1、1超高压 40.5KV/630A 真空接触器的原理与应用无锡市蓝虹电子有限公司 沈兴元 副总工程师摘要 本文介绍了超高压 40.5KV/630A 真空接触器的原理、结构、性能以及它在炼钢厂和消弧消谐装置中的应用，指出了随着国家电力公司进一步提高供电质量和大力治理电网污染措施的落实，超高压 40.5KV/630A 真空接触器的使用将越来越多！关键词 超高压真空接触器、电弧炉、消弧消谐、无功补偿、谐波抑制1、序言目前我国经济建设的快速发展，对电力的需求越来越大。从经济和技术二个方面考虑，象炼钢电弧炉的电能现大多直接从 35KV 的电网上获得。所以35KV 电网的直接用户也越来越多，这就必然要对 3
2、5KV 电网系统进行谐波抑制、无功补偿和消除间隙性弧光接地。为了满足市场的需要，我公司及时开发出超高压 40.5KV/630A 真空接触器，并获得国家发明专刊，现已有上千台40.5KV/630A 真空接触器在用户中使用，运行效果极佳。这标志着国内的超高压真空接触器的技术制造水平已经达到了国际领先水平，填补了国内外超高压真空接触器领域的空白。本文就超高压40.5KV/630A 真空接触器的原理及应用逐一介绍和分析。2、超高压 40.5KV/630A 真空接触器真空接触器是上个世纪六十年代发展起来的产品，由于其性能优越而得到广泛的应用和极大的发展，现已经形成了在 12KV 及以下电压等级较为齐全的
3、产品系列，本公司开发成功的超高压40.5KV/630A 真空接触器开创了国内外超高压真空接触器领域的先河。2.1 超高压真空接触器的额定参数额定电压 40.5KV额定电流 630A额定关合能力 6.3KA 100 次额定开断能力 3.8KA 25 次极限开断能力 6.3KA 3 次额定工频耐压 95KV 1 分钟雷电冲击耐压 185KV触头开距 151mm合闸速度 0.350.1m/s分闸速度 0.50.15m/s机械寿命 300000 次2.2 超高压真空接触器的开断原理超高压真空接触器的主触头是密封在以陶瓷为外壳的真空灭弧室中，灭弧室中的真空度高达 1.3310-4Pa，为了达到 40.5
4、KV 爬电距离的国家标准，在真空灭弧室外壳再固封上一层带大爬距裙2边的硅橡胶。真空灭弧室内的动静触头间的开距达到 15mm。当真空接触器分闸时，真空灭弧室中的动静触头快速地开断，在分闸过程中，高温触头之间产生的金属蒸气使电弧持续到电流第一次过零点，在电流过零点时，金属蒸气迅速凝结，使动静触头之间重新建立起很高的电介质强度，维持很高的瞬态恢复电压值，实现对电流开断的完成。2.3 超高压真空接触器的动作原理控制超高压真空接触器主触头的动作设计上采用了特殊的电磁式操作机构。控制回路电压有直流 110V、220V；交流110V、220V；保持方式有电气自保持和机械自保持两种。电气自保持机构是合闸线圈得
5、电动作，使得接触器主触头合闸。当接触器合闸后，合闸线圈断电转成保持线圈得电，确保接触器主触头处于合闸状态；当分闸时，使得保持线圈失电，在分闸弹簧的反力作用下，快速把接触器主触头分开。机械自保持机构是合闸线圈得电驱动合闸电磁铁通过操作机构使接触器主触头合闸，并由合闸锁扣装置使接触器保持合闸状态，同时合闸线圈失电；当分闸时，分闸电磁铁得电动作使合闸锁扣装置解扣，由分闸弹簧驱动操作机构完成分闸。由于超高压 40.5KV 真空接触器中的灭弧室内动静触头间的开距较大，故本接触器采用了最先进的釸钢片超导磁的合闸系统，确保合闸速度达到技术要求。同时在合闸速度恒定的条件下，由于动触头的行程较长，它对静触头在合
