Pregled razvoja i karakteristika vakuumskih prekidača

[Pregled razvoja i karakteristika vakuumskog prekidača]: vakuumski prekidač odnosi se na prekidač čiji se kontakti zatvaraju i otvaraju u vakuumu.Vakuumske prekidače isprva su proučavale Ujedinjeno Kraljevstvo i Sjedinjene Države, a zatim su razvijeni u Japanu, Njemačkoj, bivšem Sovjetskom Savezu i drugim zemljama.Kina je počela proučavati teoriju vakuumskih prekidača od 1959., a službeno je proizvela različite vakuumske prekidače ranih 1970-ih

Vakuumski prekidač odnosi se na prekidač čiji se kontakti zatvaraju i otvaraju u vakuumu.

Vakuumske prekidače isprva su proučavale Ujedinjeno Kraljevstvo i Sjedinjene Države, a zatim su razvijeni u Japanu, Njemačkoj, bivšem Sovjetskom Savezu i drugim zemljama.Kina je počela proučavati teoriju vakuumskih prekidača 1959., a službeno je proizvela različite vrste vakuumskih prekidača početkom 1970-ih.Stalne inovacije i poboljšanje proizvodnih tehnologija kao što su vakuumski prekidač, radni mehanizam i razina izolacije učinili su da se vakuumski prekidači brzo razvijaju, a postignut je niz značajnih postignuća u istraživanju velikog kapaciteta, minijaturizacije, inteligencije i pouzdanosti.

S prednostima dobrih karakteristika gašenja luka, pogodnih za čest rad, dugog električnog vijeka, visoke pouzdanosti rada i dugog razdoblja bez održavanja, vakuumski prekidači naširoko su korišteni u transformaciji gradske i ruralne električne mreže, kemijskoj industriji, metalurgiji, željeznici elektrifikaciju, rudarstvo i druge industrije u kineskoj energetskoj industriji.Proizvodi se kreću od nekoliko varijanti ZN1-ZN5 u prošlosti do desetaka modela i varijanti sada.Nazivna struja doseže 4000A, prekidna struja 5OKA, čak 63kA, a napon 35kV.

Razvoj i karakteristike vakuumskog prekidača bit će sagledane s nekoliko glavnih aspekata, uključujući razvoj vakuumskog prekidača, razvoj pogonskog mehanizma i razvoj izolacijske strukture.

Razvoj i karakteristike vakuumskih prekidača

2.1Razvoj vakuumskih prekidača

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 razina, to u to vrijeme nije bilo praktično.Od 1950-ih, s razvojem nove tehnologije, mnogi problemi u proizvodnji vakuumskih prekidača su riješeni, a vakuumski prekidač postupno je dosegao praktičnu razinu.Sredinom 1950-ih, General Electric Company iz Sjedinjenih Država proizvela je seriju vakuumskih prekidača s nazivnom prekidnom strujom od 12KA.Naknadno, krajem 1950-ih, zbog razvoja vakuumskih prekidača s kontaktima transverzalnog magnetskog polja, nazivna prekidna struja je podignuta na 3OKA.Nakon 1970-ih, Toshiba Electric Company iz Japana uspješno je razvila vakuumski prekidač s kontaktima uzdužnog magnetskog polja, koji je dodatno povećao nazivnu prekidnu struju na više od 5OKA.Trenutačno se vakuumski prekidači naširoko koriste u sustavima distribucije električne energije od 1KV i 35kV, a nazivna struja prekida može doseći 5OKA-100KAo.Neke su zemlje također proizvele vakuumske prekidače 72kV/84kV, ali je taj broj mali.Istosmjerni visokonaponski generator

Posljednjih godina, proizvodnja vakuumskih prekidača u Kini također se brzo razvila.Trenutačno je tehnologija domaćih vakuumskih prekidača jednaka tehnologiji stranih proizvoda.Postoje vakuumski prekidači koji koriste tehnologiju vertikalnog i horizontalnog magnetskog polja i kontaktnu tehnologiju središnjeg paljenja.Kontakti izrađeni od materijala od Cu Cr legura uspješno su odspojili vakuumske prekidače 5OKA i 63kAo u Kini, koji su dosegli višu razinu.Vakuumski prekidač može u potpunosti koristiti kućne vakuumske prekidače.

