Преглед на развитието и характеристиките на вакуумния прекъсвач

[Преглед на развитието и характеристиките на вакуумния прекъсвач]: вакуумният прекъсвач се отнася до прекъсвач, чиито контакти са затворени и отворени във вакуум.Вакуумните прекъсвачи първоначално са изследвани от Обединеното кралство и Съединените щати, а след това са разработени в Япония, Германия, бившия Съветски съюз и други страни.Китай започва да изучава теорията на вакуумния прекъсвач от 1959 г. и официално произвежда различни вакуумни прекъсвачи в началото на 70-те години

Вакуумният прекъсвач се отнася до прекъсвача, чиито контакти са затворени и отворени във вакуум.

Вакуумните прекъсвачи първоначално са изследвани от Обединеното кралство и Съединените щати, а след това са разработени в Япония, Германия, бившия Съветски съюз и други страни.Китай започва да изучава теорията на вакуумните прекъсвачи през 1959 г. и официално произвежда различни видове вакуумни прекъсвачи в началото на 70-те години.Непрекъснатите иновации и подобрения на производствените технологии като вакуумен прекъсвач, оперативен механизъм и ниво на изолация доведоха до бързото развитие на вакуумния прекъсвач и бяха постигнати редица значителни постижения в изследванията на голям капацитет, миниатюризация, интелигентност и надеждност.

С предимствата на добрите характеристики за гасене на дъгата, подходящи за честа работа, дълъг електрически живот, висока надеждност на работа и дълъг период без поддръжка, вакуумните прекъсвачи са широко използвани в трансформацията на градската и селската електрическа мрежа, химическата промишленост, металургията, железопътната мрежа електрификация, минно дело и други индустрии в енергетиката на Китай.Продуктите варират от няколко разновидности на ZN1-ZN5 в миналото до десетки модели и разновидности сега.Номиналният ток достига 4000A, токът на прекъсване достига 5OKA, дори 63kA, а напрежението достига 35kV.

Развитието и характеристиките на вакуумния прекъсвач ще се разглеждат от няколко основни аспекта, включително разработването на вакуумен прекъсвач, разработването на работния механизъм и развитието на изолационната структура.

Разработване и характеристики на вакуумните прекъсвачи

2.1Разработване на вакуумни прекъсвачи

Идеята за използване на вакуумна среда за гасене на дъгата е представена в края на 19 век, а най-ранният вакуумен прекъсвач е произведен през 20-те години на миналия век.Въпреки това, поради ограниченията на вакуумната технология, материалите и други технически нива, това не беше практично по това време.От 50-те години на миналия век, с развитието на новата технология, много проблеми при производството на вакуумни прекъсвачи са решени и вакуумният превключвател постепенно достига практическо ниво.В средата на 50-те години General Electric Company от Съединените щати произвежда партида вакуумни прекъсвачи с номинален ток на прекъсване 12KA.Впоследствие, в края на 50-те години на миналия век, поради развитието на вакуумни прекъсвачи с напречни контакти с магнитно поле, номиналният ток на прекъсване беше повишен до 3OKA.След 70-те години Toshiba Electric Company от Япония успешно разработи вакуумен прекъсвач с надлъжни контакти с магнитно поле, което допълнително увеличи номиналния ток на прекъсване до повече от 5OKA.Понастоящем вакуумните прекъсвачи са широко използвани в 1KV и 35kV електроразпределителни системи, а номиналният ток на прекъсване може да достигне 5OKA-100KAo.Някои страни също са произвели вакуумни прекъсвачи 72kV/84kV, но броят им е малък.DC генератор за високо напрежение

През последните години производството на вакуумни прекъсвачи в Китай също се развива бързо.Понастоящем технологията на вътрешните вакуумни прекъсвачи е равна на тази на чуждестранните продукти.Има вакуумни прекъсвачи, използващи технология за вертикално и хоризонтално магнитно поле и технология за контакт с централно запалване.Контактите, изработени от материали от сплав Cu Cr, успешно разединиха вакуумни прекъсвачи 5OKA и 63kAo в Китай, които достигнаха по-високо ниво.Вакуумният прекъсвач може напълно да използва битови вакуумни прекъсвачи.

