Översikt över utvecklingen och egenskaperna hos vakuumbrytare

[Översikt över utvecklingen och egenskaperna hos vakuumbrytare]: vakuumbrytare avser strömbrytaren vars kontakter är stängda och öppnade i vakuum.Vakuumbrytare studerades till en början av Storbritannien och USA och utvecklades sedan till Japan, Tyskland, fd Sovjetunionen och andra länder.Kina började studera teorin om vakuumbrytare från 1959 och tillverkade formellt olika vakuumbrytare i början av 1970-talet

Vakuumbrytare avser strömbrytaren vars kontakter är slutna och öppnade i vakuum.

Vakuumbrytare studerades till en början av Storbritannien och USA och utvecklades sedan till Japan, Tyskland, fd Sovjetunionen och andra länder.Kina började studera teorin om vakuumbrytare 1959 och tillverkade formellt olika typer av vakuumbrytare i början av 1970-talet.Den kontinuerliga innovationen och förbättringen av tillverkningsteknologier som vakuumbrytare, manövermekanism och isoleringsnivå har gjort att vakuumbrytaren utvecklats snabbt, och en rad betydande framsteg har gjorts i forskningen om stor kapacitet, miniatyrisering, intelligens och tillförlitlighet.

Med fördelarna med goda bågsläckningsegenskaper, lämpliga för frekvent drift, lång elektrisk livslängd, hög drifttillförlitlighet och lång underhållsfri period, har vakuumbrytare använts i stor utsträckning i stads- och landsbygdsomvandling av elnät, kemisk industri, metallurgi, järnväg elektrifiering, gruvdrift och andra industrier i Kinas kraftindustri.Produkterna sträcker sig från flera varianter av ZN1-ZN5 tidigare till dussintals modeller och varianter nu.Märkströmmen når 4000A, brytströmmen når 5OKA, till och med 63kA, och spänningen når 35kV.

Utvecklingen och egenskaperna hos vakuumbrytare kommer att ses från flera huvudaspekter, inklusive utvecklingen av vakuumbrytare, utvecklingen av manövermekanismen och utvecklingen av isoleringsstrukturen.

Utveckling och egenskaper hos vakuumbrytare

2.1Utveckling av vakuumbrytare

Idén att använda vakuummedium för att släcka bågen lades fram i slutet av 1800-talet och den tidigaste vakuumbrytaren tillverkades på 1920-talet.Men på grund av begränsningarna av vakuumteknik, material och andra tekniska nivåer var det inte praktiskt vid den tiden.Sedan 1950-talet, med utvecklingen av ny teknik, har många problem vid tillverkning av vakuumbrytare lösts, och vakuumbrytaren har gradvis nått den praktiska nivån.I mitten av 1950-talet producerade General Electric Company i USA ett parti vakuumbrytare med märkström på 12KA.Därefter, i slutet av 1950-talet, på grund av utvecklingen av vakuumbrytare med tvärgående magnetfältskontakter, höjdes märkbrytströmmen till 3OKA.Efter 1970-talet utvecklade Toshiba Electric Company of Japan framgångsrikt en vakuumbrytare med längsgående magnetfältskontakter, vilket ytterligare ökade den nominella brytströmmen till mer än 5OKA.För närvarande har vakuumbrytare använts i stor utsträckning i 1KV och 35kV kraftdistributionssystem, och den nominella brytströmmen kan nå 5OKA-100KAo.Vissa länder har även tillverkat 72kV/84kV vakuumbrytare, men antalet är litet.DC högspänningsgenerator

Under de senaste åren har produktionen av vakuumbrytare i Kina också utvecklats snabbt.För närvarande är tekniken för inhemska vakuumbrytare i nivå med den för utländska produkter.Det finns vakuumbrytare som använder vertikal och horisontell magnetfältsteknik och centraltändningskontaktteknik.Kontakterna gjorda av Cu Cr-legeringsmaterial har framgångsrikt kopplat bort 5OKA och 63kAo vakuumbrytare i Kina, som har nått en högre nivå.Vakuumbrytaren kan helt använda vakuumbrytare för hemmet.

