固封极柱用真空灭弧室的一些关注4点.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,,,,固封极柱用真空灭弧室的一些特殊要求,中国振华电子集团宇光电工有限公司,,,,,,固封极柱是什么？,,,,通过,APG,环氧树脂自动压力凝胶成型技术,,,采用环氧树脂作为绝缘介质,,,利用环氧树脂将真空灭弧室和上下出线端等载流元件全部密封成一体,,,使真空灭弧室的绝缘状态完全不受外界环境的影响,,,提高了耐环境性环氧树脂既是一次部分的主绝缘,,,又是它的机械支撑,,,其电场分布优于各种形状的绝缘隔板结构固封极柱的优点,,,灭弧室被固体材料密封，不需做任何进一步的处理固封极柱即可达到很高的绝缘强度；,,,外界环境对灭弧室的影响被排除到了最少,(,机械碰撞，灰尘，湿度等,),；,,,适合各种气候下使用；,,,模块化的结构使极柱更紧凑更坚固；,,,可拆卸零件极少，增加了可靠性；,,,固封极柱覆盖了广泛的使用要求终生免维护；,,,前景广阔，是中压断路器的发展趋势对真空灭弧室的同轴度的要求,,,对真空灭弧室两端封接盖板强度的要求,,,,对真空灭弧室静端导块平面度要求：,,,对真空灭弧室绝缘设计的要求：,,对真空灭弧室低接触电阻的要求：,,对真空灭弧室防扭的要求：,,对真空灭弧室对投切电容器的要求：,,固封极柱用真空灭弧室的特殊要求,,,,,,,,一．对真空灭弧室的同轴度的要求：,,,,由于硅橡胶缓冲层的收缩率比环氧树脂要大，若缓冲层厚度取值较厚如,5mm,,,在,AGP,成型温度,110-120℃,时，硅橡胶要占有一定的体积。

当冷却到室温，特别是低温试验后，发现硅橡胶与环氧树脂之间有间隙，使用时有击穿隐患试验发现，当硅橡胶缓冲层厚度取,3mm,时，在低到,-40 ℃,时未出现有间隙现象为了更加可靠，有的固封极柱制造厂家把缓冲层厚度取,2mm,，对于直径大到,130mm,的,40.5kV,的产品无疑是个高的要求宇光真空灭弧室同轴度要求：,,,24kV,及其以下：不大于,2.0,,40.5kV:,不大于,2.5,,,,（这个指标有理解上的问题，实际上宇光的同轴度指标可能比其它制造厂高一倍）,,,,,,,,,,,,大量生产统计：,,,,装配误差和零件公差累积误差对同轴度的影响 平均值不大于,0.35mm,,,陶瓷管壳本身不同轴或椭圆度较大，大直径的瓷管同轴度超过,2.5mm,比例超过,30%,,,,,可以看出，对真空灭弧室同轴度影响的最大因素,----,陶瓷管壳,,,,,,,,我们在陶瓷管壳研磨做了以下的事情：,,,采用陶瓷管壳侧面定位方式，理论上来说研磨后会把同轴度的误差放大，最大误差可达,2,倍；,,,,采用瓷管内部定位方式，理论上来说不放大误差；,,,结果两种定位方式研磨出的效果相差不多，也就是说无论什么定位方式，在砂轮的压力下，都是以陶瓷管壳底面平面定位，也就是说陶瓷管壳是夹持不紧的。

