Обзор разработки и характеристики вакуумного выключателя

[Обзор разработки и характеристик вакуумного выключателя]: вакуумный выключатель относится к выключателю, контакты которого замыкаются и размыкаются в вакууме.Вакуумные автоматические выключатели были первоначально изучены в Великобритании и США, а затем разработаны в Японии, Германии, бывшем Советском Союзе и других странах.Китай начал изучать теорию вакуумных выключателей с 1959 года и официально производил различные вакуумные выключатели в начале 1970-х годов.

Вакуумный автоматический выключатель относится к автоматическому выключателю, контакты которого замыкаются и размыкаются в вакууме.

Вакуумные автоматические выключатели были первоначально изучены в Великобритании и США, а затем разработаны в Японии, Германии, бывшем Советском Союзе и других странах.Китай начал изучать теорию вакуумных выключателей в 1959 году и официально производил различные типы вакуумных выключателей в начале 1970-х годов.Постоянные инновации и совершенствование производственных технологий, таких как вакуумный прерыватель, рабочий механизм и уровень изоляции, привели к быстрому развитию вакуумного автоматического выключателя, и был достигнут ряд значительных достижений в исследованиях большой емкости, миниатюризации, интеллекта и надежности.

Обладая такими преимуществами, как хорошие характеристики гашения дуги, пригодность для частого использования, длительный срок службы, высокая надежность работы и длительный период без технического обслуживания, вакуумные автоматические выключатели широко используются в преобразовании городских и сельских электросетей, химической промышленности, металлургии, железной дороге. электрификация, горнодобывающая и другие отрасли электроэнергетики Китая.Ассортимент продукции варьируется от нескольких разновидностей ZN1-ZN5 в прошлом до десятков моделей и разновидностей в настоящее время.Номинальный ток достигает 4000А, ток отключения достигает 5ОКА, даже 63кА, а напряжение достигает 35кВ.

Развитие и характеристики вакуумного выключателя будут рассматриваться с нескольких основных аспектов, включая разработку вакуумного прерывателя, разработку рабочего механизма и разработку конструкции изоляции.

Разработка и характеристики вакуумных прерывателей

2.1Разработка вакуумных прерывателей

Идея использования вакуумной среды для гашения дуги была выдвинута в конце 19 века, а первый вакуумный прерыватель был изготовлен в 1920-х годах.Однако из-за ограничений вакуумной технологии, материалов и других технических уровней в то время это было непрактично.С 1950-х годов, с развитием новой технологии, многие проблемы в производстве вакуумных прерывателей были решены, и вакуумный выключатель постепенно вышел на практический уровень.В середине 1950-х годов компания «Дженерал Электрик» из США выпустила партию вакуумных выключателей с номинальным током отключения 12 кА.В дальнейшем, в конце 1950-х годов, в связи с разработкой вакуумных прерывателей с контактами поперечного магнитного поля, номинальный ток отключения был повышен до 3ОКА.После 1970-х годов японская компания Toshiba Electric Company успешно разработала вакуумный прерыватель с контактами продольного магнитного поля, что еще больше увеличило номинальный ток отключения до более чем 50 кА.В настоящее время вакуумные выключатели широко используются в системах распределения электроэнергии 1 кВ и 35 кВ, а номинальный ток отключения может достигать 5ОКА-100КАО.Некоторые страны также производили вакуумные выключатели на 72 кВ/84 кВ, но их количество невелико.Генератор постоянного тока высокого напряжения

В последние годы производство вакуумных выключателей в Китае также быстро развивается.В настоящее время технология отечественных вакуумных прерывателей не уступает зарубежной продукции.Существуют вакуумные прерыватели, использующие технологию вертикального и горизонтального магнитного поля и контактную технологию центрального зажигания.Контакты из материалов сплава Cu Cr успешно отключили вакуумные прерыватели 5OKA и 63kAo в Китае, которые достигли более высокого уровня.Вакуумный выключатель может полностью использовать бытовые вакуумные выключатели.