2.2Karakteristike vakuumskog prekidača

Vakuumska komora za gašenje luka je ključna komponenta vakuumskog prekidača.Poduprt je i zapečaćen staklom ili keramikom.Unutra se nalaze dinamički i statički kontakti i zaštitni poklopci.U komori je podtlak.Stupanj vakuuma je 133 × 10 Nine 133 × LOJPa, kako bi se osigurala njegova učinkovitost gašenja luka i razina izolacije pri lomljenju.Kada se stupanj vakuuma smanji, njegove performanse lomljenja bit će značajno smanjene.Stoga na komoru za gašenje vakuumskog luka ne smije djelovati nikakva vanjska sila i ne smije se udarati rukama.Ne smije biti opterećen tijekom premještanja i održavanja.Zabranjeno je stavljati bilo što na vakuumski prekidač kako bi se spriječilo oštećenje vakuumske komore za gašenje luka pri padu.Prije isporuke, vakuumski prekidač mora biti podvrgnut strogom pregledu paralelizma i montaži.Tijekom održavanja, svi vijci komore za gašenje luka moraju biti pričvršćeni kako bi se osiguralo ravnomjerno naprezanje.

Vakuumski prekidač prekida struju i gasi luk u vakuumskoj komori za gašenje luka.Međutim, sam vakuumski prekidač nema uređaj za kvalitativno i kvantitativno praćenje karakteristika stupnja vakuuma, tako da je greška smanjenja stupnja vakuuma skrivena greška.U isto vrijeme, smanjenje stupnja vakuuma ozbiljno će utjecati na sposobnost vakuumskog prekidača da prekine prekomjernu struju i dovesti do oštrog pada životnog vijeka prekidača, što će dovesti do eksplozije prekidača kada je to ozbiljno.

Ukratko, glavni problem vakuumskog prekidača je taj što se smanjuje stupanj vakuuma.Glavni razlozi za smanjenje vakuuma su sljedeći.

(1) Vakuumski prekidač je osjetljiva komponenta.Nakon napuštanja tvornice, tvornica elektroničkih cijevi može imati curenje staklenih ili keramičkih brtvi nakon mnogo puta sudara u transportu, udaraca prilikom instalacije, slučajnih sudara itd.

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

(3) Za vakuumski prekidač strujnog kruga podijeljenog tipa, kao što je elektromagnetski radni mehanizam, kada radi, zbog velike udaljenosti radnog spoja, izravno utječe na sinkronizaciju, odskakanje, prekoračenje i druge karakteristike prekidača kako bi se ubrzao smanjenje stupnja vakuuma.Istosmjerni visokonaponski generator

Metoda liječenja za smanjenje stupnja vakuuma vakuumskog prekidača:

Često promatrajte vakuumski prekidač i redovito koristite vakuumski ispitivač vakuumskog prekidača za mjerenje stupnja vakuuma vakuumskog prekidača, kako biste osigurali da je stupanj vakuuma vakuumskog prekidača unutar navedenog raspona;Kada se stupanj vakuuma smanji, vakuumski prekidač mora se zamijeniti, a karakteristični testovi kao što su hod, sinkronizacija i odskok moraju biti dobro obavljeni.

3. Razvoj pogonskog mehanizma

Radni mehanizam jedan je od važnih aspekata za procjenu učinka vakuumskog prekidača.Glavni razlog koji utječe na pouzdanost vakuumskog prekidača je mehanička karakteristika radnog mehanizma.Prema razvoju radnog mehanizma, može se podijeliti u sljedeće kategorije.Istosmjerni visokonaponski generator

3.1Ručni radni mehanizam

Upravljački mehanizam koji se oslanja na izravno zatvaranje naziva se ručni upravljački mehanizam, koji se uglavnom koristi za upravljanje prekidačima s niskom razinom napona i niskom nazivnom prekidnom strujom.Ručni mehanizam se rijetko koristi u vanjskim energetskim odjelima, osim u industrijskim i rudarskim poduzećima.Mehanizam za ručno upravljanje je jednostavne strukture, ne zahtijeva složenu pomoćnu opremu i ima nedostatak da se ne može automatski ponovno zatvoriti i može se koristiti samo lokalno, što nije dovoljno sigurno.Stoga je ručni pogon gotovo zamijenjen opružnim pogonom s ručnim skladištenjem energije.

3.2Elektromagnetski radni mehanizam

Pogonski mehanizam koji je zatvoren elektromagnetskom silom naziva se elektromagnetski pogonski mehanizam d.CD17 mehanizam razvijen je u suradnji s domaćim proizvodima ZN28-12.Po strukturi je također raspoređen ispred i iza vakuumskog prekidača.

