Pregled razvoja i karakteristika vakuumskog prekidača

[Pregled razvoja i karakteristika vakuumskog prekidača]: vakuumski prekidač se odnosi na prekidač čiji su kontakti zatvoreni i otvoreni u vakuumu.Vakumske prekidače su u početku proučavale Ujedinjeno Kraljevstvo i Sjedinjene Američke Države, a zatim su se razvile u Japan, Njemačku, bivši Sovjetski Savez i druge zemlje.Kina je počela proučavati teoriju vakuumskog prekidača od 1959. godine, a formalno je proizvodila različite vakuumske prekidače početkom 1970-ih.

Vakumski prekidač se odnosi na prekidač čiji su kontakti zatvoreni i otvoreni u vakuumu.

Vakumske prekidače su u početku proučavale Ujedinjeno Kraljevstvo i Sjedinjene Američke Države, a zatim su se razvile u Japan, Njemačku, bivši Sovjetski Savez i druge zemlje.Kina je počela proučavati teoriju vakuumskih prekidača 1959. godine, a formalno je proizvodila različite vrste vakuumskih prekidača početkom 1970-ih.Kontinuirane inovacije i unapređenje proizvodnih tehnologija kao što su vakuumski prekidač, radni mehanizam i nivo izolacije učinili su da se vakuumski prekidač brzo razvija, a postignut je niz značajnih dostignuća u istraživanju velikog kapaciteta, minijaturizacije, inteligencije i pouzdanosti.

Uz prednosti dobrih karakteristika gašenja luka, pogodne za čest rad, dug električni vijek, visoku pouzdanost u radu i dug period bez održavanja, vakuumski prekidači su naširoko korišteni u urbanoj i ruralnoj transformaciji električne mreže, hemijskoj industriji, metalurgiji, željeznici elektrifikacija, rudarstvo i druge industrije u kineskoj elektroprivredi.Proizvodi se kreću od nekoliko varijanti ZN1-ZN5 u prošlosti do desetina modela i varijanti sada.Nazivna struja dostiže 4000A, struja prekidanja dostiže 5OKA, čak 63kA, a napon do 35kV.

Razvoj i karakteristike vakuumskog prekidača će se sagledati sa nekoliko glavnih aspekata, uključujući razvoj vakuumskog prekidača, razvoj pogonskog mehanizma i razvoj izolacione strukture.

Razvoj i karakteristike vakuumskih prekidaca

2.1Razvoj vakuumskih prekidaca

Ideja o korištenju vakuumskog medija za gašenje luka iznesena je krajem 19. stoljeća, a najraniji vakuumski prekidač proizveden je 1920-ih.Međutim, zbog ograničenja vakuumske tehnologije, materijala i drugih tehničkih nivoa, to u to vrijeme nije bilo praktično.Od 1950-ih, razvojem nove tehnologije, riješeni su mnogi problemi u proizvodnji vakuumskih prekidača, a vakuumski prekidač je postepeno dostigao praktičan nivo.Sredinom 1950-ih, General Electric Company iz Sjedinjenih Država proizvela je seriju vakuumskih prekidača sa nazivnom strujom prekidanja od 12KA.Kasnije, kasnih 1950-ih, zbog razvoja vakuumskih prekidača sa poprečnim kontaktima magnetnog polja, nazivna struja prekida je podignuta na 3OKA.Nakon 1970-ih, Toshiba Electric Company iz Japana uspješno je razvila vakuumski prekidač sa uzdužnim kontaktima magnetnog polja, koji je dodatno povećao nazivnu struju prekida na više od 5OKA.Trenutno se vakuumski prekidači široko koriste u distributivnim sistemima od 1KV i 35kV, a nazivna struja prekida može doseći 5OKA-100KAo.Neke zemlje su proizvele i 72kV/84kV vakuumske prekidače, ali je taj broj mali.DC visokonaponski generator

Posljednjih godina, proizvodnja vakuumskih prekidača u Kini se također brzo razvila.Trenutno je tehnologija domaćih vakuumskih prekidača u rangu sa stranim proizvodima.Postoje vakuumski prekidači koji koriste tehnologiju vertikalnog i horizontalnog magnetnog polja i tehnologiju kontakta sa centralnim paljenjem.Kontakti napravljeni od materijala od legure Cu Cr uspešno su isključili vakuumske prekide 5OKA i 63kAo u Kini, koji su dostigli viši nivo.Vakumski prekidač može u potpunosti koristiti kućne vakuumske prekidače.