2.2Характеристики вакуумного прерывателя

Вакуумная камера дугогашения является ключевым компонентом вакуумного выключателя.Он поддерживается и герметизируется стеклом или керамикой.Внутри находятся динамические и статические контакты и экранирующие крышки.В камере отрицательное давление.Степень вакуума составляет 133 × 1099 133 × LOJPa, чтобы обеспечить эффективность гашения дуги и уровень изоляции при разрыве.Когда степень вакуума уменьшается, его разрывная способность будет значительно снижена.Следовательно, вакуумная камера дугогашения не должна подвергаться воздействию какой-либо внешней силы, а также не должна подвергаться ударам или ударам руками.Он не должен напрягаться при перемещении и обслуживании.Запрещается ставить что-либо на вакуумный выключатель во избежание повреждения вакуумной дугогасительной камеры при падении.Перед поставкой вакуумный выключатель должен пройти строгую проверку на параллельность и сборку.При техническом обслуживании все болты дугогасительной камеры должны быть затянуты для обеспечения равномерного напряжения.

Вакуумный выключатель прерывает ток и гасит дугу в камере вакуумного дугогашения.Однако сам вакуумный выключатель не имеет устройства для качественного и количественного контроля характеристик степени вакуума, поэтому неисправность снижения степени вакуума является скрытой неисправностью.В то же время снижение степени вакуума серьезно повлияет на способность вакуумного выключателя отключать перегрузку по току и приведет к резкому сокращению срока службы автоматического выключателя, что приведет к взрыву выключателя в серьезном состоянии.

Подводя итог, можно сказать, что основная проблема вакуумного прерывателя заключается в том, что степень вакуума снижается.Основные причины снижения вакуума следующие.

(1) Вакуумный выключатель является деликатным компонентом.После выхода с завода на заводе по производству электронных ламп может возникнуть утечка стеклянных или керамических уплотнений после многократных ударов при транспортировке, ударов при установке, случайных столкновений и т. Д.

(2) Имеются проблемы с материалом или производственным процессом вакуумного прерывателя, и точки утечки появляются после нескольких операций.

(3) Для вакуумного выключателя разделенного типа, такого как электромагнитный рабочий механизм, при работе из-за большого расстояния рабочего рычага это напрямую влияет на синхронизацию, отскок, перебег и другие характеристики переключателя для ускорения снижение степени вакуума.Генератор постоянного тока высокого напряжения

Метод обработки для снижения степени вакуума вакуумного прерывателя:

Часто наблюдайте за вакуумным прерывателем и регулярно используйте вакуумный тестер вакуумного переключателя для измерения степени вакуума вакуумного прерывателя, чтобы убедиться, что степень вакуума вакуумного прерывателя находится в пределах указанного диапазона;Когда степень вакуума снижается, вакуумный прерыватель необходимо заменить, а характеристические тесты, такие как ход, синхронизация и отскок, должны быть выполнены хорошо.

3. Разработка рабочего механизма

Рабочий механизм является одним из важных аспектов для оценки производительности вакуумного выключателя.Основной причиной, влияющей на надежность вакуумного выключателя, являются механические характеристики рабочего механизма.В зависимости от развития рабочего механизма его можно разделить на следующие категории.Генератор постоянного тока высокого напряжения

3.1Ручной рабочий механизм

Привод, основанный на прямом включении, называется ручным приводом, который в основном используется для управления автоматическими выключателями с низким уровнем напряжения и низким номинальным током отключения.Ручной механизм в наружных силовых установках применялся редко, за исключением промышленных и горнодобывающих предприятий.Механизм ручного управления прост по конструкции, не требует сложного вспомогательного оборудования и имеет недостаток, заключающийся в том, что он не может автоматически повторно включаться и может приводиться в действие только локально, что недостаточно безопасно.Таким образом, ручной привод практически вытеснен пружинным приводом с ручным накопителем энергии.

3.2Электромагнитный рабочий механизм

Рабочий механизм, замыкаемый электромагнитной силой, называется электромагнитным рабочим механизмом d.Механизм CD17 разработан совместно с отечественной продукцией ZN28-12.По конструкции он также расположен перед вакуумным прерывателем и за ним.

