Oversikt over utviklingen og egenskapene til vakuumbryter

[Oversikt over utviklingen og egenskapene til vakuumbryter]: Vakuumbryter refererer til strømbryteren hvis kontakter er lukket og åpnet i vakuum.Vakuumbrytere ble opprinnelig studert av Storbritannia og USA, og deretter utviklet til Japan, Tyskland, det tidligere Sovjetunionen og andre land.Kina begynte å studere teorien om vakuumbryter fra 1959, og produserte formelt forskjellige vakuumbrytere på begynnelsen av 1970-tallet

Vakuumbryter refererer til strømbryteren hvis kontakter er lukket og åpnet i vakuum.

Vakuumbrytere ble opprinnelig studert av Storbritannia og USA, og deretter utviklet til Japan, Tyskland, det tidligere Sovjetunionen og andre land.Kina begynte å studere teorien om vakuumbrytere i 1959, og produserte formelt forskjellige typer vakuumbrytere på begynnelsen av 1970-tallet.Den kontinuerlige innovasjonen og forbedringen av produksjonsteknologier som vakuumavbryter, driftsmekanisme og isolasjonsnivå har fått vakuumbryteren til å utvikle seg raskt, og en rekke betydelige prestasjoner har blitt gjort i forskningen av stor kapasitet, miniatyrisering, intelligens og pålitelighet.

Med fordelene med gode lysbueslukkingsegenskaper, egnet for hyppig drift, lang elektrisk levetid, høy driftspålitelighet og lang vedlikeholdsfri periode, har vakuumbrytere blitt mye brukt i transformasjon av strømnettet i urbane og landlige områder, kjemisk industri, metallurgi, jernbane. elektrifisering, gruvedrift og andre industrier i Kinas kraftindustri.Produktene spenner fra flere varianter av ZN1-ZN5 tidligere til dusinvis av modeller og varianter nå.Merkestrømmen når 4000A, brytestrømmen når 5OKA, til og med 63kA, og spenningen når 35kV.

Utviklingen og egenskapene til vakuumbryter vil bli sett fra flere hovedaspekter, inkludert utvikling av vakuumbryter, utvikling av driftsmekanisme og utvikling av isolasjonsstruktur.

Utvikling og egenskaper for vakuumavbrytere

2.1Utvikling av vakuumavbrytere

Ideen om å bruke vakuummedium for å slukke lysbuen ble fremmet på slutten av 1800-tallet, og den tidligste vakuumavbryteren ble produsert på 1920-tallet.Men på grunn av begrensningene til vakuumteknologi, materialer og andre tekniske nivåer, var det ikke praktisk på den tiden.Siden 1950-tallet, med utviklingen av ny teknologi, har mange problemer i produksjonen av vakuumavbrytere blitt løst, og vakuumbryteren har gradvis nådd det praktiske nivået.På midten av 1950-tallet produserte General Electric Company i USA et parti vakuumbrytere med nominell brytestrøm på 12KA.Deretter, på slutten av 1950-tallet, på grunn av utviklingen av vakuumavbrytere med tverrgående magnetfeltkontakter, ble den nominelle brytestrømmen hevet til 3OKA.Etter 1970-tallet utviklet Toshiba Electric Company of Japan vellykket en vakuumavbryter med langsgående magnetfeltkontakter, som ytterligere økte den nominelle brytestrømmen til mer enn 5OKA.For tiden har vakuumbrytere blitt mye brukt i 1KV og 35kV kraftdistribusjonssystemer, og den nominelle brytestrømmen kan nå 5OKA-100KAo.Noen land har også produsert 72kV/84kV vakuumavbrytere, men antallet er lite.DC høyspenningsgenerator

De siste årene har produksjonen av vakuumbrytere i Kina også utviklet seg raskt.For tiden er teknologien til innenlandske vakuumavbrytere på nivå med utenlandske produkter.Det er vakuumavbrytere som bruker vertikal og horisontal magnetfeltteknologi og sentral tenningskontaktteknologi.Kontaktene laget av Cu Cr-legeringsmaterialer har med suksess koblet 5OKA- og 63kAo-vakuumbrytere i Kina, som har nådd et høyere nivå.Vakuumbryteren kan fullstendig bruke vakuumavbrytere i hjemmet.

