Przegląd rozwoju i charakterystyki wyłącznika próżniowego

[Przegląd rozwoju i charakterystyki wyłącznika próżniowego]: wyłącznik próżniowy odnosi się do wyłącznika, którego styki są zamykane i otwierane w próżni.Wyłączniki próżniowe były początkowo badane w Wielkiej Brytanii i Stanach Zjednoczonych, a następnie opracowane w Japonii, Niemczech, byłym Związku Radzieckim i innych krajach.Chiny zaczęły badać teorię wyłącznika próżniowego od 1959 roku i formalnie wyprodukowały różne wyłączniki próżniowe na początku lat siedemdziesiątych

Wyłącznik próżniowy odnosi się do wyłącznika, którego styki są zamykane i otwierane w próżni.

Wyłączniki próżniowe były początkowo badane w Wielkiej Brytanii i Stanach Zjednoczonych, a następnie opracowane w Japonii, Niemczech, byłym Związku Radzieckim i innych krajach.Chiny zaczęły studiować teorię wyłączników próżniowych w 1959 roku i formalnie wyprodukowały różne typy wyłączników próżniowych na początku lat siedemdziesiątych.Ciągłe innowacje i doskonalenie technologii produkcji, takich jak wyłącznik próżniowy, mechanizm operacyjny i poziom izolacji, spowodowały szybki rozwój wyłącznika próżniowego i dokonano szeregu znaczących osiągnięć w badaniach nad dużą pojemnością, miniaturyzacją, inteligencją i niezawodnością.

Dzięki zaletom dobrych właściwości gaszenia łuku, przydatności do częstej pracy, długiej żywotności elektrycznej, wysokiej niezawodności działania i długiego okresu bezobsługowego, wyłączniki próżniowe znalazły szerokie zastosowanie w miejskiej i wiejskiej transformacji sieci energetycznej, przemyśle chemicznym, metalurgii, kolejnictwie elektryfikacja, górnictwo i inne branże w chińskiej energetyce.Produkty wahają się od kilku odmian ZN1-ZN5 w przeszłości do kilkudziesięciu modeli i odmian obecnie.Prąd znamionowy sięga 4000A, prąd wyłączalny sięga 5OKA, a nawet 63kA, a napięcie dochodzi do 35kV.

Rozwój i charakterystyka wyłącznika próżniowego będą widoczne z kilku głównych aspektów, w tym rozwoju wyłącznika próżniowego, rozwoju mechanizmu operacyjnego i rozwoju struktury izolacji.

Rozwój i charakterystyka komór próżniowych

2.1Rozwój komór próżniowych

Pomysł wykorzystania czynnika próżniowego do gaszenia łuku pojawił się pod koniec XIX wieku, a najwcześniejszy przerywacz próżni powstał w latach dwudziestych XX wieku.Jednak ze względu na ograniczenia technologii próżniowej, materiałów i innych poziomów technicznych nie było to wówczas praktyczne.Od lat pięćdziesiątych XX wieku, wraz z rozwojem nowej technologii, rozwiązano wiele problemów związanych z produkcją komór próżniowych, a przełącznik próżniowy stopniowo osiągnął poziom praktyczny.W połowie lat pięćdziesiątych firma General Electric Company w Stanach Zjednoczonych wyprodukowała partię wyłączników próżniowych o znamionowym prądzie wyłączania 12kA.Następnie, pod koniec lat pięćdziesiątych XX wieku, w związku z rozwojem komór próżniowych ze stykami z poprzecznym polem magnetycznym, znamionowy prąd wyłączalny został podniesiony do 3OKA.Po latach siedemdziesiątych firma Toshiba Electric Company z Japonii z powodzeniem opracowała przerywacz próżni ze stykami wzdłużnego pola magnetycznego, co dodatkowo zwiększyło znamionowy prąd wyłączania do ponad 5OKA.Obecnie wyłączniki próżniowe są szeroko stosowane w systemach dystrybucji energii 1KV i 35kV, a znamionowy prąd wyłączający może osiągnąć 5OKA-100KAo.Niektóre kraje wyprodukowały również komory próżniowe 72 kV/84 kV, ale ich liczba jest niewielka.Generator prądu stałego wysokiego napięcia

