真空断路器磁力驱动装置

真空断路器磁力驱动装置
一、概述
　　自1961年美国GE公司研制成功第一台真空断路器以来，真空断路器的技术水平迅速提高，其中，随着新触头结构及材料的研制，真空断路器的开断能力不断提高，真空断路器作为控制和分配电能用的开关元件越来越广泛地应用于电力系统，并在中压领域保持着主导地位。
　　真空断路器由于其真空电弧无与伦比的特性，使其电寿命大大增加。其机械寿命从传统的两千次跃增为几万次，因此，与其配合的*动机构的机械寿命及可*性就成了较为突出的问题。
　　高压开关的一个最基本性能就是机械可*性，电力运行和试验站的故障统计中表明，我国高压开关最突出的问题就是机械和绝缘问题，这与发达国家相比较为落后，在发达国家的先进公司，现在都纷纷提出并推出新一代免维护的电器产品。我国高压开关设备要真正做到产品免维护仍然很困难，实际上，在产品设计上尽可能地简化结构，最简化的产品结构也就是最可*的产品。
　　1真空断路器的发展状况
　　目前，国内外电力系统中使用的中压真空断路器品种繁多，型号众多，其特点各异，但概括起来，从绝缘角度来讲，有空气绝缘和复合绝缘，从总体结构上讲，有断路器和机构一体式和分体式(国内居多)，从*动机构上讲作为中压产品主要是电磁机构和弹簧机构。
　　目前国际上，真空断路器的设计、制造领域里逐步形成了以德国西门子公司为代表的空气绝缘产品和以ABB公司为代表的复合绝缘产品的两大派别。西门子公司的产品有3AF、3AG及3AH等系列产品，其*动机构均为弹簧机构。从3AF到3AH，其*动机构在设计上日趋合理，调整环节减少，更有利于提高初分速度，机构也更加省力，但制造精度要求更高。
　　ABB公司的代表产品有VD4，它采用复合绝缘方式，产品结构紧凑，其*动机构为弹簧储能式。
　　日本三菱电机VPR型真空断路器，其灭弧室由一浇注的支架绝缘，该支架将三相分开，相间距小，结构紧凑，采用弹簧机构驱动，其特点是结构简单，零部件比老式机构少，采用具有单向离合器的正齿轮机构使储能过程平稳，能耗低，噪声小。
　　国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：1)引进技术并国产化的产品。如ZN12-12，引进西门子3AF；ZN18-12，引进日本东芝公司VK系列产品；ZN21-12，引进比利时EIB公司的产品技术；ZN67-12，引进日本三菱电机VPR型真空断路器等。2)在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如：ZN63-12和ZN65-12分别效仿ABB的VD4和西门子3AH，其*动机构为弹簧机构，机构与开关一体，无独立型号。3)自行设计的产品，如：ZN15-12，ZN28-12，ZN30-12等，其*动机构为电磁机构或弹簧机构，目前以CD17、CT17和CT19型机构较多，机构结构较为复杂，零件数量多，CD系列通常有约120个零件，CT系列有约200个零件，*动机构通过一套或几套四连杆与开关主轴相连(与油开关的驱动方式相似)，传动效率较低。
　　2*动机构
　　断路器的全部使命，归根到底是体现在触头的分、合动作上，而分、合动作又是通过*动机构来实现的，因此*动机构的工作性能和质量的优劣，对高压断路器的工作性能和可*性起着极为重要的作用。开关设备的*动机构需要较多的机械零件配合组成，这不仅成本高，而且可*性不足，因为故障率上升的可能性是和零件的数量成正比的。弹簧*动机构是利用已储能的弹簧为动力使断路器动作的*动机构。弹簧储能通常是由电动机通过减速装置来完成。整个*动机构大致可分为弹簧储能、维持储能、合闸与合闸维持和分闸四个部分。弹簧*动机构的优点是不需要大功率的直流电源，电动机功率小，交直流两用，适宜交流*作；其缺点是结构比较复杂，零件数量多(约为200个)，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，产品的可*性不易保证。*电磁力合闸的*动机构称为电磁*动机构，电磁*动机构的优点是结构简单，零件数量少(约为120个)，工作可*，制造成本低，但其缺点是合闸线圈消耗的功率太大，见表1，因而要求用户配备价格昂贵的蓄电池组，加上电磁机构的结构笨重，动作时间较长。
表 1
项 目
ZN□-12/315(机构与开关一体)
CD17(配315kA断路器)CD17(配40kA断路器)
电压/V220 110220 110220 110
电流/A136 272128 256121 242



　　3永磁*动机构
　　真空断路器之所以如此迅速发展，在于其真空灭弧性能的优异，沿用传统断路器*动机构来驱动真空断路器显然很难体现出其高寿命、高可*性的优点，因此需要一结构高度简化、节能和高可*性的机构来满足真空断路器的驱动要求。在弹簧机构和传统电磁机构的优点基础上，克服其不足，将永久磁铁应用于*动机构中，设计中使真空断路器分合闸位置的保持通过永久磁铁实现，取代了传统的锁扣装置。这种磁力机构具有永久磁铁和分闸、合闸控制线圈，当合闸控制线圈通电后，它使动铁心向下运动，并由永久磁铁保持在合闸位置；当分闸控制线圈通电，动铁心向反方向运动，同样由永久磁铁将它保待在另一个工作位置即分闸位置上