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柱上真空斷路器永磁操作機構在電力工程應用中
2021-06-16 09:54:53
巨開電氣
柱上真空斷路器的驅動機構,從最初的電磁操動機構發(fā)展到現在廣泛應用的彈簧操動機構,帶動了真空斷路器的發(fā)展。永磁機構的出現是斷路器機構的一次重大突破。彈簧機構利用交直電動機對彈簧進行預儲能,利用彈簧能進行分合閘操作,從而對電源要求低,交直流均可操作,電源丟失后仍可以完成一個合分循環(huán),因此得到廣泛的應用。但彈簧機構有其自身不可克服的缺點:零部件數量多、要求加工精度高、制造工藝復雜、成本高、產品可靠性不易保證。限制了真空開關向電氣壽命免維護等要求更高的方向發(fā)展。
永磁機構特點是:零部件數量少、電磁操作、永磁保持。動作過程簡單、無緩沖器、儲能裝置、分閘彈簧脫扣器、分合閘摯子等。機構零部件比彈簧機構減少80%以上,大大降低了故障率,可直接用標準電壓（DC110/220V） 進行操作,基本可以達到免維護,為高參數真空開關開辟了一條新的路徑。
智能一體化永磁機構真空斷路器保證運行可靠
1.手動能可靠分閘
永磁真空產品機構上均有一個可靠的手動分閘裝置,在緊急的情況下可手動分閘, 手分速度可完全滿足技術要求,具備分斷短路電流的能力。
2.合閘控制系統(tǒng)出現故障時能夠合閘。
也就是說當合閘控制系統(tǒng)出現故障,而這時必須要合閘的情況下（這種情況是非常少的）,這時候有兩種情況,一種是操作電源也沒有了,另一種是還有操作電源,這時候,在有操作電源的情況下,可直接將電源加到合閘線圈的兩端（該線圈兩端已經引到端子上）可用50A直流接觸器操作,通電就可直接合閘;在沒有操作電源的情況下,可用廠家提供的手提電源箱,該電源箱在一次性充滿電的情況下可進行30次的分、合閘循環(huán)操作,只要將它與端子上引出的合閘線圈兩端相接,直接可進行合閘操作,由于手提電源箱帶有繼電保護接口,所以不會失去繼電保護。
3.電磁線圈不易燒損
在原來彈簧機構和電磁操作機構中,由于輔助開關的擊穿或機構的卡滯等原因造成分、合閘線圈長時間的通電,使得分、合閘線圈燒損經常發(fā)生?，F采取的措施是兩個線圈前均加有一個長延時保護直流空氣開關,能可靠的保護線圈,使得分、合閘線圈不可能長期通電?？刂七^程上給出了兩個條件,一是在固定分合閘時間內檢測到位置信號,經短延時斷開電源;二是沒檢測到位置信號,到達固定分合閘時間斷開電源并報警輸出故障信號,這樣就可避免上述故障,提高了可靠性。
4.可靠的永磁控制器
控制回路的發(fā)展經歷了從普通繼電器控制方式向大功率電力電子器件控制方式轉變的過程。普通繼電器控制方式采用直流繼電器控制分合閘線圈,來達到控制開關分合閘的目的。
繼電器控制方式存在體積大、壽命短、延遲時間長、接點粘連等問題, 因此其使用受到了很大的限制。
永磁控制器采用大功率電力電子器件IGBT開關管。該方式采用單片機的設計方案,因此其具有以下優(yōu)點:體積小、功能強大、延遲時間短、壽命長等。基于上述優(yōu)點該類型的永磁控制器獲得了較為廣泛的應用。
5.不易失磁的永磁材料
永磁機構的永磁材料采用的是釹鐵硼,經過近10年的發(fā)展和經驗,其壽命可達到10萬次以上還保持良好的磁性?？煽糠€(wěn)定的性能確保了永磁機構的安全,促進了真空開關的發(fā)展。
6.可實現同步開合
斷路器使用在開合電容或電感性負荷的場合時,如果開合的時刻不適當,會引起涌流或是過電壓,進而危及電網中相連的設備。抑制這些影響的一個有效的解決方案,即同步開合,也就是按相位和斷路器的固有動作時間操作。這種同步開合技術又稱選相開合或是波點開關技術。當同步斷路器工作時,不論何時接到由人工或遙控方式傳來的控制信號時,其斷路器動作均同步于電網電源的電壓或電流。當操作信號到來時,控制單元保證斷路器的觸頭能精確地在正確位置合上或斷開。這樣,理論上可以做到開合特殊負載時完全沒有涌流或是過電壓的產生。
由于有太多的不確定因素,基于彈簧操動機構的同步斷路器實現起來非常困難。在整個壽命期內,彈簧的儲能量,觸頭的磨損程度,機構的摩擦力都難以精確的穩(wěn)定在一個確定的值。同時環(huán)境的影響也是一個變量。即便是這些因素都經過大量的精確的計算并在外部的控制器中得到修正,由于彈操機構在觸發(fā)后即處于不可控的脫扣自由狀態(tài),準確的合分閘還是難以實現。并且,由于空間的限制,在一臺斷路器的殼體中安裝三套獨立的彈簧操動機構也是一件困難的事情。
而采用永磁操動機構的斷路器允許在一個閉環(huán)的控制中使用某種補償算法將環(huán)境溫度、觸頭磨損,機構老化等等因素都計算在內,并對脫扣命令發(fā)出后鐵心的運動進行全程控制。這樣即可保證在長期的運行中斷路器的操作時間保持在一個穩(wěn)定的水平。永磁機構的驅動部件結構簡單且緊湊,為每相極柱配置一套獨立的磁力驅動器較彈操機構而言更容易實現。
