真空斷路器工作原理與其他斷路器相比之是滅弧介質(zhì)不同罷了,，真空不存在導(dǎo)電介質(zhì),，使電弧快速熄滅,，因此該斷路器的動(dòng)靜觸頭之間的間距很小,。該斷路器一般用于電壓等級(jí)相對(duì)低的廠用電配置中！隨著電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展,， 10kV真空斷路器在我國(guó)已經(jīng)大批量地生產(chǎn)和使用,。對(duì)于檢修人員來(lái)說(shuō)，提高對(duì)真空斷路器的認(rèn)識(shí),，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng),，使其安全運(yùn)行，成了一個(gè)迫在眉睫的問(wèn)題,。本文以ZW27—12為例,，簡(jiǎn)要說(shuō)明真空斷路器的原理與維修。

一,、真空的絕緣特性

真空具有很強(qiáng)的絕緣特性,，在真空斷路器中,，氣體非常稀薄，氣體分子的自由行程相對(duì)較大,，發(fā)生相互碰撞的幾率很小,，因此，碰撞游離不是真空間隙擊穿的主要原因,，而在高強(qiáng)電場(chǎng)作用下由電極析出的金屬質(zhì)點(diǎn)才是引起絕緣破壞的主要因素,。

真空間隙中的絕緣強(qiáng)度不僅與間隙的大小，電場(chǎng)的均勻程度有關(guān),，而且受電極材料的性質(zhì)及表面狀況的影響較大,。真空間隙在較小的距離間隙（2—3毫米）情況下，有比高壓力空氣與SF6 氣體高的絕緣特性,，這就是真空斷路器的觸頭開(kāi)距一般不大的原因,。

電極材料對(duì)擊穿電壓的影響主要表現(xiàn)在材料的機(jī)械強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度）和金屬材料的熔點(diǎn)上?？估瓘?qiáng)度和熔點(diǎn)越高,，電極在真空下的絕緣強(qiáng)度越高。

實(shí)驗(yàn)表明,，真空度越高，氣體間隙的擊穿電壓越高,，但在10-4 托以上,，就基本保持不變了，所以,，要保持真空滅弧室的絕緣強(qiáng)度,，其真空度應(yīng)不低于10-4托。

二,、真空中電弧的形成與熄滅

真空電弧和我們以前學(xué)習(xí)的氣體電弧放電現(xiàn)象有很大的差別,，氣體的游離現(xiàn)象不是產(chǎn)生電弧的主要因素，真空電弧放電是在觸頭電極蒸發(fā)出來(lái)的金屬蒸汽中形成的,。同時(shí),，開(kāi)斷電流的大小不同，電弧表現(xiàn)的特點(diǎn)也不同,。我們一般把它分為小電流真空電弧和大電流真空電弧,。

1、小電流真空電弧

觸頭在真空中開(kāi)斷時(shí),，產(chǎn)生電流和能量十分集聚的陰極斑點(diǎn),，從陰極斑點(diǎn)上大量地蒸發(fā)金屬蒸汽，其中的金屬原子和帶電質(zhì)點(diǎn)的密度都很高,，電弧就在其中燃燒,。同時(shí),，弧柱內(nèi)的金屬蒸汽和帶電質(zhì)點(diǎn)不斷地向外擴(kuò)散，電極也不斷的蒸發(fā)新的質(zhì)點(diǎn)來(lái)補(bǔ)充,。在電流過(guò)零時(shí),，電弧的能量減小，電極的溫度下降,，蒸發(fā)作用減少,，弧柱內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)密度降低，后,，在過(guò)零時(shí)陰極斑消失,，電弧熄滅。

有時(shí),，蒸發(fā)作用不能維持弧柱的擴(kuò)散速度,，電弧突然熄滅，發(fā)生截流現(xiàn)象,。

2,、大電流真空電弧

在觸頭斷開(kāi)大的電流時(shí)，電弧的能量增大,，陽(yáng)極也嚴(yán)重發(fā)熱,，形成很強(qiáng)的集聚型的弧柱。同時(shí),，電動(dòng)力的作用也明顯了,，因此，對(duì)于大電流真空電弧,，觸頭間的磁場(chǎng)分布就對(duì)電弧的穩(wěn)定性和熄弧性能有決定性的影響,。如果電流太大，超過(guò)了極限開(kāi)斷電流,，就會(huì)造成開(kāi)斷失敗,。此時(shí)，觸頭發(fā)熱嚴(yán)重,，電流過(guò)零以后仍然蒸發(fā),，介質(zhì)恢復(fù)困難，不能斷開(kāi)電流,。

