Pregled razvoja in značilnosti vakuumskega odklopnika

[Pregled razvoja in značilnosti vakuumskega odklopnika]: vakuumski odklopnik se nanaša na odklopnik, katerega kontakti so zaprti in odprti v vakuumu.Vakuumske odklopnike so sprva proučevali Združeno kraljestvo in Združene države Amerike, nato pa so jih razvili na Japonsko, v Nemčijo, nekdanjo Sovjetsko zvezo in druge države.Kitajska je začela preučevati teorijo vakuumskega odklopnika od leta 1959 in je uradno proizvedla različne vakuumske odklopnike v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja.

Vakuumski odklopnik se nanaša na odklopnik, katerega kontakti so zaprti in odprti v vakuumu.

Vakuumske odklopnike so sprva proučevali Združeno kraljestvo in Združene države Amerike, nato pa so jih razvili na Japonsko, v Nemčijo, nekdanjo Sovjetsko zvezo in druge države.Kitajska je leta 1959 začela preučevati teorijo vakuumskih odklopnikov in je formalno proizvedla različne vrste vakuumskih odklopnikov v zgodnjih sedemdesetih letih.Nenehne inovacije in izboljšave proizvodnih tehnologij, kot so vakuumski prekinjevalec, delovni mehanizem in raven izolacije, so omogočile hiter razvoj vakuumskega odklopnika in vrsto pomembnih dosežkov pri raziskavah velike zmogljivosti, miniaturizacije, inteligence in zanesljivosti.

S prednostmi dobrih lastnosti gašenja obloka, primernih za pogosto delovanje, dolge električne življenjske dobe, visoke zanesljivosti delovanja in dolgega obdobja brez vzdrževanja, so bili vakuumski odklopniki pogosto uporabljeni pri preoblikovanju mestnih in podeželskih električnih omrežij, kemični industriji, metalurgiji, železnici elektrifikacijo, rudarstvo in druge industrije v kitajski energetski industriji.Izdelki segajo od več različic ZN1-ZN5 v preteklosti do desetine modelov in različic zdaj.Nazivni tok doseže 4000A, izklopni tok doseže 5OKA, celo 63kA, napetost pa doseže 35kV.

Razvoj in značilnosti vakuumskega odklopnika bodo obravnavani z več glavnih vidikov, vključno z razvojem vakuumskega prekinjevalnika, razvojem delovnega mehanizma in razvojem izolacijske strukture.

Razvoj in značilnosti vakuumskih prekinjevalnikov

2.1Razvoj vakuumskih prekinjevalnikov

Zamisel o uporabi vakuumskega medija za gašenje obloka je bila predstavljena konec 19. stoletja, prvi vakuumski prekinjevalec pa je bil izdelan v dvajsetih letih prejšnjega stoletja.Vendar pa zaradi omejitev vakuumske tehnologije, materialov in drugih tehničnih ravni takrat to ni bilo praktično.Od petdesetih let prejšnjega stoletja so z razvojem nove tehnologije rešili številne težave pri izdelavi vakuumskih prekinjevalcev in vakuumsko stikalo je postopoma doseglo praktično raven.Sredi petdesetih let prejšnjega stoletja je ameriško podjetje General Electric Company izdelalo serijo vakuumskih odklopnikov z nazivnim izklopnim tokom 12KA.Kasneje, v poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja, je bil zaradi razvoja vakuumskih prekinjevalnikov s prečnimi kontakti magnetnega polja nazivni izklopni tok dvignjen na 3OKA.Po letu 1970 je Toshiba Electric Company iz Japonske uspešno razvila vakuumski prekinjevalec z vzdolžnimi kontakti magnetnega polja, ki je nazivni izklopni tok še povečal na več kot 5OKA.Trenutno se vakuumski odklopniki pogosto uporabljajo v sistemih za distribucijo električne energije 1KV in 35kV, nazivni prekinitveni tok pa lahko doseže 5OKA-100KAo.Nekatere države so proizvedle tudi vakuumske odklopnike 72 kV/84 kV, vendar je število majhno.DC visokonapetostni generator

V zadnjih letih se je na Kitajskem hitro razvila tudi proizvodnja vakuumskih odklopnikov.Trenutno je tehnologija domačih vakuumskih prekinjevalnikov enaka tehnologiji tujih izdelkov.Obstajajo vakuumski odklopniki, ki uporabljajo tehnologijo navpičnega in vodoravnega magnetnega polja ter tehnologijo kontakta s centralnim vžigom.Kontakti iz Cu Cr zlitin so na Kitajskem uspešno odklopili vakuumske prekinjevalce 5OKA in 63kAo, ki so dosegli višjo raven.Vakuumski odklopnik lahko v celoti uporablja domače vakuumske prekinjevalnike.

