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真空断路器的发展历程

发布日期:2012/5/28 21:48:00  点击数:935
触头在高真空(气压为10-2~10-6帕)容器内闭合和断开的一种断路器
  发展简史  1893年,美国的里顿豪斯提出了结构简单的真空灭弧室,并获得了设计专利。1920年瑞典佛加公司第一次制成了真空开关。1926年美国索伦森等公布的研究成果也显示了在真空中分断电流的可能性,但因分断能力小,又受到真空技术和真空材料发展水平的限制,尚不能投入实际使用。随着真空技术的发展,50年代美国才制成第一批适用于切断电容器组等特殊要求的真空开关,分断电流尚停在4千安的水平。由于真空材料冶炼技术上的进步和真空开关触头结构研究上所取得的突破,1961年,
美国通用电气公司开始生产15千伏、分断电流为12.5千安的真空断路器。1966年试制成15千伏、26千安和31.5千安的真空断路器,从而使真空断路器进入了高电压、大容量的电力系统。80年代中期,真空断路器的分断能力已达100千安。
  中国从1958年开始研制真空开关,1960年西安交通大学和西安开关整流器厂共同研制成第一批6.7千伏、分断能力为600安的真空开关;随后又制成10千伏、分断能力为 1.5千安的三相真空开关。1969年华光电子管厂和西安高压电器研究所制成了 10千伏、2千安单相快速真空开关。70年代以后,中国已能独立研制和生产各种规格的真空开关。
  真空电弧  当断路器触头在真空中分断电流时会产生真空电弧。真空电弧靠触头材料所生成的金属蒸气来维持。由于气体压力低,电弧等离子体中的电子、离子或金属粒子具有强烈的扩散作用,因此真空电弧很容易被熄灭,并且触头间隙的介质强度恢复速度很高。真空电弧有扩散型和集聚型两种基本形态。扩散型真空电弧通常在数千安以下的电流范围内产生,它没有显著的阳极位降区,而阴极斑点不断向四周迅速扩散。集聚型真空电弧在电流超过某个数值(一般在10千安以上)时产生,阴极上所有斑点相互吸引而集聚在一起,其运动变得很缓慢,并出现阳极斑点和位降区。
  扩散型交流真空电弧一般在第一次电弧电流过零时就熄灭,这是因为扩散型电弧在电流过零后,触头不会再产生新的阴极斑点,间隙的介质强度恢复很快,当触头距离足够大时,不会发生电弧重燃现象。集聚型真空电弧由于阳极斑点的形成,阴极和阳极表面都有较大面积和一定深度的熔融区,电极的熔融区在一定时间内仍向弧柱提供大量的金属蒸气,使得在恢复电压上升过程中,弧区内仍是一个充满金属蒸气的间隙,不可避免会发生间隙的击穿而使电弧重燃。真空断路器在分断较大的交流短路电流时,通常要产生集聚型电弧,因而设计断路器时需要采取必要的措施,使在被分断的电流范围内始终保持扩散型真空电弧;或者使大电流的集聚型真空电弧在工频半波的末尾又转变成扩散型电弧,从而使真空电弧在电流过零后不再引起重燃。
  结构组成  真空断路器主要组成部分是真空灭弧室。此外还有绝缘支撑、传动机构、操动机构和基座等。真空灭弧室的结构原理见图。
    新闻来源:佳吉电气 
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