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智能型永磁机构真空断路器的应用2010-4-17 10:42:00 来源：作者：智能型永磁机构真空断路器是在上世纪90 年代末吸取国际上先进的真空断路器技术而研制成功的新一代真空断路器,具有体积小、重量轻、结构简单、操作可靠、少维护、价格适中、使用寿命长等显著优点。邯钢动力公司在烧结厂、三钢厂、20000 m3/h 制氧站使用该开关4 年多, 运行平稳,安全可靠, 受到操作者及维护人员的好评。 1 智能一体化永磁机构真空断路器的结构从图1 可看出, 主回路部分采用固封极柱结构, 防污秽能力强, 可消除灰尘和潮气对灭弧室的影响。操作机构采用体积小、磁效大、功耗低、寿命长的永磁机构。具备快速手动分闸装置, 打开操作孔就可操作。面板布置: 1、手动分闸操作孔, 2、计数器指示, 3、分、合闸位置指示等。 由于分、合闸控制采用位置传感器/callsale/ELECTRIC/index.html来进行控制, 具有无电弧、无机械磨损等特点。可带负荷频繁操作, 不受环境条件限制。配智能型脱扣装置, 可实现过流短路、接地、欠压等保护功能。 采用永磁控制器来进行控制操作, 主开关元件采用具有较高电压电流裕量的IGBT, 控制器具有自动检测功能, 对于装置内部故障和开关本体故障能够实时检测并及时告警和封锁开关操作等功能。可以方便的同测控及保护装置连接, 组成智能开关系统。并具有通讯功能。2 智能一体化永磁机构真空断路器保证运行可靠2.1 手动能可靠分闸永磁真空产品机构上均有一个可靠的手动分闸装置, 在紧急的情况下可手动分闸, 手分速度可完全满足技术要求, 具备分断短路电流的能力。2.2 合闸控制系统出现故障时能够合闸也就是说当合闸控制系统出现故障, 而这时必须要合闸的情况下（ 这种情况是非常少的） , 这时候有两种情况, 一种是操作电源也没有了, 另一种是还有操作电源, 这时候, 在有操作电源的情况下, 可直接将电源加到合闸线圈的两端（ 该线圈两端已经引到端子上） 可用50A 直流接触器操作, 通电就可直接合闸; 在没有操作电源的情况下, 可用厂家提供的手提电源箱, 该电源箱在一次性充满电的情况下可进行30 次的分、合闸循环操作, 只要将它与端子上引出的合闸线圈两端相接, 直接可进行合闸操作, 由于手提电源箱带有继电保护接口, 所以不会失去继电保护。2.3 电磁线圈不易烧损在原来弹簧机构和电磁操作机构中, 由于辅助开关的击穿或机构的卡滞等原因造成分、合闸线圈长时间的通电, 使得分、合闸线圈烧损经常发生。现采取的措施是两个线圈前均加有一个长延时保护直流空气开关, 能可靠的保护线圈, 使得分、合闸线圈不可能长期通电。控制过程上给出了两个条件, 一是在固定分合闸时间内检测到位置信号, 经短延时断开电源; 二是没检测到位置信号, 到达固定分合闸时间断开电源并报警输出故障信号, 这样就可避免上述故障, 提高了可靠性。2.4 可靠的永磁控制器控制回路的发展经历了从普通继电器控制方式向大功率电力电子器件控制方式转变的过程。普通继电器控制方式采用直流继电器控制分合闸线圈, 来达到控制开关分合闸的目的。继电器控制方式存在体积大、寿命短、延迟时间长、接点粘连等问题, 因此其使用受到了很大的限制。永磁控制器采用大功率电力电子器件IGBT 开关管。该方式采用单片机的设计方案, 因此其具有以下优点: 体积小、功能强大、延迟时间短、寿命长等。基于上述优点该类型的永磁控制器获得了较为广泛的应用。2.5 不易失磁的永磁材料永磁机构的永磁材料采用的是釹铁硼, 经过近10 年的发展和经验, 其寿命可达到10 万次以上还保持良好的磁性。可靠稳定的性能确保了永磁机构的安全, 促进了真空开关的发展。3 永磁机构与弹簧机构的比较真空断路器的驱动机构, 从最初的电磁操动机构发展到现在广泛应用的弹簧操动机构,带动了真空断路器的发展。永磁机构的出现是断路器机构的一次重大突破。