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1、真空断路器浅析真空断路器在中国运行有近30年的历史,真空断路器的开发有两次大的技术飞跃,一次是20世纪70年代,出现了中国第一代真空断路器.它采用的是阿基米德螺旋槽的触头结构,触头材料为铜铋银及铜铋铝两大类,受其材料性能限制,开断能力只能达到20kA.另一次是20世纪80年代初期,在杯形触头上刻槽,使其在开断时产生横向磁场,让电弧在触头上旋转,减少触头烧损,提高触头寿命,同时触头材料上研制了铜铋锑、铜铋铝及铜铬材料等,使其断路器在电寿命、机械寿命等方面有了较大的飞跃.在其20世纪80年代中后期,由
2、北京开关厂引进德国西门子3AF,广州南洋电器厂引进日本东芝公司VK10J,比利时EIB公司VB5及其ABB公司VD4等为代表,采用在杯状圆盘触头上刻槽,在开断时产生纵向磁场,使电弧呈扩散性,最大限度地减少烧损.触头材料全都采用铜铬(CuCr)新材料,此种触头材料具有很低的截流值,一般仅为3~5A.因此在感性电路中能限制其操作过电压产生,开断容性负载重击穿几乎不发生,弧后工频耐压基本不降低,克服了真空开关在20世纪70年代及20世纪80年代初的三大缺陷:①开断故障电弧后工频耐压特别低;②开断容性负载
3、经常发生重击穿现象;③在感性电路中其操作过电压特别高.这样在国内掀起了真空开关热,生产真空断路器的厂家目前已突破350家,真空断路器型号已达50多种,可称位居世界之首.1现阶段国产真空断路器种类和区别1．1种类 目前中国生产的真空断路器可粗略分为三大类:第一类为分体型结构,完全是按原少油断路器SN10型模仿设计出来的,主要是为了旧少油断路器开关设备的改造,也有安装在新开关设备上的,如ZN7-10X、ZN13-10X、ZN19-10X、ZN28-10A等;第二类为具有独立型号机构的拼凑型结构,由C
4、D10、CD17、CT8、CT17、CT19等机构与真空灭弧室及转轴、弹簧等拼凑成一台断路器,如ZN7-10、ZN13-10、ZN19-10、ZN28-10等;第三类为整体型结构,其特点是没有独立的机构,传动损耗少的真空断路器,此类断路器主要以引进技术占主体,如ZN12-10真空断路器是以北京开关厂为代表引进的西门子公司3AF真空断路器,ZN18-10真空断路器为广州南洋电器厂引进的东芝公司VK10J真空断路器,厦门ABB开关有限公司的VD4真空断路器、VM1永磁真空断路器以及森源公司设计的VS1
5、型真空断路器等.1．2第三类与一、二类真空断路器区别1)整体型结构的断路器一般为1套四连杆传动系统;而分体型结构与拼凑型结构均为2套四连杆相联传动系统或者1套五连杆与1套四连杆相联的传动系统.2)整体型结构的断路器的触头压缩行程一般为3~4mm;而分体型结构与拼凑型结构的断路器的触头压缩行程一般为6~10mm.3)整体型结构的断路器是从断路器在控制回路中的整体要求设计的;而分体型结构与拼凑型结构的断路器是仿型(分体仿SN10-10)及凑合(将分体与操动机构凑合起来)出来的设计.2真空断路器的优化设
6、计2．1处理好断路器可靠性真空断路器的可靠性对用户最有切身利益.真空断路器从问世那一天,其机械寿命就从传统断路器的2000次跃升增为10000次,这几年已有20000次及30000次的产品,国外西门子公司已有60000次及120000次的长寿命真空断路器,这主要是在真空状态下的低压电弧无与伦比的特性,使用寿命增加的缘故.因此与其配合的操动机构的机械寿命及可靠性就成了很突出的问题.一个产品的可靠性,主要由制造质量和设计质量来保证,前者要求制造者有严格的质量保证体系,其涉及到管理、人员素质和培训,新设
7、备的采用等诸因素.因此在中国目前人员素质还不很高、责任心还不很强、管理相对落后、设备陈旧的情况下,把产品的可靠性过多地依赖制造质量本身是不现实的.产品的可靠性便落在设计者的肩上.一个高可靠性的产品设计,必定是最简单的设计结构,即用最少的零部件达到产品必要的功能.另外,经过优化设计后的产品应做到批量化生产,这样有利于质量的提高和生产成本的降低.国外真空断路器都是贯彻此原则,可以从两方面的工作来提高可靠性.2．1．1简化连杆系统设计在上面阐述过,国内真空断路器普遍采用原少油开关操动机构CD10、CT8
8、及其改进型CD17、CT17、CT19等.他们均为五连杆结构体系,其设计意图是为了满足具有自由脱扣功能,结构复杂.其中某些限位连杆极其脆弱.如CD10的死区连杆,CD17的半轴结构,CT17及CT19的各种半轴和扣板.“自由脱扣”是在一定技术历史背景下提出的,不但不能执行正常的分闸操作,还会对操作者造成人身安全事故.对于电磁机构,直流电源由老式CZO-40C型直流接触器操作控制,它的“分闸时间”(切除控制线圈电源到主触头分开的时间)约为150~200ms.若无自由脱扣功能,配电磁机
