重合闸的能力。
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器，是万上机电自主研发的一种综合保护户外智能开关。它主要由真空断路器本体和控制器的及外置电压互感器三大部分组成，三者通过航空插座及户外密封电缆进行电气连接，具有故障检测功能，保护控制功能和通讯功能，能可靠判断、检测开关进、出线侧的毫安级零序电流及相间短路故障电流，实现自动切除单相接地故障和相间短路故障。
断路器采用永磁操动机构，断路器机械寿命为3万次,3万次之内无需检修、调整，实现了高可靠，长寿命。
性能特点：该型产品采用永磁操作机构进行操作；由于永磁操作机构由永磁体提供保持力，使开关保持在分合闸位置，其机械零件数量少、机械传动链短，从而大大提高了开关的可靠性和机械寿命。
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器型号名称
Z W 32 M – 12 / 630 – 20
Z:真空断路器 W:户外 32:产品设计序号 M为永磁机构或Y 12:额定电压(kV) 630：额定电流(A) 20：额定短路开断电流（kA）
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器使用环境条件
ZW8 a) 环境温度不高于 + 45 ℃，不低于 – 30 ℃；
b) 空气相对湿度：日平均值不大于95%，月平均值不大于90%；
饱和蒸汽压：日平均值不大于2.2×10-3 MPa，月平均值不大于1.8×10-3 MPa；
在高湿度期温度急降时，可能凝露；
c) 海拔高度不超过 1000 米；
d) 地震烈度不超过8级；
e) 无火灾、爆炸、严重污秽、化学腐蚀以及剧烈震动的场所。
客户如有其它特殊要求，可在订货时提出，我公司可给予最大满足。
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器主要技术参数
4．1断路器主要技术参数，见下表
额定绝缘水平
1min工频耐压
42(极间，对地)；48（断口）
额定雷电冲击耐压
75(极间，对地)；85（断口）
额定短路开断电流
额定短路关合电流（峰值）
额定短路开断次数
额定热稳定时间
额定操作电压辅助回路额定电压
额定操作顺序
分-0.3s-合分-180s-合分
4.2 断路器机械特性参数，见下表
三相合分闸同期性
合闸触头弹跳时间
额定短路开断电流
合闸触头接触压力
平均分闸速度
平均合闸速度
每相主回路电阻
动、静触头允许磨损厚度
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器基本结构
null 5.1 断路器由断路器本体、加装电压互感器和永磁控制箱三部分组成,断路器本体结构采用操动机构和灭弧室上下布置的形式，断路器本体内部结构图见图1
zw32永磁断路器基本结构
1分闸弹簧 2辅助开关 3起吊装置 4驱动拉杆 5永磁机构 6箱体
7接线盒 8接地标牌 9绝缘拉杆 10下绝缘筒 11导电夹 12真空灭弧室
13上绝缘筒 14上出线座 15电流互感器 16下出线座 17电压互感器
图1 断路器内部结构图
PT电压互感器
电压互感器
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器工作原理
6．1 灭弧原理
断路器配用的真空灭弧室，具有极高的真空度，以真空作为灭弧和绝缘介质。当动、静触头在操动机构作用下带电分闸时，在触头间将会产生电弧；同时，由于触头的特殊结构，在触头间隙中产生出一定的纵向磁场，使真空电弧保持着扩散型，并维持低的电弧电压。在电流自然过零时，残留的离子、电子和金属蒸汽在微秒数量级的时间内就可复合或凝聚在触头表面和屏蔽罩上，灭弧室断口的介质绝缘强度很快被恢复，达到分断的目的。
6．2 永磁机构工作原理
电动分、合闸：永磁操动机构动铁芯动作，直接推动绝缘拉杆上下运动，完成合、分闸动作。动作完成后由永磁体提供的剩余磁场力，保持合、分闸状态。
手动分闸：拉动分闸手柄，手动脱扣轴向下带动动铁芯动作完成分闸操作。
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器调试与安装
断路器的调试和操作中的各项工作应由受过专门训练、详细了解本开关性能的专业人员进行，工作中必须考虑相应的保护和预防措施。
7．1 准备工作（在一次回路通电之前进行）
7.1.1断路器开箱后，应检查固定真空灭弧室的绝缘筒有无破裂，产品铭牌、合格证是否与订货单相符，装箱清单是否与实物相符，确信完好无误后再清理表面灰尘污垢。然后用工频耐压法检查真空灭弧室的真空度（工频耐压法检测）。
