Oversigt over udviklingen og karakteristika for vakuumafbryder

[Oversigt over udviklingen og karakteristika for vakuumafbryder]: vakuumafbryder refererer til den afbryder, hvis kontakter er lukket og åbnet i vakuum.Vakuumafbrydere blev oprindeligt undersøgt af Storbritannien og USA og udviklede sig derefter til Japan, Tyskland, det tidligere Sovjetunionen og andre lande.Kina begyndte at studere teorien om vakuumafbryder fra 1959 og producerede formelt forskellige vakuumafbrydere i begyndelsen af ​​1970'erne

Vakuumafbryder refererer til afbryderen, hvis kontakter er lukket og åbnet i vakuum.

Vakuumafbrydere blev oprindeligt undersøgt af Storbritannien og USA og udviklede sig derefter til Japan, Tyskland, det tidligere Sovjetunionen og andre lande.Kina begyndte at studere teorien om vakuumafbrydere i 1959 og producerede formelt forskellige typer vakuumafbrydere i begyndelsen af ​​1970'erne.Den kontinuerlige innovation og forbedring af fremstillingsteknologier såsom vakuumafbryder, betjeningsmekanisme og isoleringsniveau har fået vakuumafbryderen til at udvikle sig hurtigt, og der er opnået en række betydelige resultater i forskningen af ​​stor kapacitet, miniaturisering, intelligens og pålidelighed.

Med fordelene ved gode lysbueslukningsegenskaber, velegnet til hyppig drift, lang elektrisk levetid, høj driftspålidelighed og lang vedligeholdelsesfri periode, er vakuumafbrydere blevet meget udbredt i transformation af strømnet i byer og landdistrikter, kemisk industri, metallurgi, jernbaner elektrificering, minedrift og andre industrier i Kinas elindustri.Produkterne spænder fra flere varianter af ZN1-ZN5 tidligere til snesevis af modeller og varianter nu.Den nominelle strøm når 4000A, brudstrømmen når 5OKA, endda 63kA, og spændingen når 35kV.

Udviklingen og karakteristika af vakuumafbryder vil blive set fra flere hovedaspekter, herunder udviklingen af ​​vakuumafbryder, udvikling af betjeningsmekanisme og udvikling af isoleringsstruktur.

Udvikling og karakteristika for vakuumafbrydere

2.1Udvikling af vakuumafbrydere

Ideen om at bruge vakuummedium til at slukke lysbuen blev fremsat i slutningen af ​​det 19. århundrede, og den tidligste vakuumafbryder blev fremstillet i 1920'erne.Men på grund af begrænsningerne af vakuumteknologi, materialer og andre tekniske niveauer, var det ikke praktisk på det tidspunkt.Siden 1950'erne, med udviklingen af ​​ny teknologi, er mange problemer i fremstillingen af ​​vakuumafbrydere blevet løst, og vakuumkontakten har efterhånden nået det praktiske niveau.I midten af ​​1950'erne producerede General Electric Company i USA et parti vakuumafbrydere med nominel brydestrøm på 12KA.Efterfølgende, i slutningen af ​​1950'erne, på grund af udviklingen af ​​vakuumafbrydere med tværgående magnetfeltkontakter, blev den nominelle brydestrøm hævet til 3OKA.Efter 1970'erne udviklede Toshiba Electric Company i Japan med succes en vakuumafbryder med langsgående magnetfeltkontakter, som yderligere øgede den nominelle brydestrøm til mere end 5OKA.På nuværende tidspunkt er vakuumafbrydere blevet meget brugt i 1KV og 35kV strømdistributionssystemer, og den nominelle brudstrøm kan nå 5OKA-100KAo.Nogle lande har også produceret 72kV/84kV vakuumafbrydere, men antallet er lille.DC højspændingsgenerator

I de senere år har produktionen af ​​vakuumafbrydere i Kina også udviklet sig hurtigt.På nuværende tidspunkt er teknologien for indenlandske vakuumafbrydere på niveau med udenlandske produkter.Der er vakuumafbrydere, der bruger vertikal og horisontal magnetfeltteknologi og central tændingskontaktteknologi.Kontakterne lavet af Cu Cr-legeringsmaterialer har med succes afbrudt 5OKA og 63kAo vakuumafbrydere i Kina, som har nået et højere niveau.Vakuumafbryderen kan helt bruge vakuumafbrydere til hjemmet.

