真空滅弧室的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
真空滅弧室的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
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、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。
我公司生產(chǎn)的多種型號(hào)的真空滅弧室，按其用途、參數(shù)、開斷容量可分為斷路器用真空滅弧室、負(fù)荷開關(guān)用真空滅弧室、接觸器用真空滅弧室、重合器用真空滅弧室和分段器用真空滅弧室等。
其結(jié)構(gòu)形式均由氣密絕緣外殼、導(dǎo)電回路、屏蔽系統(tǒng)、波紋管等部分組成。
1.排氣管保護(hù)罩
2.排氣管密封刀口
3.環(huán)氧樹脂填料
4.定端蓋版
5.定導(dǎo)電桿
6.屏蔽筒
7.玻殼（或陶瓷殼）
8.定觸頭座
9.定觸頭
10.動(dòng)觸頭
11.動(dòng)觸頭座
12.動(dòng)導(dǎo)電桿
13.波紋管
14.均壓罩
15.動(dòng)端蓋版
16.導(dǎo)向套
1. 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?nbsp;
2、導(dǎo)電系統(tǒng)
定導(dǎo)電桿、定跑弧面、定觸頭、動(dòng)觸頭、動(dòng)跑弧面、動(dòng)導(dǎo)電桿構(gòu)成了滅弧室的導(dǎo)電系統(tǒng)。其中定導(dǎo)電桿、定跑弧面、定觸頭合稱定電極，動(dòng)觸頭、動(dòng)跑弧面、動(dòng)導(dǎo)電桿合稱動(dòng)電極，由真空滅弧室組裝成的真空斷路器，真空負(fù)荷開關(guān)和真空接觸器合閘時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過動(dòng)導(dǎo)電桿的運(yùn)動(dòng)，使兩觸頭閉合，完成了電路的接通。為了使兩觸頭間的接觸電阻盡可能減小且保持穩(wěn)定和滅弧室承受動(dòng)穩(wěn)定電流時(shí)有良好的機(jī)械強(qiáng)度，真空開關(guān)在動(dòng)導(dǎo)電桿一端設(shè)置有導(dǎo)向套，并使用一組壓縮彈簧，使兩觸頭間保持有一個(gè)額定壓力。當(dāng)真空開關(guān)分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，滅弧室兩觸頭分離并在其間產(chǎn)生電弧，直至電流自然過零時(shí)電弧熄滅，便完成了電路的開斷。
3、屏蔽系統(tǒng)
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)部的電場分布，有利于真空滅弧室絕緣外殼的小型化，尤其是對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，這對增加真空滅弧室的開斷容量起良好作用。
4、觸頭
觸頭是產(chǎn)生電弧、熄滅電弧的部位，對材料和結(jié)構(gòu)的要求都比較高。
4.1 對觸頭材料有以下要求：
（1）高開斷能力。要求材料本身的導(dǎo)電率大，熱傳導(dǎo)系數(shù)小，熱容量大，熱電子發(fā)射能力低。
（2）高擊穿電壓。擊穿電壓高，介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度就高，對滅弧有利。
（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。
（4）抗熔焊能力。
（5）低截流電流值，希望在2.5A以下。
（6）低含氣量。
目前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，早期采用簡單的圓柱形觸頭，結(jié)構(gòu)雖簡單，但開斷能力不能滿足斷路器的要求，僅能開斷10kA以下電流，目前僅有真空負(fù)荷開關(guān)、高壓真空接觸器等用真空開關(guān)管才采用。目前，常采用的有螺旋糟型結(jié)構(gòu)觸頭、帶斜槽杯狀結(jié)構(gòu)觸頭和縱磁場杯狀結(jié)構(gòu)觸頭三種，其中以采用縱磁場杯狀結(jié)構(gòu)觸頭為主。
5、波紋管
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)啻蟮亩搪冯娏骱?，?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6、工作原理
真空滅弧室是用密封在真空中的一對觸頭來實(shí)現(xiàn)電力電路的接通與分?jǐn)喙δ艿囊环N電真空器件，是利用高真空座絕緣介質(zhì)。當(dāng)其斷開一定數(shù)值的電流時(shí)，動(dòng)、定觸頭在分離的瞬間，電流收縮到觸頭剛分離的某一點(diǎn)或某幾點(diǎn)上，表現(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)形成極高的電場強(qiáng)度，導(dǎo)致劇烈的場致發(fā)射和間隙的擊穿，產(chǎn)生了真空電弧，當(dāng)工作電流接近零時(shí)，同時(shí)觸頭間距的增大，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)榻^緣體，于是電流被分?jǐn)?，開斷結(jié)束。
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