真空开关的发展与应用概况(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)真空技术网整理 作者:剑气书生

  人类从事将真空作为灭弧和绝缘介质的应用研究,到现在已有一百多年的历史。早在1893 年,美国人里顿豪斯(Rittenhause)就设计出世界上第1 只真空灭弧室并以专利的形式发表;1920年,瑞典佛加(Birka)公司研制出世界上第一台真空开关;1926年,加里福尼亚工学院的索伦森(Sornsen)教授发表了真空开关的试验结果,并预言应用真空开关的时代不久就会到来。由于当时的真空技术还很落后,使得真空开关在工业上的实际应用被大大推迟了。

  到1950年前后,随着真空技术以及相关技术如冶金技术等的发展,真空灭弧室的制造技术得到了提高,又重新开始了真空开关在工业上应用的研究。1956年,罗斯(H.Cross)对杰宁无线电制造公司(Jenning)生产的用于高频回路的真空开关进行了改造,试制出了15kV、200A的真空开关。

  1961年美国通用电气公司在总结前人经验的基础上首先研制成功额定电压15kV、12.5kA的真空断路器,1966年相继研制成功额定电压为15kV、开断电流为25kA和31.5kA的真空断路器,从此真空开关正式进入电力开关的行列,美国也因此成为世界上最早批量生产和使用真空开关的国家,在其影响和推动下,欧洲和亚洲的部分国家也相继开始了研制工作,真空开关从此在全球范围内得到认同和发展。

  二十世纪70年代初,全球范围掀起的中压开关无油化浪潮给真空开关带来了前所未有的发展机遇。凭借自身巨大的技术优势,真空开关仅用了不到20年的时间就取代少油开关而成为中压领域的主导产品。目前单断口真空断路器已达到145kV 电压等级,短路开断电流已达到200kA 。

  二、我国真空开关的发展概况

  我国真空开关的研制工作始于二十世纪50年代末,基本与美国同步,略早于日本。

  1958 年,由西安交通大学电器教研室和当时的西安高压开关整流器厂合作成立了一个厂校联合研制小组,由王季梅副教授和童永潮总工程师负责,正式开展真空开关的研制工作。小组成立后不到半年就成功研制出我国第一只真空灭弧室,并在西安交通大学电器实验室的合成回路上通过了50Hz、4kV、5kA的电流开断试验。

  此后,西安高压电器研究所于1960 年研制成功了电压为6.7kV、500A 的单相真空开关,西安交通大学于1964年开发成功10kV,1500A 的三相真空开关,当同年这台三相真空开关在北京全国高教展览会上展出时,受到来自全国各地专家的好评,并引起全国各省市开关制造厂的极大兴趣,是为推动我国真空开关生产和发展的起始点。

  1968年9月5日,国家重点国防工程(6895工程)在华光电子管厂实施,同年诞生了我国第一只商用真空灭弧室,从此华光电子管厂成为国内首家生产真空灭弧室的企业。

  此后由于受到“文革”的影响,我国在真空电弧理论研究和真空开关开发方面的工作暂时停顿,一直到1976年才开始恢复。当时国内从事真空电弧理论研究的主要单位有西安交通大学、西安高压电器研究所和上海电器科学研究所三家。1978年以后,国内有10多家工厂正式投入真空开关的生产,所需的真空灭弧室主要由宝光电工总厂和华光电子管厂生产。

  1984年,西安高压电器研究所、桂林电器科学研究所、宝光电工总厂和北京开关厂等四家联合引进了德国西门子公司3AF系列真空断路器的全套制造技术(含CuCr触头材料、真空灭弧室和真空断路器三大部分)。1986年,华光电子管厂引进了美国西屋公司全套真空灭弧室的制造技术(含CuCr触头材料)。这两次引进使我国真空开关行业的制造和设计水平均得到了极大的提高,为此后我国真空开关行业的发展和繁荣奠定了技术基础。

  1992年,两部(即当时机械电子工业部与能源部)召开了关于在电力系统广泛推广应用真空开关的“天津会议”,从此我国真空开关进入快速发展期,市场上先后出现了多种由我国自主开发、技术指标达到当时国外先进水平的真空断路器,其代表产品有ZN23、ZN28和ZN63A等。在此阶段,我国己能生产额定电压为35kV,开断能力为31.5kA 及10kV,50kA、63kA 的真空断路器。到2003年,我国已研制出72.5kV、110kV/31.5kA和18 kV/80kA的单断口真空断路器,全行业年产各类真空开关20万余台,在世界上真空开关从业厂家最多、产销量最大和品种系列最多,成为名符其实的“真空开关王国”。

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