7.1.2运行前的检查
断路器在投入运行之前，必须仔细核对各操作元件的额定电压（或电流）与实际情况是否相符，给控制部分接通电源（电源电压根据订货要求），检验储能指示灯是否在10秒时间内点亮，机构每次上电，均有10秒种的蜂鸣器的报警声，必须要在上电的报警声停止后方可进行分合闸动作。
必须要由专业的设备维护人员进行如下的定期维护。
7.2.1检查断路器的各安装螺钉是否松动，如有松动进行加固；
7.2.2由经过培训的专业人员检测超程和开距，将各相的参数调整到表2要求；
7.2.3重新调整超行程之后的断路器在使用前必须重新检测合闸状态下上下出线间的回路电阻，要求回路电阻值必须符合表2要求；
7.2.4使用机械特性测试仪测量断路器的机械特性符合表2要求。
7.2.5使用前对断路器重新进行一次回路的耐压检验。分别按照表1要求进行端口、相间、对地的检测。
7.2.6真空灭弧室在使用20年或达到技术参数表中规定的短路电流开断次数或电寿命后即需更换。
7.2.7蓄电池的使用和维护
产品的备用蓄电池是2节12V7AH免维修蓄电池。在产品正常使用时，插上交流电源，一边对产品提供电源，一边对蓄电池充电。在交流电源失去后，本产品在5分钟后自动关闭备用电池开关，这时，如果要使用，按下调试按钮保持1秒即可工作。
每年对蓄电池必须检查一次，如果蓄电池电压低于12V，必须立即更换。蓄电池的型号为：日本YUASA公司的NP7-12/12V 7AH，或其他公司相同性能，相同容量的蓄电池。每3年对蓄电池必须更换一次。
7.3安装示意图
zw32-12永磁真空断路器单杆安装
1、抱箍 2、安全螺栓 3、水泥电线杆 4、安装架 5、断路器
zw32m-12永磁断路器双杆安装
7．4安装尺寸
外形及安装尺寸图
zw32m-12断路器外形安装尺寸
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器运输与储存
8.1 断路器在运输时必须整台装入封闭的包装箱内并予以可靠的固定，运输时不可侧放、倒放。
8.2 应在干燥的室内进行产品的装箱或开箱，并核对产品和零部件是否完整、是否与装箱单相符。
8.3 断路器应存放在干燥、通风、防潮、防震、无有害气体侵蚀的室内，长期存放时应在传动部分涂上润滑油脂，并定期检查环境是否符合要求。
ZW32M-12型户外高压智能真空断路器随机文件
a) 产品合格证；
b) 安装使用说明书；
c) 断路器接线图。
十、订货须知
用户在订货时应注明：
d) 断路器的型号、名称及对控制箱内配置的要求；
e) 断路器的额定电压、额定电流和额定短路开断电流和额定操作电压；
f) 互感器变比、精度及数量；
g) 所需备品、备件的名称和数量；
h) 其他特殊要求。
．.[引用日期]
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10kv户外高压断路器原理是什么
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10KV的断路器——按照灭弧介质的不同，有油浸、真空、SF6等几种，目前最常见的是真空断路器，油浸式断路器因结构笨重目前已渐渐淘汰，SF6断路器造价太高，使用不多；按照操作结构的不同，可分为电磁式开关、弹簧储能式开关和永磁开关。电磁式开关的工作原理很简单，与接触器一样，开关内部装有电磁铁，当磁铁带电时，开关闭合，反之断开；这种开关的优点是动作可靠，机构简单，缺点是合闸电流大。弹簧储能式机构，它的原...
10KV的断路器——按照灭弧介质的不同，有油浸、真空、SF6等几种，目前最常见的是真空断路器，油浸式断路器因结构笨重目前已渐渐淘汰，SF6断路器造价太高，使用不多；按照操作结构的不同，可分为电磁式开关、弹簧储能式开关和永磁开关。电磁式开关的工作原理很简单，与接触器一样，开关内部装有电磁铁，当磁铁带电时，开关闭合，反之断开；这种开关的优点是动作可靠，机构简单，缺点是合闸电流大。弹簧储能式机构，它的原理是利用弹簧伸缩产生的机械能来完成分合闸，这种操作机构的优点是合闸电流小（只给储能电机供电），造价低，缺点是结构复杂。永磁式是电磁式的升级，目的在于解决电磁式断路器合闸电流大的缺点，永磁式断路器提供一个可提供短时合闸电流的电容来解决这个问题，但因为电容材质的因素，造价太高，应用不多。目前以弹簧储能式断路器应用最广泛。
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