弹簧机构利用交直电动机对弹簧进行预储能,利用弹簧能进行分合闸操作,从而对电源要求低,交直流均可操作,电源丢失后仍可以完成一个和分循环,因此得到广泛的应用。但弹簧机构（ 如图4） 有其自身不可克服的缺点:零部件数量多、要求加工精度高、制造工艺复杂、成本高、产品可靠性不易保证。限制了真空开关向电气寿命免维护等要求更高的方向发展。永磁机构（ 如图3） 特点是: 零部件数量少、电磁操作、永磁保持。动作过程简单、无缓冲器、储能装置、分闸弹簧脱扣器、分合闸挚子等。机构零部件比弹簧机构减少80%以上,大大降低了故障率, 可直接用标准电压（ DC110/220V） 进行操作, 基本可以达到免维护,为高参数真空开关开辟了一条新的路径。据统计2004 年2007 年, 邯钢动力厂使用的永磁机构真空开关, 在机构上没有发生一起故障, 而弹簧机构的真空开关机构部分就发生了5 次故障, 影响公司生产累计20h, 造成了巨大的经济损失。4 结论智能型永磁机构真空断路器以永磁机构为基础采用电磁操作、永磁保持的方式, 元件极少, 动作过程简单, 从而保证运行中的可靠性, 降低了故障率, 达到免调试、少维护, 受到操作者及维护人员的好评, 便于推广应用。还谈永磁机构问题1 前言 笔者在本刊2006第1期发表题为再谈永磁机构问题的文章,而在本刊2006第2期上有作者发表我看永磁机构断路器的是与非(以下简称我看)的文章,提出永磁机构的不足之处,就此笔者还想谈一下永磁机构及有关问题。2 对如下几个问题的看法2.1关于手动分闸问题 有些产品样本中提出:如果分闸控制系统出现故障不能分闸时,则加装手动分闸装置(非人力分闸)进行手动分闸,我看一文中提到该公司产品也有手动分闸功能。该公司产品ISM型真空断路器配用单稳态永磁机构,并组装成直动式,内装有触头弹簧及分闸弹簧。在正常情况下进行分闸时,给一反向电流产生磁通进行消磁则在分闸弹簧和触头弹簧力的作用下分闸o手动分闸是否进行补充型式试验,如果进行试验应提供试验报告,否则进行补充型式试验。 国内外的开关行业在技术面前是人人平等的,对产品的要求也是国内外一样,对国外产品不能例外,要防止有缺陷的产品流入我国市场。2.2 关于手动合闸问题 既然有可能分闸系统出现故障不能分闸,则加装了手动分闸装置那分合闸控制系统也有可能出现故障合不上闸,而且笔者在前文己谈了出现合闸装控制系统失灵不能合闸所以笔者认为也应当装有手动合闸装置(非人力合闸)。我看一文介绍ISM型真空断路器时只提到有手动分闸功能但没有提到是否配有手动合闸装置,只是在文章中提出可装有UPS电源的建议,笔者认为只加装UPS电源可能会有如下问题。(1)需要外加辅助电源并还需要有监视电压的电压表。(2)当合闸于永久性故障(如带地线合闸)时,继电保护动作,给分闸命令,这时仍有合闸命令存在,但只响应分闸命令故将合闸命令封闭断路器分闸o如果合闸控制系统出现故障合不上闸,用UPS电源,而且合闸于永久性故障时继电保护动作给分闸命令,因仍有合闸命令存在所以断路器不能分闸,势必使上一级分闸造成扩大事故。由此可见,只用UPS电源不能满足要求,与弹簧机构相比仍有不足之处。2.3防跳问题 防止跳跃定义:当合闸于永久性故障电路时继电保护动作,断路器分闸,虽然合闸命令没有解除,但断路器不能再次合闸。我看一文中介绍ISM型真空断路器具有防跳功能,而且其他厂生产真空断路器配用永磁机构的产品样本中也说有防跳功能,笔者认为则不然。实际上合闸于永久性故障时继电保护动作,给分闸命令,虽然合闸命令仍然存在,但只响应分闸命令则将合闸命令闭锁使断路器分闸这与防跳定义中合闸命令仍然存在是相反的所以笔者认为不具有防跳功能。有的操动机构带有防跳动装置如3AF型、3AH型真空断路配用弹簧机构有防跳继电器,早期电磁机构用接触器带有防跳功能;但有的操动机构没有防跳动装置,如CDIV、CD5-370型电磁机构;又如CT8、CT17、CT19型弹簧机构等都没有防跳动装置。笔者在工作中全部使用配电盘的放跳继电器,操动机构内如有放跳装置也是撤掉不用O如HPGE-15E型少油断路器配用BR9型弹簧机构也是把其中的防跳装置撤掉不用。