Overzicht van de ontwikkeling en kenmerken van vacuümstroomonderbreker

[Overzicht van de ontwikkeling en kenmerken van vacuümstroomonderbreker]: vacuümstroomonderbreker verwijst naar de stroomonderbreker waarvan de contacten in vacuüm gesloten en geopend zijn.Vacuümstroomonderbrekers werden aanvankelijk bestudeerd door het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten en vervolgens ontwikkeld in Japan, Duitsland, de voormalige Sovjet-Unie en andere landen.China begon vanaf 1959 de theorie van vacuümstroomonderbrekers te bestuderen en produceerde begin jaren zeventig formeel verschillende vacuümstroomonderbrekers

Vacuümstroomonderbreker verwijst naar de stroomonderbreker waarvan de contacten in vacuüm zijn gesloten en geopend.

Vacuümstroomonderbrekers werden aanvankelijk bestudeerd door het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten en vervolgens ontwikkeld in Japan, Duitsland, de voormalige Sovjet-Unie en andere landen.China begon in 1959 de theorie van vacuümstroomonderbrekers te bestuderen en produceerde begin jaren zeventig formeel verschillende soorten vacuümstroomonderbrekers.De voortdurende innovatie en verbetering van productietechnologieën zoals vacuümonderbreker, bedieningsmechanisme en isolatieniveau hebben ervoor gezorgd dat de vacuümstroomonderbreker zich snel heeft ontwikkeld en er is een reeks belangrijke resultaten geboekt in het onderzoek naar grote capaciteit, miniaturisatie, intelligentie en betrouwbaarheid.

Met de voordelen van goede boogdovende eigenschappen, geschikt voor veelvuldig gebruik, lange elektrische levensduur, hoge bedrijfszekerheid en lange onderhoudsvrije periode, worden vacuümstroomonderbrekers veel gebruikt in de stedelijke en landelijke transformatie van het elektriciteitsnet, de chemische industrie, metallurgie, spoorwegen elektrificatie, mijnbouw en andere industrieën in de Chinese energie-industrie.De producten variëren van verschillende varianten van ZN1-ZN5 in het verleden tot tientallen modellen en varianten nu.De nominale stroom bereikt 4000A, de breekstroom bereikt 5OKA, zelfs 63kA, en de spanning bereikt 35kV.

De ontwikkeling en kenmerken van een vacuümstroomonderbreker zullen worden gezien vanuit verschillende hoofdaspecten, waaronder de ontwikkeling van een vacuümonderbreker, de ontwikkeling van het bedieningsmechanisme en de ontwikkeling van de isolatiestructuur.

Ontwikkeling en kenmerken van vacuümonderbrekers

2.1Ontwikkeling van vacuümonderbrekers

Het idee om een ​​vacuümmedium te gebruiken om de boog te doven, werd aan het einde van de 19e eeuw geopperd en de vroegste vacuümonderbreker werd geproduceerd in de jaren 1920.Vanwege de beperkingen van vacuümtechnologie, materialen en andere technische niveaus was het op dat moment echter niet praktisch.Sinds de jaren vijftig zijn met de ontwikkeling van nieuwe technologie veel problemen bij de fabricage van vacuümonderbrekers opgelost en heeft de vacuümschakelaar geleidelijk het praktische niveau bereikt.Halverwege de jaren vijftig produceerde General Electric Company uit de Verenigde Staten een partij vacuümstroomonderbrekers met een nominale uitschakelstroom van 12KA.Vervolgens werd eind jaren vijftig, als gevolg van de ontwikkeling van vacuümonderbrekers met transversale magnetische veldcontacten, de nominale breekstroom verhoogd tot 3OKA.Na de jaren zeventig ontwikkelde Toshiba Electric Company uit Japan met succes een vacuümonderbreker met longitudinale magnetische veldcontacten, waardoor de nominale breekstroom verder toenam tot meer dan 5OKA.Momenteel worden vacuümstroomonderbrekers veel gebruikt in stroomdistributiesystemen van 1KV en 35kV, en de nominale breekstroom kan 5OKA-100KAo bereiken.Sommige landen hebben ook 72kV/84kV vacuümonderbrekers geproduceerd, maar het aantal is klein.DC-hoogspanningsgenerator

