真空断路器毕业论文
真空断路器电机操动机构永磁直线电机设计动态仿真硕士论文
真空断路器永磁直线电机操动机构的研究【摘要】随着世界各国大力发展智能化电网,电器设备的智能化受到了越来越广泛的关注。
真空断路器作为输配电系统中重要的开关电气元件,起着控制和保护的双重作用,而操动机构对断路器的可靠性和智能化起着决定性的作用。
本文以采用型号为TD-40.5/1600-31.5灭弧室的40.5kV真空断路器为对象,提出了一种新型操动机构——永磁直线电机操动机构,为断路器操作实现智能化提供了保证。
本文首先研究了真空断路器的操作特点,提出了电机操动机构这一新型操动机构。
设计了真空断路器永磁电机操动机构,在对操动机构的动力学分析的基础上,归算了反力特性和运动质量,并以此为依据确定电机的性能指标,指导电机的设计。
结合真空断路器操作时间短、反力大等特点,提出了永磁直线直流电机的整体结构,对电磁负荷、气隙长度、次级槽形、永磁体长度等结构参数进行了设计。
采用有限元法分析了永磁直线电机的电磁场分布,保证了电机结构的合理性。
同时本文结合局部扰动法,定量的分析了电负荷、次级齿槽比、初级铁轭厚度对电机性能的影响,并针对存在的问题对电机设计方案进行了调整,得到了较优的电机的设计方案。
永磁直线电机工作在起动和制动状态,因此需要对其动态特性进行... 更多还原【Abstract】 With development of the intelligent electricalnetwork by all countries, intelligent electrical apparatus are attracted more and more attention vacuum circuit breaker, asa key electrical switch element in transmission and distribution system, plays double roles in both control and protection. And its intelligentization receives much concern in recent years. Operation mechanism has conclusive effect on the reliability and intelligentization of vacuum circuit breaker. Permanent magnet linear moto... 更多还原【关键词】真空断路器；电机操动机构；永磁直线电机设计；动态仿真；【Key words】Vacuum Circuit Breaker；Motor Operating Mechanism；Permanent Magnet Linear motor；Dynamic Simulation；摘要5-6Abstract 6-7第一章绪论10-171.1 课题研究背景和意义10-111.2 国内外发展现状11-151.2.1 操动机构的发展现状11-141.2.2 直线电机的发展现状14-151.3 课题来源151.4 本文主要研究内容15-17第二章真空断路器电机操动机构的分析17-252.1 真空断路器对操动机构的要求172.2 新型真空断路器电机操动机构17-192.2.1 真空断路器的技术参数17-182.2.2 新型电机操动机构的基本结构与工作原理18-192.3 真空断路器操动机构的反力归算19-212.4 真空断路器操动机构的等效质量计算21-232.5 永磁直线电机的设计要求23-25第三章永磁直线直流电机的设计与分析25-443.1 圆筒型直线电机的基本原理及特点25-263.2 永磁直线直流电机的设计26-403.2.1 永磁直线直流电机的结构及工作原理26-283.2.2 电机的有限元分析特点28-293.2.3 有限元分析步骤29-303.2.4 永磁直线直流电机的设计30-403.3 操动机构驱动电机电磁场的有限元分析40-423.4 永磁直线电机的设计参数42-44第四章真空断路器永磁直线电机操动机构动态特性的仿真研究44-554.1 研究动态特性的重要性及研究内容444.2 永磁直线电机操动机构的动态数学模型44-474.3 电机操动机构的动态仿真分析47-544.3.1 永磁直线电机次级吸力仿真分析48-504.3.2 永磁直线电机动态仿真分析50-524.3.3 真空断路器动触头运动过程分析52-544.4 本章小结54-55 第五章结论55-56参考文献。
断路器毕业论文
断路器毕业论文断路器毕业论文在现代社会中，电力是我们生活中不可或缺的一部分。