笔者工作几十年未发现断路器跳跃,请详见笔者在本刊2005年第1期上发表题为关于断路器防跳装置的建议的文章。笔者再次向运行单位建议:在新装机检修时应配合继电人员在配电盘模拟进行防跳装置相互动作试验,即手动控制开关合闸,控制开关仍在合位,短路过电流继电器接点断路器分闸,但断路器不能再次合闸,以检验防跳动装置是否良好。2.4 自由脱扣 自由脱扣定义:在合闸过程直到合位,虽然合闸命令没有解除,但断路器仍能分闸。如CD105D5-370型等电磁机构其四连杆机构都带有自由脱扣,在检修时对CDlO型电磁机构检验其自由脱扣,用手动人力合闸工具进行人力合闸,其四连杆机构形成有一个临时固定中心,连杆机构绕这一临时固定中心轮动直至合闸,手动人力仍保持在合位,再使分闸电磁铁动铁心动作,致使临时固定中心位移形成五连杆机构在分闸弹簧力的作用下断路器分闸,实现了自由脱扣,称为机械自由脱扣。笔者在文中提到过去不带自由脱扣的CD12、CD13型等电磁机构原电力部下文要求限期更换,而且DIA02二1999交流高压开关断路器订货技术条件标准中:133电磁机构应是具有自由脱扣装置。 永磁机构基本上是电磁铁与永久磁铁的结合,其电源是电容器储能放电于分、合闸电磁铁线圈励磁,进行分、合闸操作,并有永久磁铁保持在分、合闸的极限位置,这是双稳态结构;另一种装有分闸弹簧和触头弹簧,当合闸时电容器放电于电磁铁线圈励磁,使动铁心动作合闸并将分闸弹簧和触头弹簧压缩储能,并有永久磁铁保持在合位分闸时有分闸电容器向线圈给以反向电流进行减磁在分闸弹簧和触头弹簧力的作用下分闸,并有分闸弹簧保持在分闸位置,这种是单稳态结构。当合闸于故障电路时,继电保护动作控制系统发出分闸命令这时仍有合闸命令存在但永磁机只响应分闸命令,即将合闸命令封闭,则断路器分闸,笔者认为这是自由脱扣,也符合DIA02标准要求,是否应称为电气自由脱扣这是永磁机构独有特性,与同行们商讨。 我看一文中说:中国生产的永磁机构都是双稳态的,这是片面的看法,我国东北某厂生产的ZNBA-1I型真空断路器所配用的永磁机构就是单稳态的。 我看一文中还提到该公司的产品ISM型断路器几乎适用于所有场合。笔者在文上中已提到:交流操作的变电站,当全停电检修时永磁机构只能合分两次,不能满足开关柜及断路器维修时操作的要求,永磁机构有它的局限性所以不适用于交流操作的变电站。如农村、大厂矿的车间以及小厂矿的变电站等。2.5永磁机构真空断路器的名称问题 我看一文中提出永磁机构真空断路器的名称,笔者认为不妥,不能把永磁机构冠于真空断路器之前。因为永磁机构配于真空断路器本体的,或者说真空断路器是本体与永磁机构的组成的。如国产VSM-12型真空断路器该公司产ISM型真空断路器等。其他刊物中也曾经提到永磁机构是真空断路器的主体的说法,这是错误的,笔者对此作如下探讨。(1)断路器的组成断路器的本体(包括灭弧室、支持绝缘子等)与操动机构通过运动机构组成的。如SN10-10型少油断路器配用CD10型电磁机构传动系统又如VSM-12型真空断路器配用MSI型永磁机构操动系统;但真空断路器的本体与单稳态永磁机构可组成直动式结构,如ISM真空断路器配用单稳态永磁机构组成直动式结构。 12KV电压级真空断路器可配用几种操动机构,如ZN28-10型真空断路器可配用CD17型电磁机构、CT17型和CT19型弹簧机构。(2)断路器的作用 GB1984-XXXXX高压交流断路器3A1034:能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流,并能关合在规定时间内承载和开断异常回路条件(如短路条件)下的电流的机械开关装置。笔者领会是否可以归纳如下。(1)控制作用:能在正常条件下关合、开断有载和无载电流,并能承载长时间的额定电流。(2)保护作用:能在异常条件下关合,并能在规定时间内承载和开断短路条件下的故障电流的械开关装置。