合金材料
由于**属本身性能的差异,将它们以不同的成分相配合,构成金属合金或金属陶冶材料,使触头的工作性能得以改进。
常用的合金材料有银铜、银钨、钯铜、钯铱等。
(1)银铜合金:适当提高银铜合金的含铜量,可提高其硬度和耐磨性能。但是,含铜量不宜过高,否则,会和铜一样易于氧化,接触电阻不稳定。银铜合金熔点低,一般不用作触头材料,主要用作焊接触头的银焊料。
(2)银钨和钯铜:银钨和钯铜都有较高的硬度,比较耐磨,抗熔焊。有时用于小功率电器及精密仪器仪表中。
(3)钯铱合金:钯铱合金使用较广泛,铱有效地提高了合金的硬度、强度及抗腐蚀能力。
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捆绑式一次动触头(梅花触头)型号及电流说明:
高压真空断路器630A捆绑式一次动触头630A(12片)梅花触头
高压真空断路器1250A捆绑式一次动触头1250A(30片)梅花触头
高压真空断路器1600A捆绑式一次动触头1600A(36片)梅花触头
高压真空断路器2000A捆绑式一次动触头2000A(48片)梅花触头
高压真空断路器3150A捆绑式一次动触头3150A(64片)梅花触头(老型)
高压真空断路器4000A捆绑式一次动触头4000A(84片)梅花触头
真空断路器工作原理当真空断路器的动、静触头在操作机构的作用下分闸时,触头间产生电弧,触头表面在高温下挥发出蒸汽,由于触头设计为特殊形状,在电流通过时产生一磁场,电弧在此磁场作用下沿触头表面切线方向快速运动,在金属圆筒(屏蔽罩)上凝结了部分金属蒸汽,电弧在自然过零时就熄灭了,触头间的介质强度又迅速恢复起来。
1、合闸过程:当操动机构的合闸线圈通电,合闸铁芯被吸合,通过拐臂及连杆使真空灭弧室的动导电杆运动,将断路器合闸。
2、分闸过程:当操动机构的分闸线圈通电,分闸铁芯被吸合,使锁口释放,断路在分闸弹簧的作用下迅速分断。
3、灭弧过程:真空断路器的动静触头上开有螺旋槽,使在电弧的轴向上外加一横向磁场,当驱动电弧(对于大容量的真空断路器为纵向磁场),使电弧高速旋转,避面触头过热。
此机构为电动储能,电动分合闸,同时具有手动功能。整个结构由合闸弹簧,储能系统,过流脱扣器,分合闸线圈,手动分合闸系统,辅助开关,储能指示等部件组成。
真空断路器利用高真空中电流流过零点时,等离子体迅速扩散而熄灭电弧,完成切断电流的目的。
动作原理
1、储能过程
当储能电机14接通电源时,电机带动偏心轮转动,通过紧靠在偏心轮上的滚子10带动拐臂9及连板7摆动,推动储能棘爪6摆动,使棘轮11转动,当棘轮11上的销与储能轴套32的板靠住以后,二者一起运动,使挂在储能轴套上32上的合闸弹簧21拉长。储能轴套32由定位销13固定,维持储能状态,同时,储能轴套32上的拐臂推动行程开关5切断储能电机14的电源,并且储能棘爪被抬起,与棘轮可靠脱离。
2、合闸操作过程
当机构接到合闸信号后(开关处于断开,已储能状态),合闸电磁铁15的铁心被吸向下运动,拉动定位件13向逆时针方向转动,解除储能维持,合闸弹簧21带动储能轴套32逆时针方向转动,其凸轮压动传动轴套30,带动连板29及摇臂27运动,使摇臂27扣住半轴25,使机构处于合闸状态。此时,连锁装置28锁住定位件,使定位牛不能逆时针方向转动,达到机构联销的目的,保证了机构在合闸位置不能合闸操作。
3、分闸操作过程
断路器合闸后,分闸电磁铁接到信号,铁芯吸合,分闸脱扣器19中的**杆向上运动,使脱扣轴16转动,带动**杆18向上运动,**动弯板26并带动半轴25向反时针方向转动。半轴25与摇臂27解扣,在分闸弹簧的作用下,断路器完成分闸操作。
以往每当提及电器制造业都想到浙江乐清市迈创创电气有限公司 供应低压电工电气:智能框架开关柜,塑壳断路器开关,交流接触器,热继电器,电机启动器,双电源自动转换开关,熔断器、互感器、调压器、稳压器、刀开关、隔离开关、行程开关、线圈、电磁铁、信号灯、按钮、端子、硅整流器、电力金具、通信设备、仪器仪表、建筑电器、电线电线电缆等各类电器产品的配件。
(2)银一氧化铜:与银一氧化镉相比,耐磨损,抗熔焊性能好,无毒,在高温下触头硬度更大,使用寿命长,价格便宜。试验结果表明,银一氧化铜触头比银一氧化镉触头在接触处具有更低且稳定的接触电压降,导电性能更好,发热情况较轻,温升较低。因此,近年来银一氧化钢材料得到了广泛的应用。