三,、斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理

真空斷路器的生產(chǎn)廠家比較多，型號(hào)也較繁雜,。按使用條件分為戶內(nèi)（ ZNx—**）和戶外（ZWx—**）兩種類型,。主要由框架部分，滅弧室部分(真空泡),，和操動(dòng)機(jī)構(gòu)部分組成,。

斷路器本體部分由導(dǎo)電回路,，絕緣系統(tǒng)，密封件和殼體組成,。整體結(jié)構(gòu)為三相共箱式,。其中導(dǎo)電回路由進(jìn)出線導(dǎo)電桿，進(jìn)出線絕緣支座,，導(dǎo)電夾,，軟連接與真空滅弧室連接而成。

機(jī)構(gòu)為電動(dòng)儲(chǔ)能,，電動(dòng)分合閘,，同時(shí)具有手動(dòng)功能。整個(gè)結(jié)構(gòu)由合閘彈簧,，儲(chǔ)能系統(tǒng),，過(guò)流脫扣器，分合閘線圈,，手動(dòng)分合閘系統(tǒng),，輔助開(kāi)關(guān)，儲(chǔ)能指示等部件組成,。

工作原理

真空斷路器利用高真空中電流流過(guò)零點(diǎn)時(shí),，等離子體迅速擴(kuò)散而熄滅電弧，完成切斷電流的目的,。

動(dòng)作原理

儲(chǔ)能過(guò)程：當(dāng)儲(chǔ)能電機(jī) 14接通電源時(shí),，電機(jī)帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)緊靠在偏心輪上的滾子10帶動(dòng)拐臂9及連板7擺動(dòng),，推動(dòng)儲(chǔ)能棘爪6 擺動(dòng)，使棘輪11 轉(zhuǎn)動(dòng),，當(dāng)棘輪11 上的銷與儲(chǔ)能軸套32的板靠住以后,，二者一起運(yùn)動(dòng)，使掛在儲(chǔ)能軸套上32 上的合閘彈簧21 拉長(zhǎng),。儲(chǔ)能軸套32 由定位銷13 固定,，維持儲(chǔ)能狀態(tài)，同時(shí),，儲(chǔ)能軸套32 上的拐臂推動(dòng)行程開(kāi)關(guān)5切斷儲(chǔ)能電機(jī)14 的電源,，并且儲(chǔ)能棘爪被抬起，與棘輪可靠脫離,。

合閘操作過(guò)程：當(dāng)機(jī)構(gòu)接到合閘信號(hào)后（開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi),，已儲(chǔ)能狀態(tài)），合閘電磁鐵 15 的鐵心被吸向下運(yùn)動(dòng),，拉動(dòng)定位件13 向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),，解除儲(chǔ)能維持,，合閘彈簧21 帶動(dòng)儲(chǔ)能軸套32逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，其凸輪壓動(dòng)傳動(dòng)軸套 30,，帶動(dòng)連板29及搖臂27 運(yùn)動(dòng),，使搖臂27 扣住半軸25，使機(jī)構(gòu)處于合閘狀態(tài),。此時(shí),，連鎖裝置28 鎖住定位件，使定位牛不能逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),，達(dá)到機(jī)構(gòu)聯(lián)銷的目的,，保證了機(jī)構(gòu)在合閘位置不能合閘操作。

分閘操作過(guò)程：斷路器合閘后,，分閘電磁鐵接到信號(hào),，鐵芯吸合，分閘脫扣器 19 中的頂桿向上運(yùn)動(dòng),，使脫扣軸16 轉(zhuǎn)動(dòng),，帶動(dòng)頂桿18向上運(yùn)動(dòng)，頂動(dòng)彎板26 并帶動(dòng)半軸25 向反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),。

