真空滅弧室,又名真空開關(guān)管,是中高壓電力開關(guān)的核心部件,其主要作用是,通過管內(nèi)真空優(yōu)良的絕緣性使中高壓電路切斷電源后能迅速熄弧并抑制電流,避免事故和意外的發(fā)生,主要應(yīng)用于電力的輸配電控制系統(tǒng),還應(yīng)用于冶金、礦山、石油、化工、鐵路、廣播、通訊、工業(yè)高頻加熱等配電系統(tǒng)。具有節(jié)能、節(jié)材、防火、防爆、體積小、壽命長(zhǎng)、維護(hù)費(fèi)用低、運(yùn)行可靠和無污染等特點(diǎn)。真空滅弧室從用途上又分為斷路器用滅弧室和負(fù)荷開關(guān)用滅弧室,斷路器滅弧室主要用于電力部門中的變電站和電網(wǎng)設(shè)施,負(fù)荷開關(guān)用滅弧室主要用于電網(wǎng)的終端用戶。
主要由氣密絕緣外殼、導(dǎo)電回路、屏蔽系統(tǒng)、
觸頭、波紋管等部分組成陶瓷外殼真空滅弧室。
氣密絕緣系統(tǒng)
由玻璃或陶瓷制成的氣密絕緣外殼、動(dòng)端蓋板、定端蓋板,
不銹鋼波紋管組成了氣密絕緣系統(tǒng)。為了保證玻璃、陶瓷與金屬之間有良好的氣密性,除了封接時(shí)要有嚴(yán)格的操作工藝外,還要求材料本身的
透氣性盡量小和內(nèi)部放氣量限制到極小值。不銹鋼波紋管的作用不僅能將真空滅弧室內(nèi)部的真空狀態(tài)與外部的大氣狀態(tài)隔離開來,而且能使動(dòng)觸頭連同動(dòng)
導(dǎo)電桿在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng),以完成
真空開關(guān)的閉合與分?jǐn)嗖僮鳌?
真空滅弧室的屏蔽系統(tǒng)主要由屏蔽筒,
屏蔽罩和其他零件組成。
屏蔽系統(tǒng)的主要作用是:
1.防止觸頭在燃弧過程中產(chǎn)生大量的金屬蒸汽和液滴噴濺,污染絕緣外殼的內(nèi)壁,避免造成真空滅弧室外殼的
絕緣強(qiáng)度下降或產(chǎn)生
閃絡(luò)。
2.改善真空滅弧室內(nèi)部的電場(chǎng)分布,有利于真空滅弧室絕緣外殼的小型化,尤其是對(duì)于高電壓的真空滅弧室小型化有顯著效果。
3.吸收一部分
電弧能量,冷凝電弧生成物。特別是真空滅弧室在開斷
短路電流時(shí),電弧所產(chǎn)生的熱能大部分被屏蔽系統(tǒng)所吸收,有利于提高觸頭間的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度。屏蔽系統(tǒng)吸收電弧生成物的量越大,說明他吸收的能量也越大,這對(duì)增加真空滅弧室的開斷容量起良好作用。
觸頭是產(chǎn)生
電弧、熄滅電弧的部位,對(duì)材料和結(jié)構(gòu)的要求都比較高。
2.高
擊穿電壓。擊穿電壓高,介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度就高,對(duì)滅弧有利。
3.高的抗電腐蝕性。即經(jīng)得起電弧的
燒蝕,金屬蒸發(fā)量少。
6.低含氣量。其中低含氣量是對(duì)所有真空滅弧室內(nèi)部所使用材料的要求。特別是
銅材,必須要求低含氣量的特殊工藝處理的
無氧銅。而
焊料等則采用白銀、銅的合金。
斷路器用真空滅弧室的
觸頭材料大都采用
銅鉻合金,銅與鉻各占 50%。在上、下
觸頭的對(duì)接面上各焊上一塊銅鉻合金片,一般厚度各為3mm。其余部分稱為觸頭座,用無氧銅制造即可。
4.2 觸頭結(jié)構(gòu)
觸頭結(jié)構(gòu)對(duì)滅孤室的開斷能力有很大影響。采用不同結(jié)構(gòu)觸頭產(chǎn)生的滅弧效果有所不同的,早期采用簡(jiǎn)單的圓柱形觸頭,結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單,但開斷能力不能滿足斷路器的要求,僅能開斷10kA以下電流,并且僅有真空
負(fù)荷開關(guān)、高壓
真空接觸器等用
真空開關(guān)管才采用。常采用的有螺旋糟型結(jié)構(gòu)觸頭、帶斜槽杯狀結(jié)構(gòu)觸頭和縱磁場(chǎng)杯狀結(jié)構(gòu)觸頭三種,其中以采用縱磁場(chǎng)杯狀結(jié)構(gòu)