2.2Karakteristike vakuumskog prekidaca

Komora za gašenje vakuumskog luka je ključna komponenta vakuumskog prekidača.Podržan je i zapečaćen staklom ili keramikom.Unutra se nalaze dinamički i statični kontakti i zaštitni poklopci.U komori postoji negativan pritisak.Stepen vakuuma je 133 × 10 Nine 133 × LOJPa, kako bi se osigurale njegove performanse gašenja luka i nivo izolacije pri lomljenju.Kada se stepen vakuuma smanji, njegove karakteristike lomljenja bit će značajno smanjene.Prema tome, komora za gašenje vakuumskog luka ne smije biti pod utjecajem bilo kakve vanjske sile i ne smije se udarati ili udarati rukama.Ne smije se opterećivati ​​tokom premještanja i održavanja.Zabranjeno je stavljati bilo šta na vakuumski prekidač kako bi se spriječilo da se komora za gašenje vakuumskog luka ošteti prilikom pada.Prije isporuke, vakuumski prekidač mora proći strogu inspekciju paralelnosti i montažu.Tokom održavanja, svi vijci komore za gašenje luka moraju biti pričvršćeni kako bi se osiguralo jednolično naprezanje.

Vakumski prekidač prekida struju i gasi luk u komori za gašenje vakuumskog luka.Međutim, sam vakuumski prekidač nema uređaj za kvalitativno i kvantitativno praćenje karakteristika stepena vakuuma, tako da je greška smanjenja stepena vakuuma skrivena greška.Istovremeno, smanjenje stepena vakuuma će ozbiljno uticati na sposobnost vakuumskog prekidača da prekine prekostrujnu struju, i dovesti do oštrog smanjenja radnog veka prekidača, što će dovesti do eksplozije prekidača kada je ozbiljno.

Ukratko, glavni problem vakuumskog prekidača je taj što je stepen vakuuma smanjen.Glavni razlozi smanjenja vakuuma su sljedeći.

(1) Vakumski prekidač je osjetljiva komponenta.Nakon što napusti tvornicu, tvornica elektronskih cijevi može imati curenje staklenih ili keramičkih zaptivki nakon višestrukih udaraca u transportu, udaraca prilikom instalacije, slučajnih sudara itd.

(2) Postoje problemi u materijalu ili proizvodnom procesu vakuumskog prekidača, a mjesta curenja se pojavljuju nakon višestrukih operacija.

(3) Za vakuumski prekidač podijeljenog tipa, kao što je elektromagnetski radni mehanizam, kada radi, zbog velike udaljenosti radne veze, direktno utječe na sinhronizaciju, odskakanje, prekoračenje i druge karakteristike prekidača kako bi se ubrzao smanjenje stepena vakuuma.DC visokonaponski generator

Metoda tretmana za smanjenje stepena vakuuma prekidaca vakuuma:

Često posmatrajte vakuumski prekidač i redovno koristite vakuumski tester vakuumskog prekidača za merenje stepena vakuuma vakuumskog prekidača, kako biste bili sigurni da je stepen vakuuma vakuumskog prekidača unutar navedenog opsega;Kada se stepen vakuuma smanji, vakuumski prekidač se mora zamijeniti, a karakteristični testovi kao što su hod, sinhronizacija i odbijanje moraju se dobro obaviti.

3. Razvoj pogonskog mehanizma

Radni mehanizam je jedan od važnih aspekata za procjenu performansi vakuumskog prekidača.Glavni razlog koji utiče na pouzdanost vakuumskog prekidača su mehaničke karakteristike pogonskog mehanizma.Prema razvijenosti pogonskog mehanizma, može se podijeliti u sljedeće kategorije.DC visokonaponski generator

3.1Mehanizam za ručni rad

Pogonski mehanizam koji se oslanja na direktno zatvaranje naziva se ručni pogonski mehanizam, koji se uglavnom koristi za upravljanje prekidačima s niskim naponom i niskom nazivnom strujom prekida.Ručni mehanizam se rijetko koristi u vanjskim energetskim odjelima, osim u industrijskim i rudarskim preduzećima.Mehanizam za ručni rad je jednostavne strukture, ne zahtijeva složenu pomoćnu opremu i nedostatak je što se ne može automatski ponovno zatvoriti i može se upravljati samo lokalno, što nije dovoljno sigurno.Stoga je ručni mehanizam za upravljanje skoro zamijenjen opružnim pogonom s ručnim skladištenjem energije.

3.2Elektromagnetski radni mehanizam

Radni mehanizam koji je zatvoren elektromagnetnom silom naziva se elektromagnetski pogonski mehanizam d.CD17 mehanizam je razvijen u saradnji sa domaćim ZN28-12 proizvodima.Po strukturi je takođe raspoređen ispred i iza vakuumskog prekidača.

