真空灭弧室的组成与工作原理详解

真空灭弧室的组成与工作原理详解

真空灭弧室是中高压电力开关的核心部件，在电力系统中扮演着至关重要的角色。它不仅能够实现电路的可靠接通，更重要的是能够在分断电流时快速熄灭电弧，保证电力设备的安全运行。本文将详细介绍真空灭弧室的组成结构及其工作原理。

真空灭弧室由什么组成

真空灭弧室是中高压电力开关的核心部件，它的结构一般包括以下几个部分：

1. 气密绝缘系统

由玻璃或陶瓷制成的气密绝缘外壳、动端盖板、定端盖板，不锈钢波纹管组成了气密绝缘系统。为了保证玻璃、陶瓷与金属之间有良好的气密性，除了封接时要有严格的操作工艺外，还要求材料本身的透气性尽量小和内部放气量限制到极小值。不锈钢波纹管的作用不仅能将真空灭弧室内部的真空状态与外部的大气状态隔离开来，而且能使动触头连同动导电杆在规定的范围内运动，以完成真空开关的闭合与分断操作。

2. 导电系统

定导电杆、定跑弧面、定触头、动触头、动跑弧面、动导电杆构成了灭弧室的导电系统。其中定导电杆、定跑弧面、定触头合称定电极，动触头、动跑弧面、动导电杆合称动电极，由真空灭弧室组装成的真空断路器，真空负荷开关和真空接触器合闸时，操动机构通过动导电杆的运动，使两触头闭合，完成了电路的接通。

为了使两触头间的接触电阻尽可能减小且保持稳定和灭弧室承受动稳定电流时有良好的机械强度，真空开关在动导电杆一端设置有导向套，并使用一组压缩弹簧，使两触头间保持有一个额定压力。当真空开关分断电流时，灭弧室两触头分离并在其间产生电弧，直至电流自然过零时电弧熄灭，便完成了电路的开断。

3. 屏蔽系统

真空灭弧室的屏蔽系统主要由屏蔽筒，屏蔽罩和其他零件组成。屏蔽系统的主要作用是：

（1）防止触头在燃弧过程中产生大量的金属蒸汽和液滴喷溅，污染绝缘外壳的内壁，避免造成真空灭弧室外壳的绝缘强度下降或产生闪络。

（2）改善真空灭弧室内部的电场分布，有利于真空灭弧室绝缘外壳的小型化，尤其是对于高电压的真空灭弧室小型化有显著效果。

（3）吸收一部分电弧能量，冷凝电弧生成物。特别是真空灭弧室在开断短路电流时，电弧所产生的热能大部分被屏蔽系统所吸收，有利于提高触头间的介质恢复强度。屏蔽系统吸收电弧生成物的量越大，说明他吸收的能量也越大，这对增加真空灭弧室的开断容量起良好作用。

4. 触头系统

触头是导电产生电弧、熄灭电弧的部位，对材料的要求很高。触头材料主要有铜铋合金、铜铬合金、铜钨合金等几种，目前断路器用真空灭弧室大量使用的主要是铜铬合金。

触头结构的作用主要是在真空灭弧室分断短路电流时，在触头间形成横向磁场或纵向磁场，从而限制触头表面阳极斑点的形成，提高灭弧室的分断能力。

5. 波纹管

真空灭弧室的波纹管主要担负保证动电极在一定范围内运动和长期保持高真空的功能，并保证真空灭弧室具有很高的机械寿命。

真空灭弧室的波纹管是由厚度为0.1~0.2mm的不锈钢制成的薄壁元件。真空开关在分合过程中，灭弧室波纹管受伸缩作用，波纹管截面上受变应力作用，所以波纹管的寿命应根据反复伸缩量和使用压力来确定。

真空灭弧室的工作原理是什么

真空灭弧室主要由一对密封在真空中的电极构成，利用真空绝缘的特点，真空灭弧室能够实现电路电流的导通和开断功能。其基本工作原理是：

在分断电流时，首先动定触头分离致使金属桥爆炸，从而产生绝缘的真空电弧，并在自生磁场的作用下，保持电弧的扩散形态，以保证触头的燃弧面能够均匀烧蚀，然后在电流过零时电弧熄灭，动定触头的熔断处会冷却凝固，与此同时，触头之间的等离子体也将迅速恢复，从而保证触头能够承受快速升高的恢复电压，实现电流的开断。