單穩態真空永磁斷路器技術及其最新應用

2013-05-03 真空技術網 真空技術網整理

  真空斷路器由于電氣壽命較長、現場維護方便、技術含量較高等特點, 自20世紀90年代以來在40.5kV及以下電壓等級的開斷設備選型中被廣泛應用。

  作為中壓配電領域的重要產品,傳統真空斷路器與油斷路器使用同樣復雜的操動機構。20世紀90年代后期,配永磁機構的真空斷路器技術進入我國。作為中壓戶內和戶外開關的研發和制造專家,早在20多年前,特瑞德電氣公司就第一個將永磁操作機構應用于真空斷路器領域。

  通過對永磁機構基礎理論、真空開斷技術及絕緣技術的深入研究,特瑞德電氣在市場上推出了體積更緊湊、重量更輕、性能更可靠的斷路器產品。迄今有超250,000斷路器, 15,000臺重合器產品廣泛地應用于世界各地,為特瑞德電氣在中壓真空永磁斷路器制造領域奠定了領導地位。

穩態真空永磁斷路器技術及其最新應用

ISM單穩態永磁斷路器產品的技術特點

  真空開斷技術是現代中壓輸配電系統中廣泛應用的一種技術,為了找到能更好發揮真空開斷技術的斷路器產品,該領域里的研究探索從未停止過。

穩態真空永磁斷路器技術及其最新應用

  人們對新一代真空斷路器的期望和要求,主要體現在以下4個方面:

  a)可靠性更高,任何時候、任何情況下可靠分合閘

  b)使用壽命更長,在不更換任何部件的情況下增加斷路器的操作次數

  c)減少運行維護,最好實現免維護,真正不需要任何維護

  d)應用范圍更廣泛,應用更加靈活,操作更容易

ISM系列真空斷路器的獨特設計體現在單穩態永磁操動機構、真空滅弧室和實時監測功能,從而具有了以下特點:

  (1)長壽命、免維護

  傳統的操動機構都使用極其復雜的傳動系統,該傳動機構負責將一個機構的動能傳遞到斷路器的三相動觸頭。另外,合閘保持都需要機械鎖扣。這些機械零件在每一次的分合操作過程中都受到機械沖擊,因此是斷路器故障的主要原因。

  特瑞德電氣的單穩態永磁操動機構的獨特設計使機構的運動部件減至最少:它使用了三個獨立的單線圈永磁機構,所有開關部件都按照縱向對稱布置,所有機械運動均為直線線性運動,三相機構與同步軸相聯。

  傳統斷路器的易損部件包括:分閘線圈、儲能電機、機械鎖扣、齒輪、鏈條、軸承和連桿等。ISM完全避免使用了以上零件,杜絕了發生機械故障的可能性。

  特瑞德獨特設計的永磁機構加之體積小且壽命高的真空滅弧室,使得ISM最多可操作15萬次而不需要更換任何零部件,25年終身免維護。

  (2)可靠性高

  電力系統對設備運行可靠性要求越來越高,有效地降低運行成本在設備維護管理中變的越來越重要。傳統的真空斷路器只有有限的檢測功能或者根本沒有,為確保運行的可靠性,常規的維護和檢查則必不可少。

  除了使用數量最低的故障易發生元件,特瑞德電氣生產的開關還具有實時檢測功能,當開關發生故障時會及時顯示,以便運行人員盡快修復,避免開關發生誤動或者拒動。此功能增加了供電系統的可靠性,從而實現狀態檢修,而不是定期檢修,大大降低了設備的維護費用。

  (3)體積小,重量輕,安裝靈活

  單穩態永磁機構斷路器由于每相一個操動機構,尺寸非常小,這項成果被視為中壓真空開關誕生以來該領域中出現的最大突破。ISM為至今世界上體積最小、重量最輕的斷路器,例如一個額定電流為1000A,額定短路開斷電流為20KA的ISM斷路器體積僅有474×440×192,重量僅有33Kg。

  在安裝方式上非常靈活,可以正裝、倒裝、側裝和水平安裝。。

永磁機構斷路器產品的現狀

  在永磁機構斷路器的研究和應用領域,存在各種不同原理和結構,歸納起來可以分為兩個類型:單穩態永磁和雙穩態永磁斷路器。

穩態真空永磁斷路器技術及其最新應用

  在這里我們從以下三個方面,對這兩種類型的永磁斷路器加以對比

  (1)永磁操動機構的區別

  雙穩態永磁機構:分合閘狀態均靠永磁力保持。

  單穩態永磁機構:合閘狀態靠永磁力保持,分閘狀態靠分閘彈簧保持。

  (2)布置方式的區別

  雙穩態永磁機構:操動機構在前,真空滅弧室在后布置。

  一個機構操動三相開關,必須使用傳動件。與通常的彈簧特瑞機構相比,元件布置上只是用永磁機構代替了彈簧機構,拐臂連桿等傳動機構并沒有取消,無法實現完全直線運動,因此不能全面消除機械故障的產生。

