大電流固封極柱式真空斷路器的技術(shù)研究

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。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建基.真空斷路器的固封極柱[J].電世界，2008（09）：8-9.

[2]袁偉恒.電力系統(tǒng)大通流能力固封極柱特點分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2014（03）：147-148.

[3]王春輝.戶內(nèi)高壓真空斷路器的設(shè)計與研究[D].遼寧：遼寧工程技術(shù)大學(xué).

[4]張宗九.關(guān)于高店真空斷路器的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].高壓開關(guān)行業(yè)通訊，2003（06）：22-34.

[5]趙建信.固封用真空滅弧室及其固封極柱研究開發(fā)[C].電器裝備及其智能化學(xué)術(shù)會議，2007：272-277.

[6]林莘.現(xiàn)代高壓電器技術(shù)第2版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[7]李建基.高壓斷路器可靠性調(diào)查[J].電工電氣，2010（06）：58-59.endprint