2.2Egenskaper för vakuumbrytare

Vakuumbågssläckningskammaren är nyckelkomponenten i vakuumbrytaren.Den är stödd och förseglad av glas eller keramik.Det finns dynamiska och statiska kontakter och skärmande kåpor inuti.Det finns undertryck i kammaren.Vakuumgraden är 133 × 10 Nine 133 × LOJPa, för att säkerställa dess bågsläckningsprestanda och isoleringsnivå vid brott.När vakuumgraden minskar, kommer dess brottprestanda att minska avsevärt.Därför ska vakuumbågssläckningskammaren inte påverkas av någon yttre kraft och får inte slås eller slås med händerna.Den ska inte belastas vid flytt och underhåll.Det är förbjudet att sätta något på vakuumbrytaren för att förhindra att vakuumbågssläckningskammaren skadas vid fall.Före leverans ska vakuumbrytaren genomgå strikt parallellitetsinspektion och montering.Under underhåll ska alla bultar i ljusbågssläckningskammaren fästas för att säkerställa jämn belastning.

Vakuumbrytaren bryter strömmen och släcker ljusbågen i vakuumbågssläckningskammaren.Vakuumbrytaren själv har dock ingen anordning för att kvalitativt och kvantitativt övervaka vakuumgradens egenskaper, så vakuumgradsreduktionsfelet är ett dolt fel.Samtidigt kommer minskningen av vakuumgraden att allvarligt påverka vakuumbrytarens förmåga att bryta överströmmen och leda till en kraftig minskning av strömbrytarens livslängd, vilket kommer att leda till att brytaren exploderar när den är allvarlig.

Sammanfattningsvis är det största problemet med vakuumbrytaren att vakuumgraden minskar.De främsta anledningarna till vakuumreduktion är följande.

(1) Vakuumbrytaren är en känslig komponent.Efter att ha lämnat fabriken kan den elektroniska rörfabriken ha läckage av glas eller keramiska tätningar efter många gånger av transportstötar, installationsstötar, oavsiktliga kollisioner, etc.

(2) Det finns problem i materialet eller tillverkningsprocessen för vakuumbrytaren, och läckagepunkter uppstår efter flera operationer.

(3) För vakuumbrytaren av delad typ, såsom den elektromagnetiska manövermekanismen, när den är i drift, på grund av det stora avståndet mellan manöverkopplingen, påverkar den direkt synkroniseringen, studsningen, övergången och andra egenskaper hos omkopplaren för att påskynda minskning av vakuumgraden.DC högspänningsgenerator

Behandlingsmetod för att minska vakuumgraden av vakuumbrytaren:

Observera ofta vakuumbrytaren och använd regelbundet vakuumtestaren för vakuumbrytaren för att mäta vakuumgraden för vakuumbrytaren, för att säkerställa att vakuumgraden för vakuumbrytaren ligger inom det specificerade intervallet;När vakuumgraden minskar måste vakuumbrytaren bytas ut, och de karakteristiska testerna som slag, synkronisering och studs måste göras väl.

3. Utveckling av manövermekanism

Manövermekanism är en av de viktiga aspekterna för att utvärdera prestandan hos vakuumbrytaren.Det främsta skälet som påverkar tillförlitligheten hos vakuumbrytaren är de mekaniska egenskaperna hos manövermekanismen.Beroende på utvecklingen av manövermekanismen kan den delas in i följande kategorier.DC högspänningsgenerator

3.1Manuell manövermekanism

Manövermekanismen som förlitar sig på direkt stängning kallas manuell manövermekanism, som huvudsakligen används för att manövrera strömbrytare med låg spänningsnivå och låg märkström.Den manuella mekanismen har sällan använts i utomhuskraftavdelningar förutom industri- och gruvföretag.Den manuella manövreringsmekanismen är enkel i strukturen, kräver ingen komplex hjälputrustning och har nackdelen att den inte kan stängas igen automatiskt och endast kan manövreras lokalt, vilket inte är tillräckligt säkert.Därför har den manuella manövermekanismen nästan ersatts av fjädermanövermekanismen med manuell energilagring.

3.2Elektromagnetisk manövermekanism

Manövermekanismen som stängs av elektromagnetisk kraft kallas elektromagnetisk manövermekanism d.CD17-mekanismen är utvecklad i samordning med inhemska ZN28-12-produkter.I strukturen är den också anordnad framför och bakom vakuumbrytaren.