  雙穩態永磁機構布置方式

  單穩態永磁機構:真空滅弧室在上,操動機構在下布置。

  每相一個獨立的操作機構,所有開關部件都按照縱向對稱布置,所有機械運動均為直線線性運動。機械零部件數量最少,無連桿、拐臂和轉軸等易出故障零件,可靠性高。

  (3)分合閘特性的區別

  雙穩態永磁機構:合閘時能良好配合,分閘不能良好配合。分閘末速度大,沖擊較大,合閘保持力較小。

  單穩態永磁機構:合閘、分閘時都能良好配合。既能做到合閘無彈跳,又能得到較大的剛分速度,實現了真空開斷技術與磁力機構、彈簧機構的完美結合

ISM單穩態永磁斷路器的實際應用

  單穩態永磁真空斷路器對于中國市場來說,是一種在概念、性能、外形尺寸和使用年限上與之前完全不同新元件,為制造企業提供一個嶄新的創造空間。根據我們對中國市場的初步了解和應用實例,將單穩態永磁真空斷路器的優勢應用方案歸納如下:

  1. 各種空氣絕緣柜體

  由于ISM真空斷路器的在于尺寸小、重量輕、安裝靈活,壽命長等優點,并可完全免維護。因此除了可以安裝于常見的固定柜和中置式手車柜。特瑞德電氣和我們的合作伙伴,還根據ISM的特點開發出了一些新柜型,下圖為一款330mm寬的固定柜,一款650mm寬手車柜

穩態真空永磁斷路器技術及其最新應用

  2. 應用于小型充氣柜中

  與其它型號的斷路器相比,ISM真空斷路器具有以下特點,所以更適合安裝于充氣柜中, 體積小: 如067型( 極間距50mm)的斷路器的尺寸僅為:440x265x474(mm)

  完合免維護: 斷路器模塊終身免維護,可放心地將整個開關本體安裝于氣室內,無需動密封

  3. 應用于現有正在運行的開關柜改造

  實施改造項目時,可應用與各種開關柜中,既節省成本,又節省時間。

  4. 應用于小型預裝式開關站和變電站中

  在小型預裝式開關站和變電站中采用ISM斷路器也能發揮它體積小、重量輕、安裝靈活,壽命長,免維護、可靠性高的特點。

  5. 應用于頻繁操作場合,替代高壓接觸器

  常見的高壓接觸器在使用過程中,通常會出現觸點熔焊、線圈燒毀等故障。由于ISM的具有長壽命、免維護、適合頻繁操作、體積小巧的特點,完全可以避免以上種種問題特別適合一些需要對開關頻繁操作的場合所,如用于投切電容器組。

  6.作為同步選相斷路器

  由于ISM單穩態永磁斷路器,每相均具備獨立的操作機構,且合、分閘操作的時間分散性極小,結合計算機控制技術可以精確地控制每一相在合適的相角、時間投入或退出,實現同步選相功能。

  目前同步選相開關主要應用于,實現在電流或電壓過零時刻投切斷路器,解決投切電容器組時產生的分閘過電壓和涌流問題;關合大容量空載變壓器時產生的合閘涌流問題;關合空載線路產生操作過電壓的問題。

智能電網環境下的特瑞德電氣

  智能電網在一定意義上來說,是能源替代、兼容利用和互動經濟;是最先進的通訊、IT、能源、新材料、傳感器等產業的集成,也是配電網技術、網絡技術、通信技術、傳感器技術、電力電子技術、儲能技術的合成,對于推動新技術革命具有直接的綜合效果。

  可再生能源、分布能源、分布儲能、電能的智能分配,這一系列新問題,都對中壓一次設備提出了挑戰!而特瑞德電氣作為早已為迎接這一浪潮做好準備,這主要體現在

  1.ISM單穩態永磁斷路器是世界上最小最輕的中壓斷路器,除自身就節約很多材料,更重要的它是適應各種復雜、狹小的空間

  2. ISM單穩態永磁斷路器是功耗最低的中壓斷路器,峰值功耗僅僅只有50W,是世界最節能的中壓斷路器

  3.ISM單穩態永磁斷路器具備無以倫比可靠性,在各種嚴苛的使用環境下均能可靠分合。

  4. ISM單穩態永磁斷路器適應各種需要頻繁操作場合,能做到15萬次操作,而無需更換包括滅弧室及線圈內的任何零部件

  5. ISM單穩態永磁斷路器本體采用電子控制,配備的對應智能組件后,可滿足任何智能化要求

  可以預見,ISM永磁操動機構真空斷路器,以其特有的小型化、高可靠性、免維護、長壽命等特點,在中國市場表現出來的優勢將愈加明顯。而特瑞德電氣將致力和合作伙伴一道,通過眾多先進的應用方案,將ISM這一世界上最好中壓斷路器產品介紹給中國用戶。