De laatste jaren heeft ook de productie van vacuümvermogenschakelaars in China een snelle ontwikkeling doorgemaakt.Op dit moment is de technologie van huishoudelijke vacuümonderbrekers vergelijkbaar met die van buitenlandse producten.Er zijn vacuümonderbrekers die gebruikmaken van verticale en horizontale magneetveldtechnologie en centrale ontstekingscontacttechnologie.De contacten gemaakt van Cu Cr-legeringsmaterialen hebben met succes 5OKA- en 63kAo-vacuümonderbrekers in China losgekoppeld, die een hoger niveau hebben bereikt.De vacuümstroomonderbreker kan volledig huishoudelijke vacuümonderbrekers gebruiken.

2.2Kenmerken van vacuümonderbreker

De vacuümboogbluskamer is het belangrijkste onderdeel van de vacuümstroomonderbreker.Het wordt ondersteund en verzegeld door glas of keramiek.Binnenin bevinden zich dynamische en statische contacten en afschermkappen.Er is onderdruk in de kamer.De vacuümgraad is 133 × 10 Negen 133 × LOJPa, om de boogdovende prestaties en het isolatieniveau bij het breken te garanderen.Wanneer de vacuümgraad afneemt, zullen de breekprestaties aanzienlijk worden verminderd.Daarom mag de bluskamer van de vacuümboog niet worden beïnvloed door enige externe kracht en mag er niet met de handen op worden geslagen of geslagen.Het mag niet worden belast tijdens verplaatsing en onderhoud.Het is verboden iets op de vacuümonderbreker te plaatsen om te voorkomen dat de vacuümboogbluskamer beschadigd raakt bij een val.Vóór levering zal de vacuümstroomonderbreker een strikte parallelliteitsinspectie en montage ondergaan.Tijdens het onderhoud moeten alle bouten van de boogdovende kamer worden vastgezet om een ​​gelijkmatige spanning te garanderen.

De vacuümonderbreker onderbreekt de stroom en dooft de boog in de vacuümboogdoofkamer.De vacuümstroomonderbreker zelf heeft echter geen apparaat om de kenmerken van de vacuümgraad kwalitatief en kwantitatief te bewaken, dus de reductiefout in de vacuümgraad is een verborgen fout.Tegelijkertijd zal de verlaging van de vacuümgraad het vermogen van de vacuümstroomonderbreker om de overstroom af te sluiten ernstig aantasten en leiden tot een scherpe afname van de levensduur van de stroomonderbreker, wat zal leiden tot de explosie van de schakelaar wanneer deze ernstig is.

Samengevat, het grootste probleem van de vacuümonderbreker is dat de vacuümgraad wordt verminderd.De belangrijkste redenen voor vacuümreductie zijn de volgende.

(1) De vacuümstroomonderbreker is een delicaat onderdeel.Na het verlaten van de fabriek kan de elektronische buisfabriek lekkage van glazen of keramische afdichtingen hebben na vele malen transporthobbels, installatieschokken, accidentele botsingen, enz.

(2) Er zijn problemen in het materiaal- of fabricageproces van de vacuümonderbreker en er verschijnen lekkagepunten na meerdere bewerkingen.

(3) Voor de vacuümstroomonderbreker van het gesplitste type, zoals het elektromagnetische bedieningsmechanisme, heeft dit tijdens het gebruik, vanwege de grote afstand van de bedieningskoppeling, rechtstreeks invloed op de synchronisatie, bounce, overtravel en andere kenmerken van de schakelaar om de vacuüm graad reductie.DC-hoogspanningsgenerator

Behandelingsmethode voor het verminderen van de vacuümgraad van de vacuümonderbreker:

Observeer regelmatig de vacuümonderbreker en gebruik regelmatig de vacuümtester van de vacuümschakelaar om de vacuümgraad van de vacuümonderbreker te meten, om ervoor te zorgen dat de vacuümgraad van de vacuümonderbreker binnen het gespecificeerde bereik ligt;Wanneer de vacuümgraad afneemt, moet de vacuümonderbreker worden vervangen en moeten de karakteristieke tests zoals slag, synchronisatie en bounce goed worden uitgevoerd.