W ostatnich latach szybko rozwinęła się również produkcja wyłączników próżniowych w Chinach.Obecnie technologia krajowych komór próżniowych dorównuje technologii produktów zagranicznych.Istnieją komory próżniowe wykorzystujące technologię pionowego i poziomego pola magnetycznego oraz technologię centralnego zapłonu.Styki wykonane ze stopów Cu Cr skutecznie rozłączyły komory próżniowe 5OKA i 63kAo w Chinach, które osiągnęły wyższy poziom.Wyłącznik próżniowy może całkowicie wykorzystywać domowe wyłączniki próżniowe.

2.2Charakterystyka przerywacza próżni

Komora gaszenia łuku próżniowego jest kluczowym elementem wyłącznika próżniowego.Jest wsparty i uszczelniony szkłem lub ceramiką.Wewnątrz znajdują się styki dynamiczne i statyczne oraz osłony ekranujące.W komorze panuje podciśnienie.Stopień próżni wynosi 133 × 10 Nine 133 × LOJPa, aby zapewnić skuteczność gaszenia łuku i poziom izolacji podczas łamania.Kiedy stopień podciśnienia spada, jego skuteczność zrywania zostanie znacznie zmniejszona.Dlatego komora gaszenia łuku próżniowego nie może być poddawana działaniu jakichkolwiek sił zewnętrznych i nie należy jej uderzać ani uderzać rękami.Nie może być naprężony podczas przenoszenia i konserwacji.Zabrania się umieszczania czegokolwiek na wyłączniku próżniowym, aby zapobiec uszkodzeniu komory gaszenia łuku próżniowego podczas upadku.Przed dostawą wyłącznik próżniowy powinien przejść ścisłą kontrolę równoległości i montaż.Podczas konserwacji wszystkie śruby komory gaszenia łuku powinny być dokręcone, aby zapewnić równomierne naprężenie.

Wyłącznik próżniowy przerywa dopływ prądu i gasi łuk w komorze gaszenia łuku próżniowego.Jednak sam wyłącznik próżniowy nie ma urządzenia do jakościowego i ilościowego monitorowania charakterystyki stopnia próżni, więc usterka redukcji stopnia próżni jest usterką ukrytą.Jednocześnie zmniejszenie stopnia podciśnienia poważnie wpłynie na zdolność wyłącznika próżniowego do odcięcia przetężenia i doprowadzi do gwałtownego spadku żywotności wyłącznika, co w poważnych przypadkach doprowadzi do wybuchu przełącznika.

Podsumowując, głównym problemem przerywacza próżni jest zmniejszenie stopnia podciśnienia.Główne przyczyny redukcji próżni są następujące.

(1) Wyłącznik próżniowy jest delikatnym elementem.Po opuszczeniu fabryki, fabryka lamp elektronicznych może wykazywać wycieki ze szklanych lub ceramicznych uszczelek po wielu uderzeniach transportowych, wstrząsach instalacyjnych, przypadkowych kolizjach itp.

(2) Występują problemy z materiałem lub procesem produkcyjnym komory próżniowej, a po wielu operacjach pojawiają się punkty wycieku.

(3) W przypadku wyłącznika próżniowego typu dzielonego, takiego jak elektromagnetyczny mechanizm operacyjny, podczas pracy, ze względu na dużą odległość łącznika roboczego, bezpośrednio wpływa na synchronizację, odbicie, przekroczenie drogi i inne właściwości przełącznika, aby przyspieszyć redukcja stopnia próżni.Generator prądu stałego wysokiego napięcia

Metoda leczenia w celu zmniejszenia stopnia podciśnienia komory próżniowej:

Często obserwuj komorę próżniową i regularnie używaj testera próżni przełącznika próżniowego do pomiaru stopnia próżni komory próżniowej, aby upewnić się, że stopień próżni komory próżniowej mieści się w określonym zakresie;Kiedy stopień podciśnienia spada, przerywacz próżni musi zostać wymieniony, a charakterystyczne testy, takie jak skok, synchronizacja i odbicie, muszą być wykonane dobrze.