半軸25 與搖臂27 解扣,，在分閘彈簧的作用下，斷路器完成分閘操作,。

四,、斷路器的調(diào)試

開(kāi)距與超行程斷路器的開(kāi)距與超行程的測(cè)量可以根據(jù)圖三所示，在分合閘狀態(tài)測(cè)量出的 X 值之差為斷路器的開(kāi)距,，Y 值之差為斷路器的超行程,。調(diào)整的方法為放長(zhǎng)或縮短絕緣操作桿3 或機(jī)構(gòu)與主軸的連桿。

分合閘機(jī)構(gòu)調(diào)整

1,、搖臂 27 與半軸25 的扣接量為1.5~2.5mm,可以通過(guò)調(diào)整螺釘24 來(lái)實(shí)現(xiàn),。

2、傳動(dòng)軸套 30 轉(zhuǎn)動(dòng)大角時(shí),，搖臂27 與半軸間要有1.5~2mm的間隙,，以保證傳動(dòng)軸套回落到合閘位置時(shí)，搖臂27 能自動(dòng)扣接到半軸 25 上,，可以通過(guò)螺釘31 的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn),。

3、輔助開(kāi)關(guān) 2的轉(zhuǎn)換應(yīng)準(zhǔn)確可靠,，可以通過(guò)調(diào)整輔助開(kāi)關(guān)2的拐臂3位置及位桿4 的長(zhǎng)短來(lái)實(shí)現(xiàn),。

4、在儲(chǔ)能過(guò)程中,，當(dāng)棘爪到達(dá)后一個(gè)齒的高點(diǎn)時(shí),，應(yīng)能保證儲(chǔ)能軸套 32 上的拐臂使行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)可靠切換,，切斷電機(jī)電源，可以通過(guò)調(diào)整行程開(kāi)關(guān)5 的上下前后位置來(lái)實(shí)現(xiàn),。

5,、調(diào)整分閘合閘彈簧的預(yù)拉長(zhǎng)度，保證斷路器的可靠分合,，且分合閘速度達(dá)到規(guī)定值,。

五、斷路器的控制回路

在我國(guó)的農(nóng)網(wǎng) 35KV標(biāo)準(zhǔn)化變電站中,，采用了控制母線和合閘母線分開(kāi)的原則,。

在短路器的輔助常閉接點(diǎn)與合閘線圈之間，把斷路器儲(chǔ)能行程開(kāi)關(guān)的一對(duì)常開(kāi)接點(diǎn)串聯(lián)進(jìn)控制回路,。這樣,，在斷路器未儲(chǔ)能的情況下，將不能進(jìn)行合閘操作,。防止了在斷路器未儲(chǔ)能的情況下合閘,，合閘回路保持，燒毀合閘線圈,。

同時(shí),，在接線的過(guò)程中，要注意儲(chǔ)能行程開(kāi)關(guān)接點(diǎn)中合閘母線與控制母線的極性要一致,，防止出現(xiàn)在開(kāi)關(guān)蓄能時(shí),，合閘回路的電弧擊穿行程開(kāi)關(guān)，造成控制保險(xiǎn)的熔斷或控制空氣開(kāi)關(guān)的掉閘,。

這一點(diǎn)在綜合自動(dòng)化變電站上要特別注意,。

六、運(yùn)行維護(hù)與檢修試驗(yàn)

真空斷路器的燃弧時(shí)間短,，絕緣強(qiáng)度高,，電氣壽命也較高，觸頭的開(kāi)距與行程小,，操作的能量小，因此,，機(jī)械壽命也較高,。在日常的運(yùn)行中，維護(hù)工作量很小,，主要檢查機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)部件磨損情況,，緊固件有無(wú)松動(dòng)，清除絕緣表面的灰塵,，在活動(dòng)部位注入一些潤(rùn)滑脂等,。

在春檢預(yù)防性試驗(yàn)中,，對(duì)開(kāi)關(guān)的直流電阻測(cè)試要與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理更換,，對(duì)斷口的工頻耐壓試驗(yàn),，是檢驗(yàn)真空泡是否漏氣的有效方法。（戶內(nèi)真空斷路器可以借鑒斷開(kāi)負(fù)荷時(shí),，真空泡內(nèi)閃光的顏色來(lái)初步判斷真空泡的真空度,，顏色暗紅時(shí)表明真空度降低，顏色淡藍(lán)時(shí),，表明真空度良好）保護(hù)定植校驗(yàn)時(shí),，對(duì)斷路器做低電壓掉合閘試驗(yàn)，檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)在母線故障狀態(tài)時(shí),，電壓降低時(shí)動(dòng)作是否可靠,。