Prednosti elektromagnetnog pogonskog mehanizma su jednostavan mehanizam, pouzdan rad i niska cijena proizvodnje.Nedostaci su što je snaga koju troši zavojnica za zatvaranje prevelika, te je potrebno pripremiti [Pregled razvoja i karakteristika vakuumskog prekidača]: Vakumski prekidač se odnosi na prekidač čiji su kontakti zatvoreni i otvoreni u vakuumu.Vakumske prekidače su u početku proučavale Ujedinjeno Kraljevstvo i Sjedinjene Američke Države, a zatim su se razvile u Japan, Njemačku, bivši Sovjetski Savez i druge zemlje.Kina je počela proučavati teoriju vakuumskog prekidača od 1959. godine, a formalno je proizvodila različite vakuumske prekidače početkom 1970-ih.

Skupe baterije, velika struja zatvaranja, glomazna struktura, dugo vrijeme rada i postepeno smanjenje tržišnog udjela.

3.3Opružni pogonski mehanizam DC visokonaponski generator

Mehanizam za upravljanje oprugom koristi oprugu pohranjenu energiju kao snagu da bi prekidač ostvario akciju zatvaranja.Može ga pokretati radna snaga ili motori male snage AC i DC, tako da na snagu zatvaranja u osnovi ne utiču vanjski faktori (kao što su napon napajanja, vazdušni pritisak izvora vazduha, hidraulički pritisak izvora hidrauličnog pritiska), koji ne mogu samo postići veliku brzinu zatvaranja, ali i ostvariti brzo automatsko ponavljanje zatvaranja;Osim toga, u poređenju sa elektromagnetnim pogonskim mehanizmom, opružni pogonski mehanizam ima nisku cijenu i nisku cijenu.To je najčešće korišteni radni mehanizam u vakuumskom prekidaču, a njegovi proizvođači su također sve više, koji se stalno usavršavaju.Tipični su CT17 i CT19 mehanizmi, a sa njima se koriste ZN28-17, VS1 i VGl.

Općenito, mehanizam za rad opruge ima stotine dijelova, a mehanizam prijenosa je relativno složen, s velikom stopom kvarova, mnogim pokretnim dijelovima i visokim zahtjevima proizvodnog procesa.Osim toga, struktura pogonskog mehanizma opruge je složena, te ima mnogo kliznih tarnih površina, a većina ih je u ključnim dijelovima.Tokom dugotrajnog rada, habanje i korozija ovih dijelova, kao i gubitak i stvrdnjavanje maziva, dovest će do grešaka u radu.Tu su uglavnom sljedeći nedostaci.

(1) Prekidač odbija da radi, odnosno šalje radni signal prekidaču bez zatvaranja ili otvaranja.

(2) Prekidač se ne može zatvoriti ili je isključen nakon zatvaranja.

(3) U slučaju nezgode, djelovanje relejne zaštite i prekidač ne mogu se isključiti.

(4) Izgorjeti zavojnicu za zatvaranje.

Analiza uzroka kvara radnog mehanizma:

Prekidač odbija da radi, što može biti uzrokovano gubitkom napona ili podnaponom radnog napona, isključenjem radnog kruga, isključenjem zavojnice za zatvaranje ili zavojnice za otvaranje i lošim kontaktom kontakata pomoćnog prekidača na mehanizmu.

Prekidač se ne može zatvoriti ili se otvara nakon zatvaranja, što može biti uzrokovano podnaponom radnog napajanja, prevelikim hodom kontakta pomičnog kontakta prekidača, isključenjem kontakta za zaključavanje pomoćnog prekidača i premalom količinom veza između poluosovine pogonskog mehanizma i šape;

Tokom nesreće, relejna zaštita i prekidač nisu mogli biti isključeni.Moguće je da u željeznoj jezgri za otvaranje ima stranih materija koje su spriječile željezno jezgro da djeluje fleksibilno, poluosovina za otvaranje se ne može fleksibilno okretati, a krug za otvaranje je isključen.

Mogući razlozi za paljenje zavojnice za zatvaranje su: DC kontaktor se ne može isključiti nakon zatvaranja, pomoćni prekidač se ne okreće u položaj za otvaranje nakon zatvaranja, a pomoćni prekidač je labav.

