真空断路器的操动机构

2020-06-22 13:16:42 巨开电气

真空断路器中,真空灭弧室是心脏,而操动机构则为神经中枢。操动机构不仅要完成各种操动任务,而且直接关系到断路器的可靠性。国内外运行经验表明,真空断路器的故障(如拒分、拒合等)大多出现在操动机构上。因此,操动机构的选型和维护已引起制造和运行部门的普遍关注。

目前,真空断路器的操动机构主要有电磁操动机构、弹簧操动机构及最新的永磁操动机构三种。

1)电磁操动机构

电磁操动机构中的螺管电磁铁的出力特性容易满足真空断路器合闸反力特性的要求。常用的电磁操动机构有CD10CD17型。CD10型操动机构原配SN10—10型少油断路器,真空断路器发展初期因无专用操动机构而被采用。CD17型电磁操动机构是专门为真空断路器设计的操动机构。它有CD17—1CD17—11CD17—111 型,分别配开断能力为2031.540kA的真空断路器,体积、重量都比CD10型操动机构小得多。电磁操动机构的优点是结构简单、零件数少(约为120个)、工作可靠、制造成本低。其缺点是合闸线圈消耗的功率太大,因而要求配用昂贵的蓄电池,加上电磁操动机构笨重,动作时间较长。

2)弹簧操动机构

弹簧操动机构是利用已储能弹簧的动力,来操动断路器的机构,如图2-1所示。弹簧操动机构的储能通常由电动机通过减速装置来完成。整个操动机构大致可分为弹簧储能、储能保持、合闸位置保持及分闸操作等四个部分。弹簧操动机构的出力特性基本上就是储能弹簧释能的下降特性。为改善匹配,设计中采用四连杆机构和凸轮机构来进行特性改变。弹簧操动机构的优点是不需要大功率直流电源,电动机功率小,交直流两用,适宜交流操作。其缺点是结构比较复杂,零件数多(多达200个),且加工精度要求高,制造工艺复杂,成本高。

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3)永磁操动机构

永磁操动机构是电磁系统与永磁系统的结合,如图2-2所示。永磁操动机构一般用电磁铁驱动,永久磁铁锁扣,电容器组储能,且用电子器件控制。它是一种最新的操动机构。永磁操动机构相比弹簧操动机构带来一系列优势:零件数大大减少,从而减少了库存和出故障的可能性,将维护工作量减至最小;永磁操动机构提高了断路器的机械寿命;永磁操动机构有很好的出力—行程特性,非常接近真空断路器的要求。

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目前应用较广泛的为永磁操动机构与弹簧操动机构。比较而言,各有其利与弊。永磁操动机构的利在于结构简单,零部件少,可靠性高;不利的因素则是必须提供一个直流电源(直流屏或者电容器放电)和负责分、合闸线圈电流通断的控制单元。直流电源与控制单元所带来的成本及可靠性问题则成为大家关注的焦点问题。另外,永磁操动机构将弹簧操动机构的机械问题变成电气问题,尚有一系列问题有待研究,如电容器的寿命和电解质的老化问题、永久磁铁的保持力问题、电子器件的可靠性问题、温升对永久磁铁性能的影响问题、提高刚分速度及减小分闸末速度之间的矛盾问题、永久磁铁的稳定性问题及电磁干扰问题等。同时,永磁操动机构还要解决价格问题,目前价格远高于弹簧操动机构。国内真空断路器配用的操动机构大多为弹簧操动机构。弹簧操动机构制造技术成熟,运行经验丰富,可拆可调,且能配大容量真空断路器。何况弹簧操动机构本身也在不断改进之中,尤其在减少零件数、简化结构、提高可靠性及模块化等方面。


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