2.6操动机构的作用 操动机构是被配用于断路器的本体,是执行指令进行分、合闸操作的司令部,也是作动元件的所在地,将某种能源的功能转换为机械能以此来驱动断路器触头作分、合闸操作并能在正常和异常条件下可靠地反复进行如下操作。(1)接受指令关合断路器触头,并能保持在合闸位置。(2)接受指令开断断路器触头,并能保持在分闸位置。(3)断路器的命名。 断路器的命名是以灭弧室中的灭弧介质命名的,如灭弧介质为开关油则称油断路器灭弧介质为SF6气体则称与SF6断路器;灭弧介质为高真空则称真空断路器,并非以操动机构的能源来命名的,而且该公司的ISM型真空断路器也不是以操动构机的能源、命名的,再者如DL402-1991年标准中也是这样命名的:1102.6油断路器-1102.7真空断路器;3.102.9SF6断路器。(4)操动机构的命命。 操动机构基本上是以能源来命名的,如以弹簧力作为能源称弹簧机构;以压缩空气作为能源称为气动机构;以电能通过电磁铁来作功称为电磁机构等,而且在DIA02-1999标准中也是这样命名。 (5)合闸操作。弹簧机构、电磁机构、气动机构。 从上述可以看出断路器前面冠有操动机构名称是不合适的,该公司产品样本介绍中也没有冠有永磁机构而是ISM系列真空断路器。所以称永磁机构真空断路器或弹簧机构真空断路器是不妥的,应按标准命名才对。 另外操动机构是配于断路器本体的是属于从属地位,断路器的本体才是断路器的主体,进一步说灭弧室是断路器的本体。如果仍用开关油作为灭弧介质的油断路器配用再好的操动机构也达不到开断4OKA、5OKA甚至63kA而且国家电网公司发布三个文件中要求电力部门选用断路器时12kV405kV电压等级选用真空断路器725kV及以上电压等级选用S凡断路器。2.7 免维修问题 我看一文中提到免维修,而且其他厂家的产品样本中也都提到免维修,对此笔者有不同看法。(1)国标中尚有维修的规定,如GB11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求中:10.4维修。(2)国家电力公司2000年9月28日发布的防止电力生产重大事故的二十五项重点要求之16防止开关设备事故中。(3)开关设备应按规定的检修周期、实际累计短路开断电流及状态进行检修周期,尤其要加强对机构的检修,防止断路器拒分、拒合和误动以及灭弧室的烧损或爆炸,笔者认为还应防止断路器偷跳。(4)又如电力行业标准规定要进行预防性试验如DL596-1996电力设备预防性试验规程。(5)东北电力集团公司也制订了真空断路器安装验收维修导则,如DUT10-1997户内真空断路器的安装验收、检修维护导则。笔者从事开关设备维护工作几十年,在开关事故调查中深深体会到维修开关设备是必不可少的。如某钢厂的电炉变压器用35kVSF6断路器,三相是共箱的,由于辅助开关与主轴连接的螺栓脱落合不上闸,维修人员就手动人力合闸未合到底而慢分致使断路器爆炸,其固定前护板34个M10螺栓全部崩断使前护板崩出将维修人员推出约5米远其头部碰到金具上当场死亡,其教训是深刻的。分析其原因,断路器的上盖有防爆膜,但遗憾的是没有爆破,生产厂家要负责任的。该钢厂技术管理不到位运行中的断路器不允许手动人力合闸没有贯彻好。再者维修工作未到位,事故前在维修工作中没有检查出其连接螺栓松动等等结果造成悲伤的人身死亡事故。又如大连某中外合资厂,车间变电站进行63kV电缆绝电阻测定,先将断路器分闸,但手车未拖出柜外(即仍在工作位置)就进行测定,测定C相电缆时由于真空灭弧室的真空度下降,击穿断口通过摇表接地,由于主变电站没有防电磁谐振装置,引起过电压使主变电站母线A相避雷器爆炸,造成AZ相接地短路事故,不仅本厂全停电也影响到系统停电而且测定人员脸部烧伤。这说明真空断路器的灭弧室质量有问题,造成漏气,又说明该厂开关维修工作不到位没有进行真空度测试或断口耐压,而且技术管理不够,运行人员误操作没有将于车拖出柜外。 自我国改革开放以来国外产品引进不少,这对我国电力系统的安全运行做出了贡献同时又对我国开关行业起到促进作用。