3.4Trajni magnetni mehanizam

Mehanizam sa trajnim magnetom koristi novi princip rada da organski kombinuje elektromagnetni mehanizam sa trajnim magnetom, izbegavajući štetne faktore uzrokovane mehaničkim okidanjem u položaju zatvaranja i otvaranja i sistemom zaključavanja.Sila držanja koju stvara permanentni magnet može zadržati vakuumski prekidač u položaju zatvaranja i otvaranja kada je potrebna bilo kakva mehanička energija.Opremljen je kontrolnim sistemom za realizaciju svih funkcija koje zahtijeva vakuumski prekidač.Uglavnom se može podijeliti u dva tipa: monostabilni permanentni magnetni aktuator i bistabilni permanentni magnetni aktuator.Princip rada bistabilnog permanentnog magnetnog aktuatora je da otvaranje i zatvaranje aktuatora zavise od trajne magnetske sile;Princip rada monostabilnog trajnog magneta je da se brzo otvori uz pomoć opruge za skladištenje energije i zadrži otvorenu poziciju.Samo zatvaranje može zadržati trajnu magnetnu silu.Glavni proizvod Trede Electrica je monostabilni trajni magnetni aktuator, a domaća preduzeća uglavnom razvijaju bistabilni trajni magnetni aktuator.

Struktura aktuatora bistabilnog permanentnog magneta varira, ali postoje samo dvije vrste principa: tip dvostruke zavojnice (simetrični tip) i tip jednostrukog namotaja (asimetrični tip).Ove dvije strukture su ukratko predstavljene u nastavku.

(1) Mehanizam sa trajnim magnetom sa dvostrukim namotajem

Mehanizam trajnog magneta sa dvostrukom zavojnicom karakterizira: korištenje permanentnog magneta za održavanje vakuumskog prekidača na graničnim pozicijama otvaranja i zatvaranja, korištenjem pobudnog namotaja za potiskivanje željeznog jezgra mehanizma iz položaja otvaranja u položaj zatvaranja, i korištenjem drugi uzbudni kalem za potiskivanje gvozdenog jezgra mehanizma iz položaja zatvaranja u položaj otvaranja.Na primjer, ABB-ov VMl switch mehanizam usvaja ovu strukturu.

(2) Mehanizam trajnog magneta sa jednim namotajem

Mehanizam permanentnog magneta sa jednim zavojnicom također koristi trajne magnete kako bi održao vakuumski prekidač na graničnim pozicijama otvaranja i zatvaranja, ali jedan uzbudljivi namotaj se koristi za otvaranje i zatvaranje.Postoje i dvije pobudne zavojnice za otvaranje i zatvaranje, ali su dva namotaja na istoj strani, a smjer toka paralelne zavojnice je suprotan.Njegov princip je isti kao kod mehanizma permanentnog magneta sa jednim zavojnicom.Energija zatvaranja uglavnom dolazi od pobudnog namotaja, a energija otvaranja uglavnom dolazi od opruge otvaranja.Na primjer, vakuumski prekidač montiran na GVR stupac koji je lansirala kompanija Whipp&Bourne u UK usvaja ovaj mehanizam.

Prema gore navedenim karakteristikama mehanizma s permanentnim magnetom, mogu se sumirati njegove prednosti i nedostaci.Prednosti su što je struktura relativno jednostavna, u poređenju sa opružnim mehanizmom, njegove komponente su smanjene za oko 60%;Sa manje komponenti, stopa kvarova će također biti smanjena, tako da je pouzdanost visoka;Dug vijek trajanja mehanizma;Mala veličina i mala težina.Nedostatak je što u pogledu karakteristika otvaranja, budući da pokretno gvozdeno jezgro učestvuje u kretanju otvaranja, inercija kretanja pokretnog sistema se značajno povećava pri otvaranju, što je veoma nepovoljno za poboljšanje brzine krutog otvaranja;Zbog velike radne snage, ograničen je kapacitetom kondenzatora.

4. Izrada izolacione konstrukcije

Prema statistici i analizi tipova udesa u radu visokonaponskih prekidača u nacionalnom elektroenergetskom sistemu na osnovu relevantnih istorijskih podataka, neotvaranje čini 22,67%;Odbijanje saradnje čini 6,48%;Nesreće sa razbijanjem i pravljenjem nesreća su činile 9,07%;Nesreće zbog izolacije činile su 35,47%;Nesreća zbog pogrešne upotrebe čini 7,02%;Nesreće zbog zatvaranja rijeka čine 7,95%;Eksterne sile i druge nesreće činile su 11.439 bruto, od kojih su najistaknutije nesreće zbog izolacije i nesreće sa odbijanjem razdvajanja, koje čine oko 60% svih nesreća.Stoga je izolacijska struktura također ključna točka vakuumskog prekidača.Prema promjenama i razvoju izolacije faznih stubova, može se u osnovi podijeliti u tri generacije: zračna izolacija, kompozitna izolacija i čvrsta zaptivena izolacija stubova.