大电流固封极柱式真空断路器的技术研究

贾弘德+许晓峰+顾欣然

摘 要：随着社会经济的不断发展，由于在大型电厂和钢厂等一些大项目需要大电流的电气设备逐渐增多，固封技术迅速发展，因此大电流固封极柱式真空断路器具有广阔的发展前景。本文介绍了固封极柱式真空断路器发展，并总结了固封式极柱式真空断路器的结构和特点。

关键词：大电流；固封极柱；真空断路器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.164

1 引言

真空断路器发展先后历经了的空气绝缘、复合绝缘到固封绝缘三个阶段。固封式真空断路器的研究开始于20世纪末期，固封极柱和绝缘筒式复合绝缘有所不同，固封极柱式真空断路器采用的是固体绝缘的结构，把真空灭弧室、主导电回路和绝缘支撑等结构进行组合，并形成独立的单元结构。固体绝缘体结构是由环氧树脂制成的，它具有耐高温、耐老化等特点。固封极柱的设计避免了粉尘在灭弧室表面的团聚，并能够提高真空灭弧室耐受环境的极限。在保证高可靠性的同时，使其能够实现小型化和经济性。固封极柱能够解决真空断路器耐受环境的难题，使其得到更广泛的应用。

2 固封极柱式真空断路器的结构

固封极柱式真空断路器的真空灭弧室和固封极柱的结构如下图所示，国内外不同品牌的固封极柱式真空断路器在结构上不尽相同。机构的差别较大，但是极柱的形状和结构差别并不大，其实现的功能都是相同的。从研究开始到诞生，无论是配备永磁机构或弹簧机构的固封式断路器，都是与提高可靠性和追求免维护相关的。因此，每个公司在研究这种断路器时，除了要对浇铸工艺的研究外，还要在操作机构上进行研究并精心设计，使结构简单化并提高可靠性。

固封工艺是固封极柱式真空断路器的核心，在设计实施的过程中，每个公司各有不同之处，真空灭弧室和环氧树脂是由过渡材料或者是由改性树脂结合的。其目的是为了保证机械的强度，同时也增加了灭弧室和树脂之间或者是它们的过渡层之间粘结的紧密性。

除了真空灭弧室外，极柱的结构设计也是决定固封极柱式真空断路器的电气性能极为重要的因素。除了考虑绝缘外，同时需要考虑极柱的强度和散热的问题。在大电流的情况下，还要将真空灭弧室同时考虑其中。综合的考虑性能和成本，真空灭弧室单独设计比较理想。

极柱是固封极柱式断路器的重要部分，它同操动机构和断路器的本体一并设计制造，因此想要生产固封极柱式真空断路器必须要有浇铸工艺生产线，这样才能保证断路器的专业化生产。如果由不同公司供应极柱，其它开关厂只配机构生产断路器，这样就会使断路器机构和极柱综合的優势很难发挥优势，因为设计必须在综合条件下完成。

3 固封极柱的特点

（1）可靠性高。与传统组装式极柱相比，固封极柱的零部件、连接导体接触面和连接固件的数量都减少很多，使主导电回路的装配工艺简化了，同时降低了主导电回路的电阻，提高了可靠性；

（2）绝缘性能稳定。真空灭弧室在嵌入稳定的环氧树脂固体材料之后，外界的环境对真空灭弧室的影响降低，固封极柱的外绝缘能力可以使其免受灰尘、凝露和污秽等外界环境的影响，在绝缘强度方面环氧树脂大约是空气的5到6倍，很大程度提升了其绝缘水平，并能够满足GB/DL标准规定的二级污秽地区的爬距要求；

（3）结构坚固。真空灭弧室不需要额外的紧固件，其载流件是靠环氧树脂浇铸其周围，并牢牢固定。结构坚固能够充分保护真空灭弧室，防止其在装配或运输的过程中发生意外的机械冲撞受损；

（4）小型化。采用环氧树脂作为绝缘介质，可以减少相间距离，并减少真空断路器和开关柜的体积；

（5）免维护。因为极柱被浇注成一个整体的部件，减少了灭弧室固定所需要的零件数量，充分保护了真空灭弧室，为断路器的免维护提供了条件，使维护更方便，并具有更长的使用寿命；

（6）具有环保性。固封极柱式真空断路器能够在一定的程度上取代SF6气体作为外绝缘材料的需要，相比之下更加环保。

4 结语

技术发展和产品更新是事物发展的必然规律。大电流固封极柱式真空断路器的产生定会加速真空断路器的更新换代。总结真空断路器的发展历程，通常是每过十年就会产生新一代产品。大电流固封极柱式真空断路器现在正是研究热点，在研发过程中，解决好生产、工艺等生产过程中出现的问题，新一代大电流固封真空断路器在国内外市场将具有广阔的发展前景。

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