賈弘德+許曉峰+顧欣然
摘 要:隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,由于在大型電廠和鋼廠等一些大項目需要大電流的電氣設(shè)備逐漸增多,固封技術(shù)迅速發(fā)展,因此大電流固封極柱式真空斷路器具有廣闊的發(fā)展前景。本文介紹了固封極柱式真空斷路器發(fā)展,并總結(jié)了固封式極柱式真空斷路器的結(jié)構(gòu)和特點。
關(guān)鍵詞:大電流;固封極柱;真空斷路器
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.164
1 引言
真空斷路器發(fā)展先后歷經(jīng)了的空氣絕緣、復(fù)合絕緣到固封絕緣三個階段。固封式真空斷路器的研究開始于20世紀(jì)末期,固封極柱和絕緣筒式復(fù)合絕緣有所不同,固封極柱式真空斷路器采用的是固體絕緣的結(jié)構(gòu),把真空滅弧室、主導(dǎo)電回路和絕緣支撐等結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合,并形成獨立的單元結(jié)構(gòu)。固體絕緣體結(jié)構(gòu)是由環(huán)氧樹脂制成的,它具有耐高溫、耐老化等特點。固封極柱的設(shè)計避免了粉塵在滅弧室表面的團(tuán)聚,并能夠提高真空滅弧室耐受環(huán)境的極限。在保證高可靠性的同時,使其能夠?qū)崿F(xiàn)小型化和經(jīng)濟(jì)性。固封極柱能夠解決真空斷路器耐受環(huán)境的難題,使其得到更廣泛的應(yīng)用。
2 固封極柱式真空斷路器的結(jié)構(gòu)
固封極柱式真空斷路器的真空滅弧室和固封極柱的結(jié)構(gòu)如下圖所示,國內(nèi)外不同品牌的固封極柱式真空斷路器在結(jié)構(gòu)上不盡相同。機(jī)構(gòu)的差別較大,但是極柱的形狀和結(jié)構(gòu)差別并不大,其實現(xiàn)的功能都是相同的。從研究開始到誕生,無論是配備永磁機(jī)構(gòu)或彈簧機(jī)構(gòu)的固封式斷路器,都是與提高可靠性和追求免維護(hù)相關(guān)的。因此,每個公司在研究這種斷路器時,除了要對澆鑄工藝的研究外,還要在操作機(jī)構(gòu)上進(jìn)行研究并精心設(shè)計,使結(jié)構(gòu)簡單化并提高可靠性。
固封工藝是固封極柱式真空斷路器的核心,在設(shè)計實施的過程中,每個公司各有不同之處,真空滅弧室和環(huán)氧樹脂是由過渡材料或者是由改性樹脂結(jié)合的。其目的是為了保證機(jī)械的強(qiáng)度,同時也增加了滅弧室和樹脂之間或者是它們的過渡層之間粘結(jié)的緊密性。
除了真空滅弧室外,極柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計也是決定固封極柱式真空斷路器的電氣性能極為重要的因素。除了考慮絕緣外,同時需要考慮極柱的強(qiáng)度和散熱的問題。在大電流的情況下,還要將真空滅弧室同時考慮其中。綜合的考慮性能和成本,真空滅弧室單獨設(shè)計比較理想。
極柱是固封極柱式斷路器的重要部分,它同操動機(jī)構(gòu)和斷路器的本體一并設(shè)計制造,因此想要生產(chǎn)固封極柱式真空斷路器必須要有澆鑄工藝生產(chǎn)線,這樣才能保證斷路器的專業(yè)化生產(chǎn)。如果由不同公司供應(yīng)極柱,其它開關(guān)廠只配機(jī)構(gòu)生產(chǎn)斷路器,這樣就會使斷路器機(jī)構(gòu)和極柱綜合的優(yōu)勢很難發(fā)揮優(yōu)勢,因為設(shè)計必須在綜合條件下完成。
3 固封極柱的特點
(1)可靠性高。與傳統(tǒng)組裝式極柱相比,固封極柱的零部件、連接導(dǎo)體接觸面和連接固件的數(shù)量都減少很多,使主導(dǎo)電回路的裝配工藝簡化了,同時降低了主導(dǎo)電回路的電阻,提高了可靠性;
(2)絕緣性能穩(wěn)定。真空滅弧室在嵌入穩(wěn)定的環(huán)氧樹脂固體材料之后,外界的環(huán)境對真空滅弧室的影響降低,固封極柱的外絕緣能力可以使其免受灰塵、凝露和污穢等外界環(huán)境的影響,在絕緣強(qiáng)度方面環(huán)氧樹脂大約是空氣的5到6倍,很大程度提升了其絕緣水平,并能夠滿足GB/DL標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二級污穢地區(qū)的爬距要求;
(3)結(jié)構(gòu)堅固。真空滅弧室不需要額外的緊固件,其載流件是靠環(huán)氧樹脂澆鑄其周圍,并牢牢固定。結(jié)構(gòu)堅固能夠充分保護(hù)真空滅弧室,防止其在裝配或運輸?shù)倪^程中發(fā)生意外的機(jī)械沖撞受損;
(4)小型化。采用環(huán)氧樹脂作為絕緣介質(zhì),可以減少相間距離,并減少真空斷路器和開關(guān)柜的體積;
(5)免維護(hù)。因為極柱被澆注成一個整體的部件,減少了滅弧室固定所需要的零件數(shù)量,充分保護(hù)了真空滅弧室,為斷路器的免維護(hù)提供了條件,使維護(hù)更方便,并具有更長的使用壽命;
(6)具有環(huán)保性。固封極柱式真空斷路器能夠在一定的程度上取代SF6氣體作為外絕緣材料的需要,相比之下更加環(huán)保。
4 結(jié)語
技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品更新是事物發(fā)展的必然規(guī)律。大電流固封極柱式真空斷路器的產(chǎn)生定會加速真空斷路器的更新?lián)Q代。總結(jié)真空斷路器的發(fā)展歷程,通常是每過十年就會產(chǎn)生新一代產(chǎn)品。大電流固封極柱式真空斷路器現(xiàn)在正是研究熱點,在研發(fā)過程中,解決好生產(chǎn)、工藝等生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題,新一代大電流固封真空斷路器在國內(nèi)外市場將具有廣闊的發(fā)展前景。
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