2.2Egenskaper for vakuumavbryter

Vakuumbueslukkingskammeret er nøkkelkomponenten i vakuumkretsbryteren.Den er støttet og forseglet av glass eller keramikk.Det er dynamiske og statiske kontakter og skjermingsdeksler inni.Det er undertrykk i kammeret.Vakuumgraden er 133 × 10 Nine 133 × LOJPa, for å sikre dens lysbueslukkingsytelse og isolasjonsnivå ved brudd.Når vakuumgraden avtar, vil bruddytelsen reduseres betydelig.Vakuumbueslukkingskammeret skal derfor ikke påvirkes av noen ytre kraft, og det skal ikke bankes eller slås med hender.Den skal ikke belastes under flytting og vedlikehold.Det er forbudt å sette noe på vakuumbryteren for å forhindre at vakuumbueslukkekammeret skades ved fall.Før levering skal vakuumbryteren gjennomgå streng parallellismeinspeksjon og montering.Under vedlikehold skal alle bolter i lysbueslukkekammeret festes for å sikre jevn påkjenning.

Vakuumbryteren avbryter strømmen og slukker lysbuen i vakuumbueslukkekammeret.Selve vakuumbryteren har imidlertid ikke en enhet for å kvalitativt og kvantitativt overvåke egenskapene til vakuumgradene, så feilen for reduksjon av vakuumgraden er en skjult feil.Samtidig vil vakuumgradsreduksjonen alvorlig påvirke vakuumbryterens evne til å kutte overstrømmen, og føre til en kraftig nedgang i strømbryterens levetid, noe som vil føre til brytereksplosjon når det er alvorlig.

For å oppsummere er hovedproblemet med vakuumavbryteren at vakuumgraden reduseres.Hovedårsakene til vakuumreduksjon er som følger.

(1) Vakuumbryteren er en delikat komponent.Etter å ha forlatt fabrikken, kan den elektroniske rørfabrikken ha lekkasje av glass eller keramiske tetninger etter mange ganger med transportstøt, installasjonsstøt, utilsiktede kollisjoner, etc.

(2) Det er problemer i materialet eller produksjonsprosessen til vakuumavbryteren, og lekkasjepunkter vises etter flere operasjoner.

(3) For den splittede vakuumkretsbryteren, for eksempel den elektromagnetiske betjeningsmekanismen, under drift, på grunn av den store avstanden til driftskoblingen, påvirker den direkte synkroniseringen, sprett, overkjøring og andre egenskaper til bryteren for å øke hastigheten på reduksjon av vakuumgrad.DC høyspenningsgenerator

Behandlingsmetode for å redusere vakuumgraden av vakuumavbryteren:

Observer ofte vakuumavbryteren, og bruk regelmessig vakuumtesteren til vakuumbryteren for å måle vakuumgraden til vakuumavbryteren, for å sikre at vakuumgraden til vakuumavbryteren er innenfor det spesifiserte området;Når vakuumgraden avtar, må vakuumavbryteren skiftes, og de karakteristiske testene som slag, synkronisering og sprett må gjøres godt.

3. Utvikling av driftsmekanisme

Betjeningsmekanisme er en av de viktige aspektene for å evaluere ytelsen til en vakuumbryter.Hovedårsaken som påvirker påliteligheten til vakuumbryteren er de mekaniske egenskapene til driftsmekanismen.I henhold til utviklingen av driftsmekanismen kan den deles inn i følgende kategorier.DC høyspenningsgenerator

3.1Manuell betjeningsmekanisme

Betjeningsmekanismen som er avhengig av direkte lukking kalles manuell betjeningsmekanisme, som hovedsakelig brukes til å betjene effektbrytere med lavt spenningsnivå og lav nominell brytestrøm.Den manuelle mekanismen har sjelden blitt brukt i utendørs kraftavdelinger bortsett fra industri- og gruvebedrifter.Den manuelle betjeningsmekanismen er enkel i strukturen, krever ikke komplekst hjelpeutstyr og har den ulempen at den ikke kan lukkes automatisk igjen og kun kan betjenes lokalt, noe som ikke er sikkert nok.Derfor er den manuelle betjeningsmekanismen nesten erstattet av fjærbetjeningsmekanismen med manuell energilagring.

3.2Elektromagnetisk betjeningsmekanisme

Driftsmekanismen som er lukket av elektromagnetisk kraft kalles elektromagnetisk driftsmekanisme d.CD17-mekanismen er utviklet i koordinering med innenlandske ZN28-12-produkter.I struktur er den også anordnet foran og bak vakuumavbryteren.

