1. 前言

　　在微电子产品中，为了提高电路的可靠性并缩小电路的物理尺寸，人们往往将部分电路用电气和机械性能都十分优良的环氧树脂固化起来。实践证明这是一种非常有效的做法。集成电路就是一个典型的例子：大规模集成电路动辄由数百万个元件组成，但它却是一个电路中故障*少、*可靠的部件，环氧树脂固化无疑是关键的一步。

　　基于类似的理念，1997年，在开发成功结构紧凑的新一代真空灭弧室的基础上，ABB首次创新地将真空灭弧室用环氧树脂完全浇注起来，使整个断路器极柱成为一个整体的部件。这就是本文将介绍的浇注式极柱，国内也称作固封式极柱。

　　环氧浇注极柱是中压开关领域的一场技术革命。浇注式极柱问世后，在实际使用过程中表现出了一系列突出的优点：

　　(1)模块化设计，结构简单，可拆卸零件极少，增加了可靠性

　　众所周知，设备的可靠性与其可分离零件的数目成反比。在实现同样的功能条件下，越简单的产品，才是越先进的产品。与传统组装式极柱相比，浇注式极柱的零件数量大量减少，导体的搭接面从6组减少到3组，螺栓用量从8个减少到1～3个。更重要的是，一经环氧树脂浇注，这些零件都成为一个不可分的整体，整个极柱相当于一个零件!简单的结构大大提高了断路器的可靠性。下图是两种极柱的结构示意图对比，从图中可看到浇注式极柱结构更为简洁

　　组装式极柱 浇注式极柱

　　(2)极高的绝缘性能

　　由于灭弧室被嵌入到固体材料中，原灭弧室的表面绝缘变成了环氧树脂的体积绝缘，所以不需做任何进一步的处理，浇注式极柱即可达到很高的绝缘强度。

　　(3)强大的抵御外界影响的能力

　　真空灭弧室被嵌入到固体材料后，极柱的外界环境对灭弧室的影响被降低到了*少 。以前客户和制造厂常因真空泡被灰尘，湿度等环境因素影响而倍受困扰。而一味地增加灭弧室的爬电距离使开关设备体积庞大，笨重，也增加了制造难度和成本。浇注式极柱的出现，使真空泡的表面绝缘由外绝缘变成内绝缘，彻底地解决了表面爬距的问题。并使同一种极柱可适合在全世界的各种气候下使用。

　　同时，真空灭弧室在极柱中受到了环氧树脂的全方位的支撑，浇注式极柱也具备了更高的抵抗机械碰撞的能力。

　要实现将大体积的真空灭弧室和主回路完整可靠地浇注在环氧树脂中并进行大规模生产的目标，制造厂必须在灭弧室制造技术、环氧树脂浇注技术和质量控制能力等各方面都具有极高的技术和管理水平。

　　2. 真空灭弧室

　　小型化的新一代真空灭弧室是浇注式极柱的核心部件。由于采用了更先进的触头材料和触头形状及优化的灭弧室结构，ABB使用在浇注式极柱中的新一代真空泡外形尺寸更小。以1250A、31.5kA真空灭弧室为例，陶瓷外壁的直径从原来的105mm下降至90mm左右。陶瓷外壁直径较小的灭弧室陶瓷与金属的焊接面更短，漏气的机率更低，抗机械冲击的性能也更好。所以在保证开断能力的前提下，结构紧凑的灭弧室可以获得更高的可靠性。

　　组装极柱灭弧室

　　浇注极柱灭弧室

　　触头的材料及冶炼工艺是决定断路器开断性能的重要的因素。VD4断路器使用了具有多层结构的触头。这种触头外表面为铜铬合金，基材为纯铜，芯部为不锈钢。多层结构的触头能同时满足高开断能力，长寿命，低接触电阻，低截流值等各种极端条件下的不同要求。

　　触头由ABB公司自己生产的，基于ABB统一的质量控制平台进行质量管理。在每一炉触头材料冶炼出来后，都将抽样在ABB位于德国Ratingen的大型试验室直接做开断试验以检测其质量。

　　散热问题是整体浇注技术的技术关键所在。新一代的灭弧室采取了一系列的措施以降低主回路的温升：如灭弧室触头使用了更高纯度的铜材，以降低触头的接触电阻，从而降低灭弧室的发热量;灭弧室出线杆的直径比上一代灭弧室而言得到了增大，这在降低接触电阻和体积电阻的同时，更加强了灭弧室的向外部主回路散热的能力;另外，极柱出线端与灭弧室的上支撑座设计成一体式的，将原来组装式极柱的两个金属接触面减少到了一个，提高了热传导效率，

　　新一代灭弧室还有一个特征明显的大面积的不锈钢端盖，增强了灭弧室的散热能力，即使没有了空气对流，灭弧室产生的一部分热量也可以通过极柱外壁传导至外界。

　　真空灭弧室的制造流程：

　　-真空灭弧室预装配

　　所有灭弧室的零部件经过物理和化学方法清洗后，在洁净室中进行预装配。洁净室的等级达到美国标准的1000级，即每立方英尺空气中直径≥0.5mm的微尘数目少于1000个。这个标准高于一般真空灭弧室制造商一个数量级!

　　-密封焊接，

　　采用先进的一次封排工艺，将预装配好的灭弧室成批送入真空熔炉，在 800 °C / 1472 °F 的高温下排气，同时完成灭弧室的密封。这种生产方式可达到极高的生产效率，并保证产品质量的稳定性与一致性。

　　-自动高电压老练，验证并使灭弧室达到规定的绝缘强度。