Prednosti elektromagnetskog pogonskog mehanizma su jednostavan mehanizam, pouzdan rad i niska cijena proizvodnje.Nedostaci su što je snaga koju troši zavojnica za zatvaranje prevelika, te ju je potrebno pripremiti [Pregled razvoja i karakteristika vakuumskog prekidača]: Vakuumski prekidač odnosi se na prekidač čiji su kontakti zatvoreni i otvoreni u vakuumu.Vakuumske prekidače isprva su proučavale Ujedinjeno Kraljevstvo i Sjedinjene Države, a zatim su razvijeni u Japanu, Njemačkoj, bivšem Sovjetskom Savezu i drugim zemljama.Kina je počela proučavati teoriju vakuumskih prekidača od 1959., a službeno je proizvela različite vakuumske prekidače ranih 1970-ih

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

3.3Opružni radni mehanizam Istosmjerni visokonaponski generator

Opružni radni mehanizam koristi pohranjenu energetsku oprugu kao snagu za pokretanje sklopke pri zatvaranju.Može se pokretati radnom snagom ili AC i DC motorima male snage, tako da na snagu zatvaranja u osnovi ne utječu vanjski čimbenici (kao što su napon napajanja, tlak zraka izvora zraka, hidraulički tlak izvora hidrauličkog tlaka), koji ne mogu samo postići veliku brzinu zatvaranja, ali i ostvariti brzo automatsko ponovljeno zatvaranje;Osim toga, u usporedbi s elektromagnetskim radnim mehanizmom, radni mehanizam s oprugom ima nisku cijenu i nisku cijenu.To je najčešće korišten radni mehanizam u vakuumskom prekidaču, a njegovi proizvođači su također sve veći, koji se stalno usavršavaju.Tipični su mehanizmi CT17 i CT19, a uz njih se koriste ZN28-17, VS1 i VGl.

Općenito, opružni radni mehanizam ima stotine dijelova, a prijenosni mehanizam je relativno složen, s visokom stopom kvarova, mnogo pokretnih dijelova i visokim zahtjevima proizvodnog procesa.Osim toga, struktura opružnog pogonskog mehanizma je složena, a ima mnogo kliznih tarnih površina, a većina ih je u ključnim dijelovima.Tijekom dugotrajnog rada, trošenje i korozija ovih dijelova, kao i gubitak i stvrdnjavanje maziva, dovest će do grešaka u radu.Postoje uglavnom sljedeći nedostaci.

(1) Prekidač odbija raditi, odnosno šalje signal rada prekidaču bez zatvaranja ili otvaranja.

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

(3) U slučaju nesreće, relejna zaštita i prekidač ne mogu se isključiti.

(4) Pregorjeti zavojnicu za zatvaranje.

Analiza uzroka kvara radnog mehanizma:

Prekidač strujnog kruga odbija raditi, što može biti uzrokovano gubitkom napona ili niskim naponom radnog napona, odspajanjem radnog kruga, odspajanjem zavojnice za zatvaranje ili zavojnice za otvaranje i lošim kontaktom pomoćnih kontakata prekidača. na mehanizmu.

Prekidač se ne može zatvoriti ili se otvara nakon zatvaranja, što može biti uzrokovano niskim naponom radnog napajanja, prevelikim hodom kontakta pomičnog kontakta prekidača, odvajanjem kontakta za blokiranje pomoćnog prekidača i premalom količinom spoj između poluosovine pogonskog mehanizma i papučice;

Tijekom nesreće, djelovanje relejne zaštite i prekidač nisu se mogli isključiti.Moguće je da postoje strane tvari u željeznoj jezgri za otvaranje koje su spriječile željeznu jezgru da djeluje fleksibilno, poluosovina koja se aktivira pri otvaranju nije se mogla fleksibilno okretati, a radni krug otvaranja je bio isključen.

