4真空开关技术与应用600430430600210,2102727121021000.180L194SIE5S0625467467625.770770g)f)6-18X2885560810L12013VA-A宫-用14海l1557014805UJAh)图1.1-2真空开关的典型产品外形（续）1一合闸弹簧2一操动机构3接地开关4一弹簧拉析5-分闸缓冲器6-一分闲弹簧7-底架8一绝缘子9-隔离片关10一上支架11真空灰瓶室12一绝缘柱13一下支架14一绝缘拉杆15一熔断器16一脱扣装置
5第1部分真空开关的基础理论2A89017-10111612i)图1.【-2真空开关的典型产品外形（续）【一总操动杆2一触头弹簧3一主电路（上接线端）4一软联结带5一真空灭弧室6一金属波纹管7一陶瓷绝缘子8一金属屏蔽罩9-动触头10一静触头11一高压部分12一主电路（下接线端）13-脱扣电磁铁14一分闸锁门15一脱扣栓16—低压部分17一反回弹簧18一合闸锁门19一电磁操动机构20--基础板21-一总操动杆回转点共灭弧室外壳采用带有裙边的陶瓷结构。关于中等电压等级的真空开关今后的发展方向大致有三个方面：真空灭弧室的继续小型化：采用永磁操动机构和不断提高改进制造工艺。自从真空灭弧室采用纵向磁场结构和设计上的改进以来，比初期牛产的真空灭弧室外形尺寸差不多缩小了1/2以上，还有进一步缩小的可能，这是一个具有十分显著的成果。关于真空断路器选用永磁操动机构方面，ABB公司是创新者之一，成绩尤其突出，其零件与弹簧操动机构对比差不多只有弹簧操动机构的40%或更少一些，而操动寿命可达到10万次以上，同时由于分合闸的速度和动作于分稳定，运用电子控制系统与电力电子器件精确地控制永磁操动机构后，可实现同步分合闸，进一步提高真空断路器的操作性能。日前已能对12kV的真空断路器实现同步合闸，义称选相合闸，可实现无合闸过电压和不出现涌流。采用同步分闸开断短
6真空开关技术与应用路电流时，可提高一个电流等级的开断性能，例如：按12kV开断电流为40kA的真空断路器，可提高到50kA。关于制造工艺的改进，这里仅以ABB公司对真空灭弧室极柱浇注技术为例，使不锈钢端盖道真空灭弧室的体积更小型化，结构紧凑而b)a)坚固，用环氧树脂浇两种灭弧室示意图图1.1-3注极柱大大地提高了b）浇注极柱灭弧室a）组装极柱灭弧室真空灭弧室的散热，如图1.1-3所示。这种浇注式极柱有下列T几个优点：模块化设店计、结构简单、可拆卸零件少、可靠性++-高。图1.1-4所示为两种极柱的结构示意图，由于采用浇注式极柱，其优点是结构为模块化设计：可拆卸零件少；可靠性高：当真空灭弧室被嵌人到固体材料中b)a)时，不需作任何处理，即可达到很高的图1.1-4两种极柱结构示意图绝缘强度。这种制造a）组装式极柱b）浇注式极柱
第1部分真空开关的基础理论1工艺，国内已有不少真空灭弧室制造厂根据开关制造公司的要求开始采用极柱浇注技术，提供具有浇注极柱的真空灭弧室。1.3国内外开发研究高压真空断路器的概况1.3.1我国高压真空断路器的发展情况我国西安交通大学真空电弧理论研究及其产品开发小组曾于1989年开始与北京开关厂和北京东方电子管厂联合试制126kV/1250A/31.5kA的高压真空断路器。结构如图1.1-5所示，从图中可以看到，由两个72.5kV的真空灭弧室串联组成。在真空灭弧室的两端并联均压电容器。真空灭弧室的外绝缘采用SF。气体。真空断路器的总高为3650mm。操动采用弹簧操动机构，平均分闸速度为2.4m/s，合闸速度为1.8m/s图1.1-5126kV双断口高压真空断路器外貌72.5kV的真空灭弧室如图1.1-6所示，触头开距为40mm，真空灭弧室总高为876mm，法兰盘间距离为6mm。在联合国京都会议防止SF。气体引起的地球温室效应以来，西安交通大学联合陕西宝光真空电器股份有限公司和浙江温岭紫光电器公司于2003年共同发起开发研制126kV/2000A/40kA单断口的真空灭
8真空开关技术与应用弧室。现将情况介绍如下：1.126kV真空断路器的基本结检2真空断路器的结构主要由真空10-灭弧室、绝缘陶瓷套、绝缘陶瓷支柱、永磁操动机构、横担架和底柱朗E组成。图1.1-7所示为126kV单断4口三相真空断路器的外形。图中1P01为真空灭弧室，装在绝缘陶瓷套内，图中未能示出真空灭弧室的实体。2为绝缘陶瓷支往，并固定在钢质横担架3上，4为三个永磁操动机构，分别装在每个绝缘陶瓷支柱的下端，1通过永磁操动机构的控制箱5内的-电子线路组成的控制电路来操动永1磁操动机构，可进行三相真空灭弧室的同步合闸和同步分闸。钢质支图1.1-672.5kV真空灭孤室面图1-纵向磁场电极撑档6与钢质横担架3以及钢质底2-陶瓷外壳3--主屏蔽罩座7焊接在一起、并固定在混凝士4一动端波纹管5、9、10一附加屏蔽罩墩上，撑住整个三相真空断路器。6静端波纹管7、8一导电杆三个真空灭弧室中心线间距为1700mm。三相真空断路器的总高度约为5m。2.126kV真空灭弧室电极的综合设计分析126kV真空断路器的真空灭弧室电极结构是由西安交通大学真空电孤理论研究与开发中心设计提出。（1）1/2匝线圈式纵向磁场电极结构的设计图1.1-8所示为1/2匝线圈式纵向磁场电极的结构，从这个展开图中可看到，电流由上导电杆1顺着上托盘形线圈2（见图1.1-9）流向上导电片4，进人上触头5，通过上触头5和下触头6空隙间的电孤，由下触头片6至下导电片7和下托盘形线圈9流出到下导电杆10。上支撑盘3和下支撑盘8的加入是用来加强托盘形线圈共同产生的纵向磁场的分布，如图1.1-10所示。磁场中心的计算最大值为