电气专业知识问答 问：真空断路器结构及运行特点是什么？

Posted 2023-02-23

【电气专业知识问答】

问：真空断路器结构及运行特点是什么？

答：以上海西门子开关有限公司3AF型真空断路器为例说明如下。

（1）由装有真空灭弧室的三个极柱环氧浇铸绝缘子、弹簧储能的操动机构及其控制元件，绝缘支撑以及连接断路器和动触头的绝缘操作杆等部件组成。

1）真空灭弧室：在氧化铝绝缘套管内，有一对触头，它们之间的间隙即是灭弧室。触头的外端面有螺纹孔，供连接用，静触头与灭弧室外壳是固定在一起的，动触头受导管控制，可保证在运动时不会偏离中心轴线。金属波纹管连接着动触头和灭弧室外壳，确保灭弧室具有可靠的密封特性。灭弧室内真空度很高，在灭弧室腔中介质绝缘强度恢复得很快，工频电流甚至可在过零前、触头之间的间隙很小时即被熄灭。最后开断相的熄弧时间约1lms。由于燃弧时间短，断口中消耗的能量少，也就是能量转变值低，通常灭弧系统是不需要维修的。3AF型真空断路器由于采用了特殊的触头材料，其截流值不大于4A。截流被限制到最低的数值，可避免在感性负载回路中出现有危害的操作过电压。

2）提动机构：操动机构是弹簧储能机构，真空断路器合闸所需能量储存于合闸弹簧中，储能的方式有两种，由电动机驱动齿轮箱储能或由人力储能，使用摇柄插入插孔内摇动。储能完毕的弹簧被棘齿锁住。进行合闸操作时，合闸弹簧被解锁，通过连杆的传动以及主轴和绝缘拉杆的作用，实现了三相触头的合间动作。合间弹簧中储能的一部分转移到触头弹簧和分闸弹簧上，用于保持触头接触压力，而后者上的压力通过棘齿的作用，再释放出来作为分间时所需的能量。当上述运作完成后，电动机自动启动，再使合闸弹簧储能。断路器处于合闸状态时，合闸弹簧和分闸弹簧均已储能。

（2）操作。

1）合间：在合闸操作中，不论用手按下合闸按钮或远方操作合闸线圈，均能使控制储能弹簧的棘爪解锁，于是，合闸弹簧向下拉动拐臂，转动储能轴上的凸轮，使之进入到合闸位置。这时，滚轮与凸轮脱离，力通过连杆作用到主轴，使之旋转一个角度，将断路器合间，其中有一个阻尼器使主轴在断路器合闸后不再继续旋转。在主轴向合闸位置转动时，轴上的3对拐臂驱动了触头弹簧和绝缘拉杆以及与动触头相连的拐臂，于是三相触头闭合，地头弹簧上的储能用干保持触头所需的接触压力。与此同时，主轴上的拐臂对分间弹簧储能，主轴上连接的另一个拉杆使“合/分”指示牌翻动，显示“合”的标志。与此同时，主轴还拉动了操纵计数器的不锈钢短连杆和另一个带动辅助开关的不锈钢长连杆，实现了计数器计数和辅助开关至“合闸位置”的切换，辅助开关切换到合闸位置的动作。释能之后，开关闭合，电动机供电回路再次接通。齿轮传动机构立即工作，将合闸弹簧储能。如用手动操作，即再次用人工对合闸弹簧储能。

2）分闸（或称脱扣）：既可按下分闸按钮，也可以靠分励脱扣器的动作来驱动棘爪，使机械解锁，实现分间操作。触头弹簧和分间弹簧中储存的能量使真空灭弧室的触头分离，并转动主轴恢复到分间位置。主轴又带动辅助开关使之恢复到分闸位置，并且还带动“合/分”指示牌转动，显示“分”的位置。在分间过程中的最后时刻，断路器运动部分的动能由液压式减震器所吸收，分间弹簧的剩余能量作用于动触头，使动触头维持在分闸状态。

（3）连锁。

1）机械连锁：隔离开关的操动机构装有一套机械连锁装置。这套装置将隔离开关与其相关的断路器用机械方法加以连锁。机械连锁的接头部分可以辨别断路器的合、分闸位置。如果与断路器相关的隔离开关处于不能确保在合间位置时，断路器就不能闭合；当断路器处于合闸状态时，连锁装置可以阻止操作隔离开关。

2）电气连锁：隔离开关或它的操动机构上装有电磁锁扣位置，它由断路器辅助触头来控制，这样仅在断路器分闸后才可以操作隔离开关。另一方面，断路器电气合闸闭锁由隔离开关或操动机械来控制，在断路器操动机构上安装一个电气锁扣装置，当隔离开关处于合间位置时，断路器才可以合闸。电气合闸闭锁可以带测量元件，也可以不带测量元件，前者用于与欠电压脱扣器配合，它只允许电源电压大于85%额定电压时才可以操作断路器，而在电源电压小于80%额定电压时，则限制操作断路器。不带测量元件的合闸闭锁，用于阻止断路器在不符合连锁条件时的合间操作。与隔离开关、断路器小车或移开部分的连锁，它还能在辅助电源正常或失败的情况下提供一个机械措施，用于阻止手动或遥控合间操作。

（4）为防止切断直流感性负荷可能会产生危害控制线路中电子元件的操作过电压，当用直流控制电路元件时，断路器中的电动机合间线圈、分励脱扣器以及辅助接触器（防跳继电器）可以接有由两个独立的压敏电阻回路组成的压敏电阻模块。