真空斷路器的發(fā)展和在發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)
1.專用真空斷路器
面臨極其不同的開斷任務(wù)，新的專用斷路器應(yīng)運(yùn)而生。如用于發(fā)電機(jī)保護(hù)斷路器的特大容量真空斷路器（短路開斷電流高達(dá)63～80kA及以上），標(biāo)準(zhǔn)型真空斷路器（短路開斷電流25～50kA），經(jīng)濟(jì)型真空斷路器（16～25kA），頻繁型真空斷路器（如操縱次數(shù)5～6萬次），超頻繁型真空斷路器（如操縱次數(shù) 10～15萬次）。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，操縱10000次，3AHZ型為頻繁型，操縱6萬次，3AH4為超頻繁型，操縱12萬次，3AH5型為經(jīng)濟(jì)型，價(jià)格便宜．
漏電電流鉤表CM-03
數(shù)字漏電斷路器測(cè)試器TES-1900A
回路阻抗/預(yù)期短路電流測(cè)試儀TES1800A
回路阻抗 / 預(yù)期短路電流測(cè)試器
2.低過電壓型真空斷路器
眾所周知，真空斷路器因截流會(huì)引起截流過電壓，特別在開斷小的感性負(fù)截如電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般情況下，為限制過電壓而給真空斷路器配過電壓吸收裝置如SicRC 路，ZnO避雷器等，這使斷路器結(jié)構(gòu)龐大且復(fù)雜化，而且有的限制過電壓不理想。電池測(cè)試儀| 相序表| 萬用表| 功率計(jì)| 示波器| 電阻測(cè)試儀| 電阻計(jì)| 電表| 鉗表| 高斯計(jì)| 電磁場(chǎng)測(cè)試儀
日本幾家公司另辟路徑，開發(fā)出低過電壓真空斷路器。它不用加過電壓吸收裝置而用新開發(fā)出的觸頭材料，將過電壓限制至常規(guī)值的十分之一。低過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。 請(qǐng)登陸:高壓開關(guān)網(wǎng) 瀏覽更多信息
3.多功能真空斷路器
眾所周知真空斷路器迄今為二I位（即合一分）完成關(guān)合和開斷任務(wù)。現(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。西門子公司最新推出NXACT型模塊式真空斷路器就具有多功能，集關(guān)合、開斷、隔離、接地及聯(lián)鎖于一體。 Alstom公司配VISAX開關(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)品為開斷后相柱移動(dòng)完成隔離和接地，而Alstom公司為開斷后相柱旋轉(zhuǎn)完成隔離任務(wù)，日立公司通過滅弧室內(nèi)觸頭旋轉(zhuǎn)完成隔離和接地任務(wù)。
4.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最有利時(shí)刻關(guān)合或開斷。
與普通真空斷路器相比，同步斷路用具有如下上風(fēng)：1.降低了電網(wǎng)瞬態(tài)過電壓負(fù)荷；2.改善了電網(wǎng)供電質(zhì)量；3.進(jìn)步了斷路器電壽命及性能；4.簡化了電網(wǎng)設(shè)計(jì)，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)用度。
ABB公司利用數(shù)字電子器件和磁力操動(dòng)機(jī)構(gòu)已開發(fā)出了同步真空斷路器，這是一個(gè)良好的開端。
5.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，進(jìn)步了開斷能力，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)，進(jìn)步了開斷能力，減少了觸頭的燒損。在工藝上，一次排封工藝的采用，大大進(jìn)步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)，最新又出現(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)行公道設(shè)計(jì)。永磁機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)特別簡單，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)特別適用于頻繁操縱，如可達(dá)6萬～15萬次。