Преимуществами электромагнитного привода являются простой механизм, надежная работа и низкая стоимость изготовления.Недостатки заключаются в том, что мощность, потребляемая замыкающей катушкой, слишком велика, и ее необходимо подготовить [Обзор разработки и характеристик вакуумного выключателя]: Вакуумный выключатель относится к выключателю, контакты которого замыкаются и размыкаются. в вакууме.Вакуумные автоматические выключатели были первоначально изучены в Великобритании и США, а затем разработаны в Японии, Германии, бывшем Советском Союзе и других странах.Китай начал изучать теорию вакуумных выключателей с 1959 года и официально производил различные вакуумные выключатели в начале 1970-х годов.

Дорогие батареи, большой ток замыкания, громоздкая конструкция, длительное время работы и постепенное сокращение доли рынка.

3.3Пружинный привод Генератор высокого напряжения постоянного тока

Пружинный рабочий механизм использует накопленную энергию пружины в качестве силы, чтобы заставить переключатель выполнять закрывающее действие.Он может приводиться в действие рабочей силой или двигателями переменного и постоянного тока малой мощности, поэтому на мощность закрытия в основном не влияют внешние факторы (такие как напряжение питания, давление воздуха источника воздуха, гидравлическое давление источника гидравлического давления), которые могут не только достичь высокой скорости закрытия, а также реализовать быструю автоматическую повторную операцию закрытия;Кроме того, по сравнению с электромагнитным приводом, пружинный привод имеет низкую стоимость и низкую цену.Это наиболее часто используемый рабочий механизм в вакуумном выключателе, и его производителей также больше, которые постоянно совершенствуются.Типичны механизмы СТ17 и СТ19, с ними применяют ЗН28-17, ВС1 и ВГл.

Как правило, пружинный рабочий механизм состоит из сотен деталей, а передаточный механизм является относительно сложным, с высокой частотой отказов, большим количеством движущихся частей и высокими требованиями к производственному процессу.Кроме того, конструкция пружинного рабочего механизма сложна, а поверхностей трения скольжения много, и большинство из них приходится на ключевые детали.При длительной эксплуатации износ и коррозия этих деталей, а также потеря и затвердевание смазочных материалов приведут к ошибкам в эксплуатации.В основном это следующие недостатки.

(1) Выключатель отказывается работать, т. е. он посылает сигнал срабатывания выключателю без замыкания или размыкания.

(2) Выключатель не может быть замкнут или отключен после замыкания.

(3) В случае аварии действие релейной защиты и автоматический выключатель не могут быть отключены.

(4) Сжечь замыкающую катушку.

Анализ причины отказа рабочего механизма:

Автоматический выключатель отказывается срабатывать, что может быть вызвано пропаданием напряжения или недостаточным напряжением рабочего напряжения, отключением рабочей цепи, отключением замыкающей или размыкающей катушки, плохим контактом контактов вспомогательного выключателя на механизме.

Выключатель не может быть включен или размыкается после включения, что может быть вызвано недостаточным напряжением рабочего источника питания, чрезмерным ходом подвижного контакта автоматического выключателя, отключением блокировочного контакта вспомогательного выключателя и слишком малой величиной соединение полуоси рабочего механизма с собачкой;

Во время аварии не удалось отключить действие релейной защиты и автоматический выключатель.Возможно, в железном сердечнике открывания есть посторонние предметы, которые препятствуют гибкому действию железного сердечника, полуось отключения открывания не может гибко вращаться, и цепь операции открывания была отключена.

Возможные причины возгорания замыкающей катушки: контактор постоянного тока не может быть отключен после замыкания, вспомогательный переключатель не поворачивается в положение размыкания после замыкания, вспомогательный переключатель ослаблен.

