Огляд розробки та характеристики вакуумного вимикача

[Огляд розробки та характеристик вакуумного вимикача]: вакуумний вимикач відноситься до вимикача, контакти якого замикаються та розмикаються у вакуумі.Вакуумні автоматичні вимикачі спочатку вивчалися Великобританією та Сполученими Штатами, а потім були розроблені в Японії, Німеччині, колишньому Радянському Союзі та інших країнах.Китай почав вивчати теорію вакуумного вимикача з 1959 року, і формально виробляв різні вакуумні вимикачі на початку 1970-х років.

Вакуумний вимикач відноситься до вимикача, контакти якого замикаються і розмикаються у вакуумі.

Вакуумні автоматичні вимикачі спочатку вивчалися Великобританією та Сполученими Штатами, а потім були розроблені в Японії, Німеччині, колишньому Радянському Союзі та інших країнах.Китай почав вивчати теорію вакуумних вимикачів у 1959 році та формально виробляв різні типи вакуумних вимикачів на початку 1970-х років.Постійні інновації та вдосконалення виробничих технологій, таких як вакуумний переривник, робочий механізм та рівень ізоляції, сприяли швидкому розвитку вакуумного вимикача, і було досягнуто низки значних досягнень у дослідженнях великої ємності, мініатюризації, інтелекту та надійності.

Завдяки хорошим характеристикам гасіння дуги, придатним для частої роботи, тривалому електричному ресурсу, високій надійності роботи та тривалому періоду безобслуговування, вакуумні автоматичні вимикачі широко використовуються в трансформації міських і сільських електромереж, хімічній промисловості, металургії, залізниці. електрифікація, гірнича промисловість та інші галузі енергетики Китаю.Продукти варіюються від кількох різновидів ZN1-ZN5 у минулому до десятків моделей і різновидів зараз.Номінальний струм досягає 4000А, струм відключення досягає 5ОКА, навіть 63кА, а напруга досягає 35кВ.

Розвиток і характеристики вакуумного вимикача розглядатимуться з кількох основних аспектів, включаючи розробку вакуумного вимикача, розробку робочого механізму та розробку структури ізоляції.

Розробка та характеристики вакуумних переривників

2.1Розробка вакуумних переривників

Ідея використання вакуумного середовища для гасіння дуги була висунута наприкінці 19 століття, а найперший вакуумний переривач був виготовлений у 1920-х роках.Однак через обмеження вакуумної технології, матеріалів та інших технічних рівнів це було непрактично на той час.З 1950-х років, з розвитком нових технологій, багато проблем у виробництві вакуумних переривників були вирішені, і вакуумний вимикач поступово досяг практичного рівня.У середині 1950-х років американська компанія General Electric випустила партію вакуумних вимикачів з номінальним струмом відключення 12 КА.Згодом, наприкінці 1950-х років, завдяки розробці вакуумних переривників з контактами поперечного магнітного поля, номінальний струм розриву був підвищений до 3OKA.Після 1970-х років японська компанія Toshiba Electric успішно розробила вакуумний вимикач із поздовжніми контактами магнітного поля, який додатково збільшив номінальний струм відключення до понад 5OKA.В даний час вакуумні вимикачі широко використовуються в системах розподілу електроенергії 1KV і 35kV, а номінальний струм відключення може досягати 5OKA-100KAo.Деякі країни також виробляють вакуумні вимикачі 72 кВ/84 кВ, але їх кількість невелика.Генератор постійного струму високої напруги

В останні роки виробництво вакуумних вимикачів в Китаї також швидко розвивається.В даний час технологія вітчизняних вакуумних вимикачів не поступається зарубіжним.Існують вакуумні вимикачі, що використовують технологію вертикального та горизонтального магнітного поля та технологію контакту з центральним запалюванням.Контакти, виготовлені зі сплаву Cu Cr, успішно відключили вакуумні переривачі 5OKA та 63kAo у Китаї, які досягли вищого рівня.Вакуумний вимикач може повністю використовувати побутові вакуумні вимикачі.

