簡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機構最早采用的是電磁機構，而后改進為彈簧機構，目前應用在電力市場中的斷路器產(chǎn)品仍以彈簧機構為主。但是在最近幾年，一種采用新技術的操動機構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，它就是永磁機構。

      高壓真空斷路器采用了一種全新的高可靠永磁操動結構。這種結構工作時只有一個主要運動部件，無需機械脫、鎖扣裝置，故障源少，可靠性較高，且使用壽命長，一般達10萬次以上，可同時控制分合閘相位，實現(xiàn)同步控制，從而減少過電壓和涌流對系統(tǒng)的沖擊，提高系統(tǒng)整體壽命。

       實際上，與其他電力設備一樣，高壓真空斷路器最早也是從國外進入中國的。早在20世紀90年代末，配永磁機構的真空斷路器就傳入我國。真空斷路器最初由英、美研究,隨后發(fā)展到日本、德國和原蘇聯(lián)等其他國家。我國從1959年起開始研究真空斷路器的理論,到20世紀70年代初正式生產(chǎn)各類真空斷路器。真空滅弧室、操動機構、絕緣水平等制造技術的不斷創(chuàng)新和改進,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、運行可靠性高、不檢修周期長的優(yōu)勢,在當今我國電力城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造、化工、冶金、-鐵道電氣化以及礦山等行業(yè)得到了廣泛的應用。產(chǎn)品從過去的ZN1-ZN5幾個品種到現(xiàn)在數(shù)十個型號、品種,額定電流達到4000A,開斷電流達到5OKA,甚至有63kA,電壓達到35kV等級。ZW32-12型永磁真空重合器采用了獨特設計的永磁機構和高可靠性的MGK智能控制器構成。該裝置主要應用于中壓架空線電網(wǎng)，作為分、合負荷電流、過載電流、短路電流之用，并具有0～3次自動重合閘。根據(jù)我國目前使用的0.6-35kV真空斷路器的操作機構都是彈簧機構和電磁機構的現(xiàn)狀，鑒于彈簧機構存在零部件多，制造工藝復雜，運行容易引起機械故障，而電磁機構存在驅動功率較大，接觸力較小且合閘時容易引起觸頭跳動等問題，嚴重影響真空斷路器的性能和可靠性。為了克服彈簧機構和電磁機構的不足，提高6-35kV系列真空斷路器的可靠性、安全性及使用壽命，降低驅動功率。MDS系列0.6-35Kv永磁機構真空斷路器具有高可靠性、結構簡單、安全性、使用壽命長、低驅動功率、性價比高等技術特點，可以滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的要求。永磁機構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構，與斷路器使用的傳統(tǒng)彈簧機構和電磁機構相比，永磁機構采用了一種全新的工作原理和結構，工作時主要運動部件極少，無需機構脫、鎖扣裝置，故障源少，具有較高的可靠性，因而已成為開關制造企業(yè)與電網(wǎng)企業(yè)及高新重工企業(yè)關注的熱點，具有非常廣闊的市場前景。克服傳統(tǒng)彈簧機構和電磁機構的不足，將永久磁鐵應用于操動機構中，使真空斷路器分、合閘位置的保持通過永久磁鐵實現(xiàn)，取代傳統(tǒng)的鎖扣裝置。這種磁力機構具有永久磁鐵和分閘、合閘控制線圈，這種機構的特點是：(1)永久磁鐵與分閘、合閘控制線圈結合，解決了合閘時需要大功率能量的問題。(2)真空滅弧室的動觸頭靠永久磁鐵產(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)的機械鎖扣方式，機械結構大為簡化，僅有幾個活動部件，零件總數(shù)約為50件左右，耗材少，節(jié)能且成本低。(3)操動機構無需機械鎖扣和輔助電器，機械動作的可靠性大大提高，能夠實現(xiàn)免維護，節(jié)省維修費用。(4)真空斷路器采用永磁操動機構，永磁力可保證100年不消失，該機構壽命高達10萬次，以電磁力進行分合閘操作，以永磁力進行雙穩(wěn)態(tài)保持，簡化了傳動鏈，降低了能耗和噪音。

開斷能力強，安全可靠。與傳統(tǒng)的彈簧機構和電磁機構相比，機械壽命至少提高3倍。(5)采用先進的真空滅弧室，額定電流為630A-3150A，額定短路開斷電流為31.5kA—40kA，技術性能達到世界領先水平。(6)斷路器機構簡單，布局合理。真空滅弧室縱向安裝在絕緣筒內，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。真空斷路器作為控制和分配電能的開關元件越來越廣泛的應用于電力行業(yè)。達到提高6-35kV系列真空斷路器可靠性、安全性及使用壽命的目的。隨著社會科技程度的提高，電力行業(yè)及廣大終端用戶對開關設備的性能要求愈來愈高。目前，6-35Kv系列永磁機構真空斷路器在發(fā)達國家作為中壓斷路器已被廣泛使用，國內已開始進口永磁機構真空斷路器，并投入財力、人力進行相關的研究和開發(fā)，一些國際知名企業(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。由于永磁機構真空斷路器具有高可靠性、長壽命、免維護等突出優(yōu)勢，相信6-35kV系列永磁機構真空斷路器將逐步取代傳統(tǒng)的電磁機構和彈簧機構斷路器。永磁操動機構所具有的特點：

(1)采用雙穩(wěn)態(tài)機構設計。這種磁力機構具有永久磁鐵和分閘、合閘控制線圈。當合閘控制線圈通電后，它使動鐵心向下運動，并由永久磁鐵保持在合閘位置。當分閘控制線圈通電后，動鐵心向反方向運動，同樣由永磁鐵將它保持在另一個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)由動鐵心的上下運動，通過拐臂桿，絕緣拉桿作用于真空滅弧室的動觸頭，實現(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。提高了機構的可靠性。

(4)新的磁路設計。增大合、分閘的保持力，減小對合、分閘時線圈電流的要求。

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

(6)控制首開相燃弧時間，使首開相燃弧時間控制在1ms。

(7)解決分閘反彈問題。設計中增加動觸頭壓簧，保證分閘時動觸頭不反彈。

(8)保證三相操作的同期性。設計操作機構的下部基座聯(lián)動軸。保證三相同時進行分合閘操作的同期性。同時可利用此聯(lián)動軸實現(xiàn)閉鎖等輔助功能。

(9)用磁控開關做輔助觸點，輔助觸點裝在聯(lián)動軸上，不需機械元件，簡便可靠設備絕緣水平高、結構簡單、開斷能力強、斷路開斷電流大、壽命長、且具有無爆炸、無污染、噪音低、體積孝重量輕、免維護等特點。MDS系列0.6-35kV永磁機構真空斷路器具有壽命長、可靠性高、開斷能力強、斷路開斷電流大、體積孝重量輕、結構簡單、免維護等顯著優(yōu)點。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)的主要開關設備。永磁機構采用了一種全新的工作原理和結構，工作時主要運動部件只有一個，無需機構脫、鎖扣裝置，故障源少，與傳統(tǒng)的彈簧機構和電磁機構相比具有較高可靠性，因而成為開關制造企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)關注的熱點。