然而，电力的传输和分配也面临着各种各样的问题，其中之一就是电路的过载和短路。
为了保护电路和设备的安全运行，断路器作为一种重要的电气保护装置被广泛应用。
一、断路器的基本原理断路器是一种能够在电路中断开电流的开关装置。
它的基本原理是利用热效应和电磁效应来实现。
当电路中电流超过额定值时，断路器的热释放元件会被加热，导致断路器的触发器动作，使得断路器打开，中断电流。
另外，断路器还可以根据电流的瞬时变化来进行快速断开，以防止电路中出现过载或短路。
二、断路器的分类和应用领域根据不同的电气系统和设备的需求，断路器可以分为低压断路器和高压断路器。
低压断路器主要应用于家庭、商业和工业领域，用于保护电路和设备免受过载和短路的损害。
高压断路器则主要应用于电力系统中，用于保护输电线路和发电机等重要设备。
除了常见的低压和高压断路器外，还有一些特殊用途的断路器。
例如，直流断路器用于直流电路中，地震断路器用于地震地区的电力系统中，太阳能断路器用于太阳能发电系统中等等。
这些特殊用途的断路器在特定的应用场景中起到了重要的作用。
三、断路器的发展和创新随着科技的进步和电力需求的增长，断路器的发展也在不断地进行着创新。
传统的热磁式断路器已经逐渐被电子式断路器所取代。
电子式断路器利用电子元件来实现电流的检测和断路的控制，具有更高的精度和可靠性。
此外，一些新型材料的应用也为断路器的发展带来了新的可能性，如超导材料和纳米材料等。
四、断路器的未来展望随着电力系统的智能化和自动化程度的提高，断路器也将朝着更加智能化的方向发展。
智能断路器可以通过与智能电网和物联网的连接，实现对电力系统的远程监测和控制。
此外，断路器的故障预测和维护也将变得更加精确和高效，大大提高电力系统的可靠性和稳定性。
总之，断路器作为一种重要的电气保护装置，在电力系统中发挥着关键的作用。
随着科技的进步和需求的增长，断路器也在不断地进行创新和发展。
浅谈真空断路器的特点及其优越性能
李 俊 鹏
ห้องสมุดไป่ตู้
科
浅 谈真 空 断路器 的特 点及其优越性 能
（ 中国华 电集团哈 尔滨发 电有限公 司电气分场 ， 黑龙江 哈 尔滨 １０４ ） ５ ０ ０
摘 要： 高压开 关设备是电力系统 中不可缺少的重要组成部分 ， 随着电力技术 的飞速发展与进步， 网改造、 城 农网改造的需要 ， 高压开关设备 对 的性能提 出了更 高的要求。比如 ： 无油化、 良好的开断性能 、 安全可靠 、 易于操作 、 需或很 少维护等。国内生产真空断路 器的历 史虽然很短 ， 无 但其机 械寿命从传统断路 器的 ２０ 次跃增为 ２ ００次， ００ ００ 各方面都 比少油断路 器更为先进可靠。为提 高对真 空断路 器的认识 ， 以 Ｚ ２Ａ、 Ｎ ３ 系列开 特 Ｎ ８ Ｚ ６Ａ 关为例 。 简要说 明真空断路器的原理及其优越性能。 关键词： 绝缘特性； 电孤 ； 可靠性
ｌ真空断路器的主要特点 浴盆” 曲线 ， 即开始时的燃 弧时间稍长 ， 中间若 和触头烧损厚度等其它一些参数进行确定 和判 “ １ ． １真空的绝缘特性 定。通过优化和筛选 ， 对真空断路器的机械 、 电 干次燃弧时 间较短且稳定 ， 了燃弧时间又变 末 真空具有很强 的绝缘特性 ， 真空断路 器 气特性作出全面评价。 在 长的规律 。是此规律的真空断路器则说 明真空 中， 气体非常稀薄 ， 气体分子 的自由行程相对较 ２１合 闸弹 跳 ． 灭弧 室性能稳定 ，断路器机械特性参数也 比较 大， 发生相互碰撞的几率很小 ， 因此 ， 碰撞游离 对 真空断路 器而言 ， 、 动 静触头闭 合时不 稳定 。反之 ， 分散性很 大、 燃弧时间呈长短无序 不是真空间隙击穿的主要原 因，而在高强 电场 要弹跳是最理想 的情况。 可是在很多情况下 ， 减 分布 ，则反映出整个 断路 器性能 的不稳定或 尚 作用下 由电极析出的金属质点才是引起绝缘破 小 触头 的弹跳 时间是 为保证 触头 高质量 地工 有缺陷 。 坏的主要因素。 作 ， 能更换 的真空触头仍然希望 消除振动 。 但不 ３真空断路器的主要优点 真空 间隙 中的绝 缘强度 不仅与 间隙的大 从断路器机械方面和电气方面讲 ， ３ ． １真空断路器 的灭弧室直径较小 ，真空 要求减小合 小、 电场的均匀程度有关 ， 而且受 电极材料 的性 闸弹跳时问是合理的。 一方面 ， 头弹跳时 间长 度在 １ ３ ａ 触 ． ｘ１ Ｐ 以上 ， ３ ０ 绝缘强度很 高 ， 电弧容 质及表面状况的影 响较大。真空间隙在较小的 则说 明合闸时的冲力过大 ，多余 的能量只能消 易熄灭 ， 弧能力强 。 