3. Ontwikkeling van bedieningsmechanisme

Het bedieningsmechanisme is een van de belangrijke aspecten om de prestaties van een vacuümstroomonderbreker te evalueren.De belangrijkste reden die de betrouwbaarheid van de vacuümstroomonderbreker beïnvloedt, zijn de mechanische kenmerken van het bedieningsmechanisme.Volgens de ontwikkeling van het bedieningsmechanisme kan het worden onderverdeeld in de volgende categorieën.DC-hoogspanningsgenerator

3.1Handbediend mechanisme

Het bedieningsmechanisme dat afhankelijk is van directe sluiting wordt handmatig bedieningsmechanisme genoemd, dat voornamelijk wordt gebruikt om stroomonderbrekers met een laag spanningsniveau en een lage nominale breekstroom te bedienen.Het handmatige mechanisme is zelden gebruikt op elektriciteitsafdelingen buiten, behalve in industriële en mijnbouwondernemingen.Het handmatige bedieningsmechanisme is eenvoudig van opbouw, vereist geen ingewikkelde hulpapparatuur en heeft als nadeel dat het niet automatisch weer kan sluiten en alleen plaatselijk bediend kan worden, wat niet veilig genoeg is.Daarom is het handmatige bedieningsmechanisme bijna vervangen door het veerbedieningsmechanisme met handmatige energieopslag.

3.2Elektromagnetisch bedieningsmechanisme

Het door elektromagnetische kracht gesloten bedieningsmechanisme wordt elektromagnetisch bedieningsmechanisme d genoemd.Het CD17-mechanisme is ontwikkeld in samenwerking met binnenlandse ZN28-12-producten.Qua structuur is hij ook voor en achter de vacuümonderbreker aangebracht.

De voordelen van het elektromagnetische bedieningsmechanisme zijn een eenvoudig mechanisme, betrouwbare werking en lage fabricagekosten.De nadelen zijn dat het vermogen dat door de sluitspoel wordt verbruikt te groot is en moet worden voorbereid [Overzicht van de ontwikkeling en kenmerken van de vacuümstroomonderbreker]: De vacuümstroomonderbreker verwijst naar de stroomonderbreker waarvan de contacten gesloten en geopend zijn in vacuüm.Vacuümstroomonderbrekers werden aanvankelijk bestudeerd door het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten en vervolgens ontwikkeld in Japan, Duitsland, de voormalige Sovjet-Unie en andere landen.China begon vanaf 1959 de theorie van vacuümstroomonderbrekers te bestuderen en produceerde begin jaren zeventig formeel verschillende vacuümstroomonderbrekers

Dure batterijen, grote sluitstroom, omvangrijke structuur, lange gebruikstijd en geleidelijk verminderd marktaandeel.

3.3Veerbediening DC-hoogspanningsgenerator

Het veerbedieningsmechanisme gebruikt de opgeslagen energieveer als de kracht om de schakelaar een sluitactie te laten realiseren.Het kan worden aangedreven door mankracht of kleine AC- en DC-motoren, dus het sluitvermogen wordt in principe niet beïnvloed door externe factoren (zoals voedingsspanning, luchtdruk van luchtbron, hydraulische druk van hydraulische drukbron), die niet alleen kan bereik een hoge sluitsnelheid, maar realiseer ook een snelle automatische herhaalde sluitoperatie;Bovendien heeft het veerbedieningsmechanisme, vergeleken met het elektromagnetische bedieningsmechanisme, lage kosten en een lage prijs.Het is het meest gebruikte bedieningsmechanisme in de vacuümstroomonderbreker, en de fabrikanten zijn er ook meer, die voortdurend verbeteren.CT17- en CT19-mechanismen zijn typisch en ZN28-17, VS1 en VGl worden ermee gebruikt.