Fordelene med den elektromagnetiske driftsmekanismen er enkel mekanisme, pålitelig drift og lave produksjonskostnader.Ulempene er at strømmen som forbrukes av lukkespolen er for stor, og den må forberedes [Oversikt over utviklingen og egenskapene til vakuumbryteren]: Vakuumbryteren refererer til strømbryteren hvis kontakter er lukket og åpnet i vakuum.Vakuumbrytere ble opprinnelig studert av Storbritannia og USA, og deretter utviklet til Japan, Tyskland, det tidligere Sovjetunionen og andre land.Kina begynte å studere teorien om vakuumbryter fra 1959, og produserte formelt forskjellige vakuumbrytere på begynnelsen av 1970-tallet

Dyre batterier, stor lukkestrøm, klumpete struktur, lang driftstid, og gradvis redusert markedsandel.

3.3Fjærdriftsmekanisme DC høyspenningsgenerator

Fjærens betjeningsmekanisme bruker den lagrede energifjæren som kraften for å få bryteren til å realisere lukkevirkning.Den kan drives av arbeidskraft eller små vekselstrøms- og likestrømsmotorer, så lukkekraften er i utgangspunktet ikke påvirket av eksterne faktorer (som strømforsyningsspenning, lufttrykk i luftkilden, hydraulisk trykk til hydraulisk trykkkilde), som ikke bare kan oppnå høy lukkehastighet, men realiser også rask automatisk gjentatt lukkeoperasjon;I tillegg, sammenlignet med den elektromagnetiske driftsmekanismen, har fjærdriftsmekanismen lav pris og lav pris.Det er den mest brukte driftsmekanismen i vakuumbryteren, og produsentene er også flere, som stadig forbedres.CT17 og CT19 mekanismer er typiske, og ZN28-17, VS1 og VGl brukes med dem.

Generelt har fjærdriftsmekanismen hundrevis av deler, og overføringsmekanismen er relativt kompleks, med høy feilrate, mange bevegelige deler og høye krav til produksjonsprosessen.I tillegg er strukturen til fjærdriftsmekanismen kompleks, og det er mange glidende friksjonsflater, og de fleste av dem er i nøkkeldeler.Ved langvarig drift vil slitasje og korrosjon av disse delene, samt tap og herding av smøremidler, føre til driftsfeil.Det er hovedsakelig følgende mangler.

(1) Strømbryteren nekter å fungere, det vil si at den sender driftssignal til strømbryteren uten å lukke eller åpne.

(2) Bryteren kan ikke lukkes eller kobles fra etter lukking.

(3) I tilfelle en ulykke kan relébeskyttelse og kretsbryter ikke kobles fra.

(4) Brenn ut lukkespolen.

Feilårsaksanalyse av driftsmekanisme:

Strømbryteren nekter å fungere, noe som kan være forårsaket av tap av spenning eller underspenning av driftsspenningen, frakobling av driftskretsen, frakobling av lukkespolen eller åpningsspolen og dårlig kontakt til hjelpebryterkontaktene på mekanismen.

Bryteren kan ikke lukkes eller åpnes etter lukking, noe som kan være forårsaket av underspenning av driftsstrømforsyningen, overdreven kontaktvandring av den bevegelige kontakten til strømbryteren, frakobling av forriglingskontakten til hjelpebryteren, og for liten mengde forbindelse mellom halvakselen til betjeningsmekanismen og pal;

Under ulykken kunne ikke relébeskyttelsen og effektbryteren kobles fra.Det kan være fremmedlegemer i den åpne jernkjernen som hindret jernkjernen i å virke fleksibelt, åpningsutløserhalvakselen kunne ikke rotere fleksibelt, og åpningsoperasjonskretsen ble frakoblet.

De mulige årsakene til å brenne lukkespolen er: DC-kontaktoren kan ikke kobles fra etter lukking, hjelpebryteren går ikke til åpningsposisjon etter lukking, og hjelpebryteren er løs.