其灭 距离间隙（ ～ ｍ ） ２ ３ ｍ 情况下 ， 比空气与 Ｓ ６ 有 Ｆ 气 耗于断路器框架等处 ，以微小的变形和振动为 ・３ ． 弧时 间短 ， ２燃 电气寿命高 ， 其额定短路 体高 的绝缘特性，这就是真空断路器 的触头开 代价 ， ０ １０ 甚至更高 。开断 长此以往 ， 只能有害无 益。 另一方面 ， 弹跳 开断次数一般均在 ２ — ０ 次 ， 距一般不大的原因。电极材 料对击穿电压 的影 时间长则触头的磨损量也大 。 当然 。 抑制合 闸弹 额定短路开断电流后 ， 、 动 静触头间仍具有较高 响主要表现在材料 的机械强度（ 抗拉强度 ） 和金 跳 ，也并不是说完全没有 弹跳便是最优 ，实际 的绝缘水平。 ３ ． 头开距及接触行程小 、 ３触 操作功率小 ， 属材料的熔点上 。 抗拉强度和熔点越高 ， 电极在 上 ，合闸电动排斥 力是消除合闸弹跳的有效手 真空下的绝缘强度越高。实验表明 ，真空度越 段 。 良 的开断性能， 好 稳定可靠的电寿命 ， 机械寿命 高， 气体 间隙 的击穿 电压越 高 ， 以， 所 要保 证真 ２２真空断路器 的超行程 ． 可高达 ２ ０ ０ 以上 ， ００ 次 且很少开断失败。 空灭弧室的绝缘强度。 由于真空断路器的触头都是对接式触头 ， ３ ． ４使用安全 、 维护简单 ， 开断过程中不会 １ ． ２真空 中电弧的形成与熄灭 其超行程的作用主要有 以下几点 ： 因燃弧产生高气压， 因此操作危 险性小 ， 且真空 真空电弧和 我们 以前学 习的气 体电弧 放 ２． ． １保证触 头在 一定的烧损厚度 内仍有 灭弧室无须检修 。 ２ 电现象有很大的差别 ， 气体 的游离现象不是产 定 的接触压力 ， 以保持可靠的接触 ， 可减少 并 ３ ． 污染 、 ５无 噪音 低 ， 适用 于频 繁操作 、 工 生电弧的主要因素 ， 真空电弧放电是 在触 头电 主回路的接触 电阻值 ， 以降低温升 ； 作 条件比较苛刻的场所。 极蒸发 出 的金属蒸 汽中形成的。 来 同时 ， 开断电 ２ ． 动触头在 断路器 分闸时获得一定 ．２使 ２ ３ ． ６操作机构的可靠性高 ， 故障率小 ， 具备 流的大小不 同 ， 电弧表现的特点也不 同 。 以 ， 的初始 冲击动能 ， 所 维护工作量少等优点。 提高动触头的初始分离速度 ， 检修周期长 、 我们一般把 它分为小 电流真空电弧 和大 电流真 拉断动 、 静触头间的熔焊点 ； 目前 ，国外产 品已大 多采用整体式结构 ， 空 电弧 。 ２． ．３使断路器在合闸时能够借助触头压 与国产断路器相 比少了断路器本体 与操作机构 ２ １ ． 电流 真 空 电 弧 ． １小 ２ 力（ 既弹簧力 ） 得到缓冲 ， 以减少 弹跳 ； 之 间的传动轴 ， 使操作机构与断路器浑 然一体 。 触头 在真空 中开断时 ， 产生 的电流和能量 ２ ． 以利用运行 中的真空断路器超行 断路器位置配合精度、 ． ４可 ２ 刚度大为提高 ， 提高了 既 集聚在阴极斑点 ，从阴极斑点上大量的蒸发金 程的数量值来确定触 头压力 的大小 。 机构功率 ， 使机构输出功少了许 多 ， 又增加 了可 属蒸 汽 ， 其中的金属原子 和带电质点的密度都 通常 ， 对一些不能直接测 量触 头烧损厚度 靠性 。由于真空断路器具有 以上很 多独特 的优 很高 ， 电弧就在其中燃烧 。同时 ， 弧柱 内的金属 的真空断路器 ， 可通过超行程的累计改变量来 点 ， 以 ， 所 越来越得 到人 们的重视 ， 用 的也越 应 蒸汽和带电质点不断的向外扩散 ，电极也 不断 计算触头烧 损的厚度 ， 以此间接地估算真空 来 越 广 泛 。 并 的蒸 发新的质点来补充 。 在电流过零时 ， 电弧的 断路器的剩余 电寿命 。 结束语 能量 减小 ， 电极的温度下降 ， 发作用减小 ， 蒸 弧 ２３燃 弧 时 间 ． 通过 以上的叙述 ， 我们对 真空断路器 的性 柱内的质点密度 降低 ， 最后 ， 在过零时阴极斑 消 通 过对 燃弧时间的分析 ， 可获 得真空 断路 能及应用都有了一定 的了解 和认识 ，判断真空 失， 电弧熄灭 。有时 ， 蒸发作用不能维持弧柱 的 器性 能必要 的判据 。 燃弧 时间的长短 ， 不但体现 断路器性能的优劣 ，除了要看它 的型式 和试验 扩散速度， 电弧将突然熄灭 ， 发生截 流现象 。 还要看其 机械 可靠性 。 选用 那些 值得信 真空灭 弧室 的性能 ，而且也体现了操作机构动 结果外 ， １ ． 大 电流 真 空 电 弧 ．２ ２ 作的合 理性 和稳定性 。燃弧时间与真空断路器 赖的设备 ，使真空 断路器 能在系统 内全 面推广 在触头 断开 大 的电流时 ，电弧的 能量增 开断能力关 系密切 ，它能预示开断能否达到极 和应用。