永磁機構(gòu)真空斷路器的特點

1、永磁機構(gòu)的真空斷路器的特點我國中壓開關(guān)設(shè)備最突出的問題就是操作機構(gòu)可靠性不高和絕緣問題，這方面與發(fā)達國家相比有較大的差距。目前，在發(fā)達國家紛紛提出并推出新一代免維護的高壓開關(guān)產(chǎn)品。作為中壓開關(guān)設(shè)備中的核心設(shè)備中壓真空斷路器由于品種、型號眾多，特點也是各異的。從絕緣角度上分空氣絕緣和復(fù)合絕緣；從總體結(jié)構(gòu)上分斷路器和機構(gòu)一體式和分體式；從操動機構(gòu)上分電磁機構(gòu)、彈簧機構(gòu)和永磁機構(gòu)；一、目前三種不同操動機構(gòu)的真空斷路器有著各自的主要特點：1、彈簧機構(gòu)斷路器零部件多、工藝復(fù)雜、機械故障高；2、電磁機構(gòu)斷路器驅(qū)動功率大、接觸力小、合閘時觸頭跳動；3、永磁機構(gòu)斷路器零部件少、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長、低驅(qū)動功率

2、；二、永磁永構(gòu)的定義及其特點1、永磁機構(gòu)是一種用于真空斷路器的永磁保持，電子控制的電磁操作機構(gòu)。它克服了傳統(tǒng)彈簧機構(gòu)和電磁機構(gòu)的不足，將永久磁鐵應(yīng)用于操動機構(gòu)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。2、永磁機構(gòu)的特點是：（1）永久磁鐵與分閘、合閘控制線圈結(jié)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，取代機械鎖扣方式，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）永磁操動機構(gòu)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?qū)崿F(xiàn)免維護，開斷能力強，安全性提

3、高。（4）永磁操動機構(gòu)，永磁力可保證100年不消失，該機構(gòu)壽命高達10萬次，機械壽命至少提高5倍。（5）真空滅弧室縱向安裝在絕緣筒內(nèi)，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。三、目前國際上中壓真空斷路器設(shè)計的流派：設(shè)計制造領(lǐng)域逐步形成了以德國西門子公司為代表的空氣絕緣產(chǎn)品和以ABB公司為代表的復(fù)合絕緣產(chǎn)品的兩大派別：1、德國Siemens公司的代表產(chǎn)品有3AH產(chǎn)品，采用空氣絕緣方式，其操動機構(gòu)為彈簧機構(gòu)。2、德國ABB公司的代表產(chǎn)品有VD4，采用復(fù)合絕緣方式，其操動機構(gòu)為彈簧機構(gòu)。3、日本三菱電機的代表產(chǎn)品有VPR，采用支架絕緣半封閉方式，其操動機構(gòu)為彈簧機構(gòu)。四、目前國內(nèi)生產(chǎn)

4、的中壓真空斷路器的流派：1、引進技術(shù)并國產(chǎn)化的產(chǎn)品：（1）引進西門子3AF，產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)的ZN12-12，ZN18-12；（2）引進日本東芝公司VK系列產(chǎn)品技術(shù)，生產(chǎn)的ZN21-12；（3）引進比利時EIB公司的產(chǎn)品技術(shù)；生產(chǎn)的ZN67-12；2、在借鑒國外同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上開發(fā)的產(chǎn)品：（1）效仿ABB公司的VD4產(chǎn)品而開發(fā)的ZN63-12；（2）效仿Siemens公司的3AH產(chǎn)品而開發(fā)的ZN65-12；3、國內(nèi)自行設(shè)計的產(chǎn)品：ZN15-12，ZN28-12，ZN30-12等；五、操動機構(gòu)與斷路器的關(guān)系：真空斷路器的好壞歸根到底是體現(xiàn)在真空滅弧室內(nèi)觸頭的分、合動作上，而分、合動作又是通過操動機構(gòu)

