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        高壓真空斷路器的發(fā)展與表現(xiàn)

        2016-04-25 16:19:09

        一、專用真空斷路器

              面臨極其不同的開斷任務,新的專用斷路器應運而生。如果用于發(fā)電機保護斷路器的特大容量真空斷路器(短路開斷電流高達63~80kA及以上),標準型真空斷路器(短路開斷電流25~50kA),經(jīng)濟型真空斷路器(16~25kA),頻繁型真空斷路器(如操作次數(shù)5~6萬次),超頻繁型真空斷路器(如操作次數(shù) 10~15萬次)。如西門子公司的3AH系列斷路器就按使用場合劃分為5種型號,其中3AH1和3AH3型為標準型,操作10000次,3AHZ型為頻繁型,操作6萬次,3AH4為超頻繁型,操作12萬次,3AH5型為經(jīng)濟型,價格便宜。

        二、低過電壓型真空斷路器

            眾所周知,真空斷路器因截流會引起截流過電壓,特別在開斷小的感性負截如電動機時,一般情況下,為限制過電壓而給真空斷路器配過電壓吸收裝置如SicRC 路,ZnO避雷器等,這使斷路器結構龐大且復雜化,而且有的限制過電壓不理想。

            日本幾家公司另辟路徑,開發(fā)出低過電壓真空斷路器。它不用加過電壓吸收裝置而用新開發(fā)出的觸頭材料,將過電壓限制至常規(guī)值的十分之一。低過電壓觸頭材料東芝為AgWC日立為Co-Ag-Se,三菱為Cu-Cr-Bi-α,富士為CuCr+高蒸氣材料。這些公司一般做到7.2kV下20kA,只有東芝公司做到7.2kV下40kA。

        三、多功能真空斷路

            眾所周知真空斷路器迄今為二I位(即合一分)完成關合和開斷任務?,F(xiàn)在出現(xiàn)了多功能真空斷路器,賦予了多個功能,如合—分—隔離—接地等。西門子公司、 Alstom公司、日立公司均有這樣的產品。西門子公司最新推出NXACT型模塊式真空斷路器具有多功能:集關合、開斷、隔離、接地及聯(lián)鎖于一體。 Alstom公司配VISAX開關柜的真空斷路器為三I位(合—分—隔離)。日立公司與東京電力公司合作研發(fā)的24kV真空斷路器為四I位(合—分—隔離 —接地)。

           為使產品多功能化,從現(xiàn)有產品看,有兩種做法:一是真空斷路器相柱在開斷后移動或旋轉,形成隔離和接地;另一是真空滅弧室內觸頭旋轉完成隔離和接地。西門子公司NXAct型產品為開斷后相柱移動完成隔離和接地,而Alstom公司為開斷后相柱旋轉完成隔離任務,日立公司通過滅弧室內觸頭旋轉完成隔離和接地任務。

        四、同步斷路器

            同步斷路器又叫選相高壓真空斷路器或受控真空斷路器。其基本原理是使真空斷路器在電壓或電流最有利時刻關合或開斷。

            與普通真空斷路器相比,同步斷路器具有如下優(yōu)勢:1.降低了電網(wǎng)瞬態(tài)過電壓負荷;2.改善了電網(wǎng)供電質量;3.提高了斷路器電壽命及性能;4.簡化了電網(wǎng)設計,從而降低了整個系統(tǒng)費用。

            ABB公司利用數(shù)字電子器件和磁力操動機構已開發(fā)出了同步真空斷路器,這是一個良好的開端。

        五、智能型真空斷路器

            高壓真空斷路器智能化是建立在現(xiàn)代傳感技術和數(shù)字化控制技術之上。國外制造公司都使自己的產品具有智能,這是配電自動化的需要,也是斷路器本身控制保護的需要。如Alstom公司的DCX型可編程序數(shù)字控制裝置,ABB公司的REF542型控制和保護裝置,西門子公司第二代數(shù)字保護裝置等。

            由以上可知,真空斷路器發(fā)展很快,究其原因,固然很多,但有兩條是基本的:一是真空滅弧室技術的進步;二是操動機構技術的進步。真空滅弧室是真空斷路器的心臟。真空滅弧室的進步表現(xiàn)在如觸頭材料從CuBi轉變成CuCr,提高了開斷能力,并降低了截流值,同時磁場從橫磁場轉向縱磁場,提高了開斷能力,減少了觸頭的燒損。在工藝上,一次排封工藝的采用,大大提高了滅弧室性能及可靠性。

            操動機構被稱之為真空斷路器的神經(jīng)中樞。原先用電磁機構,后出現(xiàn)了彈簧機構,最新又出現(xiàn)了永磁機構。彈簧機構結構復雜,零件數(shù)多(多達200個),加工精度要求高,且彈簧機構的出力特性與真空斷路器的負載特性不相匹配,要在凸輪輪廓曲線和連桿結構上進行合理設計。永磁機構的機械結構特別簡單,零部件比任何其他機構都要少,運動部件可以減少至一個,因而機械可靠性特別高,而且永磁機構的出力特性能與真空斷路器的負載特性很好的匹配。永磁機構用永磁鎖扣,電容器(或直流屏供電)儲能,用電子控制。永磁機構特別適用于頻繁操作,如可達6萬~15萬次。

            在世界上,特瑞能電氣公司(TAVRIDA ELECTRIC AG簡稱TEL公司)于1974年首創(chuàng)配永磁機構的真空斷路器模型,1989年配永磁機構的免維護真空斷路器投放市場,1993年配永磁機構的真空斷路器在荷蘭KEMA試驗站通過了型式試驗。1994年配永磁機構的ISM型真空斷路器獲得俄羅斯專利(專利號N.020631)自此以后,ABB、 Josly、Cooper、Whipp&Bourn等公司均開發(fā)出自己的配永磁機構的真空斷路器。如ABB公司1997年開發(fā)成功配永磁機構的VM1型真空斷路器。配永磁機構的真空斷路器不僅用于戶內斷路器,也用于戶外斷路器和重合器,如TEL公司的OSM型重合器和Whipp&Bourne公司的GVR 型戶外重合器。

        上個世紀90年代后期,配永磁機構的真空斷路器傳入我國,我國許多公司開發(fā)出永磁機構,而且有的試驗到10萬次,配永磁機構的真空斷路器如VSM和VSIA 型、ZN23-40.5型、ZN65型、ZWD-12型、ZND-40.5型等產品。

        六、生產公司

        從生產國家看,日本、美國、英國、俄羅斯及中國側重發(fā)展真空斷路器,而法國側重發(fā)展SF6斷路器。

        日本東芝、日立、三菱、富士、明電等公司均大力發(fā)展真空斷路器。其中東芝公司已生產真空滅弧室250萬只。德國西門子和ABBCalorEmag公司都在大力發(fā)展中壓真空斷路器,其中西門子公司真空滅弧室,累積產量在100萬只以上。


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