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真空断路器的发展形势

来源:zw20-12 发布时间:2012-12-22 9:33:38
 

1.专用真空断路器

面临极其不同的开断任务,新的专用断路器应运而生。如用于发电机保护断路器的特大容量真空断路器(短路开断电流高达63~80kA及以上),标准型真空断路器(短路开断电流25~50kA),经济型真空断路器(16~25kA),频繁型真空断路器(如操作次数5~6万次),超频繁型真空断路器(如操作次数10~15万次)。如西门子公司的3AH系列断路器就按使用场合划分为5种型号,其中3AH1和3AH3型为标准型,操作10000次,3AHZ型为频繁型,操作6万次,3AH4为超频繁型,操作12万次,3AH5型为经济型,价格便宜.

2.低过电压型真空断路器

众所周知,真空断路器因截流会引起截流过电压,特别在开断小的感性负截如电动机时,一般情况下,为限制过电压而给真空断路器配过电压吸收装置如SicRC路,ZnO避雷器等,这使断路器结构庞大且复杂化,而且有的限制过电压不理想。

日本几家公司另辟路径,开发出低过电压真空断路器。它不用加过电压吸收装置而用新开发出的触头材料,将过电压限制至常规值的十分之一。低过电压触头材料东芝为AgWC日立为Co-Ag-Se,三菱为Cu-Cr-Bi-α,富士为CuCr+高蒸气材料。这些公司一般做到7.2kV下20kA,只有东芝公司做到7.2kV下40kA。

3.多功能真空断路器

众所周知真空断路器迄今为二I位(即合一分)完成关合和开断任务。现在出现了多功能真空断路器,赋予了多个功能,如合—分—隔离—接地等。西门子公司、Alstom公司、日立公司均有这样的产品。西门子公司最新推出NXACT型模块式真空断路器就具有多功能,集关合、开断、隔离、接地及联锁于一体。Alstom公司配VISAX开关柜的真空断路器为三I位(合—分—隔离)。日立公司与东京电力公司合作研发的24kV真空断路器为四I位(合—分—隔离—接地)。

为使产品多功能化,从现有产品看,有两种做法:一是真空断路器相柱在开断后移动或旋转,形成隔离和接地;另一是真空灭弧室内触头旋转完成隔离和接地。西门子公司NXAct型产品为开断后相柱移动完成隔离和接地,而Alstom公司为开断后相柱旋转完成隔离任务,日立公司通过灭弧室内触头旋转完成隔离和接地任务。

4.同步断路器

同步断路器又叫选相真空断路器或受控真空断路器。其基本原理是使真空断路器在电压或电流最有利时刻关合或开断。

与普通真空断路器相比,同步断路器具有如下优势:1.降低了电网瞬态过电压负荷;2.改善了电网供电质量;3.提高了断路器电寿命及性能;4.简化了电网设计,从而降低了整个系统费用。

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ABB公司利用数字电子器件和磁力操动机构已开发出了同步真空断路器,这是一个良好的开端。

5.智能型真空断路器

真空断路器智能化是建立在现代传感技术和数字化控制技术之上。国外制造公司都使自己的产品具有智能,这是配电自动化的需要,也是断路器本身控制保护的需要。如Alstom公司的DCX型可编程序数字控制装置,ABB公司的REF542型控制和保护装置,西门子公司第二代数字保护装置等。

由以上可知,真空断路器发展很快,究其原因,固然很多,但有两条是基本的:一是真空灭弧室技术的进步;二是操动机构技术的进步。真空灭弧室是真空断路器的心脏。真空灭弧室的进步表现在如触头材料从CuBi转变成CuCr,提高了开断能力,并降低了截流值,同时磁场从横磁场转向纵磁场,提高了开断能力,减少了触头的烧损。在工艺上,一次排封工艺的采用,大大提高了灭弧室性能及可靠性。

操动机构被称之为真空断路器的神经中枢。原先用电磁机构,后出现了弹簧机构,最新又出现了永磁机构弹簧机构结构复杂,零件数多(多达200个),加工精度要求高,且弹簧机构的出力特性与真空断路器的负载特性不相匹配,要在凸轮轮廓曲线和连杆结构上进行合理设计。永磁机构的机械结构特别简单,零部件比任何其他机构都要少,运动部件可以减少至一个,因而机械可靠性特别高,而且永磁机构的出力特性能与真空断路器的负载特性很好的匹配。永磁机构用永磁锁扣,电容器(或直流屏供电)储能,用电子控制。永磁机构特别适用于频繁操作,如可达6万~15万次。

在世界上,特瑞能电气公司(TAVRIDAELECTRICAG简称TEL公司)于1974年首创配永磁机构真空断路器模型,1989年配永磁机构的免维护真空断路器投放市场,1993年配永磁机构的真空断路器在荷兰KEMA试验站通过了型式试验。1994年配永磁机构的ISM型真空断路器获得俄罗斯专利(专利号N.020631)自此以后,ABB、Josly、Cooper、Whipp&Bourn等公司均开发出自己的配永磁机构真空断路器。如ABB公司1997年开发成功配永磁机构的VM1型真空断路器。配永磁机构的真空断路器不仅用于户内断路器,也用于户外断路器和重合器,如TEL公司的OSM型重合器和Whipp&Bourne公司的GVR型户外重合器。

上世纪90年代后期,配永磁机构的真空断路器传入我国,我国许多公司开发出永磁机构,而且有的试验到10万次,配永磁机构的真空断路器如VSM和VSIA型、ZN23-40.5型、ZN65型、ZWD-12型、ZND-40.5型等产品

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