Prehľad vývoja a vlastností vákuového vypínača

[Prehľad vývoja a vlastností vákuového ističa]: vákuový istič označuje istič, ktorého kontakty sú zatvorené a otvorené vo vákuu.Vákuové ističe boli pôvodne študované v Spojenom kráľovstve a Spojených štátoch a potom sa vyvinuli do Japonska, Nemecka, bývalého Sovietskeho zväzu a ďalších krajín.Čína začala študovať teóriu vákuových ističov od roku 1959 a formálne vyrábala rôzne vákuové ističe začiatkom 70-tych rokov

Vákuový istič sa týka ističa, ktorého kontakty sú zatvorené a otvorené vo vákuu.

Vákuové ističe boli pôvodne študované v Spojenom kráľovstve a Spojených štátoch a potom sa vyvinuli do Japonska, Nemecka, bývalého Sovietskeho zväzu a ďalších krajín.Čína začala študovať teóriu vákuových ističov v roku 1959 a na začiatku 70. rokov formálne vyrábala rôzne typy vákuových ističov.Neustála inovácia a zdokonaľovanie výrobných technológií, ako je vákuový prerušovač, ovládací mechanizmus a úroveň izolácie, spôsobili rýchly vývoj vákuového ističa a vo výskume veľkej kapacity, miniaturizácie, inteligencie a spoľahlivosti sa dosiahol rad významných úspechov.

Vďaka výhodám dobrých charakteristík zhášania oblúka, vhodných na častú prevádzku, dlhej elektrickej životnosti, vysokej prevádzkovej spoľahlivosti a dlhej bezúdržbovej dobe, sa vákuové ističe široko používajú v mestskej a vidieckej transformácii elektrickej siete, chemickom priemysle, hutníctve, železnici. elektrifikácia, baníctvo a ďalšie priemyselné odvetvia v čínskom energetickom priemysle.Produkty siahajú od niekoľkých odrôd ZN1-ZN5 v minulosti až po desiatky modelov a odrôd v súčasnosti.Menovitý prúd dosahuje 4000A, vypínací prúd dosahuje 5OKA, dokonca 63kA a napätie dosahuje 35kV.

Vývoj a charakteristika vákuového vypínača bude videná z niekoľkých hlavných aspektov, vrátane vývoja vákuového prerušovača, vývoja ovládacieho mechanizmu a vývoja izolačnej štruktúry.

Vývoj a charakteristika vákuových zhášediel

2.1Vývoj vákuových prerušovačov

Myšlienka použiť vákuové médium na uhasenie oblúka bola predstavená na konci 19. storočia a prvé vákuové prerušovače boli vyrobené v 20. rokoch 20. storočia.Vzhľadom na obmedzenia vákuovej technológie, materiálov a iných technických úrovní to však v tom čase nebolo praktické.Od 50. rokov 20. storočia sa s rozvojom novej technológie vyriešilo veľa problémov pri výrobe vákuových zhášediel a vákuový spínač sa postupne dostal do praktickej roviny.V polovici 50-tych rokov minulého storočia spoločnosť General Electric Company v Spojených štátoch vyrobila sériu vákuových ističov s menovitým vypínacím prúdom 12 KA.Následne, koncom 50-tych rokov minulého storočia, v dôsledku vývoja vákuových prerušovačov s kontaktmi s priečnym magnetickým poľom, bol menovitý vypínací prúd zvýšený na 3OKA.Po 70-tych rokoch minulého storočia japonská spoločnosť Toshiba Electric Company úspešne vyvinula vákuové zhášadlo s pozdĺžnymi kontaktmi magnetického poľa, ktoré ďalej zvýšilo menovitý vypínací prúd na viac ako 5OKA.V súčasnosti sú vákuové ističe široko používané v distribučných systémoch 1KV a 35kV a menovitý vypínací prúd môže dosiahnuť 5OKA-100KAo.Niektoré krajiny vyrobili aj vákuové prerušovače 72 kV/84 kV, ale ich počet je malý.DC vysokonapäťový generátor

V posledných rokoch sa rýchlo rozvíja aj výroba vákuových ističov v Číne.V súčasnosti je technológia domácich vákuových spínadiel porovnateľná so zahraničnými výrobkami.Existujú vákuové zhášedlá využívajúce technológiu vertikálneho a horizontálneho magnetického poľa a technológiu kontaktov centrálneho zapaľovania.Kontakty vyrobené z materiálov zliatiny Cu Cr úspešne odpojili vákuové zhášedlá 5OKA a 63kAo v Číne, ktoré dosiahli vyššiu úroveň.Vákuový istič môže úplne využívať domáce vákuové zhášedlá.