但国外产品也有不足之处,在实际运行中也发生故障,如分、合闸用辅助开关接点容器烧损;220kVSEK断路器的绝缘拉杆连接处强度不够造成脱落;又如分闸弹簧设计不合理,发生疲劳分闸速度降低;SF6断路器密封不严产生漏气;在事故时拒分,分闸线圈烧损造成扩大事故;35kV充气柜(C-GIS)密封不良漏气;SF6断路器绝缘拉杆闪络;有的SEK断路器分闸动作电压低于30%额定值,不符合GB11022及DIA02标准,发生偷跳数起;又如有的弹簧机构没有机械联锁有的弹簧机构的分闸电磁铁水平安装其尾部距离前护板较近当事故时继电保护动作给分闸脉冲时其前护板也被磁化两者产生吸引而拒分;有的手车柜其后下门(护板)与接地开关间没有联锁即缺少防止误入带电间隔这个重要措施等等,请国内外开关行业重视这些问题应加强产品的质量和改进。同时给电力系统的开关工作同行们提个醒,不能认为国外产品什么都好,要经过考查结合我国国情,进行选购,如果国内产品的质量和性能与国外同类产品一样,而且价格也便宜(有的国外产品价格比国内同类产品高达2倍以上)就应当选用国内产品,同时国内厂家售后服务也较好,如大连某单位开关柜内真空断路器的灭弧室发生故障经过联系开关柜生产厂、真空断路器生产厂和真空灭弧室生产厂三家一起来分析原因和处理并得到迅速解决。同时也是大连某单位安装的国外某公产Z25kV充气柜,柜内装SF6断路器密封不良漏气,几次联系外商才来处理,结果又多花费17万元人民币相当于一台国产125kVSF卢断路器的新产品价格。 在此笔者希望国外的开关行业的同行们也要做好售后服务工作。就上述一些问题不维修行吗?不仅需要维修而对其缺陷要进行改进来解决问题。其次据2005年度全国电力系统开关工作总结和事故分析中仅2005年外商某公司在我国的开关设备发生故障就达21台/次之多与中国厂家合资产品的故障也有5台/次之多。 从上述提出部分国内外开关设备出现一些问题,说明维修的重要性和必要性不仅国内产品需要维修,国外产品同样也要需要维修。当然现在的产品经过不断的改进和开发,新产品的质量、性能和可靠性不断的提高,故障率也随之减少,所以维修制度也相应的改变,过去机械地以时间为依据进衍维修,现在改为以开关设备状态来进行维修则称为状态维修,对设备状态进行监视、分析论证来确定维修,要做到该修必修、修必修好。有些国内厂家说产品可保证质量免维修,说实在的笔者作为老开关工作者何尝不希望也是如此质量好的产品使用起来也放心。如某钢厂先后发生两次真空断路器(配用永磁构机)爆炸事故。虽然永磁机构的机械部件减少很多,特别是单稳态永磁机构与真空断路器本体组成直动式又减少了转动部件。既便这样仍有少量机械部件,如三相连接于同步轴,并有机械联锁, 辅助开关(有的称微动开关)的连接以及永磁机构铁心驱动杆与动触头绝缘杆的连接等尚有控制系统、电容器及断路器的开合、开断等,也有发生机械和电气故障的可能。前面所述由于辅助开关失灵手动人力合闸造成人身死亡事故,也是由于辅助开关失灵发生拒分、拒合使分、合闸线圈烧损。又如辅助开关连接线端螺栓松动,当事故时给分闸脉冲即发生断续情况致使上级分闸造成扩大事故。 所以对各处连接线的紧固螺栓紧固情况要进行检查紧固,尤其对频繁操作的断路器,由于震动致使紧固螺栓松动,从而可以看出维护工作是多么重要。所以请国内外的同行们不要简单的提出免维修的概念,以免误导,笔者认为运行单位还要执行状态维修制,使断路器处于良好状态,以保证电力系统安全运行。3 结束语综合所述,单稳态永磁机构可与真空断路器本组成直动式,减少运动部件,进一步提高可靠性,但遗憾的是没有手动合闸装置因为有的用电单位具有一定的特殊性,如煤矿井下抽水机、制药厂制药时、医院手术时、机场、海港、铁路、广播电视台、钢厂及国防等用电是不能间断的一旦停电就要马上送电。所以如果合闸控制系统出现故障不能合闸时,就得用手动合闸装置送电。在此笔者再次提出建议:如果国内外产品有手动合闸装置应进补充型式试验并提供试验报告给用户;现在的产品没有手动合闸装置应研制完善,并也应进行补充型式试验也提供试验报告给用户。