分析真空斷路器的發(fā)展與表現(xiàn)

一、真空斷路器

 面臨極其不同的開(kāi)斷任務(wù),，新的斷路器應(yīng)運(yùn)而生,。如果用于發(fā)電機(jī)保護(hù)斷路器的特大容量真空斷路器（短路開(kāi)斷電流高達(dá)63～80kA及以上），標(biāo)準(zhǔn)型真空斷路器（短路開(kāi)斷電流25～50kA）,，經(jīng)濟(jì)型真空斷路器（16～25kA）,，頻繁型真空斷路器（如操作次數(shù)5～6萬(wàn)次），超頻繁型真空斷路器（如操作次數(shù) 10～15萬(wàn)次）,。如西門子公司的3AH系列斷路器就按使用場(chǎng)合劃分為5種型號(hào),，其中3AH1和3AH3型為標(biāo)準(zhǔn)型，操作10000次,，3AHZ型為頻繁型,，操作6萬(wàn)次，3AH4為超頻繁型,，操作12萬(wàn)次,，3AH5型為經(jīng)濟(jì)型，價(jià)格便宜,。

二,、低過(guò)電壓型真空斷路器

*，真空斷路器因截流會(huì)引起截流過(guò)電壓,，特別在開(kāi)斷小的感性負(fù)截如電動(dòng)機(jī)時(shí),，一般情況下，為限制過(guò)電壓而給真空斷路器配過(guò)電壓吸收裝置如SicRC 路,，ZnO避雷器等,，這使斷路器結(jié)構(gòu)龐大且復(fù)雜化，而且有的限制過(guò)電壓不理想。

 日本幾家公司另辟路徑,，開(kāi)發(fā)出低過(guò)電壓真空斷路器,。它不用加過(guò)電壓吸收裝置而用新開(kāi)發(fā)出的觸頭材料，將過(guò)電壓限制至常規(guī)值的十分之一,。低過(guò)電壓觸頭材料東芝為AgWC日立為Co－Ag－Se,，三菱為Cu－Cr－Bi－α，富士為CuCr＋高蒸氣材料,。這些公司一般做到7.2kV下20kA,，只有東芝公司做到7.2kV下40kA。

三,、多功能真空斷路

*真空斷路器迄今為二I位（即合一分）完成關(guān)合和開(kāi)斷任務(wù)?，F(xiàn)在出現(xiàn)了多功能真空斷路器，賦予了多個(gè)功能,，如合—分—隔離—接地等,。西門子公司、 Alstom公司,、日立公司均有這樣的產(chǎn)品,。西門子公司新推出NXACT型模塊式真空斷路器具有多功能：集關(guān)合、開(kāi)斷,、隔離,、接地及聯(lián)鎖于一體。Alstom公司配VISAX開(kāi)關(guān)柜的真空斷路器為三I位（合—分—隔離）,。日立公司與東京電力公司合作研發(fā)的24kV真空斷路器為四I位（合—分—隔離—接地）,。

為使產(chǎn)品多功能化，從現(xiàn)有產(chǎn)品看,，有兩種做法：一是真空斷路器相柱在開(kāi)斷后移動(dòng)或旋轉(zhuǎn),，形成隔離和接地；另一是真空滅弧室內(nèi)觸頭旋轉(zhuǎn)完成隔離和接地,。西門子公司NXAct型產(chǎn)品為開(kāi)斷后相柱移動(dòng)完成隔離和接地,，而Alstom公司為開(kāi)斷后相柱旋轉(zhuǎn)完成隔離任務(wù)，日立公司通過(guò)滅弧室內(nèi)觸頭旋轉(zhuǎn)完成隔離和接地任務(wù),。

四,、同步斷路器

同步斷路器又叫選相真空斷路器或受控真空斷路器。其基本原理是使真空斷路器在電壓或電流有利時(shí)刻關(guān)合或開(kāi)斷,。

與普通真空斷路器相比,，同步斷路器具有如下優(yōu)勢(shì)：1.降低了電網(wǎng)瞬態(tài)過(guò)電壓負(fù)荷；2.改善了電網(wǎng)供電質(zhì)量,；3.提高了斷路器電壽命及性能,；4.簡(jiǎn)化了電網(wǎng)設(shè)計(jì)，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)費(fèi)用,。