因此，解决陶瓷管壳同轴度的关键不在研磨而在陶瓷烧成工艺对变形度的控制我们在烧成工艺采取的措施：,,,陶瓷管壳的两面都要加上一定厚度、形状的盖板，减少陶瓷变形；,,下面垫板用疏松的氧化铝粉减小陶瓷收缩时的摩擦阻力；,,,,通过上述措施已经做到：,,,,瓷管直径,130mm,同轴度≤,0.5mm,，,,而广东大浦的相同尺寸陶瓷的同轴度控制≤,2mm,都很困难二．对真空灭弧室两端端盖的强度要求,,,,,通常真空灭弧室的端盖有,1-1.5mm,的厚度，这时既能够满足使用中的机械强度要求，又有一定的桡度便于应力释放和横向操作应力释放对于固封极柱用真空灭弧室，由于包封硅橡胶保持密封的可靠性，对灭弧室端盖要施加一定的压力而这个压力通常是凭感觉施加的，压力小了有漏胶的风险，压力大了会使灭弧室端盖产生变形我们是这样做的：,,,端盖厚度根据直径不同取,1.5—2.5mm,,,端盖圆滑过渡,R≥5 mm,,,端盖与无氧铜过渡焊接区域厚度取,0.6-0.8mm,,长度不低于,5mm,,,无氧铜板厚度不低于,0.8mm,,,,能够解决包胶时的盖板变形问题同时把封接应力控制在许可的范围,,,,,,,,,三,.,对真空灭弧室静端导块平面度要求,,,在环氧树脂注射压力的驱使下，环氧树脂容易浸入灭弧室导电块与上出线之间引起回路电阻超标的问题，因此对导电块平面度有比较高的要求。

灭弧室导电块平面度的要求看起来简单，实际上带来真空灭弧室生产及转运过程的转变通常的竖直放置由于碰撞、震动的原因，不可避免导电块产生一定程度的变形这种变形是局部、边缘的凹陷，即使这种变形量很小，也会引起渗胶我们是这样做的：,,,,从一次封排到成品包装的全部转运过程，一律采用横向放置方式；,,真空度测试，真空灭弧室也改为横向放置，避免导电块损伤；,,,通过一系列流程上的改进，杜绝了灭弧室导电块碰伤的环节，导电块平面度出厂标准 ≤,0.05mm,从灭弧室环节防止渗胶现象的发生四,.,对真空灭弧室绝缘设计的要求,,,,,通常使用时真空灭弧室陶瓷外面是空气，因此设计时只考虑真空灭弧室自身的绝缘，甚至在电场计算时陶瓷的因素不加考虑也能很好的满足绝缘要求固封极柱用真空灭弧室的外部，有陶瓷和硅橡胶界面，有硅橡胶和环氧树脂界面由于它们的介电常数都比较大，因此电荷存储效应明显如果电场分布不合理，会引起局部放电增大，严重时甚至引起灭弧室陶瓷电击穿现象引起陶瓷电击穿的原因有下面几点：,,,陶瓷外表面清洁不好或偶联剂涂覆不完整引起的击穿；,,硅橡胶内部气泡引起的击穿；,,热胀冷缩引起的硅橡胶与环氧树脂剥离引起的击穿；,,屏蔽筒端口形状对击穿的影响；,,,局放的大小除了与硅橡胶材料、环氧树脂材料密切相关以外还与包胶注射工艺密切相关,。

我们发现：,,,屏蔽筒外翻边；如果翻边,R,太大，离陶瓷太近，易引起,R,处瓷管内表面电场集中；,,,内翻边：与触头座处内部电场太强，虽然瓷管内表面电场减弱了但是内部电场电场增加许多，易产生内部击穿；,,,嵌套式：内部击穿频繁，工艺控制难度大；,,,,,,,我们以为：,,,内外电场兼顾考虑才是比较好的解决方案我们依然采用外翻边，保证灭弧室内部不产生电场集中，形成比较高的内部绝缘结构外翻边,R,处尽可能地远离陶瓷内表面，减少陶瓷内表面的电场数值当实在距离太小而又不能再向内部靠拢时，适当较小,R,值以保持与陶瓷内表面有足够的距离五,.,对真空灭弧室低接触电阻的要求,,,由于固封极柱的散热相对较差，因而提出从源头上减少发热的概念，低接触电阻成为一种趋势,,,在充气柜甚至形成准入的门槛几种结构电阻比较,,,,,,,,,两种结构电阻比较,,,,,,,,,,,,我们的做法：,,,,采用,CuCr25,触头材料,,,适当加厚触头座（线圈）的厚度,,,采用厚底触头座减小座底电阻,,,,尽管目前没有达到,R,触头的电阻值，还相差,1-2µΩ,的数值TD-12/1250-31.5,真空灭弧室已经能够做到 不大于,10µΩ,的水平。