笔者同意这样的观点:永磁机构和弹簧机构各有利弊、各有千秋,都应该改进完善,提高其可靠性,满足用户要求,为电力系统的安全运行作业更大的贡献。永磁操动机构基本原理与二次接线设计永磁操动机构基本原理与二次接线设计 钱昱澎 李东明【摘 要】本文介绍了永磁操动机构的基本原理及特点，并对开关柜二次接线以及应用中有关问题进行了分析，提出了应注意的几点建议。【关键词】操动机构 永磁 弹簧储能 二次接线 紧急跳闸近年来，科技飞速发展，人们对新事物的研究也在不断探索中前进。稀土永磁材料的问世，很快便以性能优越、价格低廉等特点被迅速应用到各个领域。在真空开关向前发展的过程中，我们碰到许多诸如：故障率高、零部件繁多、维修不便等和现代化工业不和谐的因素。本着安全、简便、实用的原则和“开发国产电器精品，振兴民族电器工业”的宗旨，西安森源电气有限责任公司一九九八年起致力于永磁真空开关的开发研究，以满足国内外电力市场的新需求，提高真空开关的整体应用水平，促进其不断地向前发展。配永磁机构的真空断路器，从一开始设计，便引起了普遍的关注。2000年西安森源配电自动化设备有限公司率先自行研发设计出第一代配永磁机构的VSm型户内高压真空断路器，并于2000年5月至8月，在具有国家级断路器检测资格的西安高压电器研究所，按照国家标准完成了断路器开断试验、EMC试验、机械寿命、温升测试等一系列试验，在国内电器行业引起了普遍的关注，谱写了国内配永磁机构真空断路器的新篇章。随后几年，西安森源配电自动化设备有限公司集中科研技术人员致力于永磁机构的研究，不断的更新完善产品，并进行了更加广泛的应用，在2001年又推出配永磁机构的VS2型户外高压真空断路器，2002年在西安高压电器研究所，按照国家标准完成了断路器开断试验、EMC试验、机械寿命、温升测试等一系列试验，在国内电器行业又一次引起了普遍的关注。2000年配永磁机构的VSm型户内高压真空断路器所配备的控制单元是ZKS-1系列，2000年底西安森源配电自动化设备有限公司装配出两台配ZKS-1控制单元的第一代VSm断路器，在福建省石狮市挂网运行，主要用于切电容。2000年底至2001年，又相继设计出ZKS-2、ZKS-3系列控制单元，随后几年不断地改进与完善，在ZKS-3基础上派生出一系列规格新产品。2001年下半年配ZKS-3控制单元的第三代VSm断路器37台销往山东99集团，运行情况良好。2001年至今，配永磁机构的VSm真空断路器，在钢铁行业、水泥行业、变电站、铁路交通行业等多种行业中都得到了广泛的应用，反应良好。特别是配新改进设计出的第四代控制器iSPM300的VSm真空断路器，应用更加可靠，功能更加齐全，抗震性能高，性价比高，使用寿命更长，推广应用后，得到广大用户好评。VS2型户外高压真空断路器所配备的控制单元在2001年至2004年是iSM1、iST1、iST2系列，经过近几年与用户的交流，总结了许多的经验，对产品进行了完善改进， 2004年下半年西安森源配电自动化设备有限公司研发出配新改进设计出的第二代控制器iSM2的第二代VS2型断路器，功能更加齐全，性价比高，使用寿命更长，目前在湖南推广应用55台，得到用户好评。帖子78精华0威望25 土木币93 在线时间0 小时注册时间2004-12-10查看详细资料TOP “诚聘高压、低压成套工程师”我们这里您总有尽情发挥的空间jnwangyili 列兵帖子78精华0威望25 土木币93 在线时间0 小时注册时间2004-12-10 发短消息 加为好友2# 大 中 小 发表于 2006-3-28 14:48 只看该作者 一、配永磁机构的真空断路器基本工作原理配永磁机构的真空断路器，改变了传统的固定模式，吸收了大量的先进理论，如：卡扣、脱扣方式的突变，利用新近发现的稀土永磁材料的特殊性能及新颖的磁通布置方式，取代了传统的机械式挚子卡扣、脱扣，从而解决了机械挚子易磨损的缺陷。储能部分完成了由弹簧储能到电储能的转换，辅以全新的电子控制系统，不仅使能量的消耗降到了最低，而且作到了智能化控制，符合现代国际发展潮流。