2.2Značilnosti vakuumskega prekinjevalca

Vakuumska komora za gašenje obloka je ključna komponenta vakuumskega odklopnika.Podpira in tesni ga steklo ali keramika.V notranjosti so dinamični in statični kontakti ter zaščitni pokrovi.V komori je podtlak.Stopnja vakuuma je 133 × 10 devet 133 × LOJPa, da se zagotovi učinkovitost gašenja obloka in raven izolacije pri zlomu.Ko se stopnja vakuuma zmanjša, se bo njegova zmogljivost pri lomljenju znatno zmanjšala.Zato na komoro za gašenje vakuumskega obloka ne sme vplivati ​​nobena zunanja sila in je ne smete udarjati ali udarjati z rokami.Med premikanjem in vzdrževanjem ne sme biti obremenjen.Na vakuumski odklopnik je prepovedano postavljati karkoli, da preprečite poškodbe komore za gašenje vakuumskega obloka pri padcu.Pred dostavo mora biti vakuumski odklopnik podvržen strogemu pregledu vzporednosti in montaži.Med vzdrževanjem morajo biti vsi vijaki komore za gašenje obloka priviti, da se zagotovi enakomerna napetost.

Vakuumski odklopnik prekine tok in ugasne oblok v vakuumski komori za gašenje obloka.Vendar sam vakuumski odklopnik nima naprave za kvalitativno in kvantitativno spremljanje značilnosti stopnje vakuuma, zato je napaka zmanjšanja stopnje vakuuma skrita napaka.Hkrati bo znižanje stopnje vakuuma resno vplivalo na sposobnost vakuumskega odklopnika, da prekine previsoki tok, in povzročilo močno zmanjšanje življenjske dobe odklopnika, kar bo povzročilo resno eksplozijo stikala.

Če povzamemo, glavna težava vakuumskega prekinjevalnika je, da se stopnja vakuuma zmanjša.Glavni razlogi za zmanjšanje vakuuma so naslednji.

(1) Vakuumski odklopnik je občutljiva komponenta.Po zapustitvi tovarne lahko tovarna elektronskih cevi pušča steklena ali keramična tesnila po številnih udarcih pri transportu, udarcih pri namestitvi, naključnih trkih itd.

(2) Obstajajo težave z materialom ali proizvodnim postopkom vakuumskega prekinjevalnika in po več operacijah se pojavijo točke puščanja.

(3) Pri vakuumskem odklopniku razdeljenega tipa, kot je elektromagnetni delovni mehanizem, med delovanjem zaradi velike razdalje delovne povezave neposredno vpliva na sinhronizacijo, odboj, prekoračitev in druge značilnosti stikala, da pospeši zmanjšanje stopnje vakuuma.DC visokonapetostni generator

Metoda zdravljenja za zmanjšanje stopnje vakuuma vakuumskega prekinjevalnika:

Pogosto opazujte vakuumski prekinjevalnik in redno uporabljajte vakuumski tester vakuumskega stikala za merjenje stopnje podtlaka v vakuumskem prekinjevalniku, da zagotovite, da je stopnja vakuuma v vakuumskem prekinjevalniku v določenem območju;Ko se stopnja vakuuma zmanjša, je treba zamenjati vakuumski prekinjevalec in dobro opraviti karakteristične teste, kot so hod, sinhronizacija in odboj.

3. Razvoj mehanizma delovanja

Mehanizem delovanja je eden od pomembnih vidikov za ocenjevanje delovanja vakuumskega odklopnika.Glavni razlog, ki vpliva na zanesljivost vakuumskega odklopnika, so mehanske lastnosti delovnega mehanizma.Glede na razvoj mehanizma delovanja ga lahko razdelimo v naslednje kategorije.DC visokonapetostni generator

3.1Ročni upravljalni mehanizem

Upravljalni mehanizem, ki temelji na neposrednem zapiranju, se imenuje ročni upravljalni mehanizem, ki se uporablja predvsem za upravljanje odklopnikov z nizko napetostjo in nizkim nazivnim izklopnim tokom.Ročni mehanizem se redko uporablja v zunanjih energetskih oddelkih, razen v industrijskih in rudarskih podjetjih.Mehanizem za ročno upravljanje je preprost po zgradbi, ne zahteva kompleksne pomožne opreme in ima to pomanjkljivost, da se ne more samodejno ponovno zapreti in se lahko upravlja samo lokalno, kar ni dovolj varno.Zato je ročni pogon skorajda zamenjal vzmetni pogon z ročnim hranilnikom energije.

3.2Elektromagnetni pogonski mehanizem

Delovni mehanizem, ki ga zapira elektromagnetna sila, imenujemo elektromagnetni pogonski mehanizem d.Mehanizem CD17 je razvit v sodelovanju z domačimi izdelki ZN28-12.Po strukturi je razporejen tudi pred in za vakuumskim prekinjevalnikom.

