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低压真空断路器的优点及应用

发布日期:2023-12-04 作者:威尼格尔 点击:

低压真空断路器由于电压等级较低,因此触头开距也较中压小,在这样的开距下,低压真空断路器开断大短路电流应采用横向磁场真空灭弧控制技术比纵磁更优越,开断大电流时,真空电弧呈集聚电弧状态,强烧蚀区域温度可达到材料的沸点温度,不合理控制的话,触头表面过热区域会发出大量的金属蒸汽,在电流过零后的暂态恢复电压TRV作用下将弧隙击穿,出现开断失败,在真空灭弧上施加一个与弧柱垂直方向的磁场即横向磁场,可驱使集聚状态的真空电弧在触头表面快速地旋转,大大减轻电弧对触头表面的腐蚀,使得触头表面温度不致在电流过零时过热,从而大大提高真空断路器的开断能力。

真空断路器优点:
  • 触头无须维护
  • 操作寿命长,电寿命与机械寿命几乎相等
  • 真空灭弧室可以任意方向安装
  • 操作无噪声
  • 无火灾爆炸危险,触头间电弧完全密闭在真空泡内部,适用于煤矿等防爆场合
  • 真空灭弧室的周围环境对其性能不产生任何影响,如温度,粉尘,潮湿,盐雾,海拔高度等
  • 很小的真空间隙就可以承受很高的电压
  • 电流在第一次过零时即可完成开断
  • 环境友好型产品,易于回收


低压真空断路器与一般ACB一样具有保护功能全、测量参数多、维护功能丰富等优点,但具有更高的电气机械寿命、更多的额定短路分断次数,更强的灭弧能力,并能实现真正意义上的零飞弧,特别适用于环境相对恶劣的场所及AC690V、1140V电源TN、TT、IT系统,如光伏、风电应用,实现高电压集线,减少损耗。断路器不但可实现对线路的保护,还可实现对电动机(断路器满足GB50055对电动机保护要求)、发电机(断路器满足GB755对发电机保护要求)等设备的保护,为用户提供更安全、更可靠、更全面的低压配电保护方案。

真空断路器有这么多优点为什么没有广泛使用呢?


主要原因是


1. 低压断路器采用轻量型操动机构,零件精巧,而真空断路器操作机构所需能量大,特别是大开断电流的真空断路器,由于开距小,熄灭电弧所需要的能量要大,真空断路器要保证承受电动力,需要很大的触头压力,一般31.5kA的需要3200N,为保证触头磨损后的压力,触头接触行程4mm,因此从触头接触到合闸到位,所需要的能量相比于空气断路器要大的多,40kA触头压力是4200N,需要45焦耳能量,50kA触头压力是6200N,需要63焦耳能量。因此操动机构需要加强很多才能满足大开断电流的触头压力要求。对于低压断路器100kA开断电流,采用真空灭弧室所需要的能量,低压操动机构是无法满足的。必须整体上提升,包括弹簧储能大小,有些机构弹簧压缩量很小只有25mm,即使加大弹簧刚度系数也无法达到真空断路器所需要的能量,必须采用大压缩量机构,可以看到中压真空断路器的凸轮带动弹簧,拉伸长度达50mm多,因此能量可以满足。另外机构整体强度需要提高,硬度、刚度等需要提升。


2. 真空灭弧室的热量集中在密闭在真空灭弧室内部的动静触头上,相对于空气灭弧断路器散热不便,温升较高,4000A的中压开关柜均需要强制风冷,而低压开关柜只有国产6300A开关柜才采用强制风冷。


3. 成本高,低压空气断路器产业配套齐全,工业化生产已成熟,成本低,而真空断路器需要机构加强等等必然成本较高。


4. 真空断路器寿命可达30000 次,相对于低压断路器是明显优势,而随着工业化水平提高,低压断路器机械寿命20000次,电气寿命10000次也是可以满足的。如前所述,如果低压真空断路器加大弹簧刚度系数,力量大了很多,机械寿命就会变得很差,10000次机械寿命都很难满足。


来源:网络

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