5、來實現(xiàn)的，因此操動機構(gòu)的工作性能和質(zhì)量的優(yōu)劣對斷路器的工作性能和可靠性起著極為重要的作用。開關(guān)設(shè)備的操動機構(gòu)需要較多的機械零件組成，可靠性降低與故障率上升的可能性是和零件的數(shù)量成正比的。彈簧操動機構(gòu)的優(yōu)點是不需要大功率的直流電源，電動機功率小，交直流兩用，適宜交流操作；其缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件數(shù)量多(約為200個)，制造工藝復(fù)雜，機構(gòu)的可靠性不易保證。電磁操動機構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少(約為120個)，工作可靠，制造成本低；但其缺點是合閘線圈消耗的功率太大，觸頭的壓力較小，動作時間較長，要求用戶配備價格昂貴的蓄電池組等。六、永磁機構(gòu)分類：1、按照不同的標準，永磁機構(gòu)劃分為不同的類型，主

6、要有單穩(wěn)態(tài)和雙穩(wěn)態(tài)、單線圈和雙線圈之分，它們之間沒有明顯的優(yōu)劣之分，各自有各自的優(yōu)勢。所謂雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，指的是在合閘端、分閘端均采用永久磁鐵保持，分、合閘的動作是分別通過兩個激磁線圈通電驅(qū)動動鐵心來完成；所謂單穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，指的是在合閘端采用永久磁鐵保持，在分閘端則采用彈簧保持，合閘動作是通過合閘激磁線圈通電驅(qū)動動鐵心來完成，同時在合閘的過程中對分閘保持彈簧儲能，分閘動作是靠釋放分閘保持彈簧來完成。 雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)優(yōu)勢：在同樣條件下，雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)合閘電流峰的值較小，對于控制部分而言，電流越小，意味著控制越簡單可靠，控制器損壞的幾率也越小。另外，分合閘電流較小，放電電容不用太大，一般用一個1

7、00V/10萬微法的電解電容就可以實現(xiàn)斷路器的重合閘操作。劣勢：基于雙穩(wěn)態(tài)的設(shè)計原理，雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)的剛分速度低于全開距平均速度。單穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)優(yōu)勢：由于單穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)的分閘動作是靠分閘彈簧來完成，因此其分閘的剛分速度和平均分閘速度優(yōu)于雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，與斷路器的分閘反力特性曲線能較好匹配。劣勢：由于單穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)在合閘時同時要給分閘保持彈簧儲能，因此同樣條件下，合閘電流峰值比雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)大很多。2、基本原理永磁機構(gòu)的基本工作原理可以用三個詞概括：永磁保持、電磁驅(qū)動、電子控制。永磁保持：合閘狀態(tài)是通過永久磁鐵來保持，克服觸頭簧的反力； 電磁驅(qū)動：通電的激磁線圈產(chǎn)生電磁能量來驅(qū)動鐵心運動，完成分

8、合閘動作；電子控制：永磁機構(gòu)的控制系統(tǒng)采用電子裝置，包括電力電子開關(guān)（即IGBT、MOSFET、晶閘管）、集成電路板、CPU芯片等。八、兩種典型永磁機構(gòu)的代表品牌：1、由ABB在英國和美國的工程師聯(lián)合開發(fā)了一種新型VM1型真空斷路器，采用了僅有7個活動元件組成的磁力驅(qū)動裝置代替有數(shù)百個零件組成的傳統(tǒng)機構(gòu)。其分合閘位置均靠永久磁鐵的磁能保持（雙穩(wěn)態(tài)）。采用這種無磨損的真空斷路器機構(gòu)在其10萬次的操作壽命中不需維修，是傳統(tǒng)真空斷路器壽命的4-5倍，可節(jié)省維修費用。VM1的創(chuàng)新還包括將真空滅弧室用環(huán)氧樹脂完全澆注形成一體，這樣可不受外界因素的影響。真空滅弧室額定短路開斷電流的次數(shù)為100次。2、荷蘭Holec的MMS型真空斷路器采用永磁機構(gòu)驅(qū)動，該操動機構(gòu)中，合閘、合閘保持和分閘的磁路是分開的，且只有真空滅弧室的合閘位置是靠永久磁鐵保持的，機構(gòu)的終止位置是分閘位置，其分閘動作