总之， 经过实践证 明 ， 真空断路器其性 大， 阳极也严重发热 ， 形成很强的集 聚型弧柱 。 限。长燃弧时 间对灭弧室考验意味着比短燃弧 能完全能满足安全 生产及运行 的要求 。 同时 ， 电动力的作用也更 加明显 了， 因此 ， 对于 时间 的作用有更大的热和机械效应 。因此燃 弧 大电流真空电弧 ， 头问的磁场分布就对电弧 时间应尽可能的短 ，但应 以建立 电弧熄灭 的条 触 的稳定性和熄弧性能有决定性 的影响 。如果电 件为 度 。一般来讲 ，燃弧 时间在 １ｍ 以内为 ０ｓ 流太大 ， 超过 了 限开断 电流 ， 极 就会造成开断失 优 ，Ｏ ５一 为主， １ ～１ 大于 １ｍ 为差。 ５ｓ 首开相燃 败 。此时 ， 触头发热 严重 ， 电流过零以后仍然蒸 弧时间 以不小于 ３ ｓ ｍ 为最 佳 ， 最大不超过 ８ ｓ ｍ， 发， 介质恢 复困难 ， 不能断开电流。 后开相应在电流第一 次过零 时熄灭 。首开相 的 ２真空 断路器 的主要特性参数及 作用 分布应以均匀分布为 佳。 对同一台断路 器来讲 ， 判断一个真空断路器是否满足要求 ， 对 在其整个电寿命试验过 程中 ， 应 历次开 断短路 电 其合分 闸时间 、 分闸速度 、 合 燃弧 时间、 超行程 流时燃 弧时 间的分 布在 正常 情况 下呈现 类似 责任编辑 ： 明月 胡
真空断路器特性分析论文
真空断路器特性分析论文摘要：通过对实际工作经验的总结，论述了永磁机构传动方式、保持力大小以及与真空断路器匹配时确定永磁机构的合、分闸功及动作特性的原理。
关键词：断路器永磁机构特性配合1断路器与机构传动方式配合目前，国内外生产的永磁机构（双稳态）动铁心行程（即动铁心与磁轭之间气隙）都比较小（通常不大于25mm），远小于常规电磁、弹簧、液压和空压操动机构的行程。
因此，目前它还只能配用在触头行程较小的中压真空断路器上。
如果单从满足断路器行程方面要求，可以通过放大传动机构的输出行程，满足大行程断路器要求。
但是，目前国内外生产的永磁机构的分、合闸力也较小，通常在2000～4000N，最大也不大于6000N。
在将它与断路器配用中，往往只能利用传动机构的行程缩小、作用力放大，而不能利用行程放大、作用力缩小的功能。
12kV真空灭弧室的触头开距一般约为10mm，当触头弹簧直接设在动触杆上，超程约3mm时，真空灭弧室要求行程（触头开距加超程）为13mm左右。
如果选用行程为25mm的永磁机构，就需设计中间传动机构使行程匹配，而且在设计传动比时必须考虑行程损失因素。
40.5kV真空灭弧室触头要求行程约25mm（开距约20mm，超程约4.5mm），正好与行程为25mm的永磁机构相匹配，可采用操动机构与真空灭弧室动触杆同轴连接的传动方式。
这样不仅可以减少行程损失，而且有利于抑制合闸弹跳。
2永磁机构分、合闸状态保持力的选择永磁机构结构简单，动作可靠性高，无需合分闸位置机械保持和脱机装置，它是由永久磁铁产生的吸力使断路器保持在分、合闸位置[1]。
真空断路器要求一定的触头接触压力，因此，永磁机构的吸力不仅要能克服触头弹簧的反作用力和其他反力，而且还必须具有足够的合闸位置有效保持力，防止受到外界可能因素作用下（机械震动、电动力等）出现自动误分闸。
该保持力的大小不仅决定了断路器合闸保持性能，而且还决定了分闸功及分闸速度等重要参数。
根据试验得出合闸有效保持力:当开断电流为20kA及以下者，宜选择在500～700N；开断电流为31.5kA及以上者，宜选择在700～1000N。
浅谈真空断路器
浅谈真空断路器【摘要】近些年来真空开关在我们局被广泛采用，其特有的性能和优势越来越被大家认同。
本文对真空开关的生产、安装、运行、维护作全面而概要的介绍，使大家能够初步认识真空开关，也为今后更加深入研究真空开关提供基础知识。
【关键词】真空断路器真空的概念是人们在猜测物质世界的构成及物质运动时提出的。
1643年意大利人托里拆利的物理试验证明了真空的存在。
在最初经典物理学重真空是指空无一物的空间。
但是，随着量子理论的发展，真空已经不再是一个简单的空间。
真空荷流密度和强场的起伏即虚粒子的产生和湮没赋予了真空及其复杂的结构和性质。
真空可以被极化，也可以和实物粒子发生相互作用。
真空具有量子特征，而且具有相互独立的真空点，受激发时还具有稳定的介质特性。
随着人们对真空技术的不断研究，1893年英国人Rittenhause发现了真空具有高绝缘的性能，而且对交流电弧具有很强的灭弧能力，并于1895年首先制造出真空灭弧室模型进行了开断电弧的研究。
1926年美国人Sorensen用真空开关成功开断了4.1kA、926A的交流电弧。
