真空高压断路器毕业论文的设计

真空高压断路器的设计概述高压开关技术已经走了半个世纪. 在这50年中，建立了我国自己的产品线，以满足电力系统和工业部门各个方面的需求. 由于我国各个地区的发展极为不平衡，配电网络的结构和布局越来越复杂，各种交换设备的技术水平也有不同的应用. 随着国民经济的飞速发展和功耗的增加，客户对电源的可靠性和质量提出了更高的要求. 断路器是用于控制和保护变电站的非常重要的设备，因此它们的设计合理. 断路器非常重要，并采用合理的结构设计来保证基础的稳定性，从而达到安全运行的目的. 引言1.1概述1.2真空断路器的发展1.3真空断路器的应用场合和技术要求1.4本主题的主要研究内容2真空断路器的结构设计2.1真空断路器的特性2.2真空断路器的操作机构2.3空断路器绝缘机构3真空高压断路器的设计计算14 3.1真空灭弧室的设计计算14 3.2 GCB绝缘结构的设计计算22 3.3 GCB闭合电阻和并联电容器的设计计算25 3.3.1 GCB闭合电阻的设计计算25 3.3. 2分流电容器的设计计算28 3.4 GCB密封结构的设计29简介1.1概述自1959年以来就研究了真空断路器的理论. 1970年代初正式生产了各种类型的真空断路器.

真空断路器，操作机构和绝缘等级等制造技术的不断创新和改进，使得真空断路器的发展极为迅速. 在大容量，小型化，智能和可靠性的研究中取得了一系列主要成果. 真空断路器具有良好的消弧特性，适合频繁操作. 它们具有使用寿命长，操作可靠性高和维护周期长的优点. 它们是在中国电力工业城乡电网改造，化学工业，冶金，铁路电气化和采矿业中获得的. 广泛使用. 产品从过去的ZN1-ZN5几个品种发展到现在的几十种型号，额定电流达到4000A，分断电流达到5OKA，甚至63kA电压达到35kV的水平. 1.2真空断路器的发展情况. 真空介质用于熄灭电弧. 19在本世纪末，人们提出最早的真空灭弧室是在1920年代制造的. 但是，由于真空技术，材料和其他技术水平的限制，当时还不实用. 1950年代后，随着新技术的发展，真空灭弧室的制造中的许多问题得到解决，真空开关逐渐达到实用水平. 1950年代中期，美国通用电气公司批量生产了额定断路器电流为12KA的真空断路器. 后来，在1950年代后期，由于开发了带有横向磁场触点的真空电弧室，额定断开电流增加到了3OKA的水平. 1970年代后，日本东芝电气公司开发了一种具有纵向磁场触点的真空灭弧器. 房间进一步将额定分断电流增加到5OKA以上.

目前，真空断路器已被广泛用于1OKV和35kV配电系统中. 额定分断电流已能够达到5OKA-100KAo. 一些国家还生产了72kV / 84kV真空灭弧室，但数量并不多. 近年来，我国真空断路器的生产发展也很快. 目前，中国的真空灭弧室技术与国外产品相当. 真空灭弧室中采用纵向和水平磁场技术和中央点火触头技术的Cu-Cr合金材料制成的触头已成功突破5OKA，中国的真空灭弧室63kAo达到了更高的水平. 真空断路器可以选择家用真空灭弧室. 1.3真空断路器的应用场合和技术要求（1）应用场合主要有保护，供电和配电两种场合. 所谓的保护就像电动机的短路保护，过载保护和缺相保护一样. 当然，并非所有断路器都具有上述保护功能. 只有当它们具有相应的机械硬件结构时，它们才具有相应的功能. 当然，几乎所有的断路器都具有短路保护功能，并且短路保护功能也可以用于普通的配电保护中，但是需要注意的是zn5真空断路器故，它们的工作曲线是不同的，并且电流的波动曲线就像电动机的一样. . 配电实际上很容易理解，就像工厂中使用的主开关一样，尽管它也具有保护作用，但目的是用于配电. 只要您了解断路器的功能，对于他的应用来说自然就会很清楚. （2）当真空断路器的额定断开距离处于断开状态时，真空开关的动，静触点之间的距离与真空断路器的额定电压，使用条件，分断电流的性质接触材料，真空间隙的抗压强度等因素主要取决于额定电压和接触材料.

