真空灭弧室技术工艺发展趋势及国外商业计划书模板 （真空灭弧室项目市场投资商业计划书 -节选）

第一节 产品技术发展现状

真空灭弧室的发展主要取决四个关键技术．它们分别是触头材料、电弧控制系统、灭弧室的结构以及灭弧室制造工艺。

1、触头材料

真空灭弧室的触头材料是决定灭弧室特性的重要因素之一．同时触头材料还决定了真空开关的应用范围和新产品的开发方向．因此国内外学者积极致力于触头材料的 研究 真空灭弧室的触头材料要求含气量低、抗熔焊性能优良且截流水平低，同时又要求具有大的分断电流的能力、高的耐压值、高的导电和导热能力以及耐电弧烧蚀能力181由于这些性能的矛盾性．很难有一种触头材料能同时满足这些要求．通常总是牺牲次要性能来保证对主要性能的要求．分断能力和耐电压值通常是最先考虑的因素日前占统治地位的触头材料是CuCr50和CuCr25．它有许多其他材料不具备的优点它们的耐强度高．分断能力大，截流水平低，抗熔焊性能较好．综合性能指标比较优越同时Cr在冷凝时也有很好的吸气能力特别是CuCr50的耐电弧烧蚀能力非常好．冷凝后的触头表而很光滑．弧后绝缘性能很好。

2、电弧控制系统

电弧控制系统是通过对真空灭弧室内触头结构的合理设计．使高压大电流下的集聚性电弧转化为扩散性电弧．或使集聚弧快速运动以避免触头局部过度熔化．达到提高开断能力的目的目前有4种常用的真空灭弧室的触头结构．分别是①平板对接式触头；②螺旋型横磁触头；③线圈式纵磁触头；④杯状纵向磁场触头。

3、灭弧室结构

真空灭弧室主要由绝缘外壳．屏蔽罩．波纹管和动、静触头等组成J。按绝缘外壳的材料不同，可分为玻璃外壳、陶瓷外壳和微晶玻璃外壳；目前，主要使片j的是玻璃外壳和陶瓷外壳．这两种技术已经成熟．相比较而言．陶瓷外壳的真空灭弧室的产品质量要比玻璃外壳的好．但相对而言价格也高微晶玻璃的机械强度比氧化铝陶瓷还高．且价格低于氧化铝陶瓷．将是制造真空灭弧室的理想材料真空灭弧室内常用的屏蔽罩有主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩和均压屏蔽罩合理地布置灭弧室的屏蔽罩．可优化内部电场结构．使电场分布均匀，电场强度峰值减小。且使峰值出现在远离触头的部位以往的高压真空灭弧室设计大多以解决主间隙的电场均匀性为目的．或对现有真空灭弧室进行仿真 分析 ．对个别结构参数进行设计按这种思路进行电场 分析 难以得到所希望的优化结构文『16]借鉴已有的成果，提出一种真空灭弧室设计的新方法：利用有限元法和最优化理论．推导出真空灭弧室的电场数学模型．对各个结构参数进行全面优化．从而得到灭弧室内各屏蔽罩间最佳的电场配置．提高了灭弧室的耐压能力波纹管能在动触头往复运动中保证真空灭弧室外壳的完全密封从机械上讲．它是真空灭弧室中最薄弱的元件．真空灭弧室的机械寿命主要取决于波纹管目前主要有液压成形的波纹管和薄片焊接波纹管液压成形的波纹管的加工工艺相对简单．价格也比较便宜．所以使用较广：薄片焊接波纹管通常用于机械寿命要求长、额定电压等级高、触头行程大的灭弧室中另外．在调试真空开关时．要防止波纹管受到过量的压缩．开关过冲行程不宜过大．从而保护波纹管．延长其使用寿命。

第二节 产品工艺特点或流程

真空灭弧室的制造工艺历来是最难的．其对生产条件的要求非常高。产20世纪20年代．Millikan和ScrensenRW教授在 研究 金属电子的场致发射过程中．观察到真空间隙有很高的介质强度．并利用此现象发明了真空开关。

目前国内外普遍采用的是一次封排工艺，这也是目前最先进的生产工艺．是真空工艺突破性的进展。所谓一次封排．就是真空灭弧室的封口和排气同时进行一次完成。20世纪80年代初，美、英等同已将一次封排工艺用于真空灭弧室的隹产。日本东芝公司的真空灭弧室也广泛采用一次封排工艺。我国的灭弧室生产厂家也在20世纪90年代普遍引进了此制造工艺采用一次封排新工艺,使真空灭弧室因漏气或真空度下降造成的失效率从原来的0.3%下降到0．1％，甚而降至0．03％。一次封排工艺与常规的排气工艺相比,大大简化了工艺流程，同时提高了产品质量和生产效率,降低了生产成本：大大促进了真空灭弧室的发展。