2.2Charakteristika vákuového prerušovača

Vákuová zhášacia komora je kľúčovým komponentom vákuového ističa.Je podopretý a utesnený sklom alebo keramikou.Vo vnútri sú dynamické a statické kontakty a tieniace kryty.V komore je podtlak.Stupeň vákua je 133 × 10 Deväť 133 × LOJPa, aby sa zabezpečila schopnosť hasenia oblúka a úroveň izolácie pri rozbití.Keď sa stupeň vákua zníži, jeho lámací výkon sa výrazne zníži.Vákuová zhášacia komora preto nesmie byť ovplyvnená žiadnou vonkajšou silou a nesmie byť udieraná alebo udieraná rukami.Počas premiestňovania a údržby nesmie byť namáhaný.Je zakázané klásť čokoľvek na vákuový istič, aby sa zabránilo poškodeniu vákuovej zhášacej komory pri páde.Pred dodaním sa vákuový istič podrobí prísnej kontrole paralelnosti a montáži.Počas údržby musia byť všetky skrutky zhášacej komory utiahnuté, aby sa zabezpečilo rovnomerné namáhanie.

Vákuový istič preruší prúd a zhasne oblúk vo vákuovej zhášacej komore.Samotný vákuový istič však nemá zariadenie na kvalitatívne a kvantitatívne sledovanie charakteristík stupňa vákua, takže porucha zníženia stupňa vákua je skrytá chyba.Súčasne zníženie stupňa vákua vážne ovplyvní schopnosť vákuového ističa vypnúť nadprúd a povedie k prudkému zníženiu životnosti ističa, čo povedie k explózii spínača, keď je to vážne.

Stručne povedané, hlavným problémom vákuového prerušovača je zníženie stupňa vákua.Hlavné dôvody zníženia vákua sú nasledovné.

(1) Vákuový istič je chúlostivý komponent.Po opustení továrne môže v továrni na elektrónky unikať sklenené alebo keramické tesnenia po mnohých prepravných nárazoch, otrasoch pri inštalácii, náhodných kolíziách atď.

(2) Existujú problémy v materiáli alebo výrobnom procese vákuového prerušovača a miesta úniku sa objavujú po viacerých operáciách.

(3) V prípade vákuového ističa deleného typu, ako je elektromagnetický ovládací mechanizmus, pri prevádzke v dôsledku veľkej vzdialenosti ovládacieho prepojenia priamo ovplyvňuje synchronizáciu, odraz, prejazd a ďalšie charakteristiky spínača, aby sa urýchlil zníženie stupňa vákua.DC vysokonapäťový generátor

Metóda ošetrenia na zníženie stupňa vákua vákuového prerušovača:

Často pozorujte vákuový prerušovač a pravidelne používajte vákuový tester vákuového spínača na meranie stupňa vákua vákuového prerušovača, aby ste sa uistili, že stupeň vákua vákuového prerušovača je v špecifikovanom rozsahu;Keď sa stupeň vákua zníži, vákuový prerušovač sa musí vymeniť a musia sa dobre vykonať charakteristické testy, ako je zdvih, synchronizácia a odskok.

3. Vývoj operačného mechanizmu

Ovládací mechanizmus je jedným z dôležitých aspektov hodnotenia výkonu vákuového ističa.Hlavným dôvodom, ktorý ovplyvňuje spoľahlivosť vákuového ističa, sú mechanické vlastnosti ovládacieho mechanizmu.Podľa vývoja ovládacieho mechanizmu ho možno rozdeliť do nasledujúcich kategórií.DC vysokonapäťový generátor

3.1Manuálny ovládací mechanizmus

Ovládací mechanizmus založený na priamom zatváraní sa nazýva ručný ovládací mechanizmus, ktorý sa používa hlavne na ovládanie ističov s nízkou úrovňou napätia a nízkym menovitým vypínacím prúdom.Manuálny mechanizmus bol zriedka používaný vo vonkajších energetických oddeleniach okrem priemyselných a banských podnikov.Manuálny ovládací mechanizmus má jednoduchú štruktúru, nevyžaduje zložité pomocné vybavenie a má nevýhodu v tom, že sa nemôže automaticky znovu zatvoriť a môže byť ovládaný iba lokálne, čo nie je dostatočne bezpečné.Preto bol ručný pohon takmer nahradený pružinovým pohonom s ručným zásobníkom energie.

3.2Elektromagnetický ovládací mechanizmus

Ovládací mechanizmus, ktorý je uzavretý elektromagnetickou silou, sa nazýva elektromagnetický ovládací mechanizmus d.Mechanizmus CD17 je vyvinutý v koordinácii s domácimi produktmi ZN28-12.Štruktúrne je tiež usporiadaný pred a za vákuovým prerušovačom.