1956年H.C.Ross对杰宁无线电制造公司生产的用于高频回路的真空断路器管进行了改造，试制出用于电力系统的真空开关。
此后，真空断路器技术得到了飞速发展。
现代商用产品已经可以做到额定电压168kV、额定开关电流100kA、额定电流4000A，而10-35kV真空开关已经形成了完整的系列产品。
真空断路器和SF6断路器相比较具有以下优点：1、真空介质绝缘强度更高，恢复速度更快，断路器行程更短，操动机构的操作功小，在开断短路电弧时弧压降很低，触头磨损小，断路器使用寿命长。
2、真空介质在开断短路电弧时不会产生对人体有害的物质，而SF6气体在高温电弧下可分解出SF4、SO2F2、SOF2等剧毒的低氟化物，对人体安全构成威胁并污染自然环境。
3、真空断路器结构简捷，零部件数量比SF6断路器显著减少，不但降低了成本，还提高了运行可靠性，能在整个寿命中做到少维护甚至无维护。
真空断路器维护分析论文
真空断路器维护分析论文1状态检修的发展趋势状态检修是以安全、可靠性、环境、成本等为基础，依据设备的运行工况、基本状态以及同类设备家族历史资料，通过设备状态评价、风险评价、制定设备检修计划，达到设备运行安全可靠，检修成本合理的一种设备维修策略我国实行了几十年的定期检修制,随着新工艺、新技术的不断应用供电技术变得日趋完善与成熟,鉴于传统的定期检修制度及离线试验所暴露出来的问题,即一方面盲目地对多数完好设备定期检修,造成人力物力浪费而且这种过度维修还可能引人新的故障隐患;另一方面还存在因一些产品性能缺陷包括绝缘缺陷未能得到及时发现检修而发展成重大故障的可能。
供电系统的可靠性在很大程度上取决于电力设施的可靠性。
随着电网容量的增大和用户对供电可靠性要求的提高,维修管理的重要性日益显现出来。
检修费用占电力成本的比例也不断提高。
如何采取合理的检修策略和正确决定检修计划,以保证在不降低可靠性的前提下节省检修费用,便成为供电部门或负责电气设备维修的公司面临的重要课题。
这使得供电企业检修策略由定期检修方式向状态检修方式发展。
我国于20世纪80年代引进状态检修技术(因是国外引进航天器的配套技术,仅局限与航天和航空业)，伴随着我国核电站投入商业运行,状态维修技术由核电站延伸到常规发电厂,并在电力行业进一步推广应用。
2真空断路器的维护与状态检修通过我厂10KV开关的改造证明采用真空断路器改造老系列的开关柜的少油断路器,其技术成熟可行,并具有投资少、见效快,改造期间停电时间短等优点该项技术值得在城网和企业电网的技术改造中推广应用。
要确保真空开关安全、可靠地运行,一定要做好以下两项工作。
(1)做好开关设备的选型工作,严格把好开关调试交接关。
(2)在运行中加强开关设备的监视,争取做好预防性试验工作。
2.1真空断路器的维护（1）调试、交接试验。
实践证明,只有严格把好设备的调试及交接试验关,及时发现并处理设备存在的先天缺陷,才能保证设备以良好的状况投入运行,减轻运行中的压力,降低设备运行中的故障和事故率。
高压真空断路器设计
毕业设计题目：高压真空断路器设计院：电气信息学院专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生姓名：导师姓名：李建明完成日期：2021年6月8号诚信声明本人声明：一、本人所呈交的毕业设计（论文）是在教师指导下进行的研究工作及取得的研究功效；二、据查证，除文中专门加以标注和致谢的地址外，毕业设计（论文）中不包括其他人已经公布发表过的研究功效，也不包括为取得其他教育机构的学位而利用过的材料；3、我许诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。
作者签名：日期：年月日湖南工程学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：高压真空断路器设计姓名院别电气信息学院专业电气工程及其自动化班级1001学号指导教师李建明教研室主任谢卫才一、大体任务及要求：本课题要紧设计内容是：以高压真空断路器技术条件为标准，给定要紧技术参数，以ZN型真空断路器为参照，设计一台真空断路器并进行有关验算。
1、要紧技术参数额定电压：10KV 额定电流：630A 额定频率:50Hz 合闸电压:220V 分闸电压：220V 外形尺寸：800×850×590。
安装尺寸：700×8002、大体任务及要求1）、真空灭弧理论研究2）、真空灭弧室的设计计算3）、触头设计。
4）、动、热稳固验算。
温升验算。
5）、绝缘结构分析。
5）、操动机构选用及有关计算。
6）、真空断路器总装配图设计，零件图设计。
7）、编写说明书。
