真空断路器的分类和结构

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：真空断路器还分为标准型和专用型。从外绝缘上分，真空断路器分为空气绝缘和复合绝缘两种。这两种我国自己研制的具有代表性的真空断路器是为开关柜设计的，采用综合式总体布置。柱上真空断路器的结构主要有封闭式和敞开式，外绝缘一般采用空气、油、SF6气体和复合绝缘。真空灭弧室除用于真空断路器和真空负荷开关外，真空接触器也是它的一个重要使用领域。

上述主要介绍了作为真空断路器核心部分的真空灭弧室的结构、熄弧原理和技术发展，而组成开关电器并能完成开关功能则需要由操动机构、支撑用的绝缘子和真空灭弧室组成。本节介绍真空开关电器的产品及其技术水平。

真空开关的种类主要有真空断路器、真空负荷开关和真空接触器。其中最能体现真空开关技术优势的是中压（12kV、24kV和40.5kV级）真空断路器。

真空断路器还分为标准型和专用型。标准型具备并能实现断路器的基本功能，能够开断短路电流。专用型主要用于频繁操作次数较高的场合，要求操作寿命很高，如适用于切合变压器、电抗器、电缆、电动机、电炉、电容器和滤波器等。

从外绝缘上分，真空断路器分为空气绝缘和复合绝缘两种。如图7-17和图7-18所示分别为空气绝缘的ZN12和ZN28A-10型真空断路器的总体结构图。这两种我国自己研制的具有代表性的真空断路器是为开关柜设计的，采用综合式总体布置。由于采用空气外绝缘，结构简单，造价较低。ZN28型真空断路器是为手车柜设计的，ZN28A-10型真空断路器是从ZN28型派生出的分装式真空断路器，是用于固定式开关柜的专用真空断路器。

真空灭弧室采用复合绝缘的产品主要有ABB公司研制生产的配永磁操动机构的VM1型真空断路器，以及国内研制的配永磁操动机构的VSm型真空断路器，其外形如图7-19所示。复合绝缘采用的是整体固封环氧树脂工艺，由于环氧树脂具有许多优良的特性，如良好的加工工艺性、良好的绝缘性能以及非常高的耐压强度和机械强度等，因而采用该工艺可以大大提高真空灭弧室的外绝缘水平，减少真空断路器的相间绝缘距离，使真空断路器的体积得以减少。

图7-17 ZNI2型真空断路器总体结构图

l—绝缘子 2—上出线端 3—下出线端 4—软连接 5—导电夹 6—万向杆端轴承 7—轴销 8—杠杆 9—主轴 10—绝缘拉杆 11—机构箱 12—真空灭弧室 13—触头弹簧

图7-18 ZN28A-10型真空断路器总体结构图

1—开距调整垫 2—主轴 3—触头压力弹簧 4—弹簧座 5—接触行程调整螺栓 6—拐臂 7—导板 8—导杆 9—动支架 10—导电夹紧固螺栓 11—真空灭弧室 12—真空灭弧室紧固螺钉 13—静支架 14—绝缘子 15—绝缘子固定螺钉 16—绝缘杆 17、18—螺钉

另外，真空断路器的整体结构有组合式布置和一体化布置。组合式布置如ZN12型、ZN28型、ZN28A型、3AH型等，这些真空断路器操动机构与真空灭弧室作前后布置，常用的机构采用CD17电磁操动机构，CT17、CT19弹簧操动机构等，此类真空断路器由于机构是独立的，易于生产配套。一体化布置如ZN63A（VS1）型真空断路器，如图7-20所示，这种布置操动机构作为断路器的固有组成部分，无独立型号。采用这种布局，一方面减少了中间传动环节，使结构变得简单、紧凑，降低了能耗和噪声，同时也使断路器机械操作可靠性大为提高；另一方面，这种布置方式给用户带来了方便，用户可以不经调试直接投入运行。

图7-19 VSm型真空断路器外形

图7-20 VS1型户内真空断路器总体结构图

1—上出线座 2—上支架 3—真空灭弧室 4—绝缘筒 5—下出线座 6—下支架 7—绝缘拉杆（内加触头簧） 8—传动拐臂 9分闸弹簧 10—传动连板 11—主轴传动拐臂 12—分闸保持挚子 13—连板 14—分闸脱扣器 15—手动分闸顶杆 16—凸轮 17—分合指示牌连板

VS1型真空断路器真空灭弧室纵向安装在一个管状的绝缘筒内，绝缘筒由环氧树脂采用APG工艺浇注而成，因而它特别耐爬电。这种结构设计大大地减少了粉尘在真空灭弧室表面聚积，不仅可以防止真空灭弧室受到外部因素的影响，而且可以确保即使在湿热及严重污秽环境下，也可以对电压效应呈现出高阻态。

VS1型真空断路器的操动机构布置在绝缘筒后的机箱内，机箱被四块中间隔板分成五个装配空间，其间分别装有储能部分、传动部分、缓冲部分、脱扣部分等，如图7-21所示，结构设计中充分考虑了机构中各种力的作用情况，使传动机构的布置合理，保证部件变形量最小，这样即便于保证性能又提高了机构可靠性。该操动机构为平面布置，具有手动储能和电动储能。

柱上真空断路器的结构主要有封闭式和敞开式，外绝缘一般采用空气、油、SF₆气体和复合绝缘。

真空负荷开关主要有固定式和移动式灭弧室两种结构，原理是靠真空灭弧室切负荷电流、熄灭电弧再由串接的隔离刀或其他方式建立可视断口。它的优点是分断能力强、寿命长，缺点是造价高、外绝缘性能差、无可视断口。

真空灭弧室除用于真空断路器和真空负荷开关外，真空接触器也是它的一个重要使用领域。高压真空接触器属于控制电器，主要用于对高压电动机、变压器、电容器等用电设备进行远距离控制和频繁操作。真空接触器操作性能很好，有的产品可操作200万次。

高压接触器当前以SF₆和真空为代表，尤以真空接触器量大面广。它具有寿命长、操作频繁、体积小、重量轻、不爆炸、不污染环境、价格低、检修方便、开断性能良好等一系列优点。

真空接触器按电压等级分为3kV、6kV、7.2kV、12kV；按高、低压部分相对位置分为上下布置（见图7-22）和前后布置（见图7-23）；按合闸是否带锁扣分为带锁扣（机械保持）和不带锁扣。

图7-21 VS1型弹簧操动机构图

1—储能到位切换用微动开关 2—储能传动链轮 3—储能传动轮 4—储能保持挚子 5—储能拉簧 6—手动储能蜗杆 7—手动储能传动蜗杆 8—电动机传动链轮 9—储能电动机 10—联锁传动弯板 11—传动链条 12—闭锁电磁铁 13—闭锁电磁铁闭锁铁心 14—储能保持轴 15—传动凸轮轴 16—凸轮 17—储能指示牌

图7-22 上下布置式结构示意图

图7-23 前后布置式结构示意图

1—绝缘摇臂 2—触头压力弹簧 3—真空灭弧室 4—波纹管 5—屏蔽罩 6—动触头 7—绝缘框架 8—脱扣线圈 9—挚子 10—机械脱扣杆 11—钢板框架 12—分闸弹簧 13—机械分闸锁扣 14—合闸线圈 15—衔铁

真空断路器的分类和结构

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