Prednosti elektromagnetnega pogonskega mehanizma so preprost mehanizem, zanesljivo delovanje in nizki stroški izdelave.Slabosti so, da je moč, ki jo porabi zapiralna tuljava, prevelika in jo je treba pripraviti [Pregled razvoja in značilnosti vakuumskega odklopnika]: Vakuumski odklopnik se nanaša na odklopnik, katerega kontakti so zaprti in odprti v vakuumu.Vakuumske odklopnike so sprva proučevali Združeno kraljestvo in Združene države Amerike, nato pa so jih razvili na Japonsko, v Nemčijo, nekdanjo Sovjetsko zvezo in druge države.Kitajska je začela preučevati teorijo vakuumskega odklopnika od leta 1959 in je uradno proizvedla različne vakuumske odklopnike v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja.

Drage baterije, velik zapiralni tok, glomazna struktura, dolg čas delovanja in postopno zmanjševanje tržnega deleža.

3.3Vzmetni pogonski mehanizem DC visokonapetostni generator

Vzmetni pogonski mehanizem uporablja shranjeno energijsko vzmet kot moč, da stikalo izvede zapiranje.Lahko ga poganja delovna sila ali motorji z izmeničnim in enosmernim tokom z majhno močjo, tako da na moč zapiranja v bistvu ne vplivajo zunanji dejavniki (kot so napajalna napetost, zračni tlak zračnega vira, hidravlični tlak vira hidravličnega tlaka), ki ne morejo le doseči visoko hitrost zapiranja, vendar tudi realizirati hitro samodejno ponavljajoče se zapiranje;Poleg tega ima vzmetni pogonski mehanizem nizke stroške in ceno v primerjavi z elektromagnetnim pogonskim mehanizmom.Je najpogosteje uporabljen pogonski mehanizem v vakuumskih odklopnikih, proizvajalcev pa je tudi več, ki se nenehno izboljšujejo.Tipična sta mehanizma CT17 in CT19, z njimi pa se uporabljajo ZN28-17, VS1 in VGl.

Na splošno ima vzmetni pogonski mehanizem na stotine delov, prenosni mehanizem pa je razmeroma zapleten, z visoko stopnjo napak, veliko gibljivih delov in visokimi zahtevami proizvodnega procesa.Poleg tega je struktura vzmetnega pogonskega mehanizma zapletena in obstaja veliko drsnih tornih površin, večina pa jih je v ključnih delih.Med dolgotrajnim delovanjem bo obraba in korozija teh delov ter izguba in strjevanje maziv povzročila napake pri delovanju.Gre predvsem za naslednje pomanjkljivosti.

(1) Odklopnik noče delovati, kar pomeni, da odklopniku pošlje signal za delovanje brez zapiranja ali odpiranja.

(2) Stikalo ni mogoče zapreti ali pa je po zapiranju odklopljeno.

(3) V primeru nesreče ni mogoče odklopiti relejne zaščite in odklopnika.

(4) Izgorejte zapiralno tuljavo.

Analiza vzroka okvare mehanizma delovanja:

Odklopnik noče delovati, kar je lahko posledica izgube napetosti ali prenizke napetosti delovne napetosti, odklopa delovnega tokokroga, odklopa zapiralne tuljave ali odpiralne tuljave in slabega kontakta kontaktov pomožnega stikala. na mehanizmu.

Stikalo ni mogoče zapreti ali se po zapiranju odpre, kar je lahko posledica prenizke napetosti delovnega napajanja, prevelikega kontaktnega pomika gibljivega kontakta odklopnika, odklopa zapornega kontakta pomožnega stikala in premajhne količine povezava med polovico gredi pogonskega mehanizma in zatičem;

Med nesrečo ni bilo mogoče odklopiti relejne zaščite in odklopnika.Lahko se zgodi, da so v železnem jedru odpiranja tujki, ki so preprečili, da bi železno jedro delovalo prožno, polovična gred sprožitve odpiranja se ni mogla prožno vrteti in tokokrog delovanja odpiranja je bil odklopljen.

Možni razlogi za pregorevanje zapiralne tuljave so: enosmernega kontaktorja po zapiranju ni mogoče odklopiti, pomožno stikalo se po zapiranju ne obrne v položaj za odpiranje in pomožno stikalo je ohlapno.

