真空断路器及其发展刍议

　　摘要：随着电力技术的发展，电网改造的需要，对高压开关设备的性能提出了更高的要求。真空断路器由于其所特有的性能和在高压断路器领域中无可替代的地位，将会在电力系统的中低压电器领域内起到重要作用。本文介绍了真空断路器及其工作原理，特性优点和绝缘特性，概述了真空断路器的在线状态监测过程及其智能化面临三大技术问题、解决办法、维护方法，展望了真空断路器的未来发展。
 

　　关键字：真空断路器;绝缘特性;在线状态监测;智能化
 

　　一、真空断路器简介及工作原理
 

　　真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名。真空断路器具有结构紧凑、体积小、重量轻、寿命长、维护量小、防燃、防爆和适于频繁操作等优点，目前在中压开关特别是10 kV户内产品中占绝对优势。真空断路器的主要灭弧机构是真空灭弧室，其灭弧原理与其他种类断路器灭弧原理不同，其他断路器主要利用灭弧介质来达到熄灭电弧的目的，而真空断路器是利用真空阻止电弧重燃来达到灭弧的目的。因此，电流过零后能否重燃取决于弧隙介质强度的恢复。若恢复了，则能有效的阻止电弧的重燃，否则，电弧会继续燃烧直到下一个过零点，才有可能熄弧。具体原理是，断路器处于合闸位置时其对地绝缘由支持绝缘子承受，一旦真空断路器所连接的线路发生永久接地故障，断路器动作跳闸后，接地故障点又未被清除，则有电母线的对地绝缘亦要由该断路器断口的真空间隙承受;各种故障开断时，断口一对触子间的真空绝缘间隙要耐受各种恢复电压的作用而不发生击穿。真空断路器是可以替代有油断路器的新型设备，对消除火灾事故具有重大意义。
 

　　二、真空断路器的优点
 

　　真空断路器与其他高压断路器相比具有较多优点。

　　(1)在密封的容器中真空熄弧效果好,电弧和炽热气体不外露。

　　(2)触头间隙很少。

　　(3)燃弧时间短,电压低,能量小,触头磨耗少,允许的开断次数多。

　　(4)动导电杆的惯性小,适宜频繁操作。

　　(5)操作机构小及结构简单,整体体积小,重量轻。

　　(6))操作时噪声小。

　　(7)无火灾和爆炸燃火的危险。

　　(8)触头部分为完全密封结构,不容易因潮气、灰尘、有害气体等影响而降低它的性能,运行可靠。
 

　　三、真空断路器的在线状态监测过程
 

　　状态监测是指了解和掌握设备的运行状态，包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法，结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对开关设备运行状态进行评估，判断其处于正常或非正常状态，并对状态进行显示和记录，对异常情况做出报警，以便运行人员及时加以处理，并对开关设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据。通常开关设备的状态可分为正常状态、异常状态、和故障状态几种情况。

　　状态监测的步骤主要分为以下三步：(1)信号采集开关设备在运行过程中必然会有力、热、振动和能量等各种量的变化，由此会产生各种不同信息。根据不同的诊断需要，选择能表征设备工作状态的不同信号。

　　(2)信号处理这是将采集到的信号进行分类处理、加工，获得能表征机器特征过程，也称特征提取过程。

　　(3)状态识别将经过信号处理后获得的开关设备特征参数与规定的允许参数进行比较、对比以确定设备所处的状态，是否存在故障。
 

　　四、真空断路器的绝缘特性
 

　　真空具有很强的绝缘特性，在真空断路器中，气体非常稀薄，气体分子的自由行程相对较大，发生相互碰撞的几率很小，因此，碰撞游离不是真空间隙击穿的主要原因，而在高强电场作用下由电极析出的金属质点才是引起绝缘破坏的主要因素。