大電流固封極柱式真空斷路器的技術研究

賈弘德+許曉峰+顧欣然

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，由于在大型電廠和鋼廠等一些大項目需要大電流的電氣設備逐漸增多，固封技術迅速發展，因此大電流固封極柱式真空斷路器具有廣闊的發展前景。本文介紹了固封極柱式真空斷路器發展，并總結了固封式極柱式真空斷路器的結構和特點。

關鍵詞：大電流；固封極柱；真空斷路器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.164

1 引言

真空斷路器發展先后歷經了的空氣絕緣、復合絕緣到固封絕緣三個階段。固封式真空斷路器的研究開始于20世紀末期，固封極柱和絕緣筒式復合絕緣有所不同，固封極柱式真空斷路器采用的是固體絕緣的結構，把真空滅弧室、主導電回路和絕緣支撐等結構進行組合，并形成獨立的單元結構。固體絕緣體結構是由環氧樹脂制成的，它具有耐高溫、耐老化等特點。固封極柱的設計避免了粉塵在滅弧室表面的團聚，并能夠提高真空滅弧室耐受環境的極限。在保證高可靠性的同時，使其能夠實現小型化和經濟性。固封極柱能夠解決真空斷路器耐受環境的難題，使其得到更廣泛的應用。

2 固封極柱式真空斷路器的結構

固封極柱式真空斷路器的真空滅弧室和固封極柱的結構如下圖所示，國內外不同品牌的固封極柱式真空斷路器在結構上不盡相同。機構的差別較大，但是極柱的形狀和結構差別并不大，其實現的功能都是相同的。從研究開始到誕生，無論是配備永磁機構或彈簧機構的固封式斷路器，都是與提高可靠性和追求免維護相關的。因此，每個公司在研究這種斷路器時，除了要對澆鑄工藝的研究外，還要在操作機構上進行研究并精心設計，使結構簡單化并提高可靠性。

固封工藝是固封極柱式真空斷路器的核心，在設計實施的過程中，每個公司各有不同之處，真空滅弧室和環氧樹脂是由過渡材料或者是由改性樹脂結合的。其目的是為了保證機械的強度，同時也增加了滅弧室和樹脂之間或者是它們的過渡層之間粘結的緊密性。

除了真空滅弧室外，極柱的結構設計也是決定固封極柱式真空斷路器的電氣性能極為重要的因素。除了考慮絕緣外，同時需要考慮極柱的強度和散熱的問題。在大電流的情況下，還要將真空滅弧室同時考慮其中。綜合的考慮性能和成本，真空滅弧室單獨設計比較理想。

極柱是固封極柱式斷路器的重要部分，它同操動機構和斷路器的本體一并設計制造，因此想要生產固封極柱式真空斷路器必須要有澆鑄工藝生產線，這樣才能保證斷路器的專業化生產。如果由不同公司供應極柱，其它開關廠只配機構生產斷路器，這樣就會使斷路器機構和極柱綜合的優勢很難發揮優勢，因為設計必須在綜合條件下完成。

3 固封極柱的特點

（1）可靠性高。與傳統組裝式極柱相比，固封極柱的零部件、連接導體接觸面和連接固件的數量都減少很多，使主導電回路的裝配工藝簡化了，同時降低了主導電回路的電阻，提高了可靠性；

（2）絕緣性能穩定。真空滅弧室在嵌入穩定的環氧樹脂固體材料之后，外界的環境對真空滅弧室的影響降低，固封極柱的外絕緣能力可以使其免受灰塵、凝露和污穢等外界環境的影響，在絕緣強度方面環氧樹脂大約是空氣的5到6倍，很大程度提升了其絕緣水平，并能夠滿足GB/DL標準規定的二級污穢地區的爬距要求；

（3）結構堅固。真空滅弧室不需要額外的緊固件，其載流件是靠環氧樹脂澆鑄其周圍，并牢牢固定。結構堅固能夠充分保護真空滅弧室，防止其在裝配或運輸的過程中發生意外的機械沖撞受損；

（4）小型化。采用環氧樹脂作為絕緣介質，可以減少相間距離，并減少真空斷路器和開關柜的體積；

（5）免維護。因為極柱被澆注成一個整體的部件，減少了滅弧室固定所需要的零件數量，充分保護了真空滅弧室，為斷路器的免維護提供了條件，使維護更方便，并具有更長的使用壽命；

（6）具有環保性。固封極柱式真空斷路器能夠在一定的程度上取代SF6氣體作為外絕緣材料的需要，相比之下更加環保。

4 結語

技術發展和產品更新是事物發展的必然規律。大電流固封極柱式真空斷路器的產生定會加速真空斷路器的更新換代。總結真空斷路器的發展歷程，通常是每過十年就會產生新一代產品。大電流固封極柱式真空斷路器現在正是研究熱點，在研發過程中，解決好生產、工藝等生產過程中出現的問題，新一代大電流固封真空斷路器在國內外市場將具有廣闊的發展前景。

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