真空斷路器在35kV以下系統上的應用

    1　問題提出 

    高壓斷路器是發電廠、變電所配電裝置中的重要電氣設備，它承擔著控制和保護的重任。正常時由它來切斷和接通負荷電路，故障時由它來切除故障電路，限制事故范圍，保證安全運行。故此，高壓斷路器選擇恰當與否，直接關系著系統安全發電、供電，即關系到我們的國民經濟生產。 

    斷路器根據使用的滅弧介質不同，分為油斷路器、空氣斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器等種類。八十年代以前，在我國35kV以下電力系統中多采用油斷路器，跨入九十年代，特別是引進西門子先進技術后逐漸開發出各種系列的真空斷路器。如今35kV以下真空斷路器生產已基本國產化，因而在35kV以下系統中使用油斷路器還是真空斷路器便成了擺在電力系統設備更新、新電廠、新變電所設備上馬前的一個大課題。 

    2　油斷路器、真空斷路器性能 

    任何種類的斷路器，其基本要求都是一致的，即要求它在電氣性能上滿足一定的技術指標；在廠家給定技術條件下能長期可靠地工作，有一定機械、電氣壽命；并力求結構簡單，安裝、檢修方便，體積小，重量輕。 

    油斷路器、真空斷路器的本質區別就在于它們所使用的滅弧介質不同，從而導致了它們在性能上的差異。 

    油斷路器觸頭多采用銅鎢合金，雖具一定耐電弧能力，但電氣壽命有限，一般開斷10次滿負荷電路或開斷6、7次短路電流觸頭即需打磨，檢修間隔周期短，平時維護量大，有噪聲，有爆炸危險，維護不當易釀成事故。例浙西某電站10kVSN10少油開關平時未按規定進行維護、檢修工作，致使“開關觸頭熔焊在動觸頭上凝結成突起”未能及時發現，造成斷路器跳不開以致燒毀的事故。 

    真空斷路器卻不易發生此類事故。因真空斷路器滅弧室中氣體壓力不高于1.3 ×10-2Pa，使其絕緣強度比變壓器油及壓力為105Pa的SF6 要高得多。同時，電觸頭分離時電極蒸發及觸頭表面微小突起所引起的電弧，其間離子、粒子比周圍真空壓力密度大得多，使離子、粒子極易向周圍擴散。電弧電流過零時其間離子、粒子在磁場作用下迅速擴散，密度迅速降低，使觸頭間的弧區很快恢復為真空間隙，具很高耐壓水平，得以承受較高的恢復電壓不致擊穿，最終完成開斷。而且很多真空斷路器滅弧室結構采用阿基米德螺旋槽跑弧面，當電弧電流流經跑弧面及觸頭間時，造成的磁場使真空電弧在觸頭表面快速移動，從而降低了觸頭表面的溫度，減少了觸頭的燒損，穩定了斷路器的開斷性能，提高了電氣壽命。真空斷路器觸頭材料多數用CuCr50、CuCr25等新型材料，觸頭開距小，斷路器體積小，此時還具備開斷能力強，開斷時間短，無噪聲、無污染，壽命長（機械壽命在10000次以上，而少油斷路器的機械壽命只有2000次），不需經常檢修等優點。

    3　真空斷路器目前狀況及應用前景 

    目前國內引進西門子技術生產制造的35kV以下真空斷路器產品系列已較全面，技術也日臻成熟。北京、西安、浙江等國家大型開關廠生產的ZN- 10/1250-31.5、ZN28A、ZN41A-10型等產品已達世界先進國家八十年代的產品水平，并已逐漸成為電廠舊設備（GG-1A開關柜）改造中SN10型少油斷路器的替代產品，得到已經使用的一些電廠、變電所等用戶的共同認可。同時隨著新型觸頭材料的使用，使真空斷路器截流值下降，由截流產生的過電壓問題得以解決，使得35kV以下變電所及廠礦企業也逐漸推廣使用ZN系列開關。總之隨著真空斷路器生產國產化，其性能價格比優勢會逐漸凸現出來，而且隨著電力工業公司“無油化”口號的提出，真空斷路器的應用前景必將越來越寬廣。 

    4　真空斷路器存在問題及對策 

    我國最早自行生產的真空斷路器由于抽真空工藝不成熟，導致真空滅弧室壓強過高而造成擊穿和弧后重燃等問題，現已基本解決。而今真空斷路器的擊穿主要由觸頭表面過程引起，對策是采用電流老煉、輝光放電老煉、氣體老煉等方法對觸頭進行處理以改善觸頭靜態耐壓水平。利用大電流對觸頭進行處理以改善弧后耐壓水平，如此對策使真空斷路器開斷穩定性大大提高。真空斷路器在 35kV以下系統中的廣泛應用是一種發展趨勢。故此進一步提高其產品性能便尤為重要，在生產過程中即設法消除觸頭表面微突起，采用新型防熔焊材料做觸頭，利用適度的燃弧老煉觸頭均不失為積極有效的良策。相信隨著國家基礎工業的向前發展，真空斷路器的生產也會越來越先進，其性能也會越來越好，在35kV以下電力系統中用真空斷路器代替油斷路器會成為電力工業發展趨勢。 

    參考文獻 

    1　淡淑恒，李宏群，王季梅等.真空斷路器觸頭新型處理方法的研究.高壓電器，1978，21（4）