[00243583]固封式极柱真空断路器的开发

一、课题来源与背景 断路器是成套电气装置中用于保护和控制必用的一种元器件。固封式真空断路器具有体积小、寿命长、绝缘性好、安全性高等特点，符合高可靠性、免维护、小型化的要求，广泛应用于电力、冶金、化工、采矿等行业。 2011年底出台的《自治区十二五科技发展规划》中，对十二五科技发展的总体目标和主要任务：到“十二五”末，基本建成功能完善、布局合理、支撑有力，具有宁夏特色的区域创新体系，自主创新能力大幅提升，科技综合实力显著增强，全社会研究与试验发展（R&D）经费投入占国内生产总值的比重由“十一五”末的0.77%提高到1.2%以上，科技进步贡献率由42.8%提高到48%以上。2009年，国家电力部门筹划将新疆、宁夏等西北五省电网实现联网，从而形成覆盖西北五省区的统一区域电网，建成“西电东送”工程北部通道，为西北地区的优势资源逐步转换为经济优势搭建平台。这些政策极大地鼓舞了我们研发的积极性。 我公司项目“固封式极柱真空断路器的研究与试制”是极其符合自治区十二五发展规划要求的。随着全国城镇化进程的加快，特别是西北地区经济快速发展，国家特别是西北地区电气控制设备的需求量增加特快，此断路器是用于成套电气装置中的一个元器件，作为保护和控制电器用，在装置中必不可少，需求量极大。其可以用于中置式开关柜（KYN28），也可以用于固定式开关柜（XGNZ），并可方便的与国内主流断路器实现手车式完全互换，具有广泛的兼容性和互换性。此装置与传统装置相比较，其简单的结构设计，进一步减少故障发生率，使日常维护更简单。通过断路器面板上的指示器，无需任何检测仪器，便可方便的判断断路器的工作状况。采用成熟的APG工艺将真空灭弧室、主导电回路固封在绝缘筒中，彻底解决了绝缘部分由于受环境影响而降低耐受电压水平的问题，确保了真空灭弧室可以适用于较恶劣的环境，特别适用于西北及环境较差地区的电气设备使用。 此项目是与陕西宇光电气有限公司、西高所合作研制，符合十二五规划中对外科技合作领域的院地、陕宁科技合作范围。研制成功后，对宁夏及西北地区的经济发展起到至关重要的作用，在国内处于先进水平。 二、技术原理及性能指标 1.技术原理 采用固封极柱技术，将断路器主回路固封起来，避免开关主回路与空气直接接触，增加开关主回路抗干扰能力，并且避免了因空气绝缘造成的绝缘距离大，从而使得开关主体大的问题。 三、技术的创造性与先进性 本产品研究是通过APG工艺，利用环氧树脂将灭弧室及上下出线端全部包封。这样做，不仅缩小了灭弧室尺寸，而且微底不受外界环境（灰尘、潮气等）的影响，提高了耐气候性，此时环氧树脂不仅作为一次部分的主绝缘，而又是它的机械支撑，其电场分布和应力分布优于各种形状的绝缘隔板结构，技术上属于国内先进的产品，是一种新型的电气设备上使用的断路器，使用此产品的电气设备的体积仅为普通电气柜的80%，重量约为它的50%。 APG技术主要应用于生产中高压环氧绝缘制品。其特点为可将环氧树脂制品的生产周期,从传统真空浇注所需的十几个小时缩短到十几分钟,并较好地控制放热效应,有利于补偿因固化反应而引起的收缩,且具有极好的尺寸稳定性和很高的机械强度等突出优点。尤其是应用于真空断路器用固封极柱,复杂、薄 璧、多方位抽芯的产品更具优势。当前国内外高压开关正向免维护、复合化、小型化、长寿命、高性能发展。采用APG技术生产高压绝缘制品更显示出突出的技术优势和广阔的发展前景。 四、应用情况及存在的问题 随着真空断路器技术的发展，产品的更新换代是事物发展的尽然规律。固封式真空断路器的推出必定会加快真空断路器换代的步伐。我国市场的 ZN28 及 VD4 和 VS1 型所走过的路程，基本上反映了灭弧室敞开式和套筒式真空断路器的发展过程。仔细分析真空断路器发展历史，基本上十年出现一代产品。现在，正是固封式真空断路器诞生的时机。另一方面，用户对高可靠性、免维护、小型化的要求也愈来愈迫切，市场也呼唤新一代产品问世。我国现在走的路，已赶上和了发达国家，只要我们在解决先进性的开发过程中，解决好生产、工艺问题，新一代的固封式真空断路器不仅会在国内市场发挥作用，而且在国际市场也会有广阔的前景。 存在的问题： 1.固封极柱的温升问题 由于极柱被环氧树脂固封，散热性差，易出现温升问题。 2.固封极柱的开裂问题 真空灭弧室的陶瓷壳与环氧树脂的膨胀系数不同会引起开裂问题，同时同为操作振动、撞击、动热稳定或环境温度也会产生开裂。 对此存在两种观点和两种做法。一种认为需要在真空灭弧室和环氧树脂整体之间包一层柔性有机材料作为缓冲层；另一种主张用环氧树脂直接固封在灭弧室外层，不用加缓冲。