(3)银一钨:具有银的良好的导电性,同时,又具有钨的高熔点、高硬度、耐电弧腐蚀、抗熔焊、金属转移小等特性,常用作电器的弧触头材料。随着含钨量的增加,其耐电弧腐蚀性能和抗熔焊性能也逐渐提高,但其导电性能下降。银一钨的缺点是接触电阻不稳定,随着开闭次数的增加,接触电阻增大,其原因在于分断过程中,触头表面产生三氧化钨、钨酸银等电阻率高的薄膜。
(4)银一石墨:导电性好,接触电阻低,抗熔焊,耐弧能力强,在短路电流作用下也不会熔焊,其缺点是电磨损大。
上述陶冶材料是利用粉末冶金法、化学沉淀法(也称沉淀法)及内氧化法等制成。
动触头为圆形铜导电杆,为了增加触头的抗弧能力,常常在触头座外套端部加装铜钨合金保护环,在导电杆端部加装铜钨合金的耐弧头。接通时,导电杆插在插座内,梯形触指被弹簧压在导电杆上,利用插座内径与导电杆的适当配合,使每片触指与导电杆形成两条线接触,接触可靠。同时,动静触头间的压力方向与运动方向垂直,触头接通时的弹跳小。动、静触头相对运动时产生磨擦,有自洁作用。短路电流通过时,由于触指间和触指与导电杆之间电流方向一致,电动力趋向将触指压向导电杆,动稳定性好,但这种触头结构比较复杂,允许通过的电流也受到限制,且开断时间较长。也多应用在35KV以下的配电电网中。滑动触头是保持动、静触头间既能相对运动又不分离的连接。分为Z形触指式滑动触头和滚动式滑动触头。
(5)Z形触指式滑动触头:结构与插座式触头相似。它是将Z形触指装在导电座内,用弹簧保持触指位置,并将触指的两侧分别压向导电杆与导电座而构成。它的优点是:高度小,装配简单,没有导电片,接触稳定,有自洁作用,所以应用很广。
(3)楔入形(触指)触头:由用双头螺栓套弹簧压装在导电座上的成对触片和楔形触块组成,一般楔形触块作为动触头,但也有反过来将楔形触块作静触头,夹在导电座上的触片作动触头的。这种触头在动、静触头的接触中,相互磨擦,接触面得以自动清扫。它的电动稳定性较高,有自洁作用,增加触片和楔块的组数可能增大额定电流,但横向尺寸也增加了,使装配发生困难。工作电流一般限制在5000A以下,较高可达12000A。触头的工作表面容易被电弧烧伤,一般只作主触头而不作灭弧触头。
(4)插入式(梅花形)触头:静触头是由多片梯形触指组成。分为有挠性导电片和无挠性导电片两种。有挠性导电片的插座,触指上有一凹槽,槽内嵌入绝缘套,放进螺管弹簧,以保证触指对导电杆的压力,弹簧另一端由圆环支持,可以沿导电杆(动触头)的周围稍微调节触指位置。触指通过挠性导电片与触头底座连接。无挠性导电片的插座,取消了结构复杂和性能不稳定的导电片,利用弹簧直接将触指压在导电座上。
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捆绑式一次动触头(梅花触头)型号及电流说明:
高压真空断路器630A捆绑式一次动触头630A(12片)梅花触头
高压真空断路器1250A捆绑式一次动触头1250A(30片)梅花触头
高压真空断路器1600A捆绑式一次动触头1600A(36片)梅花触头
高压真空断路器2000A捆绑式一次动触头2000A(48片)梅花触头
高压真空断路器3150A捆绑式一次动触头3150A(64片)梅花触头(老型)
高压真空断路器4000A捆绑式一次动触头4000A(84片)梅花触头
真空断路器的特点
①触头开距小,10KV真空断路器的触头开距只有10mm左右,操作机构的操作功就小,机械部分行程小,其机械寿命就长。
②燃弧时间短,且与开关电流大小无关,一般只有半周波。
③熄弧后触头间隙介质恢复速度快,对开断近区故障性能较好。
④由于疏通在开断电流时磨损量较小,所以触头的电气寿命长,满容量开断达30-50次,额定电流开断达5000次以上,噪音小适于频繁操作。
⑤体积小、重量轻。
⑥适用于开断容性负荷电流。
由于其优点很多,所以广泛应用于变电站中,目前型号主要有:ZN12-10型、ZN28A-10型、ZN65A-12型、ZN12A-12型、VS1型、ZN30型等。 [2]
具体介绍
真空断路器技术标准真空断路器在我国近十年来得到了蓬勃的发展。产品从过去的ZN1~ZN5几个品种发展到数十多个型号、品种,额定电流达到5000A,开断电流达到50kA的较好水平,并已发展到电压达35kV等级。
80年代以前,真空断路器处于发展的起步阶段,技术上在不断摸索,还不能制定技术标准,直到1985年后才制定相关的产品标准。
国内主要依据标准:
JP3855-96《3.6~40.5kV交流高压真空断路器通用技术条件》
