斷路器觸頭一般彈簧操念頭構有上百個零件,且傳動機構較為復雜,故障率較高,運動部件多,斷路器觸頭制造工藝要求較高。另外,彈簧操念頭構的結構復雜,滑動摩擦面多,而且多在關頭部位,斷路器觸頭在持久運行歷程中,這些零件的磨損、銹蝕以及潤滑劑的流失、固化等城市致使操作失誤。主要存在著以下缺點。 (1)斷路器拒動,即給斷路器發出操作信號而不合閘或分閘。 (2)合不上閘或合上后即分斷。 (3)斷路器觸頭事故時繼電呵護動作、斷路器分不下來。 (4)斷路器觸頭燒壞合閘線圈。 操作機構故障原因分析: 斷路器拒動,多是操作電壓失壓或欠壓、操作回路斷開、適用線圈或分閘線圈斷線、機構上的輔助開關觸點接觸不良。 合不上閘或合上后即分斷,多是操作電源欠壓、斷路器動觸頭接觸行程過大、輔助開聯系關系鎖接點斷開、操作機構的半軸與掣子扣接量太小; 事故時繼電呵護動作、斷路器分不下來,多是分閘鐵心內有異物使鐵心受阻動作不靈、分閘脫扣半軸轉動不靈活、分閘操作回路斷線。 燒壞合閘線圈,多是原因有:合閘后直流接觸器不克不及斷開、輔助開關在合閘后沒有聯動轉至分閘位置、輔助開關松動。 3.3 斷路器觸頭永磁機構 永磁機構采取新的工作原理將電磁機構與永久磁鐵有機地組合起來,避免了合分閘位置機械脫扣、鎖扣系統所造成的晦氣因素元需任何機械能而通過永久磁鐵發生的連結力即可使真空斷路器連結在合、分閘位置上。配以控制系統實現真空斷路器所要求的全部功能。主要可以分為兩個類型:單穩態永磁操念頭構和雙穩態永磁操念頭構口其中雙穩態永磁操念頭構的工作原理為分閘與合閘及連結都靠永磁力;單穩態永磁操念頭構的工作原理為在儲能彈簧的幫忙下快速分閘,并連結分閘位置,只有合閘連結靠永磁力。特瑞德電氣主要產品就是單穩態永磁操念頭構,國內企業自行研發的主要是雙穩態永磁操念頭構。 雙穩態永磁操念頭構的結構轉變多樣但其原理只有兩種:即雙線圈式(對稱式)和單線圈式(非對稱式),以下對這兩種結構作簡單介紹。 (1)斷路器觸頭雙線圈永磁機構 雙線圈式永磁機構,它的特點為:采取永久磁鐵使真空斷路器分袂連結在分閘和合閘極限位置上,使用激磁線圈將機構的鐵心從分閘位置推動到合閘位置,使用另一激磁線圈將機構的鐵心從合閘位置推動到分閘位置。例如ABB公司的VMl開關的機構即采取此種結構。 (2)單線圈永磁機構 單線圈式永磁機構,也是采取永久磁鐵使真空斷路器分袂連結在分閘和合閘極限位置上,但分合閘用一個激磁線圈。也有分合閘用兩個激磁線圈,但兩個線圈在同一側,并線圈的通流標的目的相反。其原理與單線圈式永磁機構相同。合閘的能量主要來自激磁線圈,分閘的能量主要來自分閘彈簧。如英國Whipp&Bourne公司推出的GVR柱上真空斷路器就是采取這種機構。 依照斷路器觸頭永磁機構的以上特點可以歸納出它的優缺點,優點是結構比較簡單與彈簧機構相比其部件削減約60%;由于部件少,則故障率也隨之削減,故靠得住性高;機構壽命長;體積小、重量輕。缺點是在分閘特性方面因動鐵心介入分閘運動使分閘時運動系統的運動慣量明顯增大對提高剛分速度很晦氣;因操作功率大而受到電容器容量的限制。 4 絕緣結構的成長 據相關的歷史資料對全國電力系統高壓斷路器運行中的事故類型統計分析拒分事故占22.67%;拒合事故占6.48%;開斷關合事故占9.07%;絕緣事故占35.47%;誤動事故占7.02%;截流事故占7.95%;外力及其他事故占11.439毛,其中以絕緣事故和拒分事故最為突出,約占全部事故的60%。所以絕緣結構也是真空斷路器的一大體點依照相柱絕緣履歷的轉變成長,可根基上劃分為三代:空氣絕緣體例、復合絕緣體例、固封極柱絕緣體例。 4.1 空氣絕緣體例 產品的相間絕緣、對地絕緣和滅弧室外絕緣均為空氣介質。這樣斷路器的真空滅弧室多采取懸掛支撐體例,而且要遵循嚴格的安裝調試工藝。典型產品國內有江蘇長江股分公司的ZN68-12,國外有西門子公司的3AFJAG及3AH等系列產品。 斷路器觸頭清潔清潔的空氣是良好的絕緣介質,使用歷史最悠久。斟酌到情況的影響對純真以空氣作為絕緣介質的斷路器及開關柜的空氣絕緣凈距和爬電比距作出了規定,在相應試驗根本上,對12kV開關設備要求各相導體相間和對地凈距達到125mm,對瓷質和有機材料絕緣件的爬電比距分袂要求18mm/kV、2Omm/kVD但有時還免不了發生絕緣事故,在絕緣凈距和爬電比距滿足上述規定外最好對裸露母線增加硅橡膠套,以進一步提高絕緣水平。 