2.2Характеристики вакуумного переривника

Вакуумна камера гасіння дуги є ключовим компонентом вакуумного вимикача.Він підтримується і закривається склом або керамікою.Всередині є динамічні та статичні контакти та екрануючі кришки.У камері негативний тиск.Ступінь вакууму становить 133 × 10 9 133 × LOJPa, щоб забезпечити його ефективність гасіння дуги та рівень ізоляції при розриві.Коли ступінь вакууму зменшується, його розривна продуктивність буде значно знижена.Таким чином, на камеру вакуумного дугового гасіння не повинні впливати будь-які зовнішні сили, її не можна стукати або стукати руками.Його не можна навантажувати під час переміщення та обслуговування.Забороняється класти будь-які предмети на вакуумний вимикач, щоб уникнути пошкодження камери вакуумного дугового гасіння при падінні.Перед доставкою вакуумний вимикач повинен пройти сувору перевірку паралельності та складання.Під час технічного обслуговування всі болти дугогасної камери повинні бути закручені для забезпечення рівномірного напруження.

Вакуумний вимикач перериває струм і гасить дугу в камері вакуумного дугогасіння.Однак сам вакуумний вимикач не має пристрою для якісного та кількісного контролю характеристик ступеня вакууму, тому несправність зниження ступеня вакууму є прихованою несправністю.У той же час зниження ступеня вакууму серйозно вплине на здатність вакуумного вимикача відключати перевантаження по струму та призведе до різкого зниження терміну служби вимикача, що призведе до вибуху вимикача, якщо це серйозно.

Підводячи підсумок, основна проблема вакуумного переривника полягає в тому, що ступінь вакууму знижується.Основні причини зниження вакууму наступні.

(1) Вакуумний вимикач є делікатним компонентом.Після виходу з фабрики фабрика електронних трубок може мати витік скляних або керамічних ущільнювачів після багатьох транспортних ударів, ударів при монтажі, випадкових зіткнень тощо.

(2) Існують проблеми з матеріалом або виробничим процесом вакуумного переривника, і точки витоку з’являються після кількох операцій.

(3) Для роздільного типу вакуумного вимикача, такого як електромагнітний механізм керування, під час роботи через велику відстань робочого з’єднання це безпосередньо впливає на синхронізацію, відскок, перехід та інші характеристики вимикача для прискорення зниження ступеня вакууму.Генератор постійного струму високої напруги

Спосіб лікування зниження ступеня розрідження вакуумного переривника:

Часто спостерігайте за вакуумним переривачем і регулярно використовуйте вакуумний тестер вакуумного перемикача, щоб виміряти ступінь вакууму вакуумного переривача, щоб переконатися, що ступінь вакууму вакуумного переривача знаходиться в межах зазначеного діапазону;Коли ступінь вакууму зменшується, вакуумний переривник необхідно замінити, а характерні випробування, такі як хід, синхронізація та відскок, повинні бути добре виконані.

3. Розробка робочого механізму

Механізм роботи є одним із важливих аспектів для оцінки продуктивності вакуумного вимикача.Основною причиною, що впливає на надійність вакуумного вимикача, є механічні характеристики приводу.Відповідно до розвитку робочого механізму, його можна розділити на наступні категорії.Генератор постійного струму високої напруги

3.1Механізм ручного керування

Механізм керування, що базується на прямому замиканні, називається механізмом ручного керування, який в основному використовується для керування автоматичними вимикачами з низьким рівнем напруги та низьким номінальним струмом відключення.Ручний механізм рідко використовується в зовнішніх енергетичних цехах, за винятком промислових і гірничодобувних підприємств.Механізм ручного керування простий за структурою, не потребує складного допоміжного обладнання та має той недолік, що він не може автоматично повторного замикання та може керуватися лише локально, що є недостатньо безпечним.Тому ручний механізм приводу майже витіснений пружинним механізмом приводу з ручним накопиченням енергії.

3.2Електромагнітний робочий механізм

Механізм приводу, який замикається електромагнітною силою, називається електромагнітним приводом d.Механізм CD17 розроблений у співпраці з вітчизняною продукцією ZN28-12.За структурою він також розташований перед і позаду вакуумного переривника.