DL403-91《10~35kV户内高压断路器订货技术条件》
这里需要说明:IEC标准中并无与我国JB3855相对应的**标准,只是套用《IEC56交流高压断路器》。因此,我国真空断路器的标准至少在下列几个方面**或严于IEC标准:
(1) 绝缘水平: 试验电压 IEC 中国
1min工频耐压(kV) 28 42(较间、较对地)48(断口间)
1.2/50冲击耐压(kV) 75 75(较间、较对地)84(断口间)
(2)电寿命试验结束后真空灭弧室断口的耐压水平:IEC56中无规定。我国JB3855一96规定为:完成电寿命次数试验后的真空断路器,其断口间绝缘能力应不低于初始绝缘水平的80%,即工频1min33.6kV和冲击60kV。
(3)触头合闸弹跳时间:IEC无规定,而我国规定要求不大于2ms。
(4)温升试验的试验电流:IEC标准中,试验电流就等于产品的额定电流。我国DL403-91中规定试验电流为产品额定电流的110%。
2.真空断路器的主要技术参数 真空断路器的参数,大致可划分为选用参数和运行参数两个方面。前者供用户设计选型时使用;后者则是断路器本身的机械特性或运动特性,为运行、调整的技术指标。
下表是选用参数的列项说明,并以三种真空断路器数据为例。
表中所列各项参数,均须按JB3855和DL403标准的要求,在产品的型式试验中逐项加以验证,较终数据以型式试验报告为准。
提高真空灭弧室的外部绝缘
真空灭弧室的外部表面,如处于正常的大气之中,则绝缘耐压是很低的,不能适合高电压条件下使用,随着真空断路器向高电压,小型化方向发展,对真空灭弧室外部表面采取下列强化措施:
(1)用环氧树脂绝缘包裹真空灭弧室陶瓷外壳表面,环氧树脂具有高绝缘性能,其冲击电压为50kV,工频耐压为30kV,而且其制品机械强度高,浇注加工性能好,可以较轻易成型复盖于陶瓷外壳表面,从而达到灭弧室外表面绝缘强化的目的。并提高了耐污性能,使所需对地绝缘更趋合理化。户外真空断路则往往采用带有裙边的硅胶外套作管,复盖于陶瓷外壳的表面,具有更好的抗雾闪性能,但机械强度则不如环氧树脂制间。
(2)将真空灭弧室置于SF6气体之中,使陶瓷外壳为SF6气体所包围,由于SF6气体只起绝缘作用,其充气压力一般是不高的。
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;其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点,在配电网中应用较为普及。真空断路器是3~10kV,50Hz三相交流系统中的户内配电装置,可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用,特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所,断路器可配置在中置柜、双层柜、固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。
(3)触头表面清洁状况的影响当触头的压力较小时,触头表面的清洁度对接触电阻影响较大,随着压力的增加,这种影响逐渐减小。5.触头表面的电化学腐蚀采用不同的金属作触头对时,由于两金属接触处有电位差,当湿度大时,在触头对的接触处会发生电解作用,引起触头的电化学腐蚀,使接触电阻增加。常用金属材料的电化顺序是金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、铜(Cu)、氢(H)、锡(Sn)、镍(Ni)、镉(Cd)、铁(Fe)、铬(Cr)、锌(Zn)、铝(Al)。规定氢的电化电位为0,在它后面的金属具有不同的负电位(如Al的电化电位为-1.34V),在它前面的金属具有不同的正电位(如Ag的电化电位为+0.8V)。选取触头对时,应取电化顺序中位置靠近的金属,以减小化学电势。例如不宜采用铝一铜、钢-铜做触头对。电镀层或涂层也要注意电化顺序。三、减小接触电阻的方法当电流通过闭合触头时,如果接触电阻过大,就会产生过大的附加损耗,使触头本身及周围的物体温度升高,加速绝缘材料的老化,使之寿命减少。触头的过度发热还会使触头表面加速氧化,而多数金属(除银外)氧化后产生高阻的氧化膜,使电阻增加。这样造成恶性循环。为了避免触头**过允许温升,一方面要尽量减小接触电阻;另一方面应具有足够的触头散热面积。