3.4Mehanizem s trajnim magnetom

Mehanizem s trajnim magnetom uporablja nov princip delovanja za organsko združevanje elektromagnetnega mehanizma s trajnim magnetom, s čimer se izogne ​​škodljivim dejavnikom, ki jih povzroči mehansko sprožitev v položaju zapiranja in odpiranja ter sistem za zaklepanje.Zadrževalna sila, ki jo ustvari trajni magnet, lahko zadrži vakuumski odklopnik v zaprtem in odprtem položaju, ko je potrebna kakršna koli mehanska energija.Opremljen je s krmilnim sistemom za izvajanje vseh funkcij, ki jih zahteva vakuumski odklopnik.V glavnem ga lahko razdelimo na dve vrsti: monostabilni trajni magnetni aktuator in bistabilni trajni magnetni aktuator.Načelo delovanja bistabilnega trajnega magnetnega aktuatorja je, da sta odpiranje in zapiranje aktuatorja odvisna od trajne magnetne sile;Načelo delovanja monostabilnega trajnega magnetnega pogonskega mehanizma je hitro odpiranje s pomočjo vzmeti za shranjevanje energije in ohranjanje odprtega položaja.Samo zapiranje lahko ohrani trajno magnetno silo.Glavni izdelek Trede Electric je monostabilni trajni magnetni aktuator, domača podjetja pa razvijajo predvsem bistabilni trajni magnetni aktuator.

Struktura bistabilnega aktuatorja s trajnim magnetom se razlikuje, vendar obstajata samo dve vrsti principov: tip dvojne tuljave (simetrični tip) in tip enojne tuljave (asimetrični tip).Ti dve strukturi sta na kratko predstavljeni spodaj.

(1) Mehanizem trajnega magneta z dvojno tuljavo

Za mehanizem trajnega magneta z dvojno tuljavo je značilno: uporaba trajnega magneta za ohranjanje vakuumskega odklopnika na mejnem položaju za odpiranje oziroma zapiranje, uporaba vzbujalne tuljave za potiskanje železnega jedra mehanizma iz položaja odpiranja v položaj zapiranja in uporaba druga vzbujevalna tuljava za potiskanje železnega jedra mehanizma iz položaja zapiranja v položaj za odpiranje.Na primer, ABB-jev preklopni mehanizem VMl sprejme to strukturo.

(2) Mehanizem trajnega magneta z eno tuljavo

Mehanizem trajnega magneta z eno tuljavo prav tako uporablja trajne magnete za ohranjanje vakuumskega odklopnika na mejnih položajih odpiranja in zapiranja, vendar se za odpiranje in zapiranje uporablja ena vznemirljiva tuljava.Obstajata tudi dve vzbujevalni tuljavi za odpiranje in zapiranje, vendar sta tuljavi na isti strani, smer toka vzporedne tuljave pa je nasprotna.Njegovo načelo je enako kot pri mehanizmu s trajnim magnetom z eno tuljavo.Energija zapiranja izvira predvsem iz vzbujalne tuljave, energija odpiranja pa izvira predvsem iz odpiralne vzmeti.Na primer, vakuumski odklopnik GVR, nameščen na stolpcu, ki ga je lansiralo podjetje Whipp&Bourne v Združenem kraljestvu, uporablja ta mehanizem.

Glede na zgornje značilnosti trajnega magnetnega mehanizma je mogoče povzeti njegove prednosti in slabosti.Prednosti so, da je struktura razmeroma enostavna, v primerjavi z vzmetnim mehanizmom so njeni sestavni deli zmanjšani za približno 60%;Z manj komponentami se zmanjša tudi stopnja napak, zato je zanesljivost visoka;Dolga življenjska doba mehanizma;Majhna velikost in majhna teža.Pomanjkljivost je, da se v smislu značilnosti odpiranja, ker gibljivo železno jedro sodeluje pri gibanju odpiranja, vztrajnost gibanja gibljivega sistema pri odpiranju znatno poveča, kar je zelo neugodno za izboljšanje hitrosti togega odpiranja;Zaradi velike delovne moči je omejena s kapaciteto kondenzatorja.

4. Razvoj izolacijske strukture

Po statističnih podatkih in analizah vrst nesreč pri delovanju visokonapetostnih odklopnikov v državnem elektroenergetskem sistemu na podlagi relevantnih zgodovinskih podatkov je neodpiranje računov 22,67 %;Zavrnitev sodelovanja je bilo 6,48 %;Nesreče z vlomom in izdelavo so predstavljale 9,07 %;Izolacijske nesreče so predstavljale 35,47 %;Nesreča zaradi napačnega delovanja je predstavljala 7,02%;Nesreče zaradi zaprtja rek predstavljajo 7,95 %;Zunanje sile in druge nesreče so predstavljale 11.439 bruto nesreč, od katerih so bile najbolj izrazite nesreče zaradi izolacije in nesreče zaradi ločitve, ki predstavljajo približno 60 % vseh nesreč.Zato je izolacijska struktura tudi ključna točka vakuumskega odklopnika.Glede na spremembe in razvoj izolacije faznih stebrov jo lahko v bistvu razdelimo na tri generacije: zračna izolacija, kompozitna izolacija in izolacija trdnih zatesnjenih drogov.