永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器在礦井中的推廣應(yīng)用

1、永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器在礦井中的推廣應(yīng)用-魯中平摘要：從網(wǎng)內(nèi)6kV及以下斷路器的故障統(tǒng)計數(shù)字來看，斷路器的機(jī)械故障占大多數(shù)，高速總故障的8O ，主要原因是由于彈簧儲能探動機(jī)構(gòu)機(jī)械故障造成，因此操動機(jī)構(gòu)的工作性能和質(zhì)量的優(yōu)劣。對高壓斷路器的工作性能和可靠性起著極為重要的作用。智能型永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器是在上世紀(jì)90 年代末吸取國際上先進(jìn)的真空斷路器技術(shù)而研制成功的新一代真空斷路器,具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、操作可靠、少維護(hù)、價格適中， 受到操作者及維護(hù)人員的好評。新型永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器具有高可靠、長壽命、免維護(hù)等突出的特點(diǎn)，將在礦井中推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞：永磁機(jī)構(gòu)；真空斷路器0引言目前我公司運(yùn)行的斷路

2、器多為彈簧儲能式機(jī)構(gòu)斷路器，斷路器故障率集中在操作機(jī)構(gòu)上，特別是操作頻繁的斷路器(控制電容器和電機(jī)的開關(guān))。電容器經(jīng)常因斷路器彈簧機(jī)構(gòu)故障停運(yùn)；電容器也經(jīng)常因斷路器彈簧儲能機(jī)構(gòu)故障停運(yùn)，以上故障的主要原因是彈簧儲能操動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滑動摩擦面多，零部件的磨損、銹蝕和彈簧的疲勞，任何一個零部件發(fā)生故障都會導(dǎo)致開關(guān)拒動。1各類操作機(jī)構(gòu)真空斷路器的特點(diǎn)目前，國內(nèi)礦井中使用的真空斷路器品種繁多，型號眾多，特點(diǎn)各異。從操動機(jī)構(gòu)上講主要有電磁機(jī)構(gòu)、彈簧儲能機(jī)構(gòu)和近年發(fā)展較快的永磁機(jī)構(gòu)。斷路器的全部使命歸根到底是體現(xiàn)在觸頭的分、合動作。而分、合動作又是通過操動機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。因此操動機(jī)構(gòu)的工作性能和質(zhì)量優(yōu)劣對

3、高壓斷路器的工作性能和可靠性起著極為重要的作用。下面分述三種常用操作機(jī)構(gòu)真空斷路器特點(diǎn)。(1)電磁操動機(jī)構(gòu)真空斷路器電磁操動機(jī)構(gòu)在真空斷路器發(fā)展初期得到了廣泛應(yīng)用，這是由于電磁操動機(jī)構(gòu)較好地迎合了真空滅弧室要求。然而電磁操動機(jī)構(gòu)也存在不容忽視的缺點(diǎn)，電磁機(jī)構(gòu)的最大缺點(diǎn)是操作電流大，變電站配置的蓄電池容量大。使用不方便，很難實(shí)現(xiàn)電子機(jī)械化。(2)彈簧操動機(jī)構(gòu)真空斷路器彈簧操動機(jī)構(gòu)真空斷路器采用手動或小功率交流電動機(jī)儲能，其合閘不受電源電壓影響，相當(dāng)恒定。既能夠獲得較高的合閘速度，又能實(shí)現(xiàn)快速自動重合閘操作，在一定程度上克服了電磁操動機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)。然而彈簧操動機(jī)構(gòu)也存在以下缺點(diǎn)：完全依靠機(jī)械傳動，零

4、部件總數(shù)多，且傳動機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，故障率較高，運(yùn)動部件多，制造工藝要求較高。另外，彈簧操動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滑動摩擦面多，而且多在關(guān)鍵部位。在長期運(yùn)行過程中，這些零部件的磨損、銹蝕、以及潤滑劑的流失、固化等因素都會導(dǎo)致操作失誤，任何一個零部件發(fā)生故障都會導(dǎo)致開關(guān)拒動。(3)永磁操動機(jī)構(gòu)真空斷路器面板布置: 1、手動分閘操作孔, 2、計數(shù)器指示, 3、分、合閘位置指示等。永磁機(jī)構(gòu)采用了一種全新的工作原理和結(jié)構(gòu)，合閘時電磁場與永磁場正向疊加，驅(qū)動動銜鐵完成觸頭壓簧和分閘彈簧的儲能；分閘進(jìn)電磁場反向疊加，使保持力驟降至臨界值，分閘彈簧和觸頭壓簧和觸頭壓簧共同驅(qū)動動銜鐵到達(dá)分閘終端位置。合分閘操作具有可靠