2.2Характеристики на вакуумен прекъсвач

Вакуумната дъгогасителна камера е ключовият компонент на вакуумния прекъсвач.Поддържа се и се запечатва от стъкло или керамика.Вътре има динамични и статични контакти и екраниращи капаци.В камерата има отрицателно налягане.Степента на вакуум е 133 × 10 Nine 133 × LOJPa, за да се гарантира ефективността на гасене на дъгата и нивото на изолация при счупване.Когато степента на вакуум намалее, неговата ефективност на счупване ще бъде значително намалена.Следователно камерата за гасене на вакуумна дъга не трябва да бъде въздействана от никаква външна сила и не трябва да бъде удряна или удряна с ръце.Не трябва да се натоварва при преместване и поддръжка.Забранено е поставянето на каквото и да било върху вакуумния прекъсвач, за да се предотврати повреда на вакуумната дъгогасителна камера при падане.Преди доставката вакуумният прекъсвач трябва да бъде подложен на стриктна проверка за паралелност и монтаж.По време на поддръжката всички болтове на дъгогасителната камера трябва да бъдат затегнати, за да се осигури равномерно напрежение.

Вакуумният прекъсвач прекъсва тока и гаси дъгата във вакуумната дъгогасителна камера.Самият вакуумен прекъсвач обаче няма устройство за качествено и количествено наблюдение на характеристиките на степента на вакуум, така че повредата за намаляване на степента на вакуум е скрита повреда.В същото време намаляването на степента на вакуум ще повлияе сериозно на способността на вакуумния прекъсвач да прекъсва свръхток и ще доведе до рязък спад в експлоатационния живот на прекъсвача, което ще доведе до експлозия на превключвателя, когато е сериозно.

За да обобщим, основният проблем на вакуумния прекъсвач е, че степента на вакуум е намалена.Основните причини за намаляване на вакуума са следните.

(1) Вакуумният прекъсвач е деликатен компонент.След като напусне фабриката, фабриката за електронни тръби може да има изтичане на стъклени или керамични уплътнения след многократни неравности при транспортиране, удари при монтаж, случайни сблъсъци и др.

(2) Има проблеми в материала или производствения процес на вакуумния прекъсвач и след множество операции се появяват точки на теч.

(3) За вакуумния прекъсвач от разделен тип, като например електромагнитния механизъм за управление, когато работи, поради голямото разстояние на работната връзка, той пряко влияе върху синхронизацията, отскачането, прехода и други характеристики на превключвателя, за да ускори намаляване на степента на вакуум.DC генератор за високо напрежение

Метод на лечение за намаляване на степента на вакуум на вакуумния прекъсвач:

Често наблюдавайте вакуумния прекъсвач и редовно използвайте вакуумния тестер на вакуумния превключвател, за да измервате степента на вакуум на вакуумния прекъсвач, така че да се уверите, че степента на вакуум на вакуумния прекъсвач е в определения диапазон;Когато степента на вакуум намалее, вакуумният прекъсвач трябва да се смени и характерните тестове като ход, синхронизация и отскачане трябва да се направят добре.

3. Разработване на оперативен механизъм

Работният механизъм е един от важните аспекти за оценка на работата на вакуумния прекъсвач.Основната причина, която влияе върху надеждността на вакуумния прекъсвач, са механичните характеристики на работния механизъм.Според развитието на работния механизъм, той може да бъде разделен на следните категории.DC генератор за високо напрежение

3.1Ръчен задвижващ механизъм

Работният механизъм, разчитащ на директно затваряне, се нарича механизъм за ръчно управление, който се използва главно за управление на прекъсвачи с ниско ниво на напрежение и нисък номинален ток на прекъсване.Ръчният механизъм рядко се използва във външни електроцентрали, с изключение на промишлени и минни предприятия.Механизмът за ръчно управление е прост по структура, не изисква сложно спомагателно оборудване и има недостатъка, че не може да се затваря автоматично и може да се управлява само локално, което не е достатъчно безопасно.Следователно ръчният задвижващ механизъм почти е заменен от пружинния задвижващ механизъм с ръчно съхранение на енергия.

3.2Електромагнитен задвижващ механизъм

Задвижващият механизъм, който е затворен от електромагнитна сила, се нарича електромагнитен задвижващ механизъм d.Механизмът CD17 е разработен в координация с местните продукти ZN28-12.По структура той също е разположен пред и зад вакуумния прекъсвач.

