真空隔离开关的可接受性

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1、真空隔离开关的可接受性1引言　　由于SF6气体优良的绝缘性能可满足灭弧、绝缘、隔离三大功能．目前已广泛应用于中压开关设备。但SF6气体己公认为温室效应气体．应避免向大气内排放．因此可考虑用其它绝缘技术代替SF6气体，如真空或固体绝缘。最近，有人建议将真空灭弧室用于执行隔离功能。本文的目的是评价真空灭弧室用于隔离功能的可行性。本文首先说明隔离开关定义的含义：其次集中说明真空绝缘特性及真空灭弧室提供触头间可靠隔离断口的可行性：然后评价各种方案．排除真空介质用作隔离功能的障碍：最后总结这些方案的可接受性。2　隔离开关的定

2、义、目的和要求　　国际电工术语就隔离开关给出了如下定义：　　1)隔离开关：在分闸位置时，能提供规定要求的隔离断口的机械开关器件(IEV441—14-05)：　　2)隔离断口：符合对隔离开关所规定的安全要求的断口触头间的电气问隙(IEV441—17—35)；　　3)隔离负荷开关：在分闸位置能满足隔离开关规定的隔离要求的一种负荷开关(IEV441—14—12及GB/T3804—2004的4.102)。　　隔离开关(或隔离负荷开关)功能“用于将电气装置与其它系统隔离”。这仅仅是在带电系统安全作业必须执行的操作顺序的第1步

3、。仅有隔离是不足以确保安全的．但它不过是预期提供一个可靠的隔离，“隔离应采用可确保隔离部位不发生电气事故的空气间隙或等效绝缘措施”。适用于高压隔离开关和隔离负荷开关的要求见下列标准：信息请登陆:输配电设备网IEC62271—102：IEC60694；IEC：60265—1。这些要求总结如下：●隔离开关提供的隔离断口间的绝缘水平应高于相间．相对地15％(IEC标准)或1O％(ANSI标准)；隔离开关的设计应使得从其一侧的端子到另一侧任一端子不会流过危险的泄漏电流．当运行中用可靠的接点连接将所有泄漏电流引入地下或所有的

4、绝缘材料能有效防止污秽时．则这一要求应能满足。　　●应能判定隔离开关处于分闸位置．如能满足下列条件之一．则该项条件巳满足：　　●隔离断口或间隙明显可见；　　●保证隔离断口或间隙的每一个动触头的位置由可靠、看得见的位置指示装置指示。　　对于隔离负荷开关的附加要求是在完成对负荷开关规定的开关与短路关合试验后，设备应至少保持断口短时丁频耐压水平的80％。值得注意的是，这一要求与对系统严重过电压情况下对隔离开关动作的普通理解与期望略有不同。这种普通理解为：为隔离开关隔离断口规定了较高的绝缘水平，分闸触头间不允许发生闪络．但

5、可对地闪络。这种说明标准中并未阐明。断口耐压水平安全系数无需规定“自动配合”．其安全是通过被隔离导体安全接地米保证的。信息来源:http://tede.cn　　因此．隔离开关隔离断口闪络的可能性一直成为人们关注的重点。如果隔离开关的下端口接地．隔离开关上端口对地闪络同样很危险。因此．同一接地连接一般与隔离开关两端口同时连接。如果使用避雷器、棒隙等保护装置以确保系统的绝缘配合．它们一般将过电压限制在隔离开关额定耐压水平以下(即相对地额定冲击耐压以下。并可预期隔离间隙间击穿放电的概率很小。按气体绝缘击穿可能性分布．该概

6、率为在额定绝缘水平时小于01％。3真空绝缘特性殛真空灭弧室用于隔离功能的适用性对于大多数负荷开关(甚至断路器)用真空灭弧室能否简单地满足上述隔离开关和负荷隔离开关的标准要求．目前尚存疑问。如果真空开关设备增加对地泄漏电流保护与污秽工况下的真空灭弧室(Ⅵ)外绝缘保护、如果Ⅵ配可靠的分合位置指示器．则真空开关用于隔离功能将毫无标准障碍。尽管如此，具有中压开关设备设计经验的人不可能想到用Ⅵ作隔离开关。一般认为，绝缘与隔离只能选择SF6、空气或油；而真空只能作为开关的灭弧介质。这主要由于人们没有认识到真空可提供可靠的绝缘性

7、能。相反．大家都知道，真空在该领域表现的弱点。如果开断介质是真空，在重合器额定冲击耐压以下，处于分闸位置的Ⅵ或真空间隙随机放电的概率约为25％。信息来源:http://www.tede.cn　　目前．真空间隙的绝缘特性在开关柜中的应用非常有效。气体绝缘介质的绝缘特性主要取决于间隙的几何形状和气体特性；而真空介质的绝缘特性主要取决于电极的微观表面状况。真空灭弧室的本底压力在低于规定水平(对于实用尺寸的灭弧室为10-1Pa级)时．几乎甚至完全不影响绝缘特性。承受真空强电场的金属电极表现出的弱点是它能通过不同的机理引发击

8、穿．主要有场致发射电流和充电粒子的影响。弱点主要有：　　●粗糙：表面出现针状几何形状．电场增强系数高：　　●杂质与氧化物：电子易于脱离金属材料，降低绝缘性能；　　●不同大小的粒子：当充电并置于电场中时．其微观结构会变得松散．撞击相反极性电极时会释放能量，可在气体释放区域导致击穿)。　　尽管制造中有规定．新封装的Ⅵ电极、屏蔽罩和触头表面看上去干净、光滑、无氧化