真空斷路器和SF6斷路器是開關(guān)柜內(nèi)的主要器件，在歐洲和大多數(shù)中東國家趨向于用SF6斷路器；在中國、日本和美國明顯喜歡采用真空斷路器；而在其他地區(qū)，兩種技術(shù)幾乎同樣流行。多油和少油技術(shù)在中國、東歐、印地安和拉丁美洲等地區(qū)仍有少量使用，但趨勢(shì)十分明顯，將很快被SF6斷路器和真空技術(shù)所取代。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，目前包括ABB在內(nèi)的電氣行業(yè)跨國公司在兩種技術(shù)的發(fā)展上是互補(bǔ)的.

 

　　近年來，國內(nèi)外對(duì)兩種技術(shù)的、重要的發(fā)展是采用永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，并將有關(guān)的傳感元件集成在開關(guān)柜內(nèi)。

 

　　2 電弧遮斷特性

 

　　2.1SF6斷路器

 

　　SF6斷路器目前采用自吹型系統(tǒng)。自動(dòng)吹氣型斷路器的操縱能量比較小，但具有良好的性能，如切斷短路電流時(shí)電弧能量小，其電氣壽命較長(zhǎng)；開斷小的感性電流時(shí)，其過電壓倍數(shù)低于2.5倍。

 

　　2.2真空斷路器

 

　　真空斷路器觸頭在分、合閘操縱時(shí)必須具有高的抗電弧腐蝕性能；當(dāng)開斷小電流時(shí)，應(yīng)具有低截流性能。對(duì)材料的研究表明，銅、鉻合成材料是好、能滿足要求的觸頭材料，而含鉻量為20%~60%的銅、鉻合成材料，現(xiàn)在已被用作觸頭的標(biāo)準(zhǔn)材料。初采用特殊外形的觸頭，以防止電弧接觸面上的徑向磁場(chǎng)，強(qiáng)迫弧根連續(xù)不斷地沿觸頭表面旋轉(zhuǎn)，從而防止局部過熱和不均勻的磨損。對(duì)觸頭外形更進(jìn)一步的改進(jìn)是軸向磁場(chǎng)的開發(fā)，該軸向磁場(chǎng)能將弧根均勻地分配在整個(gè)觸頭表面。

 

　　3SF6斷路器和真空斷路器的發(fā)展趨勢(shì)

 

　　3.1永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)

 

　　從表面上看，斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)僅是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的“分－合”或“合－分”功能。當(dāng)?shù)竭_(dá)所要求的位置時(shí)，要確保觸頭保持在該位置上，直到接到改變位置的命令為止。因此，操動(dòng)機(jī)構(gòu)是一個(gè)典型的雙穩(wěn)態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能要高度可靠。以往，長(zhǎng)期采用機(jī)械彈簧和凸輪機(jī)構(gòu)。

 

　　永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定式疊片鐵心、永久磁鐵、合閘和分閘線圈及專用電子裝置等，能提供所有電子式的輔助功能，如聯(lián)鎖、分閘、合閘等，還包括自診斷設(shè)施。電解電容提供分合閘線圈所需的沖擊功率。永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化了，其部件的大量減少，使故障的幾率也相應(yīng)降低，從而降低了操動(dòng)夢(mèng)見的維護(hù)水平[2]。新型的真空和SF6磁力操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器，與先前的設(shè)計(jì)一樣，相互具有完全的可互換性。這種可互換性，能以少的投資將現(xiàn)有開關(guān)柜重新裝備。

 

　　3.2傳感元件和電子設(shè)備的集成

 

　　采用合適的軟件和必須的電流、電壓傳感元件，將保護(hù)功能集成在斷路器的控制系統(tǒng)中，使斷路器成為一個(gè)完整的具有保護(hù)和切換功能的智能型自動(dòng)化裝置，并達(dá)到高的可靠性目標(biāo)，少的部件接口，以方便在中壓二次配電系統(tǒng)中應(yīng)用。這也是目前低壓配電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。

 