6、闸时的冲击力极大，造成接触器的弹跳也很大。所以，本接触器设计有减小弹跳的特殊装置，确保接触器的弹跳10ms。2.4 超高压真空接触器的主要优点超高压真空接触器在主回路控制中作为操作元件，由于它有特殊的结构，特别适用于需大量分合闸操作循环的场合，是频繁操作的理想电器，它的主要优点如下：a.截流值1Ab.极少量的维护c.可频繁操作，每小时可达到 500 次的分合闸动作。d.长寿命：电气寿命 30000 次机械寿命 300000 次e.与微机控制系统结合，具有开放、数字、双向通讯、智能等特点。f.同类型的接触器完全可以互换。3、超高压真空接触器在炼钢厂中的应用。超高压 40.5KV/630A 真空接
7、触器在江阴炼钢厂中主要用于对 35KV 母线投3切无功补偿和抑制谐波的装置中。3.1 炼钢电弧炉的工作原理电弧炉是利用电弧产生的热量来熔化炉料和提高钢液过热的温度。由于电弧炉不用燃料燃烧的方法加热，故容易控制炉气的性质。现在电弧炉已成为最普遍的炼钢炉。江阴炼钢厂的电弧炉供电如下图其中：Q 为断路器T 为炉用变压器J 为超高压真空接触器L 为电抗器C 为电容器3.2电弧炉炼钢时对 35KV电网的影响A、使 35KV 电网功率因数降低电弧炉通过炉用变压器从 35KV 电网中获得电能，一部分转化为有用的热能，另一部分则为无功能量。公式:，因电弧炉负载是高感性的，QPS特别是电弧炉在炉料炉化时功率因素
8、十分低，导致 35KV 母线电压严重偏低，使炉料熔化时间延长，生产率下降。B、导致 35KV 母线电压波动和闪变电弧炉是供电网中的大负荷，在运行中经常产生突然的强烈的电流冲击，通过炉用变压器反馈到 35KV 的电网中，引起电网电压的快速波动，其中波动频率在 110HZ 之间的电压会引起照明灯和电视画面的闪烁，这类干扰称为“闪变” 。C、造 成 35KV 母 线 三 相 电 压 与 电 流 不 平 衡因电弧炉三相负载的不对称,致使本系 统 内 的 所 有 用 户 的 经 济 性 和 生 产 率 降低。D、致使 35KV 电网感应高次谐波电弧炉在炼钢过程中其电流会产生非正弦畸变的各次谐波，而谐波电
9、流流入 35KV 电网后，使电压波形发生畸变，引起电气设备发热、振动以及保护误动作。3.3抑制电弧炉对 35KV电网影响的方法针对电弧炉对 35KV 电网的影响，在江阴炼钢厂中采用了超高压40.5KV/630A 真空接触器为投切元件的实时动态的无功补偿和无源、有源滤波器来抑制电弧炉对电网的影响，无功补偿及抑制谐波的原理参考相关文献。由于超高压 40.5KV/630A 真空接触器投切速度快，可频繁动作，在江阴炼钢厂中由计算机对炼钢的全过程进行实时跟踪检测，由计算机根据检测结果控4制超高压真空接触器一台，还是多台动作来完成补偿无功和消除谐波。4、超高压 40.5KV/630A真空接触器在消弧消谐中
10、的应用我国 35KV 的配电网，大多采用中性点不接地的运行方式。这种运行方式在单相接地时允许短时间带故障运行，因而大大提高了系统的供电可靠性。但随着城乡电网的扩大及出线的增多，单相接地后流经故障点的电流较大，电弧不易熄灭，容易产生间竭性弧光接地过电压，导致供电跳闸率明显上升。为解决上述问题，现在越来越多的供电网采用中性点非有效接地，并在电网中配上消弧、消谐及单相接地选线装置，对提高 35KV 系统供电的可靠性及安全运行都有了明显的效果。消弧消谐选线原理图如下图(二)35KV其中 J 是单极超高压 40.5KV/630A真空接触器，每台装置中使用 5 台。在系统正常运行时，其均处于断开状态，保证装置对系统运行不会产生任何影响，当系统发生单相接地需进行消弧或者选线时，超高压真空接触器将根据智能控制器的指令，瞬时合分动作，完成对高能限压器、电容器、放电线圈等动作，从而完成消弧，消谐的功能。5、总结超高压 40.5KV/630A 真空接触器的开发成功及挂网运行二年多来表明，国内在真空接触器的制造技术特别是在超高压领域已经达到了国际领先水平。同时随着国家电力公司进一步提高供电质量、大力治理电网污染措施的落实，超高压 40.5KV/630A 真空接触器将越来越多的使用。