Fördelarna med den elektromagnetiska manövermekanismen är enkel mekanism, pålitlig drift och låg tillverkningskostnad.Nackdelarna är att strömmen som förbrukas av slutspolen är för stor, och den måste förberedas [Översikt över vakuumbrytarens utveckling och egenskaper]: Vakuumbrytaren avser strömbrytaren vars kontakter är stängda och öppnade i vakuum.Vakuumbrytare studerades till en början av Storbritannien och USA och utvecklades sedan till Japan, Tyskland, fd Sovjetunionen och andra länder.Kina började studera teorin om vakuumbrytare från 1959 och tillverkade formellt olika vakuumbrytare i början av 1970-talet

Dyra batterier, stor stängningsström, skrymmande struktur, lång drifttid och gradvis minskad marknadsandel.

3.3Fjädermanövermekanism DC högspänningsgenerator

Fjäderns manövermekanism använder den lagrade energifjädern som kraften för att få omkopplaren att förverkliga stängningsverkan.Den kan drivas av arbetskraft eller små växelströms- och likströmsmotorer, så stängningskraften påverkas i princip inte av externa faktorer (som strömförsörjningsspänning, lufttryck från luftkällan, hydraultryck från hydraulisk tryckkälla), vilket inte bara kan uppnå hög stängningshastighet, men realisera också snabb automatisk upprepad stängningsoperation;Dessutom, jämfört med den elektromagnetiska manövermekanismen, har fjäderns manövermekanism låg kostnad och lågt pris.Det är den vanligaste manövermekanismen i vakuumbrytaren, och dess tillverkare är också fler, som ständigt förbättras.CT17 och CT19 mekanismer är typiska, och ZN28-17, VS1 och VGl används med dem.

Generellt har fjädermekanismen hundratals delar, och transmissionsmekanismen är relativt komplex, med hög felfrekvens, många rörliga delar och höga tillverkningsprocesskrav.Dessutom är strukturen hos fjädermekanismen komplex, och det finns många glidande friktionsytor, och de flesta av dem är i nyckeldelar.Under långvarig drift kommer slitage och korrosion av dessa delar, såväl som förlust och härdning av smörjmedel, att leda till driftsfel.Det finns främst följande brister.

(1) Strömbrytaren vägrar att fungera, det vill säga den skickar driftsignal till strömbrytaren utan att stänga eller öppna.

(2) Strömbrytaren kan inte stängas eller kopplas bort efter stängning.

(3) I händelse av en olycka kan reläskyddet och strömbrytaren inte kopplas bort.

(4) Bränn ut stängningsspolen.

Analys av felorsak av manövermekanism:

Strömbrytaren vägrar att fungera, vilket kan orsakas av spänningsbortfall eller underspänning av driftspänningen, frånkoppling av driftkrets, frånkoppling av stängningsspolen eller öppningsspolen och dålig kontakt med hjälpströmbrytarens kontakter på mekanismen.

Strömbrytaren kan inte stängas eller öppnas efter stängning, vilket kan orsakas av underspänning av driftströmförsörjningen, överdriven kontaktrörelse för strömbrytarens rörliga kontakt, frånkoppling av hjälpströmbrytarens förreglingskontakt och för liten mängd anslutning mellan manövermekanismens halva axel och spärrhaken;

Under olyckan kunde inte reläskyddet och strömbrytaren kopplas bort.Det kan vara så att det finns främmande föremål i den öppningsbara järnkärnan som hindrade järnkärnan från att agera flexibelt, öppningsutlösningshalvaxeln kunde inte rotera flexibelt och öppningsmanöverkretsen kopplades bort.

De möjliga orsakerna till att stängningsspolen bränns är: DC-kontaktorn kan inte kopplas bort efter stängning, hjälpströmbrytaren vrids inte till öppningsläge efter stängning, och hjälpströmbrytaren är lös.