5、的雙穩(wěn)態(tài)，操動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性與滅弧室開斷、關(guān)合所需的特性極為吻合，標(biāo)準(zhǔn)性的斷路器，永磁操動機(jī)構(gòu)的操作能量來自外部的直流屏；當(dāng)選配永磁操動機(jī)構(gòu)控制器時，由控制器為永磁操動機(jī)構(gòu)提供電源，永磁操動機(jī)構(gòu)接到分合指令后，通過傳動部件控制主導(dǎo)電回路的合、分。永磁操動機(jī)構(gòu)設(shè)有機(jī)械手動分閘裝置，可完成與電動分閘速度相同的分閘動作，作為二次控制電源故障情況下緊急分閘操作。由于分、合閘控制采用位置傳感器來進(jìn)行控制, 具有無電弧、無機(jī)械磨損等特點(diǎn)?？蓭ж?fù)荷頻繁操作, 不受環(huán)境條件限制。配智能型脫扣裝置, 可實(shí)現(xiàn)過流短路、接地、欠壓等保護(hù)功能。 永磁操作機(jī)構(gòu)的密封缸，里面有操作線圈、動銜鐵、內(nèi)外磁軛、永磁鐵。操作線圈

6、在此密封缸的底部，內(nèi)外磁軛功能為了永磁鐵兩端的磁力最強(qiáng)。永磁操作機(jī)構(gòu)采用了一種全新的工作原理和結(jié)構(gòu)，無需機(jī)械脫口、鎖扣裝置即可實(shí)現(xiàn)合分閘終端位置的穩(wěn)態(tài)保持，工作時僅有一個運(yùn)動部件。斷路器合閘時，操作線圈流入一個正向電流，動銜鐵向下運(yùn)動，到底部通過電磁鐵吸住。電磁場與永磁場正向疊加，傳動臂帶動絕緣拉桿向上移動。斷路器保持為合閘狀態(tài)。斷路器分閘時，操作線圈流人一個反向電流，分閘時電磁場與永磁場反向疊加，使保持力驟降至臨界值，動銜鐵向上運(yùn)動，到頂部通過電磁鐵吸住。電磁場與永磁場方向疊加，傳動臂帶動絕緣拉桿向下拉。實(shí)現(xiàn)斷路器分閘。斷路器保持為分閘狀態(tài)。采用永磁控制器來進(jìn)行控制操作, 主開關(guān)元件采用具有

7、較高電壓電流裕量的IGBT, 控制器具有自動檢測功能, 對于裝置內(nèi)部故障和開關(guān)本體故障能夠?qū)崟r檢測并及時告警和封鎖開關(guān)操作等功能?？梢苑奖愕耐瑴y控及保護(hù)裝置連接, 組成智能開關(guān)系統(tǒng)。并具有通訊功能。2永磁操作機(jī)構(gòu)的真空斷路器優(yōu)越性與傳統(tǒng)的斷路器操動機(jī)構(gòu)相比，永磁機(jī)構(gòu)采用了電磁和永磁機(jī)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合的工作原理和簡單的結(jié)構(gòu)。合閘時對合閘線圈加入的電流也較電磁機(jī)構(gòu)小得多。工作過程中運(yùn)動部件只有一個，大大減少故障源。具有較高可靠性。永磁操動機(jī)構(gòu)主要有以下優(yōu)越性：(1)可實(shí)現(xiàn)機(jī)械的高可靠。由于永磁機(jī)構(gòu)是通過將電磁與永磁鐵的有機(jī)結(jié)合，來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)斷路器機(jī)構(gòu)的全部功能，其機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的最大區(qū)別在于無須脫鎖扣裝

8、置即實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)終端位置的保持功能，零部件數(shù)目大大減少，因此將大大提高斷路器的機(jī)械可靠性。(2)免維護(hù)，IEC標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)計預(yù)期的使用期問，主回路中開斷用的零件不需要維護(hù)，其它零件只需要很少維護(hù)的一種斷路器，定義為E2級少維護(hù)斷路器，國際上統(tǒng)稱免維護(hù)斷路器。高可靠、免維護(hù)：采用智能式電子線路控制，觸頭的分合是由永磁力和電磁力共同完成的，觸頭不會粘連，實(shí)現(xiàn)高可靠、免維護(hù)。(3)可實(shí)現(xiàn)操作性能上的智能化，斷路器的智能化操作可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提供斷路器的開斷和關(guān)合性能。永磁結(jié)構(gòu)由于動作部件少，中間轉(zhuǎn)換和連接結(jié)構(gòu)也很少，大大減小了動作時間的分散性和不可控性，為斷路器實(shí)現(xiàn)智能化操作提供了物質(zhì)基