Výhody elektromagnetického ovládacieho mechanizmu sú jednoduchý mechanizmus, spoľahlivá prevádzka a nízke výrobné náklady.Nevýhody sú, že výkon spotrebovaný uzatváracou cievkou je príliš veľký a je potrebné ho pripraviť [Prehľad vývoja a vlastností vákuového ističa]: Vákuový istič označuje istič, ktorého kontakty sú zatvorené a otvorené. vo vákuu.Vákuové ističe boli pôvodne študované v Spojenom kráľovstve a Spojených štátoch a potom sa vyvinuli do Japonska, Nemecka, bývalého Sovietskeho zväzu a ďalších krajín.Čína začala študovať teóriu vákuových ističov od roku 1959 a formálne vyrábala rôzne vákuové ističe začiatkom 70-tych rokov

Drahé batérie, veľký uzatvárací prúd, objemná štruktúra, dlhá doba prevádzky a postupne sa znižuje podiel na trhu.

3.3Pružinový ovládací mechanizmus DC vysokonapäťový generátor

Pružinový ovládací mechanizmus využíva akumulovanú energiu pružiny ako silu, aby spínač realizoval zatvorenie.Môže byť poháňaný ľudskou silou alebo motormi na striedavý a jednosmerný prúd s malým výkonom, takže uzatvárací výkon v zásade nie je ovplyvnený vonkajšími faktormi (ako je napájacie napätie, tlak vzduchu zdroja vzduchu, hydraulický tlak zdroja hydraulického tlaku), ktoré môžu nielen dosiahnuť vysokú rýchlosť zatvárania, ale tiež realizovať rýchle automatické opakované zatváranie;Navyše v porovnaní s elektromagnetickým ovládacím mechanizmom má pružinový ovládací mechanizmus nízku cenu a nízku cenu.Je to najčastejšie používaný ovládací mechanizmus vo vákuovom ističi a jeho výrobcov je tiež viac, ktorí sa neustále zdokonaľujú.Typické sú mechanizmy CT17 a CT19 a s nimi sa používajú ZN28-17, VS1 a VGl.

Vo všeobecnosti má pružinový ovládací mechanizmus stovky častí a prevodový mechanizmus je relatívne zložitý, s vysokou mierou zlyhania, mnohými pohyblivými časťami a vysokými požiadavkami na výrobný proces.Okrem toho je štruktúra pružinového ovládacieho mechanizmu zložitá a existuje veľa klzných trecích plôch a väčšina z nich je v kľúčových častiach.Pri dlhodobej prevádzke povedie opotrebenie a korózia týchto dielov, ako aj strata a vytvrdzovanie mazív k prevádzkovým chybám.Ide najmä o nasledovné nedostatky.

(1) Istič odmietne pracovať, to znamená, že vyšle prevádzkový signál do ističa bez zatvorenia alebo vypnutia.

(2) Spínač sa nedá zatvoriť alebo je po zatvorení odpojený.

(3) V prípade nehody nie je možné vypnúť ochranu relé a istič.

(4) Vypáľte uzatváraciu cievku.

Analýza príčin poruchy operačného mechanizmu:

Istič odmieta pracovať, čo môže byť spôsobené stratou napätia alebo podpätím pracovného napätia, odpojením pracovného obvodu, odpojením uzatváracej cievky alebo vypínacej cievky a zlým kontaktom kontaktov pomocného spínača. na mechanizme.

Spínač nie je možné zapnúť alebo je po zopnutí rozopnutý, čo môže byť spôsobené podpätím prevádzkového zdroja, nadmerným zdvihom kontaktu pohyblivého kontaktu ističa, rozpojením blokovacieho kontaktu pomocného spínača a príliš malým množstvom spojenie medzi polovičným hriadeľom ovládacieho mechanizmu a západkou;

Počas nehody nebolo možné odpojiť ochranu relé a istič.Môže sa stať, že v otváracom železnom jadre sú cudzie látky, ktoré bránia pružnému pôsobeniu železného jadra, vypínacia polovica hriadeľa otvárania sa nemohla pružne otáčať a obvod otvárania bol odpojený.

Možné príčiny spálenia uzatváracej cievky sú: jednosmerný stýkač sa po zatvorení nedá odpojiť, pomocný spínač sa po zatvorení neotočí do rozpojenej polohy a pomocný spínač je uvoľnený.

