PVB型柱上真空断路器新重技术特点及其分析

杨华龙

（厦门ABB电器控制设备有限公司，福建 厦门 361000）

PVB真空断路器额定电压为12kV，适用于该电压等级的架空线路，在正常的使用条件以及断路器的技术参数范围内，该产品能够满足电网在运行状态下系统各种保护的操作要求，包括关合和开断短路故障电流；配置了智能控制箱后，能进一步实现高级配网自动化功能。PVB真空断路器在进行频繁操作和需要开断短路电流的场合下具有极为优良的操作性能，并具有极高的操作可靠性与电气使用寿命。如图1所示。

与同行同类产品相比， PVB型柱上真空断路器具有的三个重要特点详述如下:

1采用真空开断技术。真空开断技术主要指断路器在开断或关合过程中，采用真空介质进行灭弧的一种高新技术。其实不管在灭弧之前或是灭弧过程中或是来弧之后，断路器触头间隙的绝缘介质都是真空。真空开断技术近几十年来在我国蓬勃发展。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，在配电网中应用普及，成为国内配网首先产品。

PVB的真空灭弧室是先进灭弧技术的代表。灭弧室的真空度可靠地维持在1.33×10-5Pa～1.33×10-2Pa左右。在这种条件下，灭弧室中几乎不存在导电游离体。其灭弧原理是利用真空恢复绝缘，使用特殊设计的旋弧触头产生的磁场吹灭电弧。在开断额定电流条件下，灭弧室的弧触头分布着相对均匀的发散型电弧，均匀的热应力对触头的烧蚀很小，所以额定电流开断次数很高，达到10000次。当短路故障发生时，开断电流一般较大，根据霍尔效应，此时的弧触头电流一般不是发散型的，而是有集中收缩成一点的趋势，此点温度极高，热应力大，很有可能烧损金属触头。而特殊设计的弧触头使得电弧被磁场驱动保持旋转，在上下触头之间产生横向磁场，由于电磁互相作用力，就像是由中心吹向边缘的一股“风”，把集中的电弧分散推向触头边缘，从而降低了电弧对点的热应力和烧蚀，同时可以提高开断能力。当电流第一次过零点时，电弧熄灭，残留的离子﹑电子和金属蒸气只需在几分之一秒的时间内就可以复合或凝聚在屏蔽罩上，因此，灭弧室断口的电介质恢复极快，具有较强的耐受瞬态恢复电压的能力。PVB灭弧室先进的设计理念和卓越的性能，决定了其较高的短路电流开断能力。

2采用先进的固封技术。固封技术结合了缓冲层核心技术。由于不同材料的膨胀系数不同，使得灭弧室和环氧树脂材料在浇注时常常在接缝处产生气泡或开裂等故障现象，因而也成为重要的技术难题。而ABB巧妙的应用了缓冲层技术，除低了不同材料表面膨胀系数的差异，能够可靠地把环氧树脂材料和真空灭弧室完美地浇注成一体。

固封技术实现了对灭弧部件全密封﹑免维护，提高了灭弧单元的绝缘强度，同时降低外界机械力的影响。PVB型柱上真空断路器的极柱采用先进的固封浇注技术，把憎水性环氧树脂（HCEP）和真空灭弧室浇注为一体。真空灭弧室不再裸露于空气中，极柱的外界环境对灭弧室的影响被排除到了最小。不再有灭弧室表面的积尘﹑污秽﹑闪络发生，真正实现了对灭弧室的全密封﹑免维护；灭弧室与环氧树脂的一体化，使得浇注式极柱不需做任何进一步的处理就能达到很高的绝缘强度，同时降低了外界机械力的震荡﹑冲击等影响，使灭弧室充分稳定地发挥着固有性能。无采用固封技术的同类产品，常因真空泡被灰尘，湿度等环境因素影响而倍受困扰，而一味地增加灭弧室的爬电距离使开关设备体积庞大，笨重，也增加了制造难度；同时经常由于外界机械应力冲击，导致部件移位﹑松动，维护量大﹑困难。浇注式极柱的出现，使真空泡的表面绝缘由外绝缘变成内绝缘，第一次彻底完美地解决了表面爬电的问题。

同时，固封浇注技术促进了极柱设计模块化﹑生产量产化﹑应用全球化。固封浇注技术使得极柱与真空灭弧室一体化，可以看成是单一部件，极柱三相完全可以互换；同一种极柱可适用于多种系列产品，促进了产品的量产化，提主了生产运作效力；同时固封极柱全密封的特性，决定了其适用于全球不同的气侯环境中，使得产品的应用全球化。

图1 成品效果图

3外绝缘采用憎水性环氧树脂。憎水性环氧树脂材料（HCEP）是美国Vantico公司推出一种高科技高性能的脂环族环氧树脂（HCEP），主要应用于电力工业低﹑高压电绝缘子。其憎水性可与有机硅相比，在热带气候﹑海水腐蚀﹑矿物开采环境﹑污染大气中仍保持良好的斥水性。

外绝缘采用憎水性环氧树脂具有以下特点：

①与普通的亲水性环氧树脂（CEP）相比，憎水性环氧树脂具有更优良的固有疏水性﹑转移疏水性和还原疏水性。②通过1000小时的盐雾试验证明，憎水性环氧树脂稳定地保持着优良的低泄漏能力。③外同等条件下，憎水性环氧树脂﹑普通环氧树脂和瓷材料经过25000小时紫外线试验证明， 憎水性环氧树脂稳定地保持着较大的推进角，具备较强的抗紫外线能力。④在冷热冲击下的机械性能试验中表明，普通CEP材料在-12℃低温状态下的抗开裂性急剧下降，而憎水HECP材料在-40至-66℃时开始下降，相对CEP有明显优势。说明憎水性环氧树脂在冷热冲击条件下，具备良好的机械性能。在电力工业应用中，绝缘子表面发生闪络通常由表面积污受潮引起，继而引起表面电阻下降；随着表面绝缘电阻的降低，绝缘介质的表层开始产生泄漏电流，加重了干区额外电压分担，继而引起绝缘介质碳化﹑起痕﹑起包等电蚀现象。在这种情况下介质绝缘处于不稳定的状况，甚至微小的电压扰动都可能引起干区间的放电，外绝缘闪络从而发生。PVB极柱采用了憎水性环氧树脂可以最大限度地维持外绝缘表面的干燥，降低了表面发生闪络的可能性，提高了设备运行的可靠性，同时，降低了绝缘介质的痕化及腐蚀，提高了设备运行的预期使用寿命。

憎水性环氧树脂材料作为绝缘子，与普通环氧树脂材料对比，具有更好的防水能力；与硅橡胶相比，强度更好，不需要支持件，且无异味，无老化；与瓷材料相比，憎水性环氧树脂重量轻﹑不易摔碎﹑不易积污。憎水性环氧树脂材料的采用，为PVB型柱上真空断路器产品长期稳定的运行提供了寿命保障。

结语

厦门ABB电器控制设备有限公司生产的PVB型柱上真空断路器，采用了先进的真空开断技术和极柱固封浇注技术，同时采用了高性能的憎水性环氧树脂，最大限度地保证了产品的质量。此外它具备优良的机械性能和电气性能，适合于国内外配电系统的使用。PVB型柱上真空断路器应用至今，有口皆碑，已成为户外断路器产品的代表作。笔者借以通过本文，向电力系统行业推荐采用，也希望能给同行一定的参考价值。

[1]高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求[S].

[2]GB/T11022，高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求[S].

[3]GB1984，高压交流断路器[S].