新的操动机构-永磁机构的负载特性与真空灭弧室的完美匹配，也是其迅速占领真空开关的原因之一。如图1所示，弹簧机构的弹簧在合闸过程中释放能量，它的特性与真空断路器刚好相反，因此必须通过弹簧的特性转换来满足力与行程关系曲线。这种转换伴随着连接机构的高速运动，不仅降低机构的效率和可靠性，还减小了产品结构的刚性。而永磁机构的出力特性非常接近真空开关的要求，正因为此，它可以与真空灭弧室直接相连，使零部件数降到最少，同时提高了产品结构的刚性，有助于减小触头弹跳及刚分速度的提高。永磁机构是断路器的主体，来驱动灭弧室动触头合分动作。VSm型户内高压真空断路器由两个E型铁心作为静铁心，VS2型户外高压真空断路器由一个圆柱型铁心作为静铁心，永磁体处在铁心的中间凸起部分，和夹在中间的动铁心组成一个特殊的双稳态对称磁路。如图2所示。1.静铁心 2.动铁心 3.永磁体 4.线圈当动铁心处在某一极限位置时，在这一端形成主磁回路，大部分磁通流经此端，因而在这一端和动铁心之间产生一个很大的吸引力，就是触头保持力。当机构需要动作时，通过电容组放电，给线圈通过一个瞬态电流，产生一个反向磁场，消弱主磁通，同时增大了另一端的磁通。当主磁通消弱到一定数量时，动铁心动作。它一直运动到另一极限位置才停止，然后在这一位置形成主磁回路，产生保持力。由于其特殊的磁路结构，动铁心只在两个极限位置机构才处于稳态，故称为双稳态对称磁路。 图3 智能开关控制器的工作原理智能化操作单元由电源模件、CPU模件、分合闸位置采样模件、分合闸信号采样模件、驱动模件、电容器模件等组成。永磁机构中的分、合闸线圈必须受电励磁，从而产生电磁吸力方可驱动动铁芯运动，而且必须达到一定的激磁安匝数，才能满足真空断路器的分、合闸速度要求。而要在较短的时间内获得较大的脉动电流，单纯靠设计电源是不经济的，而且电源线路复杂，体积庞大。永磁机构中的电源最经济的方法是采用电容器模件。用电容器作为电源具有许多潜在的优点。例如电容器的充电时间较短，可采用具有滤波或非滤波、稳压或非稳压的直流输出的任何一种常规电源装置对其充电。因不必考虑充电过量的危险，所以不要求对精确的充电电流和充电时间进行监视。电容器的充、放电周期也几乎是无限的。电容器作为电源，在使用中不存在化学污染或电极氧化问题，可以经受无数次短路，并可放电至任意电平都不会受损坏。除此之外，电容器还可以很容易地并联使用，而不会产生并联电池之间的偏置电流那样的侧流效应问题。因此永磁机构中的电源最经济的方法是采用电容器放电的方式。当然，用电容器作为电源也要充分考虑电容器的质量及寿命。现代的电解质电容器具有很高的质量及相当长寿命。图（4）给出了国外现代电解电容使用年限t与环境温度T的关系。即使在相对较高的运行温度55时，其运行寿命至少可达5至8年。计算电容器使用寿命常用的阿雷尼厄斯法则：电解电容器在额定温度下的寿命，每降10寿命翻一翻。例如：电解电容在技术指标中标称105时，寿命为2000小时，那么，在55时寿命为多少小时？按照阿雷尼厄斯法则计算如下：温度差值: 105 55 = 50 ( )因为每降10寿命翻一翻，那麽，5010=5则在55时寿命为：20002 5 = 64000 （小时 ）合计为：64000（36524）= 7.3 ( 年 )电解电容在技术指标中所标称的寿命2000小时只是按国家标准进行测试合格后所标注的，但并不是说，2000小时后电解电容就损坏不能用了，相反电解电容在2000小时后基本都还能正常使用，而且2000小时的测试是在高温105下进行的，如若在常温下其寿命还会翻翻。因此，只要选用优质电容器，我们完全没必要担心电容器的使用寿命。但值得提醒的是，电容器只有在频繁使用下寿命可保证，而长久搁置，则对电容器的使用寿命有影响。长期搁置的电容器，技术指标会发生变化，漏电流会增大，要正常使用，必须进行老练和检测。电容器上充以恒定的DC100V操作电压，可为操动机构的分、合闸线圈激励提供所需的脉冲电能。