　　4技術(shù)性能

 

　　4.1電氣和機(jī)械壽命

 

　　使用經(jīng)驗(yàn)表明，真空斷路器和SF6斷路器均可以為是免維護(hù)的。高質(zhì)量的SF6斷路器和真空斷路器完全滿足IEC60056中B級(jí)斷路器標(biāo)準(zhǔn)要求。這就是說，B級(jí)斷路器在預(yù)期壽命內(nèi)對(duì)斷口部件不需要維護(hù)，而僅需要對(duì)其他部件進(jìn)行維護(hù)。IEC根據(jù)斷路器所連接的排擠線網(wǎng)絡(luò)和是否采用重合閘等使用條件，規(guī)定了斷路器應(yīng)能完成的操縱次數(shù)。

 

　　4.2操縱過電壓

 

　　SF6斷路器用具有低的操縱過電壓水平，而無需外加任何裝置。

 

　　采用現(xiàn)代觸頭材料的真空斷路器，也呈現(xiàn)出低水平的截?cái)嚯娏?。然而，在特殊的使用?chǎng)合，可能需要進(jìn)行具體的系統(tǒng)參數(shù)研究，以確定是否需要裝設(shè)專門的限制過電壓的裝置，這主要取決于產(chǎn)業(yè)安裝設(shè)備的特性。

 

　　5應(yīng)用舉例

 

　?。?）排擠線路和電纜：當(dāng)用于切斷和保護(hù)排擠線配電網(wǎng)時(shí)，真空和SF6斷路器均滿足要求。

 

　?。?）變壓器：現(xiàn)代真空斷路器和SF6斷路器適合切斷空載變壓器的勵(lì)磁電流，而過電壓倍數(shù)低于3.0。在某些特殊場(chǎng)合，如用真空斷路器來切斷產(chǎn)業(yè)設(shè)備中的干式變壓器時(shí)，則推薦裝設(shè)避雷器。

 

　?。?）電動(dòng)機(jī)：當(dāng)斷路器用于切斷電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須對(duì)操縱過電壓的題目給予充分的留意。過電壓的目標(biāo)限值為小于2.5倍，兩種斷路器均可達(dá)到。認(rèn)真空斷路器用來切斷小電動(dòng)機(jī)時(shí)（起動(dòng)電流小于600A），由于電弧多次重燃的緣故，可能需要采取限制過電壓的措施，而這種現(xiàn)象出現(xiàn)的概率很低。

 

　　（4）電容器組：兩種技術(shù)均適用于電容器組無重燃切換。當(dāng)成組切換時(shí)，可能需要裝設(shè)電抗器，以便限制沖擊電流。斷路器的同步控制技術(shù)是解決這個(gè)題目的一種有效方案。特別推薦SF6斷路器應(yīng)用于額定電壓高于27kV的場(chǎng)合。

 

　?。?）電弧爐：切換電弧爐的特點(diǎn)是操縱頻繁、大電流、短間隔。真空斷路器特別適用于這種場(chǎng)合。

 

　?。?）并聯(lián)電抗器：SF6斷路器適用于切換并聯(lián)電抗器，通常其過電壓倍數(shù)低于2.5。當(dāng)使用真空斷路器時(shí)，在某些情況下可能需要外加限制過電壓的措施。

 

　　（7）電氣化鐵路牽引：原則上，兩種斷路器均可采用，但在某些低頻電源的場(chǎng)合（如16.67Hz），則推薦采用真空斷路器。

 

　　6結(jié)語

 

　　從使用觀點(diǎn)看，SF6斷路器和真空斷路器兩種技術(shù)是互補(bǔ)的。經(jīng)濟(jì)因素、使用者的愛好、國家中的習(xí)慣、制造能力和特殊切換要求等，是決策者確定斷路器型式的主要因素。斷路器與工作條件的匹配、頻繁切換等特殊要求，可能是影響選擇斷路器型式的額外因素，此時(shí)，可能需要進(jìn)行綜合性研究，以便做出好的選擇。

 

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