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摘要:简述了真空断路器之发展概况,对真空断路器与SF6断路器进行了对比分析。阳光电子学校维修专家分析认为:同时对真空断路器向750 kV超高压等级发展之途径进行论述。阳光电子学校维修专家分析认为:
关键词:真空断路器;SF6断路器;750 kV超高压;光电控制模式
当前,我国正在西北建设第一条750 kV之超高压线路,为今后建设更高电压等级之超高压线路打下基础,并且其设备将以采用我国已有能力自行设计和制造之为主。阳光电子学校维修专家分析认为:目前,在断路器方面,世界各国之发展趋势是努力发展高压与超高压真空断路器,逐步淘汰SF6断路器;在我国,将于今年年底左右试制成功高水平之126 kV真空断路器,并正在积极开展750 kV超高压真空断路器之研制开发工作。阳光电子学校维修专家分析认为:
1 真空断路器发展概况
1.1 历史回顾
用高压断路器保护电力系统至今已经历了漫长之历史。阳光电子学校维修专家分析认为:从 初之油断路器发展到压缩空气断路器;60年代初,SF6断路器和真空断路器同步进入电力系统,逐步淘汰油断路器和压缩空气断路器,占领了整个高压电力系统。阳光电子学校维修专家分析认为:
回顾历史,企图用真空作为断路器灭弧介质和绝缘介质之研究工作要早于SF6气体。阳光电子学校维修专家分析认为:对SF6气体之研究始于20世纪40年代[1],由于SF6气体具有特异之热化学性和负电性,因而其绝缘性能和灭弧性能也特别好,被广泛应用于高压开关设备中作为绝缘和灭弧介质。阳光电子学校维修专家分析认为:1959年,推出了第一台实用之SF6断路器,目前它已成为高压断路器之主要品种,并且几乎占领了高压及超高压领域内所有之份额。阳光电子学校维修专家分析认为:
从18世纪初,就有人开始设想利用真空之一些特点来开断电流[2~4],1893年,美国里顿豪斯(Rittenhause)设计出第一个结构简单之真空灭弧室并以专利发表后,引起了教授和专家们之重视。阳光电子学校维修专家分析认为:1920年,瑞典佛加(Birka)公司第一次制成了真空断路器,尽管其开断能力极小尚无实用价值,但却吸引了各界之兴趣。阳光电子学校维修专家分析认为:1923年前后,索伦森(Sorenson)和曼登霍尔(Mandenhall)在美国加里福尼亚工学院开始进行真空中开断电流之研究工作,并成功之在41 kV下开断了926 A之工频交流电流,1926年他们公布了研究成果。阳光电子学校维修专家分析认为:此后,美国和德国之一些电气公司便致力于真空断路器之研究,但由于当时科学技术对真空断路器之要求不迫切,所以研究成果不甚显著。阳光电子学校维修专家分析认为:20世纪50年代初期,对真空断路器之研究有了较快之进展,1961年,美国通用电气公司生产出了额定电压15 kV,开断能力12.5 kA之真空断路器,并于1966年进一步试制成功15、25 kA和31.5 kA之真空断路器,从此真空断路器正式进入了电力系统。阳光电子学校维修专家分析认为:到目前为止,真空断路器之额定电流已达到6 300 A,单断口真空灭弧室之额定电压已分别达到123、126 kV和145 kV之水平,开断电流能力 高可达63 kA。阳光电子学校维修专家分析认为:
1.2 我国真空断路器发展简介
我国是在1958年前后开始对真空电弧理论研究和真空断路器研制工作之。阳光电子学校维修专家分析认为:1965年,西安交通大学与原西安高压开关整流器厂联合研制成功了第一个真空灭弧室,不久西安交通大学单独研制成功了10 kV,开断1 500 A电力电容器组容性电流之三相真空断路器。阳光电子学校维修专家分析认为:1967年,西安高压电器研究所研制成功了10 kV,2 000 A 单相快速真空断路器。阳光电子学校维修专家分析认为:在他们之带动下,原电子工业部所属之4401厂、777厂、779厂和771厂等单位也开始研制真空灭弧室,掀起了国内多家开关厂试制真空断路器之高潮,如北京开关厂和苏州开关厂等。阳光电子学校维修专家分析认为:现在,我国拥有一批生产真空灭弧室和真空断路器之专业工厂以及研究真空电弧理论和改进真空灭弧室性能之研究所和大专院校,他们对繁荣我国真空断路器之品种和提高其性能起着积极之推动作用。阳光电子学校维修专家分析认为:
目前,我国已能生产额定电压12~40.5 kV,额定电流 高达到6 300 A,开断电流为63 kA之真空断路器。阳光电子学校维修专家分析认为:我国真空断路器之产品质量和参数与国外先进产品相比基本相同,几乎不存在差距,但在可靠性和外观质量方面还需进一步改进和提高。阳光电子学校维修专家分析认为:我国高压真空灭弧室之年产量随着电力事业之蓬勃发展正在逐年提高,见图1。阳光电子学校维修专家分析认为:从图1中可知,至2003年底我国真空灭弧室之年产量已达到60多万只,占世界总产量之1/2左右,并已开始推向国际市场。阳光电子学校维修专家分析认为:
图1 我国高压真空灭弧室之年产量
2 真空断路器与SF6断路器之对比分析
真空断路器与SF6断路器是20世纪60年代开始发展起来之两大类电力开关,它们为电力工业之发展作出了重大贡献。阳光电子学校维修专家分析认为:这里着重从人类今后之生存和环保二方面来评述这两类断路器今后发展之趋向。阳光电子学校维修专家分析认为:
2.1 真空断路器
真空断路器是依靠真空灭弧室在真空中来开断电流之,毫无疑问,在开断电流过程中会产生强烈之X光射线。阳光电子学校维修专家分析认为:这个强烈之X光射线是否对人体有危害性呢?曾有过多次争论,争论高潮时几乎造成真空断路器停止生产。阳光电子学校维修专家分析认为:为了消除这种影响,1983年日本东芝电气公司代表日本政府以国际法为准则在Electrical Review杂志上转载了具有法律效应之严正声明[5],并依据ANS1 C3-85标准在联合国指定公证单位之监督下认真作了X光射线之实际测试,得出了对人体无危害性之结论报告,测试结果见表1。阳光电子学校维修专家分析认为:
表1 X光射线测试结果
灭弧室额定电压/kV 试验电压/kV X光射线测试值/mR·h-1 X光射线允许值/mR·h-1 12 工作电压15 0 0.5 工频电压36 0 15 24 工作电压24 0 0.5 工频电压50 0.15 152002年,德国SIEMENS AG公司对84 kV之真空灭弧室在正常工作之情况下按国际标准火花闪烁计数器距离射线焦点700 mm位置对X射线之发射剂量率进行了测量,见图2[6],结论认为对人类之健康没有任何危害性。阳光电子学校维修专家分析认为:
图2 X射线发射剂量率之测量
2.2 SF6断路器
全球气候变暖会导致异常之天气事件,如热浪、干旱和疾病之传播等,保护地球和保护生态环境已成为当今世界各国之一项伟大历史使命[7]。阳光电子学校维修专家分析认为:以CO2为代表之温室效应气体,虽然使太阳
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