由于真空开关管的额定开孔距离对绝缘性能有很大影响，因此当额定开孔距离从零增加时，绝缘水平也会增加，但是当开孔距离增加到一定值时，开路距离对绝缘性能影响很小. 如果进一步增加距离，则会严重影响开关管的机械寿命. 通过真空断路器的安装，运行和维护，真空断路器额定断开距离的一般选择范围是: 6kV及以下为4〜8mm，10kV及以下为8〜12mm，20kV为20〜40mm. 35kV. （3）必须选择接触器的接触行程，以确保接触器在磨损后能保持一定的压力；当制动器断开时，动触头可以获得一定的初始动能，提高开关的初始断开速度，拉动. 熔焊点减少了起弧时间，提高了介质的回收速度. 接触弹簧可用于在闭合过程中获得平滑的缓冲并减少弹跳. 开关的触点行程太小，无法保证触点烧毁后的触点压力. 开关的初始速度太小，这会影响真空断路器的断开和动态热稳定性，同时会产生严重的闭合弹簧振动. 如果开关的接触行程太大zn5真空断路器故，则会增加操作机构的闭合力，或使闭合极为不可靠. 通常，真空断路器的接触行程通常为额定断开距离的20至40，并且10kV真空断路器的接触行程通常为3mm至4mm. （4）触头的工作压力真空断路器触头的工作压力对真空断路器的性能有很大的影响. 它的压力等于真空开关管的自闭合力和接触弹簧力之和.

断路器触头的工作压力选择应符合以下要求: 1.将真空开关管触头的接触电阻保持在规定范围内. 2.符合动态稳定性测试的要求. 3.抑制收尾反弹. ，4.减少打开弹簧的振动. 当真空断路器闭合短路电流时，触头在预击穿后会产生电弧和排斥力，触头弹跳，机构闭合速度也最慢. 因此，闭合短路电流是触点的工作压力. 是否满足最苛刻的条件. 如果触点的工作压力过低，则触点闭合时的弹跳时间会增加，同时也会引起一次回路的电阻增加，直接影响到长期工作温度的升高. 真空断路器. 如果触点的工作压力太大，由于真空开关管的自闭合力是一个恒定值，因此工作压力会增加，从而增加触点的弹力，从而导致操作机构的闭合力降低增加，增加真空管上的压力冲击和振动. 在实际工作中，不仅触点之间的电动势必须与短路电流的峰值相关，而且还必须考虑开关的触点结构和尺寸. 同时，还必须考虑触点的硬度，打开速度和其他因素. 简而言之，必须在实践中全面考虑它. 真空开关触点的触点压力基于断开电流. 经验数据是当断开电流为12.5kA时，选择压力为50kg. 当分断电流为16kA时，选择压力为70kg. 当分断电流为20kA时，选择压力为90〜120kg. 当分断电流为31.5kA时，选择压力为140〜180kg.

分断电流为40kA，选择压力为230〜250kg. （5）分断速度4直接影响电流过零后触点之间介质强度的恢复速度. 如果电弧熄灭，则触点之间的中等强度. 恢复速度小于恢复电压，这将导致电弧重新点燃. 为了防止电弧再次点燃并缩短电弧放电时间，必须满足打开速度. 打开速度的大小主要取决于额定电压. 当额定电压和触点断开距离固定时，断开速度的波动范围取决于分断电流的大小，负载的性质，恢复电压等因素. 当分断电流大时，打开速度也应大. 当电容器电流中断时，由于较高的恢复电压，为了降低重燃的可能性，断开速度也应较大. 10kV真空开关的打开速度通常为0.8-1.2m / s，必要时可以高于1.5m / s. 实际上，对分断能力的最大影响是初始打开速度，而不是平均打开速度. 因此，一些高性能真空断路器和35kv级真空断路器在通过聚会评估后仅几毫米. 的开启速度. 看来打开速度越高越好，但是事实并非如此. 打开速度越高，由打开引起的弹簧振动将受到更多的破坏，并且过冲也将受到破坏，从而开关管的波纹管的振动和压缩将更大. 严重的话，很容易造成风箱的早期损坏和漏气，同时，调速器的振动越大，就越容易造成零件损坏. （6）合闸速度由于真空开关管在额定断开距离下的静态耐压水平较高，因此真空断路器的合闸速度明显低于合闸速度.

为了最大程度地减少闭合过程中触头的预击穿所引起的电气磨损，并避免触头焊接，它必须具有一定的闭合速度，但是过高的闭合速度不仅会增加操作的闭合性该机构的动力还增加了开关管的闭合冲击力，大大缩短了其使用寿命. 通常，10kV真空断路器的合闸速度为0.4-0.7m / s. 如有必要，可以为0.8-1.2m / s. （7）触头合闸弹跳时间真空断路器合闸时间的大小是衡量真空断路器性能的重要指标. 其弹跳压力，闭合速度，断开距离以及与断路器接触的真空开关. 管的接触材料与开关管的结构，断路器的结构以及安装和调试有关. 触点闭合反弹时间越短，性能越好，反弹时间越长，触点的电气磨损越严重，在闭合短路电流或电容器时以及在闭合期间，容易产生闭合过电压. 作用和热稳定性测试会引起接触焊接. 另外，触点闭合的弹跳时间越长，将严重危害开关管的波纹管的使用寿命. 10kV铜触点材料的真空断路器的合闸和跳闸时间不超过2ms，其他触点材料的真空断路器的合闸和跳闸时间可以较大，但不应超过5ms. （8）三极真空断路器的三极同步意味着这三极不能同时闭合或断开. 由于打开和关闭同步是相对的，并且值差别不大，因此通常只评估三个. 极点闭合的同步.