3. Opracowanie mechanizmu działania

Mechanizm działania jest jednym z ważnych aspektów oceny działania wyłącznika próżniowego.Głównym powodem wpływającym na niezawodność wyłącznika próżniowego jest charakterystyka mechaniczna mechanizmu operacyjnego.Zgodnie z rozwojem mechanizmu operacyjnego można go podzielić na następujące kategorie.Generator prądu stałego wysokiego napięcia

3.1Mechanizm obsługi ręcznej

Napęd polegający na bezpośrednim załączeniu nazywany jest napędem ręcznym, który jest używany głównie do obsługi wyłączników o niskim poziomie napięcia i niskim znamionowym prądzie wyłączalnym.Mechanizm ręczny był rzadko stosowany w zewnętrznych oddziałach energetycznych, z wyjątkiem przedsiębiorstw przemysłowych i górniczych.Ręczny mechanizm uruchamiający ma prostą konstrukcję, nie wymaga skomplikowanych urządzeń pomocniczych i ma tę wadę, że nie może automatycznie ponownie się zamknąć i może być obsługiwany tylko lokalnie, co nie jest wystarczająco bezpieczne.Dlatego mechanizm ręczny został prawie zastąpiony mechanizmem sprężynowym z ręcznym magazynowaniem energii.

3.2Mechanizm elektromagnetyczny

Mechanizm operacyjny, który jest zamykany przez siłę elektromagnetyczną, nazywany jest elektromagnetycznym mechanizmem operacyjnym d.Mechanizm CD17 został opracowany we współpracy z krajowymi produktami ZN28-12.W strukturze jest również umieszczony przed i za przerywaczem próżni.

Zaletą napędu elektromagnetycznego jest prosty mechanizm, niezawodne działanie i niski koszt produkcji.Wady polegają na tym, że moc pobierana przez cewkę zamykającą jest zbyt duża i należy ją przygotować [Przegląd rozwoju i charakterystyki wyłącznika próżniowego]: Wyłącznik próżniowy odnosi się do wyłącznika, którego styki są zamknięte i otwarte w próżni.Wyłączniki próżniowe były początkowo badane w Wielkiej Brytanii i Stanach Zjednoczonych, a następnie opracowane w Japonii, Niemczech, byłym Związku Radzieckim i innych krajach.Chiny zaczęły badać teorię wyłącznika próżniowego od 1959 roku i formalnie wyprodukowały różne wyłączniki próżniowe na początku lat siedemdziesiątych

Drogie baterie, duży prąd zamykania, nieporęczna konstrukcja, długi czas pracy i stopniowo zmniejszany udział w rynku.

3.3Mechanizm sprężynowy Generator wysokiego napięcia prądu stałego

Sprężynowy mechanizm uruchamiający wykorzystuje zmagazynowaną energię sprężyny jako siłę, która powoduje, że przełącznik realizuje działanie zamykające.Może być napędzany siłą roboczą lub silnikami prądu przemiennego i prądu stałego o małej mocy, więc na siłę zamykania zasadniczo nie mają wpływu czynniki zewnętrzne (takie jak napięcie zasilania, ciśnienie powietrza źródła powietrza, ciśnienie hydrauliczne źródła ciśnienia hydraulicznego), które mogą nie tylko osiągnąć dużą prędkość zamykania, ale także realizować szybkie automatyczne powtarzanie operacji zamykania;Ponadto, w porównaniu z elektromagnetycznym mechanizmem operacyjnym, mechanizm sprężynowy ma niski koszt i niską cenę.Jest to najczęściej stosowany mechanizm napędowy w wyłączniku próżniowym, a jego producentów jest również więcej, co stale ulepsza.Typowe są mechanizmy CT17 i CT19, z którymi stosuje się ZN28-17, VS1 i VGl.