為了斷路器觸頭包管空氣絕緣凈距和爬電比距致使該類型產品的小型化比較困難。 4.2 復合絕緣體例 產品的絕緣結構采取固體絕緣和空氣絕緣相連系的體例,一方面提高了絕緣性能,另一方面可以削減設備的尺寸。采取絕緣套筒式結構,真空滅弧室通過螺栓固定在環氧樹脂絕緣套筒內然后與機構組裝成斷路器。這種斷路器手藝日趨成熟,具有代表性的產品如國產ZN63A、ZN63B型和ABB公司手藝產品VD4型斷路器。 這些法子提高了相間和對地的絕緣,可以避免外部機械力對滅弧室的矛盾觸犯,斷路器尺寸也能減小,可是情況氣候條件對滅弧室外絕緣的影響還不成避免,對極柱的裝配仍是有比較高的工藝要求。 4.3 固封極柱絕緣體例 固封極柱又稱為澆注式極柱結構,這是中壓真空斷路器絕緣結構的重大轉變。固封式真空斷路器的研究工作始于上個世紀末,德國ABBCalorEIIlang公司為成長免維護真空斷路器而開辟在國內,2003年7月西安高壓電器研究所與廈門華電開關有限公司聯合開辟的ZN96(VEP)-12/1250-315型固封式真空斷路器率先通過國度級判定,之后該產品成長很快,高參數產品不竭推生產品正在完成系列化,它已經成為最近幾年來成長最快的一類高壓電器產品。 它的主要特點是將真空滅弧室及導電端子等零件用環氧樹脂通過APG工藝(環氧樹脂自動壓力凝膠工藝)包封成極柱,然后與機構組裝成斷路器。 斷路器觸頭固封式真空斷路器的結構在機構部分依照選用分歧的機構可能差別比較大些,但極柱的外形、結構差別不大,但其功能都是一樣的,它的優點主要有: (1)提高了產品的絕緣水平及抗污能力。 (2)小型化,減小了斷路器及其配用的開關柜體積。 (3)避免了真空滅弧室易受外界撞擊的危險。 (4)增強了主回路的外爬距,提高了滅弧室耐受電壓水平。 (5)滅弧室的免維護,為斷路器免維護創作發現了條件。 固封式真空斷路器的電氣性能除決定真空滅弧室外,極柱的結構設計也至關重要。極柱結構除斟酌絕緣外,還應斟酌強度及散熱問題。大電流情況下,甚至要與真空滅弧室一并斟酌。從性能、成本上綜合斟酌,真空滅弧室亦零丁設計成一個系列較為公道。 5 展望成長 從國內外真空斷路器新產品品種的發生上及展覽會上,德國漢諾威展覽會為世界上最大的工業展覽會,素有新產品櫥窗之美,可以看出真空斷路器的成長趨向于專用化、小型化、智能化、低過電壓幾大雅向。 5.1 專用化 面臨極其分歧的開斷任務新的專用斷路器應運而生。如用于發電機呵護斷路器的特大容量真空斷路器(短路開斷電流高達3~8OKA及以上),尺度型真空斷路器(短路開斷電流25~5OKA),經濟型真空斷路器(16KA~25KA),頻繁型真空斷路(如操作次數54萬次),超頻繁型真空斷路器(如操作次數1615萬次)。 5.2 小型化、高靠得住性 真空斷路器的小型化研究工作進行了良多年,并取得了一定成效。雖然真空斷路器零件數較少,但列國為了提高靠得住性、下降成本一直努力削減零件數、縮小管徑。 5.3 智能化 智能化真空斷路器在保存斷路器原有的各類功能外,必須具有對電路的異常狀況進行檢測與判定以及具有一定的指令功能等也就是把計較機插手機械系統,使開關系統有了"大腦",再加"傳感器"收集信息,用光纖傳導信息,使開關系統有了"知覺",大腦依照"知覺"做出判斷與決定使系統有了"智能",這是配電自動化的需要,也是斷路器自己控制呵護的需要。如Alstorn公司的DCX型可編法度數字控制裝置,ABB公司的REF542型控制和呵護裝置,西門子公司第二代數字呵護裝置等。 5.4 低過電壓 真空斷路器開斷小電流容易發生截流,引起過電壓。過電壓是人們使用真空斷路器最關心的問題。斷路器觸頭一般解決體例有兩種:第一種是加裝過電壓吸收裝置(RC回路、ZnO避雷器),但它作為真空斷路器的附加裝置,不但使真空斷路器結構復雜化,而且增加成本;另一種斷路器觸頭體例也是此后要致力研究的課題,采取低電壓觸頭材料。研究采取低電壓觸頭材料日本幾家公司走在前列。富士康公司開辟了CuCr添加高蒸氣材料、三菱公司開辟了CuCrBiα多元觸頭材料,東芝公司開辟了新型的AgWC觸頭材料開斷短路電流達40KA斷路器觸頭。