在世界上，特瑞能電氣公司（TAVRIDA ELECTRIC AG簡稱TEL公司）于1974年首創(chuàng)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專利（專利號(hào)N.020631）自此以后，ABB、 Josly、Cooper、Whipp＆Bourn等公司均開發(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。
上世紀(jì)90年代后期，配永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器傳進(jìn)我國，我國很多公司開發(fā)出永磁機(jī)構(gòu)，而且有的試驗(yàn)到10萬次，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。
1真空斷路器在發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)
1．1滅弧原理及基本結(jié)構(gòu)
真空斷路器的滅弧原理是在真空泡內(nèi)觸頭拉開時(shí)，產(chǎn)生電弧，電弧內(nèi)攜帶了蒸發(fā)的金屬氣體，這些氣體是從觸頭表面產(chǎn)生的，最后還會(huì)冷卻在觸頭表面和封閉罩的內(nèi)表面。當(dāng)電流過零點(diǎn)時(shí)，原始的真空狀態(tài)迅速恢復(fù)，間隙處的介電強(qiáng)度迅速增加，電路被切斷。
由于采用真空作為滅弧介質(zhì)，斷路器的結(jié)構(gòu)比較簡單，整體部件少。Siemens公司的3 AH（6 300 A，50 kA）真空斷路器組裝在一個(gè)類似于高壓開關(guān)柜的框架內(nèi)，整體重量輕。操縱結(jié)構(gòu)為彈簧操縱機(jī)構(gòu)，操縱的動(dòng)應(yīng)力��；安裝在門上，對(duì)土建基礎(chǔ)要求簡單，只需預(yù)埋幾個(gè)扁鐵供安裝時(shí)焊接框架即可，安裝時(shí)間短。
1．2可靠性及使用壽命
真空斷路器的真空泡在正常情況下，在整個(gè)壽命期內(nèi)都是密封的，所以可以保證很高的真空度，在斷路器操縱過后，真空度也不會(huì)降低，這就保證了額定電流和額定開斷電流值不會(huì)降低，有效地進(jìn)步了斷路器的可靠性。在產(chǎn)生電弧時(shí)，由于會(huì)產(chǎn)生金屬氣體，斷路器的觸頭會(huì)有一些磨損，但是這種磨損程度很小，完全在可控范圍內(nèi)，在要求的機(jī)械操縱10 000次壽命期內(nèi)是徹底免維護(hù)的。因此，可以說真空斷路器正常的使用壽命可以達(dá)到幾百年，超過ANSI，IEC標(biāo)準(zhǔn)要求的使用壽命。
1．3對(duì)環(huán)境的影響
真空斷路器產(chǎn)生的是少量的純金屬氣體，Cu，Cr氣體，而且基本被觸頭重新捕捉，即使在最惡劣的情況下，即真空泡破裂，開釋出的氣體對(duì)環(huán)境的影響也小得可以忽略不計(jì)。
2用作發(fā)電機(jī)出口斷路器的分析
發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，短路電流中含有很高的直流分量，直流分量是依定子繞組的時(shí)間常數(shù)τa＝Xd 〃／2πfRa衰減的（Xd〃為發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗，f為發(fā)電機(jī)頻率，Ra為定子繞組的電阻），短路電流可能具有100 ms或更長的電流零點(diǎn)。故障后，觸頭分離產(chǎn)生的電弧電阻進(jìn)一步減小了直流分量的時(shí)間常數(shù)，使得直流分量衰減得更快，從而產(chǎn)生電流過零點(diǎn)。根據(jù)Siemens公司提供的實(shí)例計(jì)算，其真空斷路器可以滿足切斷電流的要求。
良好的滅弧介質(zhì)和觸頭材料使得真空斷路器能滿足IEEE要求的暫態(tài)恢復(fù)電壓速率。IEEE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)電機(jī)源故障的暫態(tài)恢復(fù)電壓參數(shù)為1．8kV／μs（發(fā)電機(jī)額定容量為101～400 MVA）。Siemens公司真空斷路器的暫態(tài)恢復(fù)電壓為4．5kV／μs，在開斷容量為50 k A時(shí)可開斷80％的直流分量。
業(yè)務(wù)：