論開發(fā)750 kV超高壓真空斷路器之必要性

摘要：簡述了真空斷路器之發(fā)展概況，對真空斷路器與SF6斷路器進(jìn)行了對比分析。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：同時對真空斷路器向750 kV超高壓等級發(fā)展之途徑進(jìn)行論述。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

關(guān)鍵詞：真空斷路器；SF6斷路器；750 kV超高壓；光電控制模式

　　當(dāng)前，我國正在西北建設(shè)第一條750 kV之超高壓線路，為今后建設(shè)更高電壓等級之超高壓線路打下基礎(chǔ)，并且其設(shè)備將以采用我國已有能力自行設(shè)計(jì)和制造之為主。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：目前，在斷路器方面，世界各國之發(fā)展趨勢是努力發(fā)展高壓與超高壓真空斷路器，逐步淘汰SF6斷路器；在我國，將于今年年底左右試制成功高水平之126 kV真空斷路器，并正在積極開展750 kV超高壓真空斷路器之研制開發(fā)工作。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
　　
1　真空斷路器發(fā)展概況

1.1　歷史回顧
　　用高壓斷路器保護(hù)電力系統(tǒng)至今已經(jīng)歷了漫長之歷史。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：從 初之油斷路器發(fā)展到壓縮空氣斷路器；60年代初，SF6斷路器和真空斷路器同步進(jìn)入電力系統(tǒng)，逐步淘汰油斷路器和壓縮空氣斷路器，占領(lǐng)了整個高壓電力系統(tǒng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
　　回顧歷史，企圖用真空作為斷路器滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)之研究工作要早于SF6氣體。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：對SF6氣體之研究始于20世紀(jì)40年代［１］，由于SF6氣體具有特異之熱化學(xué)性和負(fù)電性，因而其絕緣性能和滅弧性能也特別好，被廣泛應(yīng)用于高壓開關(guān)設(shè)備中作為絕緣和滅弧介質(zhì)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：1959年，推出了第一臺實(shí)用之SF6斷路器，目前它已成為高壓斷路器之主要品種，并且?guī)缀跽碱I(lǐng)了高壓及超高壓領(lǐng)域內(nèi)所有之份額。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
　　從18世紀(jì)初，就有人開始設(shè)想利用真空之一些特點(diǎn)來開斷電流［２～４］，1893年，美國里頓豪斯(Rittenhause)設(shè)計(jì)出第一個結(jié)構(gòu)簡單之真空滅弧室并以專利發(fā)表后，引起了教授和專家們之重視。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：1920年，瑞典佛加(Birka)公司第一次制成了真空斷路器，盡管其開斷能力極小尚無實(shí)用價值，但卻吸引了各界之興趣。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：1923年前后，索倫森(Sorenson)和曼登霍爾(Mandenhall)在美國加里福尼亞工學(xué)院開始進(jìn)行真空中開斷電流之研究工作，并成功之在41 kV下開斷了926 A之工頻交流電流，1926年他們公布了研究成果。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：此后，美國和德國之一些電氣公司便致力于真空斷路器之研究，但由于當(dāng)時科學(xué)技術(shù)對真空斷路器之要求不迫切，所以研究成果不甚顯著。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：20世紀(jì)50年代初期，對真空斷路器之研究有了較快之進(jìn)展，1961年，美國通用電氣公司生產(chǎn)出了額定電壓15 kV，開斷能力12.5 kA之真空斷路器，并于1966年進(jìn)一步試制成功15、25 kA和31.5 kA之真空斷路器，從此真空斷路器正式進(jìn)入了電力系統(tǒng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：到目前為止，真空斷路器之額定電流已達(dá)到6 300 A，單斷口真空滅弧室之額定電壓已分別達(dá)到123、126 kV和145 kV之水平，開斷電流能力 高可達(dá)63 kA。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
1.2　我國真空斷路器發(fā)展簡介
　　我國是在1958年前后開始對真空電弧理論研究和真空斷路器研制工作之。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：1965年，西安交通大學(xué)與原西安高壓開關(guān)整流器廠聯(lián)合研制成功了第一個真空滅弧室，不久西安交通大學(xué)單獨(dú)研制成功了10 kV，開斷1 500 A電力電容器組容性電流之三相真空斷路器。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：1967年，西安高壓電器研究所研制成功了10 kV，2 000 A 單相快速真空斷路器。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：在他們之帶動下，原電子工業(yè)部所屬之4401廠、777廠、779廠和771廠等單位也開始研制真空滅弧室，掀起了國內(nèi)多家開關(guān)廠試制真空斷路器之高潮，如北京開關(guān)廠和蘇州開關(guān)廠等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：現(xiàn)在，我國擁有一批生產(chǎn)真空滅弧室和真空斷路器之專業(yè)工廠以及研究真空電弧理論和改進(jìn)真空滅弧室性能之研究所和大專院校，他們對繁榮我國真空斷路器之品種和提高其性能起著積極之推動作用。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
　　目前，我國已能生產(chǎn)額定電壓12～40.5 kV,額定電流 高達(dá)到6 300 A，開斷電流為63 kA之真空斷路器。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：我國真空斷路器之產(chǎn)品質(zhì)量和參數(shù)與國外先進(jìn)產(chǎn)品相比基本相同，幾乎不存在差距，但在可靠性和外觀質(zhì)量方面還需進(jìn)一步改進(jìn)和提高。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：我國高壓真空滅弧室之年產(chǎn)量隨著電力事業(yè)之蓬勃發(fā)展正在逐年提高，見圖1。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：從圖1中可知，至2003年底我國真空滅弧室之年產(chǎn)量已達(dá)到60多萬只，占世界總產(chǎn)量之1/2左右，并已開始推向國際市場。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