Ogólnie mechanizm sprężynowy składa się z setek części, a mechanizm transmisyjny jest stosunkowo złożony, z dużą awaryjnością, wieloma ruchomymi częściami i wysokimi wymaganiami procesu produkcyjnego.Ponadto struktura mechanizmu sprężynowego jest złożona i istnieje wiele ślizgowych powierzchni ciernych, a większość z nich znajduje się w kluczowych częściach.Podczas długotrwałej eksploatacji zużycie i korozja tych części, a także ubytki i utwardzanie smarów będą prowadzić do błędów eksploatacyjnych.Są to głównie następujące niedociągnięcia.

(1) Wyłącznik odmawia zadziałania, to znaczy wysyła sygnał zadziałania do wyłącznika bez zamykania lub otwierania.

(2) Przełącznika nie można zamknąć lub jest on odłączony po zamknięciu.

(3) W razie wypadku zabezpieczenie przekaźnika i wyłącznik automatyczny nie mogą zostać odłączone.

(4) Wypalić cewkę zamykającą.

Analiza przyczyn awarii mechanizmu napędowego:

Wyłącznik odmawia zadziałania, co może być spowodowane zanikiem napięcia lub zbyt niskim napięciem roboczym, rozłączeniem obwodu roboczego, odłączeniem cewki zamykającej lub cewki otwierającej oraz słabym kontaktem styków łącznika pomocniczego na mechanizmie.

Rozłącznik nie daje się zamknąć lub zostaje otwarty po zamknięciu, co może być spowodowane zbyt niskim napięciem zasilania roboczego, nadmiernym przesuwem styku ruchomego wyłącznika, rozłączeniem styku blokady styku pomocniczego oraz zbyt małą ilością połączenie między półosią mechanizmu wykonawczego a zapadką;

Podczas wypadku nie udało się rozłączyć zabezpieczenia przekaźnika i wyłącznika.Może się zdarzyć, że w żelaznym rdzeniu otwierającym znajdują się ciała obce, które uniemożliwiły elastyczne działanie żelaznego rdzenia, półoś otwierająca nie mogła się elastycznie obracać, a obwód operacji otwierania został odłączony.

Możliwe przyczyny spalenia cewki załączającej to: nie można odłączyć stycznika DC po zamknięciu, styk pomocniczy nie obraca się do pozycji otwartej po zamknięciu, styk pomocniczy jest luźny.

3.4Mechanizm magnesu stałego

Mechanizm z magnesem trwałym wykorzystuje nową zasadę działania, aby organicznie połączyć mechanizm elektromagnetyczny z magnesem trwałym, unikając niekorzystnych czynników powodowanych przez mechaniczne wyzwalanie w pozycji zamykania i otwierania oraz system blokujący.Siła trzymania generowana przez magnes trwały może utrzymywać wyłącznik próżniowy w pozycji zamkniętej i otwartej, gdy wymagana jest energia mechaniczna.Jest wyposażony w system sterowania do realizacji wszystkich funkcji wymaganych przez wyłącznik próżniowy.Można go zasadniczo podzielić na dwa typy: monostabilny siłownik z magnesem trwałym i bistabilny siłownik z magnesem trwałym.Zasada działania bistabilnego stałego siłownika magnetycznego polega na tym, że otwieranie i zamykanie siłownika zależy od stałej siły magnetycznej;Zasada działania mechanizmu monostabilnego z magnesami trwałymi polega na szybkim otwarciu za pomocą sprężyny magazynującej energię i utrzymaniu pozycji otwarcia.Tylko zamknięcie może utrzymać stałą siłę magnetyczną.Głównym produktem Trede Electric jest monostabilny siłownik z magnesami trwałymi, a krajowe przedsiębiorstwa opracowują głównie bistabilny siłownik z magnesami trwałymi.

