真空断路器的灭弧原理及其灭弧技术介绍

真空断路器灭弧原理:

真空灭弧室中的电弧火灾是由于真空断路器在触点表面蒸发,然后游离成电弧。在真空灭弧室中,电弧柱的压差和质量密度差非常大,因此电弧柱的金属蒸汽(带电质点)会迅速扩散到触点外,加剧游离效果。此外,电弧柱被拉长和细化,以获得更好的冷却效果。电弧迅速熄灭,介质绝缘强度迅速恢复,防止交流电流自然过零后电弧再次燃烧。当电流过零时,交流真空电弧就会熄灭。电弧熄灭前,触点之间的附加磁场不会收缩,触点之间的距离不会在熄灭后重新燃烧。通常的燃烧弧段为5-15毫秒。直流真空电弧的熄灭是一个更复杂的问题,直流电弧不存在过零点现象,因此要熄灭直流电弧,必须手动制造过零点电流。通常在直流断路器的主电路上并联电容,使电容反向放电,以达到电流强制过零的目的。真空断路器技术研究方向:

一.提高真空断路器绝缘耐受性的措施:真空断路器应发展到高压应用领域,提高额定电压高的独立断路器,不仅可以减少串联断口的数量,结构简单,提高设备可靠性,降低设备成本。提高单断口真空灭弧室绝缘耐受性的措施主要有以下三点。

二.提高真空灭弧室触点之间的抗压强度:正如前面所说,在灭弧室的高真空状态下,触点之间有非常罕见的气体,不会因极间电压的变化而自由,但极间电压的变化是客观存在的,因此解释了几种真空绝缘故障机制。当真空间隙实际突破时,多个机制可能同时工作,在突破过程中总是有自由气体,金属蒸汽或触点释放被吸附的气体。在此基础上,采取以下措施提高真空灭弧室触点间隙的抗压性能:

(1)选择熔点或高沸点.导热系数小.接触材料具有较高的机械强度和硬度;

(2)提前对接触间隙施加高压,反复放电,熔化和蒸发附着在接触表面的金属或绝缘颗粒,即所谓的"老炼处理";

(3)清除吸附在触头或灭弧室表面的气体,即加热脱气;

(4)选择合适的触点形状,改善触点的电场分布。

三.提高开关电流后触点之间的绝缘恢复速度:一般来说,断路开关电流成功的关键是当电弧电流过零时,触点之间的绝缘恢复速度快于触点之间的瞬时恢复电压速度,以免重燃,实现成功开关。当真空灭弧室打开和关闭电流时,电弧释放的金属蒸汽在电弧电流过零时迅速扩散,触摸或屏蔽表面会立即凝结。因此,我希望通过反复实验获得接触尺寸.材料.形状.触头间隙.当电流断开时,金属蒸气密度.带电粒子密度等因素对断开电流影响的试验数据作为分析研究的依据。结果表明,随着接触直径的增加和接触间隙的减小,绝缘强度的恢复速度加快;垂直磁场的接触结构具有良好的弧后绝缘恢复特性。

四.改进真空灭弧室的外部绝缘:在正常大气环境下,真空灭弧室的外表面耐绝缘压极低,不适合高压条件下使用,真空断路器高压.对真空灭弧室外表面采取以下强化措施:

(1)真空灭弧室陶瓷外壳表面采用环氧树脂绝缘覆盖,绝缘性能高,冲击电压50kV/mm,工作频率为30kV/mm,产品机械强度高,浇筑加工性能好,易于覆盖,加强灭弧室外表面的绝缘。并提高了耐污垢性,使对地面绝缘的要求更加合理。室外真空断路主要采用带裙的硅胶套管,覆盖陶瓷外壳表面,具有良好的抗雾闪光性能,但机械强度不如环氧树脂套。

(2)将真空灭弧室置于SF6气体中,以SF6气体包裹陶瓷外壳,因为SF6气体仅作为绝缘体,其充气压力一般不高。