圖1　我國高壓真空滅弧室之年產(chǎn)量

2　真空斷路器與SF6斷路器之對比分析

　　真空斷路器與SF6斷路器是20世紀(jì)60年代開始發(fā)展起來之兩大類電力開關(guān)，它們?yōu)殡娏I(yè)之發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這里著重從人類今后之生存和環(huán)保二方面來評述這兩類斷路器今后發(fā)展之趨向。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
2.1　真空斷路器
　　真空斷路器是依靠真空滅弧室在真空中來開斷電流之，毫無疑問，在開斷電流過程中會產(chǎn)生強(qiáng)烈之X光射線。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這個強(qiáng)烈之X光射線是否對人體有危害性呢?曾有過多次爭論，爭論高潮時幾乎造成真空斷路器停止生產(chǎn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：為了消除這種影響，1983年日本東芝電氣公司代表日本政府以國際法為準(zhǔn)則在Electrical Review雜志上轉(zhuǎn)載了具有法律效應(yīng)之嚴(yán)正聲明［５］，并依據(jù)ANS1 C3-85標(biāo)準(zhǔn)在聯(lián)合國指定公證單位之監(jiān)督下認(rèn)真作了X光射線之實(shí)際測試，得出了對人體無危害性之結(jié)論報告，測試結(jié)果見表1。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

表1　X光射線測試結(jié)果

滅弧室額定電壓/kV 試驗(yàn)電壓/kV X光射線測試值/mR·h-1 X光射線允許值/mR·h-1 12 工作電壓15 0 0.5 工頻電壓36 0 15 24 工作電壓24 0 0.5 工頻電壓50 0.15 15

　　2002年，德國SIEMENS AG公司對84 kV之真空滅弧室在正常工作之情況下按國際標(biāo)準(zhǔn)火花閃爍計(jì)數(shù)器距離射線焦點(diǎn)700 mm位置對X射線之發(fā)射劑量率進(jìn)行了測量，見圖2[6]，結(jié)論認(rèn)為對人類之健康沒有任何危害性。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

圖2　X射線發(fā)射劑量率之測量

2.2　SF6斷路器
　　全球氣候變暖會導(dǎo)致異常之天氣事件，如熱浪、干旱和疾病之傳播等，保護(hù)地球和保護(hù)生態(tài)環(huán)境已成為當(dāng)今世界各國之一項(xiàng)偉大歷史使命［７］。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：以CO2為代表之溫室效應(yīng)氣體，雖然使太陽

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