10kV户外真空断路器的结构分析

由于DW5等型号的户外柱上油断路器开断短路电流能力的明显不足，而易造成事故的教训，在城(农)网的改造中逐渐被淘汰；户外柱上真空断路器和SF6断路器是用户选择的基本产品。以上两种绝缘介质和灭弧原理绝然不同的断路器，在实际运行中显示出各自的优势和不足之处。客观存在的产品自身的特点、生产工艺用材料的特殊要求，使真空断路器受到更多的青睐。这是由于真空技术水平的提高和生产厂工艺技术进步的结果，其中也包含着广大用户对于真空开关日益增强的信心。1关于两种断路器的讨论及真空技术的发展七十年代在世界范围内展开的关于真空和SF6开关的论战，至今仍在继续，但是争论的实质内容已经不同。当年的论战促进了真空断路器的发展。如采用CuCr触头材

料和纵向磁场提高开断电流，使真空断路器在开断容量上有了大的突破；利用低过电压触头材料降低过电压，截流水平降至常规值的1/10；减少零部件数量，提高可靠性；减少真空灭弧室的尺寸和制造成本，出现了小型化真空灭弧室等。因此，七十年代论战的某些重要论点也随着时间的推移和真空技术的发展而不再存在，大量的真空断路器进入电网。如日本到1978年25万台柱上油断路器全部被换成柱上真空断路器；80年代末期英国真空断路器的市场占有率约为50%，SF6占20%；据EEC(共同体)统计，90年代初期的中压市场，SF6和真空断路器的销售额之比为2∶3；在我国近几年真空断路器市场的市场占有率更是优于SF6断路器；1996年在国内生产的10kV各类断路器中，SF6断路器占4.78%，

真空断路器占64.93%。1997年SF6断路器占6.34%(约6000台)，真空断路器占70.79%(约50000台)，真空断路器的市场占有率和销售增长率同步增长。七十年代的论战得出一个共识：真空和SF6断路器应发挥各自的优势，促进高压电器设计和制造水平的提高。在110kV以上SF6的地位是稳定的，但照目前真空技术发展的速度来看，我国110kV真空灭弧室的问世只是时间问题。就目前的科技水平，真空间隙为1mm的断口耐压可达50kV。日本80年代开始生产145kV、开断电流31.5kA的单断口灭弧室。其84kV的真空断路器开断电流提高到50kA。当年的论战结果，促进了两种技术水平的提高，因为两种技术都有需要攻克的课题。如真空断路器在开断时生产的截流问题也同时存在于SF6开关之中，西门

子的专家曾指出：SF6断路器开断空载变压器时产生的过电压甚至比真空断路器还高。解决真空断路器的操作过程中产生过电压的问题，国内普遍采用了RC保护装置或金属氧化物避雷器作为真空断路器的过电压保护，但仍有少数的过电压现象，导致电气设备被过电压破坏。据分析多数原因是对这些保护装置使用配合上的不当，若在选用上或参数上配合适当，问题是可以解决的。2关于户外SF6断路器在我国用于10kV线路的户外断路器是以LW□10为代表的，国内对此系列断路器的开发已有10余年的历史。SF6断路器在技术上具有很多的优势。如绝缘结构比较灵活，易于向户外发展；易于向大电流发展，因此SF6断路器在增加导电截面和触点对数方面是不存在困难的，可满足4000A及以下的

额定电流和50kA以上短路开断电流；机械特性易于调整，诸如行程、超程、速度参数比真空断路器大，调整误差相对的小，也不易出现对接式触头的弹跳现象。另一方面，SF6断路器也存在明显的不足，主要问题是漏气。虽然SF6的密封理论和结构具备解决漏气问题，但由于对加工工艺性的要求严，密封材料的耐侯性和物化稳定性不易达到要求的性能。给运行检测带来不便，如要增加检漏仪器、充气和气体回收装置等。据国际大电网组织的专题工作小组的报告：开断短路电流后的SF6气体由于高温分解而有毒性，也是其不利推广的原因之一。由于SF6气体优秀的绝缘和灭弧性能和SF6断路器的技术进步，以上不利因素并不影响批量的使用，但机构的可靠性从另一方面影响到其销售市场。3

关于户外真空断路器1992年两部在长沙召开的农网重点新产品鉴定会上，通过了我国第一代户外真空断路器——ZW□10/63063户外柱上真空断路器的鉴定。经过四年研制和两年多的宣传推广，逐步得到广大用户的认可，通过挂网试运行和用户的指导，ZW1-10真空断路器日趋完善，其优异的技术参数和使用的广泛性成为城(农)网改造中的首选产品，仅浙江华仪开关厂就销售了12000多台。该断路器的触头材料为CuCr合金，加之纵向磁场结构，使其开断性能好，截流值小、机械寿命超过10000次，从其功能的相比，确是既经济又可靠的户外断路器。与SF6断路器相比，户外真空断路器的不足之处在于要有两个绝缘外壳；即在真空灭弧室之处还有一个外壳，两个壳体之间要有绝缘介质(或措

施)解决真空灭弧室的外绝缘问题。因此，国内外研制的户外真空断路器有充变压器油、空气和充SF6气体三种基本方式，以解决真空灭弧室外壳的绝缘问题。3.1空气绝缘的户外真空断路器国内开发的三相共箱空气绝缘的户外真空断路器，是在ZW1-10的基础上发展的。但这种空气绝缘方式，使产品的体积增大，但又从根本上解决不了凝露问题。为了解决凝露而造成绝缘击穿的问题，国内外一般在以空气为绝缘气体的基础上，填充硅橡胶或其他有机物质解决真空灭弧室的外绝缘，也有称为“增爬器”的装置来加大真空灭弧室的沿面爬距或绝缘隔板、绝缘外套，以其提高绝缘水平。也有厂家着眼于用防凝露保护装置，通过自动调节箱内的空气湿度来解决凝露问题。思路是好的，但是每增加一

个装置可能又会产生新的问题，即可靠性的问题。国内研制的有一种分体式的户外真空断路器，每相以瓷套作为外绝缘套管，真空灭弧室和瓷套之间填充硅橡胶来解决真空灭弧室的外绝缘问题，方法不失为上乘。但是绝缘材料在户外环境下的物化性及填充工艺等原因，使凝露的可能性存在，引起沿面击穿导致事故发生。3.2充SF6气体的户外真空断路器国内研制的已投放市场的，充0.125MPaSF6气体做为绝缘介质的户外真空断路器，试图把两种开关的优点合二为一体。但是充SF6气体使密封和防漏气工艺与SF6开关一样，使制造工艺保证更为困难。3.3充变压器油的户外真空断路器充变压器油作为绝缘介质的户外真空断路器，和空气绝缘、充SF6气体绝缘的断路器相比较，是目前在电网中运

行最多的断路器。用变压器油解决真空灭弧室外绝缘和相间绝缘(三相共箱式)的方法，美国在50年代就开始采用，有代表性的如美国Cooper，西屋(WH)和ABB的ESV型户外重合器都采用这种方法。充油的方案技术成熟，结构相对简单，制造质量可保证，这种绝缘油用户取之方便，有使用经验，易于被用户接受。有部分用户对充油方案不感兴趣，因为很容易与油开关联想在一起。其实这种绝缘方式中变压器油的作用与油断路器有极大的区别。前者的作用仅作为解决真空灭弧室的沿面爬距及相间的绝缘问题。在ZW1

2fg0f8c7d 权力巅峰http://92ks.com/10114/

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/j30r.html