摘要：本文针对真空断路器应用在高海拔地区存在的问题，介绍40. 5 kV高海拔固封极柱真空断路器的结构和改进方案。

    无论是采用空气绝缘方式或复合绝缘方式的真空断路器，其导电部分要么完全裸露于空气中，要么不能完全封闭，对环境的适应能力较差，尤其是在高原拔地区特有的低温、低压、大风、强辐射等恶劣自然气候条件下。即使专为高海拔地区使用特殊设计，也会因自身难以克服的缺陷而引起绝缘老化、温升超标等问题，最终导致严重的事故。对于断路器，在高海拔环境下可有两种选择：一是选用气体绝缘，即所有导电部件装在密封的绝缘壳体中，通过充人SF6气体来保证很好的绝缘和灭弧性能；二是选择经过特殊设计的高海拔电器产品。在相同参数的情况下，气体绝缘断路器价格很高，约为普通高海拔断路器的2倍；同时，在日常维护和保养方面，普通高海拔断路器及开关柜更方便、经济。为此，本文提出了一款配置加强绝缘型固封极柱的40. 5kV高海拔固封极柱真空断路器，通过改进结构，以提高此类断路器在高海拔地区的适用性。

    1 结构说明
    40. 5kV高海拔固封极柱真空断路器的整体结构为：操动机构与极柱前后布置整体安装于车架上，其余推进、定位和接地组件装于车架内。操动机构采用整体拆装式模块化专用弹簧机构，通过改进其传动部分、加强各传动环节强度并减小传动损耗，成为一种新型、高可靠的性能优异的机构。中间通过杠杆连接，结构紧凑，布置成一体，使传动环节简化，机构的输出特性更吻合断路器要求的合闸特性，降低了能耗，提高了机械可靠性。
    如图1、图2所示，40. 5kV高海拔固封极柱真空断路器包括车架4，固定于车架4上的机构本体8，装于机构本体8前端并与其有机械连接关系的3只加强绝缘型固封极柱10 3只加强绝缘型固封极柱1按设计相间距并排布置，每只的上出线端通过圆筒式触臂2引出，下出线端通过另一圆筒式触臂2引出，上、下两触臂前端各装有捆绑式触头3。推进机构5装于车架后中部位于机构本体8下端，其上配有紧急分闸旋钮6和推进操作口7，断路器的柜内推进和紧急分闸均可实现关门操作，提高操作防护等级。防护组件9固定于机构本体8上。

    2 结构改进
    该40. 5kV高海拔固封极柱真空断路器从结构布局到传动原理沿袭成熟的ZN口-40. 5固封极柱真空断路器，因此可借用其成熟的专用工装、加工和装配工艺，只在结构上进行适应高海拔环境的改进。
   （1）联合开发了加强绝缘型固封极柱，在普通固封极柱的基础上增加上、下极间距及对地距离，同时通过分析电场合理优化了裙边设计，提高了固封极柱的外绝缘爬电比距。采用专用低阻高开断真空灭弧室，极大减小了真空断路器长期工作下的温升和电能损耗，降低因温升过高引起绝缘件老化而导致放电等运行事故的风险。真空灭弧室动静触头间的开距相应增大。加强绝缘型固封极柱除具有一般固封极柱的优点外，还进一步提高了环境适应性和绝缘可靠性，适应高海拔的恶劣环境。
   （2）由于固封极柱加高，运动部分质量加大，加之其内真空灭弧室动静触头间的开距增大，造成断路器分闸时过冲及反弹幅值过大，既缩短真空灭弧室的使用寿命，又可能因动静触头间不能迅速达到有效绝缘距离而产生较高的恢复电压，以至引起重燃，造成开断失败。解决措施是采用双油缓冲分级缓冲方式，两油缓冲的缓冲行程一大一小。缓冲行程大的油缓冲先接触转轴组件，用于动静触头刚分后的慢减速；缓冲行程小的油缓冲后接触转轴组件，用于动静触头分开后期吸收分闸的多余能量，防止动触头分闸到位后因过大的分闸余能和惯性导致过冲及反弹幅值过大，埋下安全隐患。如图3、图4所示，第一油缓冲10、第二油缓冲11和转轴组件12装设于机构本体8中。转轴组件12分闸顺时针转动（如图3所示）时，会先后接触第一油缓冲10和第二油缓冲11，缓冲行程为第一油缓冲10和第二油缓冲11可上下运动的长度。
   （3）由于固封极柱加高，运动部分质量加大，断路器所需的合分闸功较大，作用在操动机构的合闸保持掣子上的扣接力较大，造成分闸脱扣困难，尤其不利于低电压分闸。兼顾安装空间局限性考虑，采用在合闸保持掣子内加装一圈滚针的方法，将原结构销和合闸保持掣子内腔的滑动摩擦改善为滚动摩擦，减小了作用在合闸保持掣子上的扣接力产生的过大摩擦阻力，使得分闸脱扣轻松容易，更重要的是避免断路器投运合闸后长期未操作分闸，因销或合闸保持掣子内腔生锈造成摩擦阻力进一步加大，导致断路器需分闸却拒分的现象发生，造成事故扩大。如图3所示，合闸保持掣子13通过销14定位夹装于分闸左板16和分闸右板之间，可绕销14转动，合闸保持掣子13和销14间装有一圈滚针15。

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