2.2Egenskaber ved vakuumafbryder

Vakuumbueslukningskammeret er nøglekomponenten i vakuumafbryderen.Det er understøttet og forseglet af glas eller keramik.Der er dynamiske og statiske kontakter og afskærmningsdæksler indeni.Der er undertryk i kammeret.Vakuumgraden er 133 × 10 Nine 133 × LOJPa for at sikre dens lysbueslukningsevne og isoleringsniveau ved brud.Når vakuumgraden falder, vil dens brydeevne blive væsentligt reduceret.Derfor må vakuumbueslukningskammeret ikke blive ramt af nogen ydre kraft, og det må ikke bankes eller slås med hænder.Det må ikke belastes under flytning og vedligeholdelse.Det er forbudt at sætte noget på vakuumafbryderen for at forhindre, at vakuumbueslukningskammeret bliver beskadiget, når det falder.Før levering skal vakuumafbryderen gennemgå en streng parallel inspektion og montering.Under vedligeholdelse skal alle bolte i lysbueslukningskammeret fastgøres for at sikre ensartet belastning.

Vakuumafbryderen afbryder strømmen og slukker lysbuen i vakuumbueslukningskammeret.Selve vakuumafbryderen har dog ikke en anordning til kvalitativt og kvantitativt at overvåge vakuumgradskarakteristika, så vakuumgradreduktionsfejlen er en skjult fejl.Samtidig vil reduktionen af ​​vakuumgraden alvorligt påvirke vakuumafbryderens evne til at afbryde overstrømmen og føre til et kraftigt fald i afbryderens levetid, hvilket vil føre til, at kontakten eksploderer, når den er alvorlig.

For at opsummere er hovedproblemet ved vakuumafbryderen, at vakuumgraden reduceres.De vigtigste årsager til vakuumreduktion er som følger.

(1) Vakuumafbryderen er en delikat komponent.Efter at have forladt fabrikken, kan den elektroniske rørfabrik have lækage af glas eller keramiske tætninger efter mange gange med transportbuler, installationsstød, utilsigtede kollisioner osv.

(2) Der er problemer i materialet eller fremstillingsprocessen af ​​vakuumafbryderen, og lækagepunkter vises efter flere operationer.

(3) For den split-type vakuumafbryder, såsom den elektromagnetiske betjeningsmekanisme, under drift, på grund af den store afstand af driftsforbindelsen, påvirker den direkte synkroniseringen, hoppen, overkørsel og andre karakteristika af kontakten for at fremskynde reduktion af vakuumgrad.DC højspændingsgenerator

Behandlingsmetode til at reducere vakuumgraden af ​​vakuumafbryderen:

Observer ofte vakuumafbryderen, og brug regelmæssigt vakuumtesteren til vakuumafbryderen til at måle vakuumgraden af ​​vakuumafbryderen for at sikre, at vakuumgraden af ​​vakuumafbryderen er inden for det specificerede område;Når vakuumgraden falder, skal vakuumafbryderen udskiftes, og de karakteristiske tests som slag, synkronisering og bounce skal udføres godt.

3. Udvikling af driftsmekanisme

Betjeningsmekanisme er et af de vigtige aspekter for at evaluere ydeevnen af ​​vakuumafbryder.Hovedårsagen, der påvirker pålideligheden af ​​vakuumafbryderen, er de mekaniske egenskaber ved driftsmekanismen.I henhold til udviklingen af ​​betjeningsmekanismen kan den opdeles i følgende kategorier.DC højspændingsgenerator

3.1Manuel betjeningsmekanisme

Betjeningsmekanismen, der er afhængig af direkte lukning, kaldes manuel betjeningsmekanisme, som hovedsageligt bruges til at betjene afbrydere med lavt spændingsniveau og lav nominel brudstrøm.Den manuelle mekanisme er sjældent blevet brugt i udendørs kraftafdelinger undtagen industri- og minevirksomheder.Den manuelle betjeningsmekanisme er enkel i opbygningen, kræver ikke komplekst hjælpeudstyr og har den ulempe, at den ikke automatisk kan genlukke og kun kan betjenes lokalt, hvilket ikke er sikkert nok.Derfor er den manuelle betjeningsmekanisme næsten erstattet af fjederbetjeningsmekanismen med manuel energilagring.

3.2Elektromagnetisk betjeningsmekanisme

Driftsmekanismen, der er lukket af elektromagnetisk kraft, kaldes elektromagnetisk driftsmekanisme d.CD17-mekanisme er udviklet i koordination med indenlandske ZN28-12-produkter.I strukturen er den også anbragt foran og bagved vakuumafbryderen.

