真空断路器的工作原理及作用
真空断路器的工作原理及作用 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。6Pa1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: UjKLa L------间隙距离 a------间隙系数间隙5mm时a0。5 由派森定理的V形关系曲线中看出当真空度达103托时出现拐点拐点四周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。 闻名的FowlerandNoraheim场发射电流I表达式为: IAE2e-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。 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
头外形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要害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碰到触头或屏蔽罩表面会立即凝聚。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轻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。
本文档为【真空断路器的工作原理及作用】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
浙公网安备 33021202002483