簡(jiǎn)述高壓真空斷路器的工作原理及使用方法

2017-07-12

      據(jù)了解，高壓真空斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)最早采用的是電磁機(jī)構(gòu)，而后改進(jìn)為彈簧機(jī)構(gòu)，目前應(yīng)用在電力市場(chǎng)中的斷路器產(chǎn)品仍以彈簧機(jī)構(gòu)為主。但是在最近幾年，一種采用新技術(shù)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)的誕生和不斷推廣正在逐漸使斷路器的故障率降低，可靠性和耐用性大幅度提高，它就是永磁機(jī)構(gòu)。

      高壓真空斷路器采用了一種全新的高可靠永磁操動(dòng)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)工作時(shí)只有一個(gè)主要運(yùn)動(dòng)部件，無需機(jī)械脫、鎖扣裝置，故障源少，可靠性較高，且使用壽命長(zhǎng)，一般達(dá)10萬次以上，可同時(shí)控制分合閘相位，實(shí)現(xiàn)同步控制，從而減少過電壓和涌流對(duì)系統(tǒng)的沖擊，提高系統(tǒng)整體壽命。

       實(shí)際上，與其他電力設(shè)備一樣，高壓真空斷路器最早也是從國(guó)外進(jìn)入中國(guó)的。早在20世紀(jì)90年代末，配永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器就傳入我國(guó)。真空斷路器最初由英、美研究,隨后發(fā)展到日本、德國(guó)和原蘇聯(lián)等其他國(guó)家。我國(guó)從1959年起開始研究真空斷路器的理論,到20世紀(jì)70年代初正式生產(chǎn)各類真空斷路器。真空滅弧室、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、絕緣水平等制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn),使真空斷路器的發(fā)展極為迅速,在大容量、小型化、智能化及可靠性研究方面取得了一系列重大成果。真空斷路器以具備良好的滅弧特性,適宜頻繁操作,電氣壽命長(zhǎng)、運(yùn)行可靠性高、不檢修周期長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì),在當(dāng)今我國(guó)電力城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造、化工、冶金、-鐵道電氣化以及礦山等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。產(chǎn)品從過去的ZN1-ZN5幾個(gè)品種到現(xiàn)在數(shù)十個(gè)型號(hào)、品種,額定電流達(dá)到4000A,開斷電流達(dá)到5OKA,甚至有63kA,電壓達(dá)到35kV等級(jí)。ZW32-12型永磁真空重合器采用了獨(dú)特設(shè)計(jì)的永磁機(jī)構(gòu)和高可靠性的MGK智能控制器構(gòu)成。該裝置主要應(yīng)用于中壓架空線電網(wǎng)，作為分、合負(fù)荷電流、過載電流、短路電流之用，并具有0～3次自動(dòng)重合閘。根據(jù)我國(guó)目前使用的0.6-35kV真空斷路器的操作機(jī)構(gòu)都是彈簧機(jī)構(gòu)和電磁機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀，鑒于彈簧機(jī)構(gòu)存在零部件多，制造工藝復(fù)雜，運(yùn)行容易引起機(jī)械故障，而電磁機(jī)構(gòu)存在驅(qū)動(dòng)功率較大，接觸力較小且合閘時(shí)容易引起觸頭跳動(dòng)等問題，嚴(yán)重影響真空斷路器的性能和可靠性。為了克服彈簧機(jī)構(gòu)和電磁機(jī)構(gòu)的不足，提高6-35kV系列真空斷路器的可靠性、安全性及使用壽命，降低驅(qū)動(dòng)功率。MDS系列0.6-35Kv永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器具有高可靠性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全性、使用壽命長(zhǎng)、低驅(qū)動(dòng)功率、性價(jià)比高等技術(shù)特點(diǎn)，可以滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。永磁機(jī)構(gòu)是一種用于中壓真空斷路器的永磁保持，電子控制的電磁操作機(jī)構(gòu)，與斷路器使用的傳統(tǒng)彈簧機(jī)構(gòu)和電磁機(jī)構(gòu)相比，永磁機(jī)構(gòu)采用了一種全新的工作原理和結(jié)構(gòu)，工作時(shí)主要運(yùn)動(dòng)部件極少，無需機(jī)構(gòu)脫、鎖扣裝置，故障源少，具有較高的可靠性，因而已成為開關(guān)制造企業(yè)與電網(wǎng)企業(yè)及高新重工企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，具有非常廣闊的市場(chǎng)前景?？朔鹘y(tǒng)彈簧機(jī)構(gòu)和電磁機(jī)構(gòu)的不足，將永久磁鐵應(yīng)用于操動(dòng)機(jī)構(gòu)中，使真空斷路器分、合閘位置的保持通過永久磁鐵實(shí)現(xiàn)，取代傳統(tǒng)的鎖扣裝置。這種磁力機(jī)構(gòu)具有永久磁鐵和分閘、合閘控制線圈，這種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：(1)永久磁鐵與分閘、合閘控制線圈結(jié)合，解決了合閘時(shí)需要大功率能量的問題。(2)真空滅弧室的動(dòng)觸頭靠永久磁鐵產(chǎn)生的力通過拐臂、絕緣拉桿使其保持在合閘、分閘位置上，取代傳統(tǒng)的機(jī)械鎖扣方式，機(jī)械結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，僅有幾個(gè)活動(dòng)部件，零件總數(shù)約為50件左右，耗材少，節(jié)能且成本低。(3)操動(dòng)機(jī)構(gòu)無需機(jī)械鎖扣和輔助電器，機(jī)械動(dòng)作的可靠性大大提高，能夠?qū)崿F(xiàn)免維護(hù)，節(jié)省維修費(fèi)用。(4)真空斷路器采用永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，永磁力可保證100年不消失，該機(jī)構(gòu)壽命高達(dá)10萬次，以電磁力進(jìn)行分合閘操作，以永磁力進(jìn)行雙穩(wěn)態(tài)保持，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)鏈，降低了能耗和噪音。