Предимствата на електромагнитния задвижващ механизъм са прост механизъм, надеждна работа и ниска производствена цена.Недостатъците са, че мощността, консумирана от затварящата намотка, е твърде голяма и тя трябва да бъде подготвена [Преглед на развитието и характеристиките на вакуумния прекъсвач]: Вакуумният прекъсвач се отнася до прекъсвача, чиито контакти са затворени и отворени във вакуум.Вакуумните прекъсвачи първоначално са изследвани от Обединеното кралство и Съединените щати, а след това са разработени в Япония, Германия, бившия Съветски съюз и други страни.Китай започва да изучава теорията на вакуумния прекъсвач от 1959 г. и официално произвежда различни вакуумни прекъсвачи в началото на 70-те години

Скъпи батерии, голям затварящ ток, обемиста конструкция, дълго време на работа и постепенно намаляващ пазарен дял.

3.3Пружинен задвижващ механизъм DC генератор за високо напрежение

Пружинният задвижващ механизъм използва съхранената енергийна пружина като сила, за да накара превключвателя да реализира затварящо действие.Може да се задвижва от работна сила или двигатели с променлив и постоянен ток с малка мощност, така че силата на затваряне основно не се влияе от външни фактори (като захранващо напрежение, въздушно налягане на източник на въздух, хидравлично налягане на източник на хидравлично налягане), което може не само постигане на висока скорост на затваряне, но също така реализиране на бърза автоматична повтаряща се операция на затваряне;В допълнение, в сравнение с електромагнитния задвижващ механизъм, пружинният задвижващ механизъм има ниска цена и ниска цена.Това е най-често използваният задвижващ механизъм във вакуумния прекъсвач, като производителите му са и повече, които постоянно се подобряват.Характерни са механизмите CT17 и CT19, а с тях се използват ZN28-17, VS1 и VGl.

Като цяло пружинният задвижващ механизъм има стотици части, а трансмисионният механизъм е сравнително сложен, с висок процент на повреда, много движещи се части и високи изисквания към производствения процес.Освен това структурата на пружинния задвижващ механизъм е сложна и има много плъзгащи се триещи се повърхности и повечето от тях са в ключови части.По време на продължителна експлоатация, износването и корозията на тези части, както и загубата и втвърдяването на смазочни материали, ще доведат до експлоатационни грешки.Има основно следните недостатъци.

(1) Прекъсвачът отказва да работи, т.е. той изпраща сигнал за работа към прекъсвача, без да затваря или отваря.

(2) Превключвателят не може да бъде затворен или е изключен след затваряне.

(3) В случай на авария действието на релейната защита и прекъсвачът не могат да бъдат изключени.

(4) Изгорете затварящата намотка.

Анализ на причината за повреда на работния механизъм:

Прекъсвачът отказва да работи, което може да бъде причинено от загуба на напрежение или ниско напрежение на работното напрежение, прекъсване на работната верига, прекъсване на затварящата бобина или отварящата бобина и лош контакт на контактите на спомагателния превключвател на механизма.

Превключвателят не може да бъде затворен или е отворен след затваряне, което може да бъде причинено от ниско напрежение на работното захранване, прекомерен ход на контакта на подвижния контакт на прекъсвача, разединяване на блокиращия контакт на спомагателния превключвател и твърде малко количество връзка между полуоска на задвижващия механизъм и палеца;

По време на аварията действието на релейната защита и прекъсвачът не могат да бъдат изключени.Възможно е да има чужди тела в отварящата се желязна сърцевина, които са попречили на желязната сърцевина да действа гъвкаво, отварящият се полувал не може да се върти гъвкаво и веригата за отваряне е прекъсната.

Възможните причини за изгаряне на затварящата бобина са: DC контакторът не може да бъде изключен след затваряне, спомагателният превключвател не се завърта в отворено положение след затваряне и спомагателният превключвател е разхлабен.