觸頭為主。
真空滅弧室的波紋管主要擔(dān)負(fù)保證動(dòng)電極在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)和長(zhǎng)期保持
高真空的功能,并保證真空滅弧室具有很高的機(jī)械壽命。
真空滅弧室的波紋管是由厚度為0.1~0.2mm的不銹鋼制成的薄壁元件。
真空開關(guān)在分合過程中,滅弧室波紋管受伸縮作用,波紋管截面上受變應(yīng)力作用,所以波紋管的壽命應(yīng)根據(jù)反復(fù)伸縮量和使用壓力來確定。
波紋管的
疲勞壽命和工作條件的受熱溫度有關(guān),真空滅弧室在分?jǐn)啻蟮?a b="https://baike.baidu.com/item/%E7%9F%AD%E8%B7%AF%E7%94%B5%E6%B5%81/5260576?fromModule=lemma_inb" target="b">短路電流后,
導(dǎo)電桿的余熱傳遞到波紋管上,使波紋管的溫度升高,當(dāng)
溫升達(dá)到一定程度時(shí),這就會(huì)影響波紋管的
疲勞強(qiáng)度。真空泡內(nèi)的真空滅弧室是利用
高真空工作絕緣
滅弧介質(zhì),靠密封在真空中的一對(duì)觸頭來實(shí)現(xiàn)電力電路的通斷功能的一種電真空器件。當(dāng)其斷開一定數(shù)值的電流時(shí),動(dòng)靜觸頭在分離的瞬間,電流收縮到觸頭剛分離的 一點(diǎn)上,出現(xiàn)電極間電阻劇烈增大和溫度迅速提高,直至發(fā)生電極金屬的蒸發(fā),同時(shí)形成極高的
電場(chǎng)強(qiáng)度,導(dǎo)強(qiáng)烈的發(fā)射和間隙擊穿,產(chǎn)生真空電弧,當(dāng)工頻電流接近零時(shí),同時(shí)也是觸頭開距的增大,真空電弧的等離子體很快向四周擴(kuò)散,
電弧電流過零后,觸頭間隙的介質(zhì)迅速由
導(dǎo)電體變?yōu)?a b="https://baike.baidu.com/item/%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93?fromModule=lemma_inb" target="b">絕緣體,于是電流被分?jǐn)?。由于觸頭的特殊構(gòu)造,燃弧期間觸頭間隙會(huì)產(chǎn)適當(dāng)?shù)目v向磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)可使電弧
均勻分布在觸頭表面,維持低的
電弧電壓,從而使真空滅弧室具有較高弧后介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)速度,小的電弧能量和小的
腐蝕速率。這樣,就提高了真空滅弧室開斷電流的能力和使用壽命。是指將真空滅弧室的零件通過
釬焊及
氬弧焊等工藝制成為待排氣的整管,再連接到排氣臺(tái)進(jìn)行抽真空及烘烤除氣,最后進(jìn)行冷夾封口的過程。此工藝,過程復(fù)雜、路線長(zhǎng),一般有9道工序。因而效率低且對(duì)真空滅弧室零件的污染環(huán)節(jié)多。而且,按此工藝生產(chǎn)的真空滅弧室烘烤溫度低(450℃左右),因而除氣不徹底。
一次封排工藝
是指將真空滅弧室各零件先釬焊成幾個(gè)部件,再將幾個(gè)部件組裝成真空滅弧室整件,然后再在
真空爐中完成排氣、烘烤去氣及釬焊封口的過程。此工藝,過程較簡(jiǎn)單,一般有7道工序,因而效率較高且
人為污染也較少。此外,按此工藝生產(chǎn)的真空滅弧室烘烤溫度高(800℃~900℃),因而排氣徹底。
完全一次封排工藝
是指將真空滅弧室所有零件直接組裝成整件,然后在真空爐中一次完成排氣、烘烤、
釬焊封口的過程。此工藝,過程最簡(jiǎn)單,一般僅有5道工序,人為環(huán)節(jié)最少,過程質(zhì)量最穩(wěn)定,但對(duì)封排設(shè)備的要求很高。