二、进度安排及完成时刻1月10日，布置任务，下达任务书。
1月11日—3月15日，查阅资料，撰写文献资料，撰写开题报告。
3月16日—3月29日，毕业实习，撰写实习报告。
3月30日—6月15日，毕业设计。
6月16日—6月19日，撰写毕业设计说明书6月20日修改、装订说明书。
6月21日答辩目录高压真空断路器............................................................................................................................................... 摘要：最近几年来随着世界各国对环境爱惜愈来愈重视，SF6气体的利用和排放便受到限制，从而使电器领域内SF6断路器的进展也必将受到限制。
真空断路器存在问题处理及解决措施论文
真空断路器存在的问题处理及解决措施摘要：本文针对真空断路器在实际运行中的工作原理，检修过程中存在的故障进行了大致的分析。
与此同时还提出了相应的解决方法和预防的方案。
abstract： this paper analyzed the work principle of vacuum circuit breaker in the practical running and the failures in the inspection and repair process， at the same time also made corresponding solutions and prevention programmes.关键词：真空断路器；问题；原理key words： vacuum circuit breaker；problems；principle 中图分类号： tm561 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2012）31-0099-021 断路器的工作原理真空断路器的工作基本原理就是利用真空中电流过零点的时候，等离子体迅速扩散而熄灭电弧，最终使得电流被切断。
一个开关能用多久主要就是看其触头的磨损的程度以及真空灭弧室的真空度。
真空度不仅仅对于整个真空断路器有着比较重要的作用，它还是真空断路器的关键性的技术指标。
2 断路器真空泡真空度降低2.1 原因分析①真空泡的材质或制作工艺出现了故障或者是真空泡自身就出现了细小的故障。
②真空泡内波形管的材质或制作装配工艺出现了故障就会使得其真空度不断的下降，严重的时候还会导致其无法进行开断并且耐压水平大大降低。
③分体式真空断路器，要是真空断路器采用电磁式操作机构的话，其在工作的过程之中就会出现操作连杆的传动距离偏大的情况，这样就会导致开关的机械特性降低从而加速了真空度的降低。
2.2 故障危害真空度降低带来的危害主要是两个方面：一是将会对真空断路器开断过电流的能力造成不利的影响。
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摘要真空断路器作为一种优点较多的开关设备，不管是在电力系统还是牵引供电系统中，都得到了广泛的应用。
因为其灭弧能力强、电气寿命长、现场维护方便、技术含量高等优点，在中低压设备中常作为首选。
但是在我多年的工作中，也遇到了许许多多真空断路器存在的问题，例如由于真空断路器灭弧能力过强导致其用在电容补偿系统中时就经常产生截流过电压，从而导致电容器的损坏，引起母线避雷器的频繁动作。
真空灭弧室在工作中需要保持较高的真空状态，而大气压力的存在对其密封性提出了很高的要求。
由于真空灭弧室漏气的问题仍然不能解决，现在的技术监测手段又不过关，周期性的预防性试验又不能与时的发现真空灭弧室运行中存在的隐患，所以真空断路器在运行中因真空灭弧室真空度下降引起的故障时有发生。
我在朔黄铁路肃宁分公司工作的几年中共发生了5起因灭弧室真空度降低导致的灭弧失败而引发真空断路器烧毁，保护越级动作，事故围扩大。
在机械结构上，由于真空灭弧室动静触指采用的是面接触，这就要求开关闭合后需要一定的超程来保证接触压力，使断路器的结构变得复杂，操动机构容易损坏，分合闸偶尔出现拒动等问题。
本文通过阐述真空断路器的工作原理和部分事故案例，探讨解决这些问题的方法和措施，以达到电力系统安全运行的目的。
