1 引言
目前,真空断路器在6~35kV配电系统中已经得到了广泛的应用。主要基于以下原因(相对于油及气体介质断路器而言):①更高的可靠性;②更低的维护费用;③无爆炸、不可燃;④环保、无公害。
现在真空技术可以认为已经相当"成熟"了,比如世界上现在已经有了可开断100kA短路电流的断路器,因此没有必要更多的考虑去提高真空断路器的开断容量。或者说,对于配网开关设备,目前迫切需要的不是提高一些主要参数而是降低造价、提高可靠性及免维护设计。
就目前的制造水平而言,包括我国自行设计和生产的产品,真空灭弧室的可靠性已经达到了相当高的水平,但在实际运行中,配网开关设备的可靠性却不容乐观,统计资料表明,设备故障中约有70%~90%以上为操作机构机械故障。因此,提高真空断路器可靠性的主要途径就是改进真空断路器的操作机构。
2 永磁机构真空断路器
永磁机构真空断路器在真空灭弧室和操作机构上采用了新设计,它可以使真空断路器的电气特性更好、机构结构更简单。这种设备由以下部分组成:
(1)固态聚碳酸脂制成的固体绝缘;
(2)密封于固体绝缘中的主回路部件(真空灭弧室和接线端子);
(3)通过绝缘拉杆与真空灭弧室动触头连接,采用永磁闭锁的操作机构;
(4)利用同步轴实现三相联动和机械互锁。
3 永磁操作机构
永磁操作机构是一种将永磁体和电磁机构结合的新型操作机构,它具体有如下特点:
(1)单稳态锁扣设计。合闸位置采用永磁锁扣,分闸采用机械锁扣,机械简单可靠;无连杆、凸轮等传动件,采用单轴直动设计,零件数大减,体积较小。
(2)单线圈控制分合闸操作。机械的设计中,使用了一个电磁线圈来控制分合闸操作,从而简化了机械的整体结构,减小了机构体积,提高了可靠性。
(3)新的磁路设计。增大了合闸保持力,同时减小了对合闸时线圈电流的要求。
(4)解决了合闸弹跳问题。软连接、触头辅助压簧和聚碳酸脂模铸外壳的设计,也对解决合闸弹跳问题具有很重要的作用。
(5)首开相燃弧时间短。首开相燃弧时间只有1ms,较传统机构快一倍以上。
(6)分闸不反弹。动触头由于触头压簧的设计,分闸时动触头不反弹。
(7)保证三相操作的同期性。在操作机构的下部基座中设计了联动轴。从而在操作时可以保证三相同时进行分合闸操作,有效保证了操作的同期性。同时可利用此联动轴实现闭锁等辅助功能。
(8)用磁控开关做辅助触点。辅助触点装在联动轴上,不需机械元件,简便可靠。
4 永磁机构在开关设备中的应用
永磁机构真空断路器具有体积小、重量轻、结构简单、操作可靠、免维护、使用寿命长等显著优点。因此,可作为小型化变电所、城网无油化改造、配电自动化等中应用的主要开关设备。
免维护设计的柱上智能真空断路器,采用混合固体绝缘,无油无气,可电动操作,也可手动分闸,同时利用专用便携设备可实现无电情况下的合闸操作;采用宽范围电流互感器,保证电流互感器在正常与故障电流下均有较好的线性度,既可用于测量,又可用于保护;保护配置可采用传统三段式电流保护,也可根据需要采用反时限保护和多次重合功能;可与多种控制器配合使用,实现四遥功能,进而满足配电自动化要求;防护等级高,并采用绝缘线与架空线连接,对人身保护性能好,安装方便。
5 结束语
目前,我国对城市和农村配网的改造正在进一步深入,电力部门也由原来的单纯行业管理转变为服务用户的企业。因此,不但对设备的质量和性能要求越来越高,同时,对投资和可获得的效益也越来越关注。新一代永磁机构真空断路器的出现,将为广大的用户提供一种新的选择。
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