3.4Permanent magnet mekanisme

Permanentmagnetmekanismen bruker et nytt arbeidsprinsipp for å organisk kombinere den elektromagnetiske mekanismen med permanentmagneten, og unngår de negative faktorene forårsaket av mekanisk utløsning ved lukke- og åpningsposisjon og låsesystemet.Holdekraften som genereres av permanentmagneten kan holde vakuumbryteren i lukke- og åpningsposisjoner når det kreves mekanisk energi.Den er utstyrt med et kontrollsystem for å realisere alle funksjonene som kreves av vakuumbryteren.Den kan hovedsakelig deles inn i to typer: monostabil permanent magnetisk aktuator og bistabil permanent magnetisk aktuator.Arbeidsprinsippet for bistabil permanent magnetisk aktuator er at åpning og lukking av aktuatoren avhenger av permanent magnetisk kraft;Arbeidsprinsippet til den monostabile permanentmagnetdriftsmekanismen er å raskt åpne ved hjelp av energilagringsfjæren og beholde åpningsposisjonen.Bare lukking kan beholde den permanente magnetiske kraften.Trede Electrics hovedprodukt er den monostabile permanentmagnetaktuatoren, og innenlandske bedrifter utvikler hovedsakelig den bistabile permanentmagnetaktuatoren.

Strukturen til den bistabile permanentmagnetaktuatoren varierer, men det er bare to typer prinsipper: dobbelspoletype (symmetrisk type) og enkelspoletype (asymmetrisk type).Disse to strukturene er kort introdusert nedenfor.

(1) Permanentmagnetmekanisme med dobbel spole

Permanentmagnetmekanismen med dobbel spole er kjennetegnet ved: å bruke permanent magnet for å holde vakuumbryteren i henholdsvis åpnings- og lukkeposisjonen, bruke eksitasjonsspole for å skyve jernkjernen til mekanismen fra åpningsposisjon til lukkeposisjon, og en annen eksitasjonsspole for å skyve jernkjernen til mekanismen fra lukkeposisjon til åpningsposisjon.For eksempel adopterer ABBs VMl-brytermekanisme denne strukturen.

(2) Enspols permanentmagnetmekanisme

Enkeltspolens permanentmagnetmekanisme bruker også permanente magneter for å holde vakuumbryteren ved grenseposisjonene for åpning og lukking, men en spennende spole brukes til åpning og lukking.Det er også to eksitasjonsspoler for åpning og lukking, men de to spolene er på samme side, og strømningsretningen til den parallelle spolen er motsatt.Prinsippet er det samme som for en spols permanentmagnetmekanisme.Lukkeenergien kommer hovedsakelig fra eksitasjonsspolen, og åpningsenergien kommer hovedsakelig fra åpningsfjæren.For eksempel tar den GVR-søylemonterte vakuumbryteren lansert av Whipp&Bourne Company i Storbritannia denne mekanismen.

I henhold til de ovennevnte egenskapene til permanentmagnetmekanismen, kan dens fordeler og ulemper oppsummeres.Fordelene er at strukturen er relativt enkel, sammenlignet med fjærmekanismen er komponentene redusert med omtrent 60%;Med færre komponenter vil også feilraten reduseres, slik at påliteligheten er høy;Lang levetid for mekanismen;Liten størrelse og lett vekt.Ulempen er at når det gjelder åpningsegenskaper, fordi den bevegelige jernkjernen deltar i åpningsbevegelsen, øker bevegelsestregheten til det bevegelige systemet betydelig ved åpning, noe som er svært ugunstig for å forbedre hastigheten på stiv åpning;På grunn av høy driftseffekt er den begrenset av kondensatorkapasiteten.

4. Utvikling av isolasjonsstruktur

I følge statistikken og analysen av ulykkestypene i driften av høyspentbrytere i det nasjonale kraftsystemet basert på relevante historiske data, utgjør manglende åpning 22,67 %;Avslag på samarbeid utgjorde 6,48 %;Brudd- og lageulykkene utgjorde 9,07 %;Isolasjonsulykker utgjorde 35,47 %;Feiloperasjonsulykke utgjorde 7,02 %;Elvestengningsulykker utgjør 7,95 %;Ekstern kraft og andre ulykker sto for 11.439 brutto, hvorav isolasjonsulykker og separasjonsulykker var de mest fremtredende, og utgjorde om lag 60 % av alle ulykker.Derfor er isolasjonsstruktur også et nøkkelpunkt for vakuumbryter.I henhold til endringene og utviklingen av fasesøyleisolasjon kan den i utgangspunktet deles inn i tre generasjoner: luftisolasjon, komposittisolasjon og solid forseglet polisolasjon.