Fordelene ved den elektromagnetiske betjeningsmekanisme er enkel mekanisme, pålidelig drift og lave fremstillingsomkostninger.Ulemperne er, at den strøm, der forbruges af lukkespolen, er for stor, og den skal forberedes [Oversigt over udviklingen og karakteristika for vakuumafbryderen]: Vakuumafbryderen refererer til den afbryder, hvis kontakter er lukkede og åbnede i vakuum.Vakuumafbrydere blev oprindeligt undersøgt af Storbritannien og USA og udviklede sig derefter til Japan, Tyskland, det tidligere Sovjetunionen og andre lande.Kina begyndte at studere teorien om vakuumafbryder fra 1959 og producerede formelt forskellige vakuumafbrydere i begyndelsen af ​​1970'erne

Dyre batterier, stor lukkestrøm, omfangsrig struktur, lang driftstid og gradvist reduceret markedsandel.

3.3Fjederdriftsmekanisme DC højspændingsgenerator

Fjederens betjeningsmekanisme bruger den lagrede energifjeder som kraften til at få kontakten til at realisere lukkevirkning.Den kan drives af arbejdskraft eller små vekselstrøms- og jævnstrømsmotorer, så lukkekraften er dybest set ikke påvirket af eksterne faktorer (såsom strømforsyningsspænding, lufttryk fra luftkilde, hydraulisk tryk af hydraulisk trykkilde), hvilket ikke kun kan opnå høj lukkehastighed, men realiser også hurtig automatisk gentagen lukning;Derudover, sammenlignet med den elektromagnetiske driftsmekanisme, har fjederdriftsmekanismen lave omkostninger og lav pris.Det er den mest almindeligt anvendte betjeningsmekanisme i vakuumafbryderen, og dens producenter er også flere, som konstant forbedres.CT17 og CT19 mekanismer er typiske, og ZN28-17, VS1 og VGl bruges sammen med dem.

Generelt har fjederdriftsmekanismen hundredvis af dele, og transmissionsmekanismen er relativt kompleks med høj fejlrate, mange bevægelige dele og høje krav til fremstillingsprocessen.Derudover er strukturen af ​​fjederbetjeningsmekanismen kompleks, og der er mange glidende friktionsoverflader, og de fleste af dem er i nøgledele.Under langvarig drift vil slid og korrosion af disse dele, samt tab og hærdning af smøremidler, føre til driftsfejl.Der er hovedsageligt følgende mangler.

(1) Afbryderen nægter at fungere, det vil sige, at den sender driftssignal til afbryderen uden at lukke eller åbne.

(2) Kontakten kan ikke lukkes eller afbrydes efter lukning.

(3) I tilfælde af uheld kan relæbeskyttelse og afbryder ikke afbrydes.

(4) Brænd lukkespolen ud.

Fejlårsagsanalyse af driftsmekanisme:

Afbryderen nægter at fungere, hvilket kan være forårsaget af tab af spænding eller underspænding af driftsspændingen, afbrydelse af driftskredsløb, afbrydelse af lukkespolen eller åbningsspolen og den dårlige kontakt mellem hjælpekontaktens kontakter på mekanismen.

Kontakten kan ikke lukkes eller åbnes efter lukning, hvilket kan være forårsaget af underspænding af driftsstrømforsyningen, for stor kontaktvandring af den bevægelige kontakt på afbryderen, frakobling af hjælpekontaktens låsekontakt og for lille mængde forbindelse mellem den halve aksel af betjeningsmekanismen og palen;

Under ulykken kunne relæbeskyttelsen og afbryderen ikke afbrydes.Det kan være, at der er fremmedlegemer i åbningsjernkernen, der forhindrede jernkernen i at virke fleksibelt, åbningsudløserhalvakslen kunne ikke rotere fleksibelt, og åbningsoperationskredsløbet blev afbrudt.

De mulige årsager til afbrænding af lukkespolen er: DC-kontaktoren kan ikke afbrydes efter lukning, hjælpekontakten drejer ikke til åbningsposition efter lukning, og hjælpekontakten er løs.