Перевагами електромагнітного приводу є простота механізму, надійність роботи та низька вартість виготовлення.Недоліки полягають у тому, що потужність, споживана котушкою замикання, занадто велика, і її потрібно підготувати [Огляд розробки та характеристик вакуумного вимикача]: Вакуумний вимикач відноситься до вимикача, контакти якого замикаються та розмикаються. у вакуумі.Вакуумні автоматичні вимикачі спочатку вивчалися Великобританією та Сполученими Штатами, а потім були розроблені в Японії, Німеччині, колишньому Радянському Союзі та інших країнах.Китай почав вивчати теорію вакуумного вимикача з 1959 року, і формально виробляв різні вакуумні вимикачі на початку 1970-х років.

Дорогі акумулятори, великий струм замикання, громіздка конструкція, тривалий час роботи та поступове зменшення частки ринку.

3.3Пружинний привод Генератор постійного струму високої напруги

Пружинний робочий механізм використовує накопичену енергію пружини як силу, щоб змусити перемикач реалізувати дію закриття.Він може керуватися робочою силою або малопотужними двигунами змінного та постійного струму, тому на потужність закриття в основному не впливають зовнішні фактори (такі як напруга джерела живлення, тиск повітря джерела повітря, гідравлічний тиск джерела гідравлічного тиску), які можуть не тільки досягти високої швидкості закриття, але також реалізувати швидку автоматичну повторну операцію закриття;Крім того, порівняно з електромагнітним механізмом приводу пружинний механізм приводу має низьку вартість і низьку ціну.Це найбільш часто використовуваний робочий механізм у вакуумних вимикачах, і його виробники також постійно вдосконалюють.Типовими є механізми СТ17 і СТ19, з ними використовуються ЗН28-17, ВС1 і ВГл.

Як правило, пружинний робочий механізм складається з сотень частин, а механізм передачі є відносно складним, з високим рівнем відмов, великою кількістю рухомих частин і високими вимогами до виробничого процесу.Крім того, структура механізму пружинного приводу є складною, і є багато поверхонь тертя ковзання, і більшість з них знаходяться в ключових частинах.Під час тривалої експлуатації знос і корозія цих деталей, а також втрата і затвердіння мастильних матеріалів призведуть до помилок у роботі.В основному є наступні недоліки.

(1) Автоматичний вимикач відмовляється працювати, тобто він надсилає сигнал спрацьовування на автоматичний вимикач без замикання або розмикання.

(2) Вимикач не може бути замкнутий або відключений після замикання.

(3) У разі аварії релейний захист і автоматичний вимикач не можуть бути відключені.

(4) Спаліть запірну котушку.

Аналіз причин несправності робочого механізму:

Автоматичний вимикач відмовляється спрацьовувати, що може бути викликано втратою напруги або зниженням робочої напруги, відключенням робочого кола, відключенням котушки замикання або котушки розмикання, а також поганим контактом контактів допоміжного вимикача. на механізмі.

Перемикач не може бути закритий або розімкнутий після замикання, що може бути викликано низькою напругою робочого джерела живлення, надмірним ходом контакту рухомого контакту автоматичного вимикача, роз’єднанням блокувального контакту допоміжного вимикача та занадто малою величиною з'єднання півосі приводу і собачки;

Під час аварії не вдалося відключити релейний захист та автоматичний вимикач.Можливо, у залізному сердечнику, що відкривається, є сторонні предмети, які заважали залізному сердечнику діяти гнучко, напіввал спрацьовування відкривання не міг гнучко обертатися, а ланцюг розмикання був роз’єднаний.

Можливі причини згоряння котушки замикання: контактор постійного струму не може бути від’єднаний після замикання, допоміжний вимикач не повертається у положення розмикання після замикання, а допоміжний вимикач ослаблений.

