永磁高压真空断路器docx

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  永磁机构的原理绝大多数都是一块铁片两边有磁铁和线圈,哪边的线圈通电了就会产生比令一边更大的磁力从而带动铁片往磁力大的一边运动。当铁片运动到和某一边磁铁接触是线圈断电,铁片靠磁铁吸住达到保持的目的。铁片两边运动能带动断路器分合。

  1、永磁机构是一种用于真空断路器的永磁保持,电子控制的电磁操作机构。它克服了传统弹簧机构和电磁机构的不足,将永久磁铁应用于操动机构中,使真空断路器分、合闸位置的保持通过永久磁铁实现,取代传统的锁扣装置。

  (1)永久磁铁与分闸、合闸控制线圈结合,解决了合闸时需要大功率能量的问题。

  (2)真空灭弧室的动触头靠永久磁铁产生的力通过拐臂、绝缘拉杆使其保持在合闸、分闸位置上,取代机械锁扣方式,仅有几个活动部件,零件总数约为50件左右,耗材少,节能且成本低。

  (3)永磁操动机构无需机械锁扣和辅助电器,机械动作的可靠性大幅度的提升,可以在一定程度上完成免维护,开断能力强,安全性提高。

  (4)永磁操动机构,永磁力可保证100年不消失,该机构寿命高达10万次,机械寿命至少提高5倍。

  (5)真空灭弧室纵向安装在绝缘筒内,即使在恶劣的环境下,仍能保持很高的抗爬电性能及绝缘性能.

  设计制造领域逐步形成了以德国西门子公司为代表的空气绝缘产品和以ABB公司为代表的复合绝缘产品的两大派别:

  1、德国Siemens公司的代表产品有3AH产品,采用空气绝缘方式,其操动机构为弹簧机构。

  2、德国ABB公司的代表产品有VD4,采用复合绝缘方式,其操动机构为弹簧机构.

  3、日本三菱电机的代表产品有VPR,采用支架绝缘半封闭方式,其操动机构为弹簧机构。

  (1)引进西门子3AF,产品技术生产的ZN12—12,ZN18-12;

  真空断路器的好坏归根到底是体现在真空灭弧室内触头的分、合动作上,而分、合动作又是通过操动机构来实现的,因此操动机构的工作性能和质量的优劣对断路器的工作性能和可靠性起着很重要的作用。

  开关设备的操动机构需要较多的机械零件组成,可靠性降低与故障率上升的可能性是和零件的数量成正比的。

  弹簧操动机构的优点是不需要大功率的直流电源,电动机功率小,交直流两用,适宜交流操作;其缺点是结构很复杂,零件数量多(约为200个),制造工艺复杂,机构的可靠性不易保证.

  电磁操动机构的优点是结构相对比较简单,零件数量少(约为120个),工作可靠,制造成本低;但其缺点是合闸线圈消耗的功率太大,触头的压力较小,动作时间比较久,要求用户配备价格昂贵的蓄电池组等。

  按照不同的标准,永磁机构划分为不同的类型,主要有单稳态和双稳态、单线圈和双线圈之分,它们之间无显著的优劣之分,各自有各自的优势。ﻫ所谓双稳态永磁机构,指的是在合闸端、分闸端均采用永久磁铁保持,分、合闸的动作是分别通过两个激磁线圈通电驱动动铁心来完成;所谓单稳态永磁机构,指的是在合闸端采用永久磁铁保持,在分闸端则采用弹簧保持,合闸动作是通过合闸激磁线圈通电驱动动铁心来完成,同时在合闸的过程中对分闸保持弹簧储能,分闸动作是靠释放分闸保持弹簧来完成.

  优势:在同样条件下,双稳态永磁机构合闸电流峰的值较小,对于控制部分而言,电流越小,意味着控制越简单可靠,控制器损坏的几率也越小。另外,分合闸电流较小,放电电容不用太大,一般用一个100V/10万微法的电解电容就能轻松实现断路器的重合闸操作。

  劣势:基于双稳态的设计原理,双稳态永磁机构的刚分速度低于全开距平均速度。ﻫ单稳态永磁机构ﻫ优势:由于单稳态永磁机构的分闸动作是靠分闸弹簧来完成,因此其分闸的刚分速度和平均分闸速度优于双稳态永磁机构,与断路器的分闸反力特性曲线能较好匹配。ﻫ 劣势:由于单稳态永磁机构在合闸时同时要给分闸保持弹簧储能,因此同样条件下,合闸电流峰值比双稳态永磁机构大很多。

  永磁机构的基本工作原理可以用三个词概括:永磁保持、电磁驱动、电子控制。ﻫ永磁保持:合闸状态是通过永久磁铁来保持,克服触头簧的反力;

  电磁驱动:通电的激磁线圈产生电磁能量来驱动铁心运动,完成分合闸动作;ﻫ电子控制:永磁机构的控制管理系统采用电子装置,包括电力电子开关(即IGBT、MOSFET、晶闸管)、集成电路板、CPU芯片等.

  1、由ABB在英国和美国的工程师联合开发了一种新型VM1型真空断路器,(双稳态)。采用这种无磨损的线万次的操作寿命中不需维修,是传统线倍,可节省维修费用。VM1的创新还包括将真空灭弧室用环氧树脂完全浇注形成一体,这样可不受外因的影响。真空灭弧室额定短路开断电流的次数为100次。

  2、荷兰Holec的MMS型真空断路器采用永磁机构驱动,该操动机构中,合闸、合闸保持和分闸的磁路是分开的,且只有真空灭弧室的合闸位置是靠永久磁铁保持的,机构的终止位置是分闸位置,其分闸动作绝大多数都是被动的,不需要出示额外的能量,仅靠触头弹簧和分闸弹簧的力完成(单稳态).

  据不完全统计,全国每年至少需要5万台6—35kV系列永磁机构线KV永磁结构真空断路器的需求量非常大,未来市场发展的潜力非常广阔。

  断路器要能动作必须要带有动力源,也就是操作机构,可以把操作机构理解成是断路器中的一个组件。我们平常说真空断路器一般都会采用弹簧操作机构,这种断路器操作是靠弹簧来拉的。这几年出现了一种采用磁铁的磁力来操作断路器的操作机构,,不是弹簧机构。

  由弹簧的拉力来带动灭弧室触头运动,:由磁铁的磁力来带动灭弧室触头运动,分单稳态永磁机构和双稳态永磁机构。