 ABB公司利用數(shù)字電子器件和磁力操動(dòng)機(jī)構(gòu)已開(kāi)發(fā)出了同步真空斷路器,，這是一個(gè)良好的開(kāi)端。

五,、智能型真空斷路器

真空斷路器智能化是建立在現(xiàn)代傳感技術(shù)和數(shù)字化控制技術(shù)之上,。國(guó)外制造公司都使自己的產(chǎn)品具有智能，這是配電自動(dòng)化的需要,，也是斷路器本身控制保護(hù)的需要,。如Alstom公司的DCX型可編程序數(shù)字控制裝置，ABB公司的REF542型控制和保護(hù)裝置,，西門子公司第二代數(shù)字保護(hù)裝置等,。

由以上可知，真空斷路器發(fā)展很快,，究其原因,，固然很多，但有兩條是基本的：一是真空滅弧室技術(shù)的進(jìn)步,；二是操動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)的進(jìn)步,。真空滅弧室是真空斷路器的心臟。真空滅弧室的進(jìn)步表現(xiàn)在如觸頭材料從CuBi轉(zhuǎn)變成CuCr,，提高了開(kāi)斷能力,，并降低了截流值，同時(shí)磁場(chǎng)從橫磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向縱磁場(chǎng),，提高了開(kāi)斷能力,，減少了觸頭的燒損。在工藝上,，一次排封工藝的采用,，大大提高了滅弧室性能及可靠性。

操動(dòng)機(jī)構(gòu)被稱之為真空斷路器的神經(jīng)中樞,。原先用電磁機(jī)構(gòu),，后出現(xiàn)了彈簧機(jī)構(gòu)，新又出現(xiàn)了永磁機(jī)構(gòu),。彈簧機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，零件數(shù)多（多達(dá)200個(gè)），加工精度要求高,，且彈簧機(jī)構(gòu)的出力特性與真空斷路器的負(fù)載特性不相匹配,，要在凸輪輪廓曲線和連桿結(jié)構(gòu)上進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。永磁機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單,，零部件比任何其他機(jī)構(gòu)都要少,，運(yùn)動(dòng)部件可以減少至一個(gè),，因而機(jī)械可靠性特別高，而且永磁機(jī)構(gòu)的出力特性能與真空斷路器的負(fù)載特性很好的匹配,。永磁機(jī)構(gòu)用永磁鎖扣,，電容器（或直流屏供電）儲(chǔ)能，用電子控制,。永磁機(jī)構(gòu)特別適用于頻繁操作,，如可達(dá)6萬(wàn)～15萬(wàn)次。

在世界上,，特瑞能電氣公司（TAVRIDA ELECTRIC AG簡(jiǎn)稱TEL公司）于1974年 配永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器模型,，1989年配永磁機(jī)構(gòu)的免維護(hù)真空斷路器投放市場(chǎng)，1993年配永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器在荷蘭KEMA試驗(yàn)站通過(guò)了型式試驗(yàn),。1994年配永磁機(jī)構(gòu)的ISM型真空斷路器獲得俄羅斯 （ 號(hào)N.020631）自此以后,，ABB、 Josly,、Cooper,、Whipp＆Bourn等公司均開(kāi)發(fā)出自己的配永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器。如ABB公司1997年開(kāi)發(fā)成功配永磁機(jī)構(gòu)的VM1型真空斷路器,。配永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器不僅用于戶內(nèi)斷路器,，也用于戶外斷路器和重合器，如TEL公司的OSM型重合器和Whipp＆Bourne公司的GVR 型戶外重合器,。

上個(gè)世紀(jì)90年代后期,，配永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器傳入我國(guó)，我國(guó)許多公司開(kāi)發(fā)出永磁機(jī)構(gòu),，而且有的試驗(yàn)到10萬(wàn)次,，配永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器如VSM和VSIA 型、ZN23－40.5型,、ZN65型,、ZWD－12型、ZND－40.5型等產(chǎn)品,。

（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò),，版權(quán)歸原作者）