3.4Механізм постійного магніту

У механізмі з постійним магнітом використовується новий принцип роботи, щоб органічно поєднати електромагнітний механізм із постійним магнітом, уникаючи несприятливих факторів, викликаних механічним спрацьовуванням у положенні закриття та відкриття та системою блокування.Утримуюча сила, що створюється постійним магнітом, може утримувати вакуумний вимикач у закритому та відкритому положеннях, коли потрібна будь-яка механічна енергія.Він оснащений системою керування для реалізації всіх функцій, необхідних вакуумному вимикачу.В основному його можна розділити на два типи: моностабільний постійний магнітний привід і бістабільний постійний магнітний привід.Принцип роботи бістабільного постійного магнітного приводу полягає в тому, що відкриття та закриття приводу залежить від постійної магнітної сили;Принцип роботи моностабільного робочого механізму з постійним магнітом полягає у швидкому відкритті за допомогою пружини накопичення енергії та збереженні відкритого положення.Лише закриття може зберегти постійну магнітну силу.Основним продуктом Trede Electric є моностабільний привід з постійним магнітом, а вітчизняні підприємства в основному розробляють бістабільний привід з постійним магнітом.

Структура приводу з бістабільним постійним магнітом різна, але існує лише два типи принципів: тип подвійної котушки (симетричний тип) і одинарний тип котушки (асиметричний тип).Ці дві структури коротко представлені нижче.

(1) Механізм постійного магніту з подвійною котушкою

Механізм постійного магніту з подвійною котушкою характеризується: використанням постійного магніту для утримання вакуумного вимикача в граничних положеннях відкриття та закриття відповідно, використанням котушки збудження для штовхання залізного сердечника механізму з положення відкриття в положення закриття та використанням іншу котушку збудження, щоб штовхати залізний сердечник механізму з положення закриття в положення відкриття.Наприклад, механізм перемикання VMl компанії АББ приймає цю структуру.

(2) Механізм постійного магніту з однією котушкою

Механізм постійного магніту з однією котушкою також використовує постійні магніти для утримання вакуумного вимикача в граничних положеннях розмикання та замикання, але для розмикання та замикання використовується одна котушка збудження.Є також дві котушки збудження для відкриття та закриття, але дві котушки знаходяться з одного боку, а напрямок потоку паралельної котушки протилежний.Його принцип такий же, як і в однокотушковому механізмі постійного магніту.Енергія закриття в основному надходить від котушки збудження, а енергія відкриття в основному надходить від пружини відкриття.Наприклад, вакуумний вимикач GVR, що монтується на колоні, випущений компанією Whipp&Bourne у Великобританії, використовує цей механізм.

Відповідно до наведених вище характеристик механізму постійного магніту можна підсумувати його переваги та недоліки.Перевагами є те, що конструкція є відносно простою, порівняно з пружинним механізмом, її компоненти зменшені приблизно на 60%;З меншою кількістю компонентів рівень відмов також буде знижений, тому надійність висока;Тривалий термін служби механізму;Невеликий розмір і легка вага.Недоліком є ​​те, що з точки зору характеристик відкривання, оскільки рухомий залізний сердечник бере участь у відкриваючому русі, інерція руху рухомої системи значно збільшується під час відкривання, що є дуже несприятливим для підвищення швидкості жорсткого відкриття;Через високу робочу потужність вона обмежена ємністю конденсатора.

4. Розробка конструкції ізоляції

Відповідно до статистичних даних та аналізу типів аварій при роботі високовольтних вимикачів в національній енергосистемі на основі відповідних історичних даних, невідкриття рахунків становить 22,67%;Відмова від співпраці становила 6,48%;На нещасні випадки, пов'язані зі зломом і виготовленням, припадає 9,07%;Аварії ізоляції склали 35,47%;Аварія неправильної операції склала 7,02%;Аварії з перекриттям річок становлять 7,95%;Зовнішня сила та інші нещасні випадки спричинили 11 439 загальних випадків, з яких найбільш помітними були випадки ізоляції та випадки, пов’язані з відривом, на які припадало близько 60% усіх нещасних випадків.Таким чином, структура ізоляції також є ключовим моментом вакуумного вимикача.Відповідно до змін і розвитку фазової ізоляції колон, її можна в основному розділити на три покоління: повітряна ізоляція, композитна ізоляція та суцільна герметична ізоляція стовпа.