3.4Permanent magnet mekanisme

Den permanente magnetmekanisme bruger et nyt arbejdsprincip til organisk at kombinere den elektromagnetiske mekanisme med den permanente magnet, og undgår de negative faktorer forårsaget af mekanisk udløsning ved lukke- og åbningspositionen og låsesystemet.Holdekraften, der genereres af den permanente magnet, kan holde vakuumafbryderen i lukke- og åbnepositioner, når der kræves mekanisk energi.Den er udstyret med et kontrolsystem til at realisere alle de funktioner, der kræves af vakuumafbryderen.Det kan hovedsageligt opdeles i to typer: monostabil permanent magnetisk aktuator og bistabil permanent magnetisk aktuator.Arbejdsprincippet for bistabil permanent magnetisk aktuator er, at åbning og lukning af aktuatoren afhænger af permanent magnetisk kraft;Funktionsprincippet for den monostabile permanentmagnet-betjeningsmekanisme er at åbne hurtigt ved hjælp af energilagringsfjederen og holde åbningspositionen.Kun lukning kan bevare den permanente magnetiske kraft.Trede Electrics hovedprodukt er den monostabile permanentmagnetaktuator, og de indenlandske virksomheder udvikler hovedsageligt den bistabile permanentmagnetaktuator.

Strukturen af ​​den bistabile permanentmagnetaktuator varierer, men der er kun to slags principper: dobbeltspoletype (symmetrisk type) og enkeltspoletype (asymmetrisk type).Disse to strukturer introduceres kort nedenfor.

(1) Dobbelt spole permanent magnet mekanisme

Den dobbelte spole permanentmagnetmekanisme er kendetegnet ved: at bruge permanent magnet til at holde vakuumafbryderen i henholdsvis åbnings- og lukkepositionen, bruge excitationsspolen til at skubbe jernkernen af ​​mekanismen fra åbningspositionen til lukkepositionen, og vha. en anden excitationsspole til at skubbe jernkernen af ​​mekanismen fra lukkeposition til åbningsposition.For eksempel adopterer ABB's VMl switch-mekanisme denne struktur.

(2) Permanentmagnetmekanisme med enkelt spole

Enkeltspolens permanentmagnetmekanisme bruger også permanente magneter til at holde vakuumafbryderen ved grænsepositionerne for åbning og lukning, men en spændende spole bruges til åbning og lukning.Der er også to excitationsspoler til åbning og lukning, men de to spoler er på samme side, og strømningsretningen af ​​den parallelle spole er modsat.Dens princip er det samme som for en permanent magnetmekanisme med en enkelt spole.Lukkeenergien kommer hovedsageligt fra excitationsspolen, og åbningsenergien kommer hovedsageligt fra åbningsfjederen.For eksempel anvender den GVR-søjlemonterede vakuumafbryder lanceret af Whipp&Bourne Company i Storbritannien denne mekanisme.

Ifølge de ovennævnte karakteristika ved permanentmagnetmekanismen kan dens fordele og ulemper opsummeres.Fordelene er, at strukturen er relativt enkel, sammenlignet med fjedermekanismen er dens komponenter reduceret med omkring 60%;Med færre komponenter vil fejlraten også blive reduceret, så pålideligheden er høj;Lang levetid for mekanismen;Lille størrelse og let vægt.Ulempen er, at med hensyn til åbningskarakteristika, fordi den bevægelige jernkerne deltager i åbningsbevægelsen, øges bevægelsesinertien af ​​det bevægelige system betydeligt ved åbning, hvilket er meget ugunstigt for at forbedre hastigheden af ​​stiv åbning;På grund af høj driftseffekt er den begrænset af kondensatorkapaciteten.

4. Udvikling af isoleringsstruktur

Ifølge statistikken og analysen af ​​ulykkestyperne i driften af ​​højspændingsafbrydere i det nationale elsystem baseret på relevante historiske data, tegner den manglende åbning sig for 22,67%;Afvisning af at samarbejde udgjorde 6,48 %;Brækulykkerne tegnede sig for 9,07 %;Isoleringsulykker tegnede sig for 35,47 %;Fejldrift ulykke tegnede sig for 7,02%;Flodlukningsulykker tegner sig for 7,95 %;Ekstern kraft og andre ulykker tegnede sig for 11.439 brutto, hvoraf isoleringsulykker og adskillelsesulykker var de mest fremtrædende og tegnede sig for omkring 60% af alle ulykker.Derfor er isoleringsstruktur også et nøglepunkt for vakuumafbryder.I henhold til ændringerne og udviklingen af ​​fasesøjleisolering kan den grundlæggende opdeles i tre generationer: luftisolering, kompositisolering og solid forseglet polisolering.