Over het algemeen heeft het veerbedieningsmechanisme honderden onderdelen en is het transmissiemechanisme relatief complex, met een hoog uitvalpercentage, veel bewegende delen en hoge fabricageprocesvereisten.Bovendien is de structuur van het veerbedieningsmechanisme complex en zijn er veel glijdende wrijvingsoppervlakken, en de meeste bevinden zich in belangrijke onderdelen.Tijdens langdurig gebruik zullen slijtage en corrosie van deze onderdelen, evenals het verlies en uitharden van smeermiddelen, leiden tot operationele fouten.Er zijn voornamelijk de volgende tekortkomingen.

(1) De stroomonderbreker weigert te werken, dat wil zeggen dat hij een bedieningssignaal naar de stroomonderbreker stuurt zonder te sluiten of te openen.

(2) De schakelaar kan niet worden gesloten of wordt losgekoppeld na het sluiten.

(3) In geval van een ongeval kunnen de relaisbeveiliging en de stroomonderbreker niet worden losgekoppeld.

(4) Doorbrand de sluitspoel.

Analyse storingsoorzaak van bedieningsmechanisme:

De stroomonderbreker weigert te werken, wat kan worden veroorzaakt door het verlies van spanning of onderspanning van de bedrijfsspanning, de ontkoppeling van het bedrijfscircuit, de ontkoppeling van de inschakelspoel of de openingsspoel en het slechte contact van de hulpschakelcontacten op het mechanisme.

De schakelaar kan niet worden gesloten of wordt na sluiten geopend, wat kan worden veroorzaakt door onderspanning van de werkende voeding, te grote contactafstand van het bewegende contact van de stroomonderbreker, ontkoppeling van het vergrendelingscontact van de hulpschakelaar en een te kleine hoeveelheid verbinding tussen de halve as van het bedieningsmechanisme en de pal;

Tijdens het ongeval konden de relaisbeschermingsactie en de stroomonderbreker niet worden losgekoppeld.Het kan zijn dat er vreemde stoffen in de openende ijzeren kern zijn die verhinderden dat de ijzeren kern flexibel werkte, dat de halve uitschakelas voor openen niet flexibel kon draaien en dat het openingsbedieningscircuit was losgekoppeld.

De mogelijke redenen voor het doorbranden van de sluitspoel zijn: de DC-magneetschakelaar kan na het sluiten niet worden losgekoppeld, de hulpschakelaar draait na het sluiten niet naar de openingspositie en de hulpschakelaar zit los.

3.4Permanent magneetmechanisme

Het permanente magneetmechanisme maakt gebruik van een nieuw werkingsprincipe om het elektromagnetische mechanisme organisch te combineren met de permanente magneet, waardoor de nadelige factoren worden vermeden die worden veroorzaakt door mechanisch struikelen in de sluit- en openingspositie en het vergrendelingssysteem.De houdkracht die door de permanente magneet wordt gegenereerd, kan de vacuümstroomonderbreker in de sluit- en openingspositie houden wanneer mechanische energie vereist is.Het is uitgerust met een besturingssysteem om alle functies te realiseren die vereist zijn voor de vacuümstroomonderbreker.Het kan hoofdzakelijk worden onderverdeeld in twee typen: monostabiele permanente magnetische actuator en bistabiele permanente magnetische actuator.Het werkingsprincipe van bistabiele permanente magnetische actuator is dat het openen en sluiten van de actuator afhangt van permanente magnetische kracht;Het werkingsprincipe van het monostabiele permanente magneetbedieningsmechanisme is om snel te openen met behulp van de energieopslagveer en de openingspositie te behouden.Alleen sluiten kan de permanente magnetische kracht behouden.Het belangrijkste product van Trede Electric is de monostabiele permanente magneetactuator, en de binnenlandse ondernemingen ontwikkelen voornamelijk de bistabiele permanente magneetactuator.

