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1、真空高压断路器的设计摘要 高压开关技术已走过了半个世纪的历程。在这50年中，建立起我国自己的产品系列，满足了电力系统和工业部门各个方面的需要。由于我国各地区发展极不平衡，配电网的结构与布局日趋复杂，各种技术水平的开关设备有着不同的应用。随着国民经济的高速发展、用电量不断增加的同时，客户对供电的可靠性及供电质量提出了更高的要求，断路器是变电所作为控制、保护非常重要的设备，因此合理设计断路器就显得由为重要，采用合理的结构设计以保证基础的稳定性，从而达到安全运行的目的。11目 录1绪论1.1概述1.2真空断路器的发展情况1.3真空断路器的应用
2、场合与技术要求1.4本课题的主要研究内容2真空断路器的结构设计2.1真空灭弧室的特点2.2真空断路器的操作机构2.3真空断路器绝缘机构3真空高压断路器的设计计算 143.1真空灭弧室设计计算 143.2GCB绝缘结构设计计算 223.3GCB合闸电阻及并联电容器设计计算 253.3.1GCB合闸电阻的设计计算 253.3.2并联电容器的设计计算 283.4GCB密封结构设计 29结论1绪论1.1概述11真空断路器是指触头在真空中关合、开断的断路器。 真空断路器最初由英、美研究,随后发展到日本、德国和原苏联等其他国家。我国从1959年起开始
3、研究真空断路器的理论,到20世纪70年代初正式生产各类真空断路器。真空灭弧室、操动机构、绝缘水平等制造技术的不断创新和改进,使真空断路器的发展极为迅速,在大容量、小型化、智能化及可靠性研究方面取得了一系列重大成果。 真空断路器以具备良好的灭弧特性,适宜频繁操作,电气寿命长、运行可靠性高、不检修周期长的优势,在当今我国电力工业城乡电网改造、化工、冶金、-铁道电气化以及矿山等行业得到了广泛的应用。产品从过去的ZN1-ZN5几个品种到现在数十个型号、品种,额定电流达到4000A,开断电流达到5OKA,甚至有63kA,电压达到35kV等级1.2真
4、空断路器发展情况用真空介质来熄灭电弧的设想在19世纪末就己提出,20世纪20年代制造出了最早的真空灭弧室。但是由于受真空工艺、材料等技术水平的限制,当时并未实现实用化。20世纪50年代以后,随着新技术的发展解决了真空灭弧室制造中的很多难题,使真空开关逐渐达到实用水平。20世纪50年代中期美国通用电气公司批量生产了额定开断电流为12KA的真空断路器。随后在20世纪50年代末由于发展了具有横向磁场触头的真空灭弧室,使额定开断电流提高到3OKA的水平o20世纪70年代后,日本东芝电气公司研制成功了具有纵向磁场触头的真空灭弧室,使额定开断电流又进
5、一步提高到5OKA以上。目前真空断路器己广泛用于1OKV、35kV配电系统中,额定开断电流己能做到5OKA-100KAo有些国家还生产了72kV/84kV级的真空灭弧室,但数量不多。 近年来,我国真空断路器的生产发展也很快。目前国内真空灭弧室的技术与国外产品不相上下,有采用纵向、横向的磁场技术、采用中央引燃触头技术的真空灭弧室,Cu-Cr合金材料制成触头已成功地开断5OKA、63kAo中国的真空灭弧室已达到较高的水平,真空断路器完全可以选用国产的真空灭弧室。1.3真空断路器的应用场合与技术要求（1）应用场合从大的方面讲主要有保护和供配电两
6、种场合。所谓保护像电动机的短路保护，过载保护，缺相保护当然不是所有的断路器都有上述保护功能只有具备了相应的机械硬件结构才具备相应的功能。当然几乎所有的断路器都有短路保护，短路保护也可以用在普通的配电保护中，但要注意区分他们的动作曲线是不同的，波动的电流曲线像电动机要用D型的，一般的纯电阻电路一般要用C型的。配电其实很容易理解，就像一个工厂用的总开关，虽说也有保护作用，但目的是配电用。你只要理解了断路器的功能对于他应用的场合也就自然明了了。（2）额定开距11真空断路器处于分闸状态时，真空开关管动、静触头之间的距离选择与真空断路器的额定电压、
7、使用条件、开断电流的性质及触头材料、真空间隙的耐压强度等因素有关，主要取决于额定电压和触头材料。由于真空开关管的额定开距对绝缘性能的影响较大，当额定开距从零开距增大时，其绝缘水平也将提高，但当开距增大到一定数值时，开距对绝缘性能的影响就不大了，若进一步增大开距，将严重影响开关管的机械寿命。通过对真空断路器的安装、运行及检修得出真空断路器额定开距一般选择范围为：6kV及以下一般为4～8mm，10kV及以下一般为8～12mm，35kV一般为20～40mm。（3） 触头接触行程触头接触行程的选择必须保证触头在磨损后仍能保持一定的压力；在分闸时使
8、动触头获得一定的初始动能，提高开关的初始分闸速度，拉断熔焊点，减小燃弧时间，提高介质恢复速度；在合闸时能利用触头弹簧得到平滑的缓冲，减小弹跳。开关的接触行程太小，不能保证触头在烧毁后具有的触头