3.4Механизм постоянного магнита

Механизм с постоянными магнитами использует новый принцип работы, чтобы органично объединить электромагнитный механизм с постоянным магнитом, избегая неблагоприятных факторов, вызванных механическим срабатыванием в положении закрытия и открытия и системой блокировки.Удерживающая сила, создаваемая постоянным магнитом, может удерживать вакуумный выключатель во включенном и разомкнутом положениях, когда требуется механическая энергия.Он оснащен системой управления для реализации всех функций, необходимых для вакуумного выключателя.В основном его можно разделить на два типа: моностабильный привод с постоянными магнитами и бистабильный привод с постоянными магнитами.Принцип работы бистабильного привода с постоянными магнитами заключается в том, что открытие и закрытие привода зависят от силы постоянного магнита;Принцип работы моностабильного рабочего механизма с постоянными магнитами заключается в быстром открытии с помощью пружины накопления энергии и удержании открытого положения.Только закрытие может удерживать постоянную магнитную силу.Основным продуктом Trede Electric является моностабильный привод с постоянными магнитами, а отечественные предприятия в основном разрабатывают бистабильные приводы с постоянными магнитами.

Структура бистабильного привода с постоянными магнитами различается, но есть только два принципа: тип с двойной катушкой (симметричный тип) и тип с одной катушкой (асимметричный тип).Эти две структуры кратко представлены ниже.

(1) Механизм постоянного магнита с двойной катушкой

Механизм постоянного магнита с двойной катушкой характеризуется: использованием постоянного магнита для удержания вакуумного выключателя в концевых положениях размыкания и замыкания соответственно, использованием катушки возбуждения для перемещения железного сердечника механизма из положения размыкания в положение включения и использованием другая катушка возбуждения, чтобы толкать железный сердечник механизма из закрытого положения в открытое положение.Например, механизм переключения VMI компании АВВ использует эту структуру.

(2) Механизм постоянного магнита с одной катушкой

В механизме с постоянными магнитами с одной катушкой также используются постоянные магниты для удержания вакуумного выключателя в крайних положениях размыкания и замыкания, но для размыкания и замыкания используется одна катушка возбуждения.Есть также две катушки возбуждения для открытия и закрытия, но две катушки находятся на одной стороне, а направление потока параллельной катушки противоположно.Его принцип такой же, как и у механизма с постоянным магнитом с одной катушкой.Энергия закрытия в основном исходит от катушки возбуждения, а энергия открытия - от открывающей пружины.Например, вакуумный выключатель GVR, установленный на колонне, выпущенный компанией Whipp&Bourne в Великобритании, использует этот механизм.

В соответствии с приведенными выше характеристиками механизма с постоянными магнитами можно резюмировать его преимущества и недостатки.Преимущества в том, что конструкция относительно проста, по сравнению с пружинным механизмом ее составляющие уменьшены примерно на 60%;С меньшим количеством компонентов частота отказов также будет снижена, поэтому надежность будет высокой;Долгий срок службы механизма;Небольшой размер и легкий вес.Недостатком является то, что с точки зрения характеристик открытия, поскольку движущийся железный сердечник участвует в движении открытия, инерция движения подвижной системы значительно увеличивается при открытии, что очень неблагоприятно для повышения скорости жесткого открытия;Из-за высокой рабочей мощности он ограничен емкостью конденсатора.

4. Разработка конструкции изоляции

Согласно статистике и анализу видов аварий при работе высоковольтных выключателей в национальной энергосистеме на основе актуальных исторических данных, на долю отказов приходится 22,67 %;Отказ от сотрудничества составил 6,48%;На долю аварий и аварий пришлось 9,07%;На долю аварий с изоляцией пришлось 35,47 %;несчастный случай неправильной эксплуатации составил 7,02%;На аварии с перекрытием рек приходится 7,95%;Внешние силы и другие аварии составили 11 439 брутто, из которых наиболее заметными были аварии с изоляцией и аварии с отказом от разделения, на которые пришлось около 60% всех аварий.Таким образом, структура изоляции также является ключевым моментом вакуумного выключателя.В соответствии с изменениями и развитием фазовой изоляции колонны ее можно в основном разделить на три поколения: воздушная изоляция, композитная изоляция и твердая изоляция с герметичными опорами.