第三节 国内外技术未来发展趋势 分析

1、小型化

真空电弧理论的发展和内部电场优化使真空灭弧室体积更小；复合绝缘技术的应用使真空灭弧室结构尺寸大大减小；真空断路器机械特性的改进、同步开断技术和高性能触头材料的应用使真空灭弧室“升级”，使用成为可能。

真空灭弧室的小型化工作不论在国内还是在国外已经进行了很多年，并已取得了一定的成效。德国Calor-Emag公司新研制成的VC2型真空断路器，其12kV、20kA的真空灭弧室的触头直径仅为40mm，12kV、50kA真空灭弧室的触头直径为80mm。

德国AEG公司最新推出的第三代真空灭弧室，其体积比缩小到原来产品的1／3。日本东芝公司研制成功SADE技术，使用该技术的真空灭弧室体积只有采用线圈式触头结构的产品的一半。

2、低成本

真空灭弧室的小型化保证了低成本实现的可能。在近20年的时间里，国产真空灭弧室的体积减小了50%，价格降低了70%左右，其中有生产厂家提高工艺水平（如一次封排工艺的普遍采用），提高生产效率和降低生产成本的努力，也与触头、波纹管、陶瓷壳等零件成本的降低密切相关。

3、高电压

随着真空开关制造技术和理论 研究 水平的不断提高，真空开关的发展已在尝试着向高电压大容量方向发展。美国通用电气公司1980年后生产出了168kV/40kA的双断口真空断路器，日本明电舍公司1980年开始生产145kV/31.5kA单断口真空断路器，日本东芝公司1987年研制成功了145kV/31.5kA单断口真空灭弧室及168kV双断口真空断路器。此外，日本三菱公司已研制成功270kV单断口真空灭弧室，并且准备发展500kV双断口真空断路器，一旦研制成功，估计其造价比同电压等级的六氟化硫断路器低。国内目前已有北京开关厂和西安高压开关厂研制的126kV真空断路器(均采用日本明电舍真空灭弧室)一次通过了全部型式试验并完成鉴定。

4、大电流

发电机保护用断路器由于额定工作电流较大，对真空断路器来说温升要求较难达到，同时，由于其短路电流开断后瞬态恢复电压上升速率高，要求有更高的介质恢复速度，因此，这方面的使用一直受到限制。但近几年在发电机保护用的真空断路器、真空灭弧室方面都有了长足发展，目前国内已经可以生产6300A/80kA的真空型发电机保护用断路器。

5、低电压

低压开关电器产品是量大面广的电器基础元件，由于真空开关具有防爆和寿命长的特点，只要价格限制在一定水平，是有十分巨大的市场前景的。德国西门子公司1994年推出了额定电压380V～1140V、额定电流630A～2500A、额定短路开断电流为20kA～65kA的真空断路器产品。目前国内已研制出了380V～1140V、额定电流1600A～3200A、额定短路开断电流30kA～80kA的低压真空断路器及其真空灭弧室。

6、固封极柱（固封式真空灭弧室）

采用APG技术，将真空灭弧室及其它的连接组件固封成极柱，极大的提高了真空断路器的耐候性，减少了相间距，使真空断路器的结构更加紧凑，体积更小；固封技术的应用，使真空灭弧室的外绝缘水平得到了强化，真空灭弧室的高度尺寸尤其是绝缘外壳的尺寸可以尽量缩短，在内部绝缘优化的基础上，真空灭弧室的体积也相应减少。但固封技术要求在真空灭弧室与缓冲层、缓冲层与环氧树脂之间形成良好的结合，不能有空气隙，否则很容易产生绝缘击穿。

7、长寿命

车载开关及电弧炉用频繁操作的断路器要求机械寿命长达10万次甚至25万次。随着新型的操动机构如永磁机构的研制开发、波纹管制造技术的改进、真空灭弧室装配工艺的优化，长寿命的机构和真空灭弧室相继开发出来，虽然l0万次机械寿命的真空灭弧室已经通过了型式试验，但在长寿命真空灭弧室方面还有许多工作要做，首先要保证一致性，其次要向更高的寿命要求进军，满足市场需求。

8、专用化

在市场日益细分的今天，一些专用的开关应运而生。鉴于开合电容器组时真空开关重燃引起的过电压会对电力系统造成严重危害，有必要研制开合电容器组专用的真空开关。同样，在铁合金厂，用于电弧冶炼炉的开关由于操作过电压比较高、使用环境恶劣，要求真空开关极间和对地的绝缘水平要高、过电压要低、使用寿命要长，因此有必要研制针对铁合金厂的新型真空开关及真空灭弧室。

第四节 概述

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。

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 。

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