De structuur van de bistabiele permanente magneetactuator varieert, maar er zijn slechts twee soorten principes: type met dubbele spoel (symmetrisch type) en type met enkele spoel (asymmetrisch type).Deze twee structuren worden hieronder kort geïntroduceerd.

(1) Permanent magneetmechanisme met dubbele spoel

Het permanentmagneetmechanisme met dubbele spoel wordt gekenmerkt door: het gebruik van een permanente magneet om de vacuümstroomonderbreker respectievelijk in de openings- en sluitingslimietposities te houden, het gebruik van een bekrachtigingsspoel om de ijzeren kern van het mechanisme van de openingspositie naar de sluitpositie te duwen, en het gebruik van een andere excitatiespoel om de ijzeren kern van het mechanisme van de sluitpositie naar de openingspositie te duwen.Het VMl-schakelmechanisme van ABB neemt bijvoorbeeld deze structuur over.

(2) Permanent magneetmechanisme met enkele spoel

Het permanente magneetmechanisme met enkele spoel maakt ook gebruik van permanente magneten om de vacuümstroomonderbreker in de eindposities van openen en sluiten te houden, maar er wordt één opwindende spoel gebruikt voor openen en sluiten.Er zijn ook twee bekrachtigingsspoelen voor openen en sluiten, maar de twee spoelen bevinden zich aan dezelfde kant en de stroomrichting van de parallelle spoel is tegengesteld.Het principe is hetzelfde als dat van het permanente magneetmechanisme met één spoel.De sluitenergie komt voornamelijk van de bekrachtigingsspoel en de openingsenergie komt voornamelijk van de openingsveer.De op een kolom gemonteerde vacuümstroomonderbreker GVR, gelanceerd door Whipp&Bourne Company in het VK, gebruikt dit mechanisme bijvoorbeeld.

Volgens de bovenstaande kenmerken van het permanente magneetmechanisme kunnen de voor- en nadelen ervan worden samengevat.De voordelen zijn dat de structuur relatief eenvoudig is, in vergelijking met het veermechanisme zijn de componenten met ongeveer 60% verminderd;Met minder componenten wordt ook het uitvalpercentage verlaagd, dus de betrouwbaarheid is hoog;Lange levensduur van het mechanisme;Klein formaat en lichtgewicht.Het nadeel is dat in termen van openingskarakteristieken, omdat de bewegende ijzeren kern deelneemt aan de openingsbeweging, de bewegingstraagheid van het bewegende systeem aanzienlijk toeneemt bij het openen, wat zeer ongunstig is om de snelheid van star openen te verbeteren;Vanwege het hoge bedrijfsvermogen wordt het beperkt door de capaciteit van de condensator.

4. Ontwikkeling van isolatiestructuur

Volgens de statistieken en analyse van de soorten ongevallen bij de werking van hoogspanningsstroomonderbrekers in het nationale elektriciteitssysteem op basis van relevante historische gegevens, is het niet openen goed voor 22,67%;Weigering om mee te werken was goed voor 6,48%;De breek- en maakongevallen waren goed voor 9,07%;Isolatie-ongevallen waren goed voor 35,47%;Misoperation ongeval goed voor 7,02%;Ongevallen met rivierafsluitingen zijn goed voor 7,95%;Externe kracht en andere ongevallen waren goed voor 11.439 bruto, waarvan ongevallen met isolatie en afwijzing van scheidingswanden de meest prominente waren, goed voor ongeveer 60% van alle ongevallen.Daarom is de isolatiestructuur ook een belangrijk punt van de vacuümstroomonderbreker.Afhankelijk van de veranderingen en ontwikkeling van fasekolomisolatie, kan deze in principe worden onderverdeeld in drie generaties: luchtisolatie, composietisolatie en vaste afgedichte paalisolatie.