现在真空断路器灭弧室安装有两种形式,绝缘筒/支柱式极柱和环氧树脂固封极柱。早期的真空断路器都是敞开式结构,真空灭弧室直接固定在安装在绝缘子上的支架上,上支架和下支架,支架有铁的、铝合金的还有铜的,支架和导电回路之间需要保持足够的空气电气间隙,即对于12kV需要大于125mm,距离不够需要采用绝缘板分隔,典型的敞开式断路器有ZN12等、以及西门子的3AH系列真空断路器,敞开式极柱断路器结构简单、清晰,散热好、成本低,缺点是尺寸大,易受污)秽、异物入侵等环境影响。敞开式安装需要考虑爬距,对于采用高耐电弧材料的绝缘件爬距可以减少,如下图美标断路器,绝缘子没有增加爬距的伞裙,真空灭弧室也没有伞裙。
对于大电流断路器,如5000/6300A采用敞开式极柱可以有效的散热,比固封极柱等优势明显。
随着技术的进步,真空灭弧室慢慢看不见了,安装在封闭的绝缘罩、筒内部,灭弧室上下导电支架连同灭弧室安装在绝缘筒内部,绝缘筒替代绝缘子,零件数量少,整体精度高,绝缘罩正扣或反扣安装,正扣的可以看到灭弧室,绝缘罩设计可以实现断路器的小型化,由于绝缘罩屏蔽我相间距可以缩小,部分敞开,有利于散热,同样空气绝缘,灭弧室也需要考虑爬距,采用伞裙,绝缘罩形式安装方便,特别是绝缘拉杆等连接的安装,整体精度高,方便维护调整,绝缘罩的材料有DMC、环氧树脂等。
绝缘筒极柱一般顶部是个可以拆卸的盖子,当投入运行前需要盖子拆掉,以便热气可以从上部散发出去。
ABB于2000年初,开发了固封极柱,即将导电体和灭弧室及连接等采用环氧树脂完全浇铸成一个整体,真空灭弧室彻底不可见,极柱不可拆卸,如果真空灭弧室出现故障,需要整体更换,由于完全固封,真空灭弧室不用考虑净距爬距,可以采用小型化、低成本灭弧室。后来ABB又开发了工程塑料固封极柱,通过优化材料,解决了工程塑料高低温耐受、吸水性、机械强度强度,大大的提高了生产效率,低碳环保,工程塑料固封极柱也可以实现大电流断路器应用。
固封极柱将导电回路密封在绝缘内部,特别是软连接发热处完全密封,因此很多厂家设计了具有风道的极柱。对于大电流断路器非常优秀,有些不得不增加导电连接件体积,相比较空气绝缘支架断路器用料量多。同时散热片也需要增多。
由于导电回路完全密封,因此固封极柱受环境影响比较小,一般小异物入侵不会造成绝缘问题。断路器装配十分简单,由于极柱一般连同软连接、绝缘拉杆一起,因此断路器厂家只需将极柱整体安装在车架上,通过主轴连杆与绝缘拉杆连接,即完成装配。
现代断路器要求模块化操动机构、固封极柱、整体二次线束,免维护,安装过程无需反复调整,只要拧紧到位即可。早期的断路器装配过程十分复杂,装配过程需要反复调整,缓冲器需要调整长度,有的甚至需要调整油量。
真空断路器根据应用不同,种类也不同,超快断路器用于隔离故障,限制短路电流,直流开断等。而无触点固态断路器也正在积极研发,相信不久的将来,一定可以出现,保护动作更快、更安全,应用更灵活。
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