3.4Mechanizmus s permanentným magnetom

Mechanizmus s permanentnými magnetmi využíva nový pracovný princíp na organické spojenie elektromagnetického mechanizmu s permanentným magnetom, čím sa predchádza nepriaznivým faktorom spôsobeným mechanickým vypínaním v polohe zatvárania a otvárania a uzamykacieho systému.Prídržná sila generovaná permanentným magnetom môže udržať vákuový istič v zatvorenej a otvorenej polohe, keď je potrebná akákoľvek mechanická energia.Je vybavený riadiacim systémom na realizáciu všetkých funkcií požadovaných vákuovým vypínačom.Dá sa rozdeliť hlavne na dva typy: monostabilný permanentný magnetický pohon a bistabilný permanentný magnetický pohon.Pracovný princíp bistabilného permanentného magnetického pohonu spočíva v tom, že otváranie a zatváranie pohonu závisí od permanentnej magnetickej sily;Princíp fungovania monostabilného ovládacieho mechanizmu s permanentným magnetom je rýchle otvorenie pomocou akumulačnej pružiny a udržanie otvorenej polohy.Len zatváranie dokáže udržať permanentnú magnetickú silu.Hlavným produktom spoločnosti Trede Electric je monostabilný pohon s permanentným magnetom a domáce podniky vyvíjajú hlavne bistabilný pohon s permanentným magnetom.

Štruktúra bistabilného pohonu s permanentným magnetom sa líši, existujú však iba dva druhy princípov: typ s dvojitou cievkou (symetrický typ) a typ s jednou cievkou (asymetrický typ).Tieto dve štruktúry sú stručne predstavené nižšie.

(1) Mechanizmus permanentného magnetu s dvojitou cievkou

Mechanizmus permanentného magnetu s dvojitou cievkou sa vyznačuje: použitím permanentného magnetu na udržanie vákuového ističa v koncovej polohe otvorenia a zatvorenia, použitím budiacej cievky na vytlačenie železného jadra mechanizmu z polohy otvorenia do polohy zatvorenia a použitím ďalšia budiaca cievka na vytlačenie železného jadra mechanizmu z polohy zatvorenia do polohy otvorenia.Túto štruktúru využíva napríklad prepínací mechanizmus VMl od ABB.

(2) Mechanizmus permanentného magnetu s jednou cievkou

Mechanizmus permanentných magnetov s jednou cievkou tiež používa permanentné magnety na udržanie vákuového ističa v krajných polohách otvárania a zatvárania, ale na otváranie a zatváranie sa používa jedna budiaca cievka.Existujú tiež dve budiace cievky na otváranie a zatváranie, ale dve cievky sú na rovnakej strane a smer prúdenia paralelnej cievky je opačný.Jeho princíp je rovnaký ako princíp jednocievkového permanentného magnetu.Uzatváracia energia pochádza hlavne z budiacej cievky a otváracia energia pochádza hlavne z otváracej pružiny.Napríklad stĺpový vákuový istič GVR uvedený na trh spoločnosťou Whipp&Bourne Company vo Veľkej Británii používa tento mechanizmus.

Podľa vyššie uvedených charakteristík mechanizmu permanentného magnetu možno zhrnúť jeho výhody a nevýhody.Výhodou je, že konštrukcia je relatívne jednoduchá, v porovnaní s pružinovým mechanizmom sú jeho komponenty znížené o približne 60%;S menším počtom komponentov sa zníži aj poruchovosť, takže spoľahlivosť je vysoká;dlhá životnosť mechanizmu;Malá veľkosť a nízka hmotnosť.Nevýhodou je, že z hľadiska charakteristík otvárania, pretože sa na otváracom pohybe podieľa pohyblivé železné jadro, sa pri otváraní výrazne zvyšuje zotrvačnosť pohybu pohyblivého systému, čo je veľmi nepriaznivé pre zlepšenie rýchlosti tuhého otvárania;Kvôli vysokému prevádzkovému výkonu je limitovaný kapacitou kondenzátora.

4. Vývoj izolačnej štruktúry

Podľa štatistík a analýzy typov nehôd pri prevádzke vysokonapäťových ističov v národnej elektrizačnej sústave na základe relevantných historických údajov predstavuje nevypnutie 22,67 %;Odmietnutie spolupráce predstavovalo 6,48 %;Nehody pri rozbití a zhotovení predstavovali 9,07 %;Nehody pri zatepľovaní predstavovali 35,47 %;Nehoda spôsobená nesprávnou prevádzkou predstavovala 7,02 %;Nehody spojené s uzatvorením riek predstavujú 7,95 %;Nehody spôsobené vonkajšími silami a iné nehody predstavovali 11 439 brutto, z ktorých najvýraznejšie boli nehody spojené s izoláciou a nehody spojené s odmietnutím separácie, čo predstavuje približne 60 % všetkých nehôd.Preto je izolačná štruktúra tiež kľúčovým bodom vákuového ističa.Podľa zmien a vývoja izolácie fázových stĺpov ju možno v zásade rozdeliť do troch generácií: vzduchová izolácia, kompozitná izolácia a pevná izolácia s utesnenými stĺpmi.