同步性差的三极断路器会严重影响开关的开关容量，并且容易产生过长的电弧时间. 由于断路器的打开和闭合速度更快，并且断开距离更短，因此通过精确调试不难满足参数要求. 通常，关闭同步不超过1ms. （9）动，静触头的同轴度动，静触头的同轴度对实际的开关管有特殊要求，可以在制造过程中得到保证. 安装在操作机构上的开关管能否确保相同的轴向度与操作机构的类型和安装过程直接相关. 对于悬挂机构，同轴度主要取决于操作机构. 它还对落地式机械的同轴度有很大影响. 在安装过程中，必须避免开关管的剪切力和剪切力. 同轴度通常不超过2mm. 1.4本主题的主要研究内容（1）关于“免维护”的问题. 目前，在真空断路器的广告，产品样本和使用手册中，普遍提到产品的“免维护”，这实际上是不现实的. 高压真空断路器由于安装了质量相对较高的真空断路器，其电气性能和机械性能得到了显着改善. 现场安装和维护相对简单，但绝不是“免维护”. 每种类型的真空断路器在结构上都由数百个零件组成，在这些零件中，制造商只能自行设计和加工某些零件，并且相当一部分取决于外部合作. . 这些零件的材料选择，工装，工艺，检查等各个方面都与整个产品的电气和机械性能有关，因此“免维护”一词是不正确的，它是对产品的“误导”真空断路器的应用.

根据标准的要求，它应更适合于“小维护”和“无维护周期”. （2）机械寿命. 机械使用寿命是高压真空断路器产品质量的主要评估指标. 据有关资料报道，家用高压电器质量检测中心2003年对家用高压真空断路器进行了抽查，合格率分别为83.3％，91.3％，58.8％，60％，57.1％. ，和分别为78.6％. 担心主要问题之一是机械寿命未达到企业标准的标准值，主要机械特性数也超出了产品技术条件的范围. 高压断路器通常由数百个零件组成，每个零件的加工和工艺缺陷以及联锁环节将直接影响高压断路器的机械性能. 同时，与操作机构匹配的辅助开关，微动开关，减速器，接线端子等大多是外部零件. 存在一定程度的分散，质量很难达到100％. 这些问题直接影响真空度. 断路器机械寿命的主要因素. 一些真空断路器的标称机械寿命为10,000倍，有些甚至达到10,000倍或100,000倍. 这种宣传令人怀疑. 当前的家用真空灭弧室及其支撑部件能否通过测试？产品的真实机械寿命测试通过了吗？因此，在高压真空断路器的选择和应用中，不宜相信产品手册中的错误字眼. 它应该基于实际的测试报告. 如果骨折的工频耐受电压能够安全可靠地运行.

目前，还没有成熟的技术手段可以监测真空断路器中消弧室的真空度. 许多科研机构对真空灭火室的真空度进行监测仍处于研发阶段. 消弧室断裂的周期性工频耐受电压用作判断真空断路器断裂之间绝缘介质强度的基础. 灭弧室中真空的降低可能会导致断路器断开时在其动触头和静触头之间引起放电击穿，从而严重威胁到高压真空断路器的安全运行. 因此，真空断路器维修过程规范中明确规定了真空断路器灭弧室工频耐受试验的周期和标准，在应用中必须注意，不宜误导其宣传. 一些制造商. 4选择额定电流值和额定短路电流值. 恒定电流值和额定短路开断电流值的选择应根据电网的实际容量，尽可能克服值保险系数越大的趋势. 如果该值太大，不仅会造成大马拉车的非常不经济的状况，还会影响小电感6或电容电流的性能，这会引起过电流的发生. 根据相关文献报道，我国在运行的10kV电网的额定电流在2000A及以下的馈线总数中约占93.1％，因此，额定工作电流的选择应主要在2000A及以下. 最大短路电流值的选择应基于1993 228年《城市网络规划和转换指南》中给出的10kV 16kA和35kV 16kA，以避免盲目追求过度的保险因素.

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