如果还要进一步降低电阻值，在现有的触头材料下，可能只有采用无线圈触头结构六,.,对真空灭弧室防扭的要求,,,,,,通常真空灭弧室即使有防扭键槽，装配时也要求用专用扳手卡住动导电杆防止波纹管被扭坏滑动连接结构的固封极柱装拉杆时，很多厂家没有专用的夹具卡住灭弧室动导电杆，而是完全依靠灭弧室的防扭能力装配拉杆，因此要求真空灭弧室能够承受至少,45Nm,的扭力为做到不低于,45Nm,的抗扭力，我们做了大量的试验聚四氟乙烯材料太软，平均抗扭能力不会超过,40Nm,，差的时候只有,33-35Nm,左右聚酰胺耐温好,350 ℃,，强度高，但价格太贵，不宜采用聚苯脂耐温好强度也高但易掉粉，也不宜采用，并且价格相对较贵尼龙加,30-40%,玻纤强度高，耐温也可达,190℃,，可满足包括后处理约,150℃,固封的要求目前我们找到了一种耐温,250℃,的高强度材料，能够满足,165-185℃,固封的要求，价格比尼龙加玻纤稍贵目前我们采用现有的导向套固定方式的抗扭力能够达到,60Nm,满足,45Nm,抗扭力的要求是不成问题的七,.,对真空灭弧室对投切电容器的要求,,,,投切电容器组重燃，目前是比较常见问题由于投切电容器重燃的出现完全是随机的、没有规律的，因而解决的难度较大。

特别是,40.5kV,等级，重燃率一直比较高，这也是国内的现状重燃出现的时间区域：,,,,从几,ms,到,1s,都会出现但重燃大都出现在,40—200ms,我们认为：,,,10ms,以内的重燃与开关特性有关,,,前几次开合与灭弧室制造工艺有关,,,其它与合闸涌流拉开后产生的毛刺有关,,,,,,,,,,,,重燃产生的原因,,,投切电容器的合闸涌流大到,12-15kA,以及高频电流的存在，熔焊力相当大当分闸熔焊点被拉开后，拉出了许多毛刺由于分断电流不大只有,400-630A,，并且燃弧时间短，不可能把触头上所有的毛刺都烧掉在分断后直流电场长时间的作用下发热，一个或数个毛刺出现汽化而产生击穿对真空灭弧室老炼是否有用,?,,,,,答案是否定的用电弧及电压放电对触头表面进行老炼，是能够消除触头表面的毛刺，消除重燃现象但是灭弧室装在断路器上一次或数次开合后，合闸涌流改变了触头表面状况，新的毛刺又重新产生了对断路器老炼是否有用呢？,,,答案是肯定的这是因为一旦灭弧室装配好后，触头之间接触点的相对位置基本确定下来，通过大电流可以消除这些接触点拉出的毛刺，可以显著降低重燃出现的几率宇光目前的做法：,,,采用容性瞬态放电老炼,,,1,）模拟合闸状况，合闸涌流可达,12-15kA,；,,,2,） 分闸瞬态放电电流可达,4-5kA,,；,,,2.,采用合成回路老炼,,合成回路是绍兴试验站技术制作的一套模拟实际应用的老炼系统。

宇光以连续,60,次不出现重燃为老炼基准试验证明，这种老炼是有效果的宇光在西安高压电器研究院的支持和帮助下，一定会开发出技术性能更好、体积更小、寿命更长的产品给广大客户，谢谢大家！,,,,,,,,。