9、礎(chǔ)。真空斷路器的合閘過程的負(fù)載特性，彈簧機(jī)構(gòu)中彈簧的出力特性以及永磁機(jī)構(gòu)的出力特性的比較，不難看出，彈簧機(jī)構(gòu)是靠儲能彈簧的釋放來合閘，所以彈簧機(jī)構(gòu)的曲線是由高至低，而永磁機(jī)構(gòu)的特性是，由于永磁機(jī)構(gòu)是電磁和永磁有機(jī)地組合在一起，所以當(dāng)開關(guān)快合上時，機(jī)構(gòu)里的永磁鐵作用下，滅弧室里的動靜觸頭快速合閘，所以永磁機(jī)構(gòu)的特性非常適宜目前真空斷路器的要求。 (4)高節(jié)電：觸頭吸合后，線圈不耗電比傳統(tǒng)電磁交流接觸器節(jié)電99.9%以上。 (5)長壽命：吸合狀態(tài)時線圈無電流，線圈不會燒毀，觸頭分合速度快，觸頭燃燒時間極短，使得觸頭的使用壽命大大延長。 (6)不受電壓波動干擾：采用永磁力進(jìn)行合閘保持，觸頭接觸壓力恒

10、定，觸頭沒有顫動現(xiàn)象。 (7)不漏磁：磁路完全封閉，對任何設(shè)備、裝置、原件均無影響，且“磁王”的永磁力100年變化率小于0.3%。 (8)無溫升：觸頭吸合后，線圈維持電流一般在微安級，而且數(shù)值都是維持在相當(dāng)?shù)偷臓顟B(tài)下,穩(wěn)定性能非?？煽?，線圈幾乎不發(fā)熱也無溫升，更不會燒毀。 (9)功率因數(shù)高 ：電磁式接觸器功率因數(shù)低，只有0.36左右,對電網(wǎng)供電不利, 永磁式接觸器功率因數(shù)近似于1。 (10)抗干擾強(qiáng)： 永磁式接觸器具有電磁兼容性能，能抗雷擊和強(qiáng)磁場干擾。 3永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器帶來的經(jīng)濟(jì)效益使用永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器減少了設(shè)備故障，提高了礦井供電可靠性，減少了維護(hù)人員的工作量，節(jié)約了生產(chǎn)成本。充分

11、發(fā)揮設(shè)備的利用率，延長了設(shè)備的使用壽命，降低降低了事故率，維護(hù)簡單， 提高礦井的供電安全性，減少維護(hù)費(fèi)用，節(jié)約能源，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益約20萬元以上。4結(jié)論綜上所述，斷路器的機(jī)械可靠性是斷路器整體可靠性的關(guān)鍵。永磁機(jī)構(gòu)采取了獨(dú)特的永磁保持電磁操作，電子控制的原理，具有很高的可靠性和機(jī)械壽命，它的成功研制和應(yīng)用為斷路器的整體可靠性打下了基礎(chǔ)。永磁式真空斷路器在今后電力系統(tǒng)配網(wǎng)中占有主導(dǎo)地位，是今后發(fā)展的必然趨勢。新一代10kV永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的誕生，已經(jīng)成為廣大電網(wǎng)企業(yè)及終端用戶提供了一種全新的選擇，永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器進(jìn)行綜合應(yīng)用能滿足煤礦安全規(guī)程的要求，使設(shè)備達(dá)到各項(xiàng)保護(hù)完善目的是事在必行的，也是礦山安全供電的有效途徑。我公司在N24+260m變電所和N30+260m變電所各使用三臺，它的成功應(yīng)用，解決了原鏈輪式動作機(jī)構(gòu)分、合閘的可靠性，特別是合閘時的可靠性差等問題。原高壓開關(guān)機(jī)構(gòu)，零部件多，并且復(fù)雜，調(diào)試難度大，永磁機(jī)構(gòu)克服了傳統(tǒng)彈簧機(jī)構(gòu)和電磁機(jī)構(gòu)的不足，同時通過永磁材料實(shí)現(xiàn)真空斷路器分、合閘位置的保持及操作過程，從而達(dá)到高可靠性和頻繁操作以及惡劣環(huán)境場所的穩(wěn)定的操作，永磁和原鏈輪式機(jī)構(gòu)特點(diǎn)相對比，永磁機(jī)構(gòu)運(yùn)用到井下底壓安全供電系統(tǒng)中，有著十分重要的意義。今后，我公司應(yīng)在井下各個變