3.4Механизъм с постоянен магнит

Механизмът с постоянен магнит използва нов принцип на работа, за да съчетае органично електромагнитния механизъм с постоянния магнит, като избягва неблагоприятните фактори, причинени от механично задействане при затваряне и отваряне и заключващата система.Задържащата сила, генерирана от постоянния магнит, може да поддържа вакуумния прекъсвач в затворено и отворено положение, когато е необходима механична енергия.Той е оборудван със система за управление за реализиране на всички функции, изисквани от вакуумния прекъсвач.Може да се раздели главно на два типа: моностабилен постоянен магнитен задвижващ механизъм и бистабилен постоянен магнитен задвижващ механизъм.Принципът на работа на бистабилния постоянен магнитен задвижващ механизъм е, че отварянето и затварянето на задвижващия механизъм зависи от постоянната магнитна сила;Принципът на работа на моностабилния задвижващ механизъм с постоянен магнит е бързо отваряне с помощта на пружината за съхранение на енергия и запазване на отворената позиция.Само затварянето може да запази постоянната магнитна сила.Основният продукт на Trede Electric е моностабилният задвижващ механизъм с постоянен магнит, а местните предприятия разработват главно бистабилния задвижващ механизъм с постоянен магнит.

Структурата на бистабилния задвижващ механизъм с постоянен магнит варира, но има само два вида принципи: тип двойна намотка (симетричен тип) и тип единична намотка (асиметричен тип).Тези две структури са представени накратко по-долу.

(1) Механизъм с постоянен магнит с двойна намотка

Механизмът с постоянен магнит с двойна намотка се характеризира с: използване на постоянен магнит за поддържане на вакуумния прекъсвач съответно в пределни позиции за отваряне и затваряне, използване на възбуждаща намотка за избутване на желязната сърцевина на механизма от позиция на отваряне към позиция на затваряне и използване друга възбуждаща намотка за изтласкване на желязното ядро ​​на механизма от затворено положение в отворено положение.Например механизмът за превключване VMl на ABB приема тази структура.

(2) Механизъм с постоянен магнит с една намотка

Механизмът с постоянен магнит с една намотка също използва постоянни магнити, за да поддържа вакуумния прекъсвач в граничните позиции на отваряне и затваряне, но една възбуждаща намотка се използва за отваряне и затваряне.Има и две възбуждащи намотки за отваряне и затваряне, но двете намотки са от една и съща страна и посоката на потока на паралелната намотка е противоположна.Неговият принцип е същият като този на механизма с постоянен магнит с една намотка.Енергията на затваряне идва главно от възбуждащата намотка, а енергията на отваряне идва главно от отварящата пружина.Например монтираният на колона вакуумен прекъсвач GVR, пуснат на пазара от Whipp&Bourne Company в Обединеното кралство, използва този механизъм.

Съгласно горните характеристики на механизма с постоянен магнит могат да се обобщят неговите предимства и недостатъци.Предимствата са, че конструкцията е сравнително проста, в сравнение с пружинния механизъм, неговите компоненти са намалени с около 60%;С по-малко компоненти процентът на отказ също ще бъде намален, така че надеждността е висока;Дълъг живот на механизма;Малък размер и леко тегло.Недостатъкът е, че по отношение на характеристиките на отваряне, тъй като движещата се желязна сърцевина участва в движението на отваряне, инерцията на движение на движещата се система се увеличава значително при отваряне, което е много неблагоприятно за подобряване на скоростта на твърдо отваряне;Поради високата работна мощност, тя е ограничена от капацитета на кондензатора.

4. Разработване на изолационна конструкция

Според статистиката и анализа на видовете аварии при работа на високоволтови прекъсвачи в националната електроенергийна система въз основа на съответните исторически данни, неоткриването на сметки е 22,67%;Отказът от съдействие е 6,48%;Злополуките при разбиване и правене са 9,07%;Изолационните инциденти представляват 35,47%;Злополуката при неправилна работа представлява 7,02%;Авариите при затваряне на реки представляват 7,95%;Външна сила и други аварии представляват 11 439 брутни злополуки, от които авариите с изолация и авариите с отхвърляне на разделяне са най-важните, представляващи около 60% от всички аварии.Следователно изолационната структура също е ключова точка на вакуумния прекъсвач.Според промените и развитието на изолацията на фазовата колона, тя може да бъде разделена основно на три поколения: въздушна изолация, композитна изолация и твърда запечатана изолация на стълбове.