Struktura bistabilnego siłownika z magnesami trwałymi jest różna, ale istnieją tylko dwa rodzaje zasad: typ z podwójną cewką (typ symetryczny) i typ z pojedynczą cewką (typ asymetryczny).Te dwie struktury zostały pokrótce przedstawione poniżej.

(1) Mechanizm z magnesami trwałymi z podwójną cewką

Mechanizm z magnesami trwałymi z podwójną cewką charakteryzuje się: wykorzystaniem magnesu stałego do utrzymywania wyłącznika próżniowego odpowiednio w położeniu krańcowym otwarcia i zamknięcia, wykorzystaniem cewki wzbudzenia do popychania żelaznego rdzenia mechanizmu z położenia otwartego do położenia zamkniętego oraz wykorzystaniem kolejna cewka wzbudzająca, która popycha żelazny rdzeń mechanizmu z pozycji zamkniętej do pozycji otwartej.Na przykład mechanizm przełącznika VMl firmy ABB przyjmuje tę strukturę.

(2) Mechanizm z magnesami trwałymi z pojedynczą cewką

Mechanizm magnesu trwałego z pojedynczą cewką również wykorzystuje magnesy trwałe do utrzymywania wyłącznika próżniowego w położeniach granicznych otwierania i zamykania, ale do otwierania i zamykania używana jest jedna cewka wzbudzająca.Istnieją również dwie cewki wzbudzające do otwierania i zamykania, ale dwie cewki znajdują się po tej samej stronie, a kierunek przepływu cewki równoległej jest przeciwny.Jego zasada jest taka sama, jak w przypadku mechanizmu z magnesami trwałymi z pojedynczą cewką.Energia zamykania pochodzi głównie z cewki wzbudzenia, a energia otwierania pochodzi głównie ze sprężyny otwierającej.Na przykład wyłącznik próżniowy GVR montowany na kolumnie, wprowadzony na rynek przez firmę Whipp&Bourne w Wielkiej Brytanii, wykorzystuje ten mechanizm.

Zgodnie z powyższymi charakterystykami mechanizmu z magnesami trwałymi można podsumować jego zalety i wady.Zaletą jest to, że konstrukcja jest stosunkowo prosta, w porównaniu z mechanizmem sprężynowym, jego elementy są zmniejszone o około 60%;Przy mniejszej liczbie komponentów wskaźnik awaryjności również zostanie zmniejszony, więc niezawodność jest wysoka;Długa żywotność mechanizmu;Mały rozmiar i niewielka waga.Wadą jest to, że pod względem charakterystyki otwierania, ponieważ ruchomy rdzeń żelazny uczestniczy w ruchu otwierania, bezwładność ruchu układu ruchomego znacznie wzrasta podczas otwierania, co jest bardzo niekorzystne dla poprawy szybkości sztywnego otwierania;Ze względu na dużą moc roboczą jest ona ograniczona pojemnością kondensatora.

4. Opracowanie struktury izolacji

Według statystyki i analizy typów wypadków przy eksploatacji wyłączników wysokiego napięcia w KSE, opartych na odpowiednich danych historycznych, brak otwarcia stanowi 22,67%;Odmowa współpracy stanowiła 6,48%;Uszkodzenia i spowodowanie wypadków stanowiły 9,07%;awarie izolacji stanowiły 35,47%;Wypadek związany z nieprawidłową obsługą stanowił 7,02%;Wypadki związane z zamknięciem rzek stanowią 7,95%;Siła zewnętrzna i inne wypadki stanowiły łącznie 11 439 wypadków, z których wypadki związane z izolacją i wypadki związane z odrzuceniem separacji były najbardziej znaczące, co stanowi około 60% wszystkich wypadków.Dlatego struktura izolacji jest również kluczowym punktem wyłącznika próżniowego.Zgodnie ze zmianami i rozwojem izolacji kolumn fazowych można ją zasadniczo podzielić na trzy generacje: izolację powietrzną, izolację kompozytową i solidną izolację słupów.