关键词：真空断路器；真空灭弧室；真空度下降；事故案例分析目录摘要I目录I第一章真空断路器的结构和工作原理11.1真空断路器的基本组成11.2真空灭弧室的构成与作用1第2章真空断路器存在的问题22.1真空灭弧室的问题22.1.1 事故案例一22.1.2 事故案例二42.2操动机构的问题72.2.1合闸弹跳对真空断路器的影响72.2.2 超行程与接触压力对真空断路器的影响8 第3章故障原因分析83.1故障原因分析一83.2故障原因分析二83.3故障原因分析三9第4章解决问题的对策94.1提高真空灭弧室的生产工艺94.2提高断路器的整体装配质量104.3选择合适的操动机构和真空灭弧室104.4避免开关柜主回路磁场对灭弧室磁场的影响104.5增加真空度在线监测装置104.5.1 灭弧室真空度在线监测工作原理104.5.2 在线监测解决的现场问题124.5.3 我的在线监测设计思路12结论14参考文献14致14个人简介错误!未定义书签。
第一章真空断路器的结构和工作原理1.1真空断路器的基本组成真空断路器主要由操动机构、支撑用的绝缘子和真空灭弧室组成。
根据真空灭弧室和操动机构的相对位置，真空断路器分为如下五种形式：落地式、悬挂式、综合式、支架式、全封闭组合式。
操动机构分为电磁操动机构、弹簧操动机构、液压操动机构、气动操动机构、弹簧液压操动机构五种类型。
1.2真空灭弧室的构成与作用真空灭弧室是真空断路器中最重要的部分。
真空灭弧室主要由绝缘外壳，屏蔽罩，波纹管和动、静触头等组成。
真空灭弧室的外壳可以用硬质玻璃、高氧化铝瓷和微晶玻璃制成，其作用是支持动、静触头和屏蔽罩等金属部分。
在选材时要充分考虑材料的抗压强度、抗拉强度、冲击强度、空气中沿面闪络电场强度等性能。
外壳两端配以密封的金属盖，以确保灭弧室的高真空度。
真空灭弧室常用的屏蔽罩有主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩和均压屏蔽罩。
主屏蔽罩环绕着电弧间隙，其主要作用有：一、有效防止真空灭弧室开断电流时形成的金属蒸汽喷溅到绝缘外壳的表面，使表面的绝缘性能下降。
二、交流电流过零时使灭弧室剩余的金属蒸汽和导电粒子快速扩散到屏蔽罩上冷却、复合和凝结，有利于电流过零后弧隙介质强度的提高，改善了灭弧室的开断性能。
三、屏蔽罩的存在会影响动静触头间的电场分布，设计合理时有利于触头间绝缘强度的提高。
波纹管屏蔽罩包在波纹管四周，防止金属蒸汽溅落在波纹管上，妨碍波纹管工作并影响其使用寿命。
均压屏蔽罩装置在触头附近，用以改善触头间电场分布。
波纹管是动触头与大气侧的动导杆相连接的部分。
波纹管的一端和穿过它的动触杆相焊接，另一端则与金属端盖的中孔相焊接。
触头的最大开距由波纹管允许的伸缩量来决定。
波纹管能在动触头往复运动时保证真空灭弧室外壳的完全密封。
从机械上讲，它是真空灭弧室中最薄弱的元件，动静触头每分合一次，波纹管的波纹状薄壁就要产生一次大的机械变形。
长期频繁和剧烈的变形容易使波纹管因材料疲劳而损坏，导致灭弧室漏气而无法使用。
因此真空灭弧室的机械寿命主要决定于波纹管。
动触头位于灭弧室下部，在与其连接的导电杆周围和外壳之间装有导向管，以保证动触头在上下方向准确地运动。
一般在导电杆下方位于灭弧室外部的表面有一个圆点状标记。
可以从它到灭弧室下端相对位置的变化情况观察到触头磨损程度。
灭弧室为不低于10-2Pa的高真空状态。
静触头和动触头以与与它相连的导电杆在闭合位置时构成导电回路，而在触头分离时则形成断路，断口处即是产生真空电弧和进行熄弧过程的弧腔。
第2章真空断路器存在的问题2.1 真空灭弧室的问题我在长期的工作中遇到过多次因真空灭弧室灭弧性能不良引起的设备故障，现将两起比较典型的事故案例进行叙述分析，详情如下：2.1.1 事故案例一2009年7月20日下午，在对朔黄铁路行唐分区所231断路器停电检修时，远动主站遥控操作分闸231断路器后，控制室仪表显示231断路器还有20A电流流过，高压室传出放电的声音。
这时一列火车经过行唐站，231断路器电流瞬间增加到160A，在与电力调度汇报沟通后，立即又将231断路器合闸，从而降低了电弧对断路器的进一步破坏。
整个过程大约持续了两分多钟。
随后发现这台断路器真空灭弧室已起火燃烧。
电力调度命令值班员按程序将这台断路器停运并拉至安全地带，并用灭火器进行灭火。
从现场情况分析来看，此台断路器是由于在分闸后持续的燃弧中产生高温，导致真空泡瓷外壳断裂，同时，引起热缩套管燃烧起火。
损坏的断路器情况如图2-1和图2-2所示。
图2-1 烧毁的真空断路器照片图2-2 烧毁的真空灭弧室照片现场对这台断路器的机构部分以与传动部分检查，未发现异常，所以断定该断路器烧损不是由机械故障引起。
由于这台断路器的真空灭弧室在耐压试验中只能经受住6KV电压，该试验值远低于系统额定工作电压。
这种情况下的开断操作肯定会造成断路器开断失败。
所以这起事故是由于真空灭弧室耐压性能不够引起的。
另外，我们怀疑真空灭弧室热缩套管材料可能存在阻燃性能不良的问题，导致真空灭弧室外壳起火燃烧。