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

3.4Mehanizam s permanentnim magnetom

Mehanizam s permanentnim magnetom koristi novi princip rada za organsku kombinaciju elektromagnetskog mehanizma s permanentnim magnetom, izbjegavajući nepovoljne čimbenike uzrokovane mehaničkim okidanjem u položaju zatvaranja i otvaranja i sustavom zaključavanja.Sila držanja koju generira trajni magnet može zadržati vakuumski prekidač u zatvorenom i otvorenom položaju kada je potrebna mehanička energija.Opremljen je kontrolnim sustavom za realizaciju svih funkcija koje zahtijeva vakuumski prekidač.Uglavnom se može podijeliti u dvije vrste: monostabilni permanentni magnetski aktuator i bistabilni permanentni magnetski aktuator.Princip rada bistabilnog permanentnog magnetskog aktuatora je da otvaranje i zatvaranje aktuatora ovisi o trajnoj magnetskoj sili;Princip rada pogonskog mehanizma s monostabilnim permanentnim magnetom je brzo otvaranje uz pomoć opruge za pohranu energije i zadržavanje otvorene pozicije.Samo zatvaranje može zadržati trajnu magnetsku silu.Glavni proizvod Trede Electrica je monostabilni aktuator s permanentnim magnetom, a domaća poduzeća uglavnom razvijaju bistabilni aktuator s permanentnim magnetom.

Struktura bistabilnog aktuatora s permanentnim magnetom varira, ali postoje samo dvije vrste principa: tip dvostruke zavojnice (simetrični tip) i tip jedne zavojnice (asimetrični tip).Ove dvije strukture su ukratko predstavljene u nastavku.

(1) Mehanizam trajnog magneta s dvostrukom zavojnicom

Mehanizam trajnog magneta s dvostrukom zavojnicom karakterizira: korištenje trajnog magneta za držanje vakuumskog prekidača na graničnim položajima otvaranja i zatvaranja, korištenje uzbudne zavojnice za guranje željezne jezgre mehanizma iz položaja otvaranja u položaj zatvaranja, i korištenjem drugu uzbudnu zavojnicu koja gura željeznu jezgru mehanizma iz položaja zatvaranja u položaj otvaranja.Na primjer, ABB-ov VMl prekidački mehanizam usvaja ovu strukturu.

(2) Mehanizam permanentnog magneta s jednom zavojnicom

Mehanizam trajnog magneta s jednom zavojnicom također koristi trajne magnete za držanje vakuumskog prekidača na graničnim položajima otvaranja i zatvaranja, ali se za otvaranje i zatvaranje koristi jedna uzbudna zavojnica.Također postoje dva uzbudna svitka za otvaranje i zatvaranje, ali su dva svitka na istoj strani, a smjer strujanja paralelnog svitka je suprotan.Njegov princip je isti kao kod mehanizma s jednostrukim zavojnicama s permanentnim magnetom.Energija zatvaranja uglavnom dolazi od uzbudne zavojnice, a energija otvaranja uglavnom dolazi od opruge za otvaranje.Na primjer, GVR vakuumski prekidač na stupu koji je lansirala tvrtka Whipp&Bourne u Velikoj Britaniji koristi ovaj mehanizam.

Prema gornjim karakteristikama mehanizma s permanentnim magnetima mogu se sažeti njegove prednosti i nedostaci.Prednosti su u tome što je struktura relativno jednostavna, u usporedbi s opružnim mehanizmom, njegove komponente su smanjene za oko 60%;S manje komponenti, stopa kvarova će također biti smanjena, tako da je pouzdanost visoka;Dugi vijek trajanja mehanizma;Mala veličina i mala težina.Nedostatak je taj što se u smislu karakteristika otvaranja, budući da pokretna željezna jezgra sudjeluje u kretanju otvaranja, inercija gibanja pokretnog sustava značajno povećava pri otvaranju, što je vrlo nepovoljno za poboljšanje brzine krutog otvaranja;Zbog velike radne snage ograničena je kapacitetom kondenzatora.

4. Izrada izolacijske strukture

Prema statistici i analizi vrsta nesreća u pogonu visokonaponskih prekidača u nacionalnom EES-u temeljenim na relevantnim povijesnim podacima, neotvaranje računa iznosi 22,67%;Odbijanje suradnje činilo je 6,48%;Nezgode pri razbijanju i izradi činile su 9,07%;Izolacijske nezgode činile su 35,47%;Nesreća s pogrešnim radom iznosila je 7,02%;Nesreće zbog zatvaranja rijeke čine 7,95%;Vanjske sile i druge nesreće činile su 11.439 bruto nesreća, od kojih su najistaknutije nesreće izolacije i nesreće odvajanja, koje čine oko 60% svih nesreća.Stoga je izolacijska struktura također ključna točka vakuumskog prekidača.Prema promjenama i razvoju izolacije faznih stupova, može se u osnovi podijeliti u tri generacije: zračna izolacija, kompozitna izolacija i čvrsta zabrtvljena izolacija stupova.