3.4Permanent magnet mekanism

Permanentmagnetmekanismen använder en ny arbetsprincip för att organiskt kombinera den elektromagnetiska mekanismen med permanentmagneten, och undviker de negativa faktorer som orsakas av mekanisk utlösning vid stängnings- och öppningspositionen och låssystemet.Hållkraften som genereras av permanentmagneten kan hålla vakuumbrytaren i stängnings- och öppningslägen när någon mekanisk energi krävs.Den är utrustad med ett styrsystem för att realisera alla funktioner som krävs av vakuumbrytaren.Det kan huvudsakligen delas in i två typer: monostabilt permanentmagnetiskt ställdon och bistabilt permanentmagnetiskt ställdon.Arbetsprincipen för det bistabila permanentmagnetiska ställdonet är att öppning och stängning av ställdonet beror på permanent magnetisk kraft;Arbetsprincipen för den monostabila permanentmagnetens manövermekanism är att snabbt öppnas med hjälp av energilagringsfjädern och behålla öppningsläget.Endast stängning kan behålla den permanenta magnetiska kraften.Trede Electrics huvudprodukt är det monostabila ställdonet med permanentmagneter, och de inhemska företagen utvecklar huvudsakligen det bistabila ställdonet med permanentmagneter.

Strukturen på det bistabila permanentmagnetmanöverdonet varierar, men det finns bara två typer av principer: dubbelspoletyp (symmetrisk typ) och enkelspoletyp (asymmetrisk typ).Dessa två strukturer presenteras kort nedan.

(1) Dubbelspole permanentmagnetmekanism

Den dubbla spolens permanentmagnetmekanism kännetecknas av att: använda permanentmagnet för att hålla vakuumbrytaren vid öppnings- respektive stängningsgränslägena, använda exciteringsspolen för att trycka mekanismens järnkärna från öppningsläget till stängningsläget, och använda ytterligare en exciteringsspole för att trycka järnkärnan i mekanismen från stängningsläget till öppningsläget.Till exempel använder ABB:s VMl-omkopplarmekanism denna struktur.

(2) Enspols permanentmagnetmekanism

Enspolens permanentmagnetmekanism använder också permanentmagneter för att hålla vakuumbrytaren vid gränslägena för öppning och stängning, men en spännande spole används för öppning och stängning.Det finns också två magnetiseringsspolar för öppning och stängning, men de två spolarna är på samma sida och flödesriktningen för den parallella spolen är motsatt.Dess princip är densamma som den för enspols permanentmagnetmekanism.Stängningsenergin kommer huvudsakligen från excitationsspolen och öppningsenergin kommer huvudsakligen från öppningsfjädern.Till exempel använder den GVR-pelarmonterade vakuumbrytaren som lanserats av Whipp&Bourne Company i Storbritannien denna mekanism.

Enligt ovanstående egenskaper hos permanentmagnetmekanismen kan dess fördelar och nackdelar sammanfattas.Fördelarna är att strukturen är relativt enkel, jämfört med fjädermekanismen reduceras dess komponenter med cirka 60%;Med färre komponenter kommer också felfrekvensen att minska, så tillförlitligheten är hög;Lång livslängd för mekanismen;Liten storlek och lätt vikt.Nackdelen är att när det gäller öppningsegenskaper, eftersom den rörliga järnkärnan deltar i öppningsrörelsen, ökar rörelsetrögheten hos det rörliga systemet avsevärt vid öppning, vilket är mycket ogynnsamt för att förbättra hastigheten för styv öppning;På grund av hög drifteffekt begränsas den av kondensatorkapaciteten.

4. Utveckling av isoleringsstruktur

Enligt statistiken och analysen av olyckstyperna i driften av högspänningsbrytare i det nationella kraftsystemet baserat på relevanta historiska data, står underlåtenheten att öppna för 22,67%;Samarbetsvägran stod för 6,48 %;Brytnings- och fabriksolyckorna stod för 9,07 %;Isoleringsolyckor svarade för 35,47 %;Feloperation olycka stod för 7,02%;Flodavstängningsolyckor står för 7,95 %;Externt våld och andra olyckor stod för 11 439 brutto, varav olyckor med isolering och olyckor med separationsavstötning var de mest framträdande, och svarade för cirka 60 % av alla olyckor.Därför är isoleringsstrukturen också en nyckelpunkt för vakuumbrytare.Enligt förändringarna och utvecklingen av faspelarisolering kan den i princip delas in i tre generationer: luftisolering, kompositisolering och solid förseglad polisolering.