经过和ABB真空断路器厂家工程技术人员沟通协商后，我们将耐压试验不合格的三个真空灭弧室寄送回生产厂家。
厂家对以上三个真空灭弧室进行了试验，并得出了如下结论。
以下是ABB开关的检测分析报告：ABB开关对三个不合格真空灭弧室做了如下检测：1.用VIDAR真空检测仪检测绝缘（直流电压）；2.在真空灭弧室动静触头之间施加70KV/1min的交流耐压测试；3.随机挑选其中一只灭弧室检测其部真空气压；4.对随机挑选的真空灭弧室进行氦气泄漏检测；5.分析位于金属屏蔽罩上的腐蚀点。
·检测结果如表2-1所示通过上述检测，这三个真空灭弧室的绝缘测试都不合格，部真空度降低。
这些真空灭弧室的部真空气压已经达到外部大气的水平，由于查找检测泄漏区域在技术上是相当复杂的，所以需要花费大量的时间。
因此，我们只随机挑选其中一个真空真空灭弧室来分析，我们可以假设被分析的这只真空灭弧室的问题点可以代表其它所有真空灭弧室。
使用氦气泄漏探测仪，泄漏区域从真空灭弧室的屏蔽罩隔离出来并且被检测到，泄漏的原因是在金属屏罩有一个很微小的腐蚀点，这个腐蚀点位于动触头一侧。
·结论虽然这种类型的真空灭弧室被热缩管整个紧密的包起来，但是在热缩管和金属罩之间可能存在一些很微小的间隙，当有潮气渗入其中，腐蚀现象就可能在这发生。
如果潮气（可能含盐）不断地渗入，腐蚀过程就会不断发展，而当真空灭弧室在使用过程中，有干燥的空气渗入间隙，腐蚀过程才会停止。
由于泄漏，空气将会进入真空灭弧室，这需要一个很长时间的过程，最终结果会导致灭弧室部真空气压慢慢升高，从而超出真空灭弧室真空气压的要求围。
如果真空断路器在良好的户环境下运行，这个问题将不会发生，也不会有腐蚀现象。
2.1.2 事故案例二2009年8月4日4时58分56秒，电力调度按照遥控程序对朔黄铁路安国变电所进行天窗停电时，依此对205断路器、206断路器、211断路器、212断路器、213断路器、214断路器、215断路器进行停电。
在人为不能分辨的时间，271的缺相保护、301、322低压解列保护动作，几乎同一时刻202断路器的27.5千伏单相低压启动过电流保护动作，同时伴有较强的爆裂声，345备投成功。
值班员随即进行设备巡视，发现27.5千伏B相电容器组有四台电容器的保险熔断，其中一台电容器瓷柱断裂；高压室206断路器放电烧伤严重，分、合闸绝缘拉杆折断且有烧伤痕迹。
具体损坏情况如图2-3和图2-4所示。
图2-3 电容器组损坏照片图2-4 206真空断路器损坏照片2.1.2.1 206保护动作数据（见表2-2）跳闸时刻4：58：564：58：564：58：574：58：574：58：574：58：57保护名称差压差压电流速断电流速断电流速断电流速断出口时间0112ms0113ms0001ms0001ms0001ms0001ms电容器电压28880V28880V1040V1000V1030V 1010V电容器电流44A 46A 845A 846A 830A 845A2.1.2.2 202保护动作数据2009年8月4日4时58分57秒1011ms β相低压启动过电流保护出口IA=14.82A IB=14.75A IC=29.50A IO=0.00AIα=0.07A Iβ=26.26A(6302.40A) Uα=89.36V(24574V) Uβ=3.68V(1012V)2.1.2.3 206差压保护动作情况从跳闸数据看，206保护动作始因是由于电容器故障导致差压保护动作，电容器电流只有46A，说明当时断路器已处于分位或者在分闸过程中以与在电弧重燃但电弧没有达到稳定的一瞬间，总之，电容器没有断电。
当时的系统电压为28880V，按照当时的电压，电容器两端要承受35.86kV的电压（预防性试验测得的系统参数为：电容器组第一组容值为28.01μF、第二组为28.02μF、第三组为27.99μF、第四组为27.89μF、电抗器的电感量为281.4mH、电容器的额定电压为8.4kV，最大可承受9.24kV），按照这个电压，单组电容器当时已经超过了8.4千伏的额定电压，第三组比较薄弱的电容器开始损坏，部出现击穿现象，容值开始增大，原先6并的电容器，电流开始不平衡，向电容器较大的一块电容器集中，当超过保险的容量后保险瞬间熔断，导致差压保护动作。
按照当时差压保护动作的差压7806看，已有不低于1块电容器损坏（电抗器电流不能突变，所以当一块电容器保险瞬间熔断时，维持原来的电流，一块电容器损坏的一次电压差压值为1650V，二次电压差压值为9.82V，定值为6.31V,折合一次电压为1060V），但是由于保护动作后，断路器灭弧室并没有断电，故障继续延续，差压值继续加大，说明当时继续有电容器损坏。