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。
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