開斷能力強(qiáng)，安全可靠。與傳統(tǒng)的彈簧機(jī)構(gòu)和電磁機(jī)構(gòu)相比，機(jī)械壽命至少提高3倍。(5)采用先進(jìn)的真空滅弧室，額定電流為630A-3150A，額定短路開斷電流為31.5kA—40kA，技術(shù)性能達(dá)到世界領(lǐng)先水平。(6)斷路器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局合理。真空滅弧室縱向安裝在絕緣筒內(nèi)，即使在惡劣的環(huán)境下，仍能保持很高的抗爬電性能及絕緣性能。本產(chǎn)品無爆炸、無污染、噪音低、體積孝重量輕、壽命長(zhǎng)。真空斷路器作為控制和分配電能的開關(guān)元件越來越廣泛的應(yīng)用于電力行業(yè)。達(dá)到提高6-35kV系列真空斷路器可靠性、安全性及使用壽命的目的。隨著社會(huì)科技程度的提高，電力行業(yè)及廣大終端用戶對(duì)開關(guān)設(shè)備的性能要求愈來愈高。目前，6-35Kv系列永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器在發(fā)達(dá)國(guó)家作為中壓斷路器已被廣泛使用，國(guó)內(nèi)已開始進(jìn)口永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器，并投入財(cái)力、人力進(jìn)行相關(guān)的研究和開發(fā)，一些國(guó)際知名企業(yè)(如：AAB公司，日本三菱，東芝公司)已經(jīng)開始銷售他們的產(chǎn)品。由于永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器具有高可靠性、長(zhǎng)壽命、免維護(hù)等突出優(yōu)勢(shì)，相信6-35kV系列永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器將逐步取代傳統(tǒng)的電磁機(jī)構(gòu)和彈簧機(jī)構(gòu)斷路器。永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)所具有的特點(diǎn)：

(1)采用雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。這種磁力機(jī)構(gòu)具有永久磁鐵和分閘、合閘控制線圈。當(dāng)合閘控制線圈通電后，它使動(dòng)鐵心向下運(yùn)動(dòng)，并由永久磁鐵保持在合閘位置。當(dāng)分閘控制線圈通電后，動(dòng)鐵心向反方向運(yùn)動(dòng)，同樣由永磁鐵將它保持在另一個(gè)工作位置即分閘位置上。合閘和分閘位置均采用永磁鎖扣。

(2)由動(dòng)鐵心的上下運(yùn)動(dòng)，通過拐臂桿，絕緣拉桿作用于真空滅弧室的動(dòng)觸頭，實(shí)現(xiàn)合閘或分閘。

(3)雙線圈分別控制分合閘操作。即分閘通過分閘線圈控制，合閘通過合閘線圈控制。提高了機(jī)構(gòu)的可靠性。

(4)新的磁路設(shè)計(jì)。增大合、分閘的保持力，減小對(duì)合、分閘時(shí)線圈電流的要求。

(5)解決合閘彈跳問題。設(shè)計(jì)軟連接、觸頭輔助壓簧和聚碳酸脂模鑄外殼，解決合閘彈跳問題。

(6)控制首開相燃弧時(shí)間，使首開相燃弧時(shí)間控制在1ms。

(7)解決分閘反彈問題。設(shè)計(jì)中增加動(dòng)觸頭壓簧，保證分閘時(shí)動(dòng)觸頭不反彈。

(8)保證三相操作的同期性。設(shè)計(jì)操作機(jī)構(gòu)的下部基座聯(lián)動(dòng)軸。保證三相同時(shí)進(jìn)行分合閘操作的同期性。同時(shí)可利用此聯(lián)動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)閉鎖等輔助功能。

(9)用磁控開關(guān)做輔助觸點(diǎn)，輔助觸點(diǎn)裝在聯(lián)動(dòng)軸上，不需機(jī)械元件，簡(jiǎn)便可靠設(shè)備絕緣水平高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開斷能力強(qiáng)、斷路開斷電流大、壽命長(zhǎng)、且具有無爆炸、無污染、噪音低、體積孝重量輕、免維護(hù)等特點(diǎn)。MDS系列0.6-35kV永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器具有壽命長(zhǎng)、可靠性高、開斷能力強(qiáng)、斷路開斷電流大、體積孝重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、免維護(hù)等顯著優(yōu)點(diǎn)。因此，可作為220kV、110kV、35kV變電站、發(fā)電廠和10kV的變電所及煤炭、冶金等重工行業(yè)的配電系統(tǒng)的主要開關(guān)設(shè)備。永磁機(jī)構(gòu)采用了一種全新的工作原理和結(jié)構(gòu)，工作時(shí)主要運(yùn)動(dòng)部件只有一個(gè)，無需機(jī)構(gòu)脫、鎖扣裝置，故障源少，與傳統(tǒng)的彈簧機(jī)構(gòu)和電磁機(jī)構(gòu)相比具有較高可靠性，因而成為開關(guān)制造企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。