但它每提供一次分或合闸线圈激励所需的脉冲电能，如果不及时切断分、合闸线圈中的脉动电流，电容器模件分或合闸一次功耗就会很大，电容器模件上的电压就会下降到不能在为下一次合或分闸时提供所需的脉冲电能，亦即不能完成一次CO操作，更谈不上完成一次O-0.3S-CO操作。因此必须及时切断分、合闸线圈中的脉动电流，这就要靠分、合闸位置采样模件及CPU模件、驱动模件等共同完成。配永磁机构的真空断路器采用电子接进开关来检测开关的分、合闸位置状态。电子接进开关具有安装方便，结构简单，响应速度快，体积小，功耗低，抗干扰性强等优点，已广泛应用于各行各业中。配永磁机构的真空断路器的分、合闸位置采样模件示意图如图（5）所示。采样模件是将电子接进开关检测到的分、合闸位置信息输入CPU模件，通过逻辑分析后分别送至分、合闸逻辑驱动电路，及时切断分、合闸线圈中的脉动电流，既能保证可靠动作，又能降低功耗，还能避免分合闸线圈因长期通电而烧损。真空断路器的就地手动、远方电动控制电路结构原理示意图如图（6）所示。当接收到来自就地手动、远方电动控制模件的分、合闸命令时，送至CPU模件，则逻辑控制器会根据分、合闸位置采样模件发出的高、低电平自动检测此时真空断路器所处的位置是分闸位置还是合闸位置，以决定是否执行分、合闸命令。若分、合闸命令同时接收到，则CPU模件会通过逻辑控制器及时闭锁合闸命令而响应分闸命令；若合闸信号响应后，合闸信号始终未撤销，此时接受到分闸信号并响应分闸后，CPU模件亦会通过逻辑控制器及时闭锁合闸命令，避免机构出现弹跳现象。辅助电源监测模件及电容器监测模件均是采样辅助电源或电容器上的电压,通过比较器与基准电压比较,将比较的结果（高或低电平）输入CPU逻辑模件进行逻辑运算。结构原理示意图如图（7）所示。二、配永磁机构的真空断路器特点配永磁机构的高压真空断路器较配弹操机构的真空断路器，零部件少，操作更简单，性能更稳定，故障率更低，操作频率更高，使用寿命更长，基本达到少维护免维修的概念。控制单元经过几年的改进完善，更加智能化，可靠性更高，功耗更小，采用交直流两用，更加方便于用户，工作电源电流小于1A，分合闸操作电流小于0.1A，这样更加有利于用户，特别是采用直流屏蓄电池，容量可以减小，降低成本。配永磁机构的高压真空断路器可广泛应用于发电厂、变电站以及各种监控和使用环节。例如：化工厂、炼钢厂、自动化工厂、飞机场、大型建筑物的供电部分。 配永磁机构的高压真空断路器非常适合以下状况的开合：短路电流；负载或空载的电缆及架空线；负载或空载的变压器及发电机；谐波控制系统；电容器组（包括并联切换）及电动机。帖子78精华0威望25 土木币93 在线时间0 小时注册时间2004-12-10查看详细资料TOP jnwangyili 列兵帖子78精华0威望25 土木币93 在线时间0 小时注册时间2004-12-10 发短消息 加为好友3# 大 中 小 发表于 2006-3-28 14:48 只看该作者 三、应用中应注意的几个问题配永磁机构的VSm型户内高压真空断路器较VS1等配弹操机构的真空断路器更具优越性，可靠性更高，维护更简单。但也存在一些使用上的不方便，如没有机械手动合闸功能。要想在无工作电源又要合闸的情况下，必须使用临时电源，没有临时电源，也可采用便携式大于350KVA的UPS电源供电。配永磁机构的VS2型户外高压真空断路器较户外弹操机构同样更具优越性，可靠性更高，维护更简单，道理等同于VSm型户内高压真空断路器。另外， 配永磁机构的VSm型户内高压真空断路器及VS2型户外高压真空断路器虽然配备机械手动分闸功能，从安全角度考虑，机械手动分闸功能仅限于断路器检修时使用。确实要在工作运行时进行分闸操作，应按规程进行操作，除正常操作外，在工作电源消失时需要紧急分闸，必须使用紧急分闸开关进行操作，并注意及时复位。断路器如正常运行，平时不需要短期检修，按正常年检即可。检修时，只要断路器机构内无任何松脱零部件，分合闸操作一切正常，即表明断路器机构与电源控制部分工作正常，如果此时真空灭弧室绝缘耐压实验也正常