真空接触器柜：控制电力设备的专用开关装置

真空接触器柜是空气绝缘柜中专用于控制频繁接通、断开用电设备的开关装置。它控制的设备通常是频繁投切的电动机、调节电炉断续升温的供电变压器和自动投切调节补偿功率因数的电容器组。该柜中真空接触器负责开断、关合负载电流，短路保护由限流熔断器担负，两者一般都以组合在一起并安装在小车上的形式置于柜内，因而日本及我国习惯上将真空接触器柜又称为FC回路（Fuse+Contactor）。

按控制回路的数量分类，真空接触器柜有多回路和单回路的结构，按接触器在柜中的安装方式来分则有固定式和移开式两种。多回路结构大多有两个回路，多于2回路的结构只见于日本有3层或4层的3.6kV真空接触器控制柜。一种装在小车上真空接触器—熔断器组合单元的典型结构如图3-19所示，组合电器的上部是三相熔管和6个动触头，可方便地与常规空气绝缘开关柜内静触头啮合，下部是稍加改动的底盘车（小车），因而这一组合形式可适应多种柜型构成单回路的接触器柜。图3-20所示的Siemens公 司NXAirS系列中真空接触器柜即为此种结构的例子。

图3-19　单回路用真空接触器与熔断器组合单元的前视与背视图

图3-20　NXAirS型真空接触器柜（单回路结构示例）

双回路真空接触器柜首先见于Siemens公司的8BK30型和ABB Calor Emag公司的ZVC型。它们共同的特点都是在宽度800mm柜内左、右布置两个真空接触器—熔断器组合单元，主母线室的尺寸和位置与各自公司的8BK20型断路器柜、ZS-1型断路器柜的相同，在拼柜时连接母排极为方便。这两种柜的结构及其真空接触器—熔断器组合单元如图3-21所示。

图3-21　双回路的真空接触器柜示例

（a）Siemens公司8BK30型；（b）ABB公司ZVC型(www.xing528.com)

图3-22所示为另外几种接触器柜和所配用的真空接触器—熔断器组合单元。其中图3-22（a）、（b）、（d）所示均为左、右布置的双回路柜，图中只示出了半个柜，即一个回路；图3-22（c）所示两个回路上下布置的方式。

为了运行可靠与操作安全，在结构上真空接触器柜同样也设置机械联锁以符合“五防”的要求，同时柜顶有压力释放折板，作为内部故障电弧的有效防护措施。接触器柜的电气性能取决于它的接触器和限流熔断器的参数。基于工艺上的客观因素，对于相同电流规格的熔管，它们的安-秒特性曲线有着一定的分散性，国际上技术先进型熔管的这种分散性在5%～7%以内；制造工艺较差的约为10%～15%甚至更大。因此，当设备出现三相过载电流时，总有一相的熔管先熔断，于是该相成为首开相，这时该熔管一端内的撞针冲出瓷管撞击了位置开关，启动继电保护装置触发接触器的操动机构迅速脱扣跳闸，接触器将其余两相的过载电流迅速切断，于是避免了后两相熔管熔断迟缓或者在单相过载故障情况下非全相运行的不良后果。

特别值得重视的是，真空接触器在开断加速中的电动机或启动电动机时发生转子堵转故障必然出现的高陡度、高幅值、多次重燃的截流过电压对电动机的绝缘危害极大。为此，接触器柜内均安装过电压保护装置。从截流过电压产生的机理分析，小电流电弧在电流过零前电流的热效应减弱、电极不能维持热电子发射，导致电弧在电流的某一瞬时值时自行熄灭。因而制造真空接触器的触头材料在Cu-Cr合金中添加少量高蒸气压的金属，如Ag的合金，或者真空接触器的触头由Ag-W、Ag-W-Co、Ag-Co-Se等其他二元、三元合金制造，这样可以使电弧电流在自然过零前仍因弧腔中尚有足够的金属蒸气可以维持较长的导通状态，因而截流瞬时值变小，极大地降低截流过电压的幅值。

图3-22　几种7.2kV的真空接触器柜示例

（a）Schneider公司PIX型；（b）厦门华电公司AFG型；（c）Eaton公司AMPGARD型；（d）GE上广电公司PVⅡ型

图3-23　真空接触器、限流熔断器和电动机特性配合关系的示意图

真空接触器、限流熔断器和被控制设备特性配合关系的示意如图3-23所示，图3-23中被控制设备是电动机，它的启动电流Ist是额定电流In的6倍。真空接触器的过流脱扣由电流继电器控制，它可预先设置；由于不同设备接通电源时的冲击电流（电动机的启动电流、变压器的激磁涌流）大小不同，熔断器必须根据被保护设备的特性选配，例如M型（电动机用）、C型（电容器用）、P型（电压互感器用）等，它们的安-秒特性曲线各异，以使限流熔断器在正常启动过程中不因这一大于额定电流数倍的冲击电流误动作熔断。熔断器还必须是优质产品，要求它的安-秒特性曲线分散带小且曲线的下包络线高于启动电流Ist；同时其大电流区段与短路电流Ik曲线交点对应纵轴确定的时间要短，这样熔丝熔断速度快，以确保故障迅速被切除。