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单稳态真空永磁断路器技术及其最新应用

单稳态真空永磁断路器技术及其最新应用

发布时间:2018-10-09

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  真空断路器由于电气寿命较长、现场维护方便、技术含量较高等特点, 自20世纪90年代以来在40.5kV及以下电压等级的开断设备选型中被广泛应用。

  作为中压配电领域的重要产品,传统真空断路器与油断路器使用同样复杂的操动机构。20世纪90年代后期,配永磁机构的真空断路器技术进入我国。作为中压户内和户外开关的研发和制造专家,早在20多年前,特瑞德电气公司就第一个将永磁操作机构应用于真空断路器领域。

  通过对永磁机构基础理论、真空开断技术及绝缘技术的深入研究,特瑞德电气在市场上推出了体积更紧凑、重量更轻、性能更可靠的断路器产品。迄今有超250,000断路器, 15,000台重合器产品广泛地应用于世界各地,为特瑞德电气在中压真空永磁断路器制造领域奠定了领导地位。

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ISM单稳态永磁断路器产品的技术特点

  真空开断技术是现代中压输配电系统中广泛应用的一种技术,为了找到能更好发挥真空开断技术的断路器产品,该领域里的研究探索从未停止过。

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  人们对新一代真空断路器的期望和要求,主要体现在以下4个方面:

  a)可靠性更高,任何时候、任何情况下可靠分合闸

  b)使用寿命更长,在不更换任何部件的情况下增加断路器的操作次数

  c)减少运行维护,最好实现免维护,真正不需要任何维护

  d)应用范围更广泛,应用更加灵活,操作更容易

ISM系列真空断路器的独特设计体现在单稳态永磁操动机构、真空灭弧室和实时监测功能,从而具有了以下特点:

  (1)长寿命、免维护

  传统的操动机构都使用极其复杂的传动系统,该传动机构负责将一个机构的动能传递到断路器的三相动触头。另外,合闸保持都需要机械锁扣。这些机械零件在每一次的分合操作过程中都受到机械冲击,因此是断路器故障的主要原因。

  特瑞德电气的单稳态永磁操动机构的独特设计使机构的运动部件减至最少:它使用了三个独立的单线圈永磁机构,所有开关部件都按照纵向对称布置,所有机械运动均为直线线性运动,三相机构与同步轴相联。

  传统断路器的易损部件包括:分闸线圈、储能电机、机械锁扣、齿轮、链条、轴承和连杆等。ISM完全避免使用了以上零件,杜绝了发生机械故障的可能性。

  特瑞德独特设计的永磁机构加之体积小且寿命高的真空灭弧室,使得ISM最多可操作15万次而不需要更换任何零部件,25年终身免维护。

  (2)可靠性高

  电力系统对设备运行可靠性要求越来越高,有效地降低运行成本在设备维护管理中变的越来越重要。传统的真空断路器只有有限的检测功能或者根本没有,为确保运行的可靠性,常规的维护和检查则必不可少。

  除了使用数量最低的故障易发生元件,特瑞德电气生产的开关还具有实时检测功能,当开关发生故障时会及时显示,以便运行人员尽快修复,避免开关发生误动或者拒动。此功能增加了供电系统的可靠性,从而实现状态检修,而不是定期检修,大大降低了设备的维护费用。

  (3)体积小,重量轻,安装灵活

  单稳态永磁机构断路器由于每相一个操动机构,尺寸非常小,这项成果被视为中压真空开关诞生以来该领域中出现的最大突破。ISM为至今世界上体积最小、重量最轻的断路器,例如一个额定电流为1000A,额定短路开断电流为20KA的ISM断路器体积仅有474×440×192,重量仅有33Kg。

  在安装方式上非常灵活,可以正装、倒装、侧装和水平安装。。

永磁机构断路器产品的现状

  在永磁机构断路器的研究和应用领域,存在各种不同原理和结构,归纳起来可以分为两个类型:单稳态永磁和双稳态永磁断路器。

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  在这里我们从以下三个方面,对这两种类型的永磁断路器加以对比

  (1)永磁操动机构的区别

  双稳态永磁机构:分合闸状态均靠永磁力保持。

  单稳态永磁机构:合闸状态靠永磁力保持,分闸状态靠分闸弹簧保持。

  (2)布置方式的区别

  双稳态永磁机构:操动机构在前,真空灭弧室在后布置。

  一个机构操动三相开关,必须使用传动件。与通常的弹簧特瑞机构相比,元件布置上只是用永磁机构代替了弹簧机构,拐臂连杆等传动机构并没有取消,无法实现完全直线运动,因此不能全面消除机械故障的产生。

  双稳态永磁机构布置方式

  单稳态永磁机构:真空灭弧室在上,操动机构在下布置。

  每相一个独立的操作机构,所有开关部件都按照纵向对称布置,所有机械运动均为直线线性运动。机械零部件数量最少,无连杆、拐臂和转轴等易出故障零件,可靠性高。

  (3)分合闸特性的区别

  双稳态永磁机构:合闸时能良好配合,分闸不能良好配合。分闸末速度大,冲击较大,合闸保持力较小。

  单稳态永磁机构:合闸、分闸时都能良好配合。既能做到合闸无弹跳,又能得到较大的刚分速度,实现了真空开断技术与磁力机构、弹簧机构的完美结合

ISM单稳态永磁断路器的实际应用

  单稳态永磁真空断路器对于中国市场来说,是一种在概念、性能、外形尺寸和使用年限上与之前完全不同新元件,为制造企业提供一个崭新的创造空间。根据我们对中国市场的初步了解和应用实例,将单稳态永磁真空断路器的优势应用方案归纳如下:

  1. 各种空气绝缘柜体

  由于ISM真空断路器的在于尺寸小、重量轻、安装灵活,寿命长等优点,并可完全免维护。因此除了可以安装于常见的固定柜和中置式手车柜。特瑞德电气和我们的合作伙伴,还根据ISM的特点开发出了一些新柜型,下图为一款330mm宽的固定柜,一款650mm宽手车柜

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  2. 应用于小型充气柜中

  与其它型号的断路器相比,ISM真空断路器具有以下特点,所以更适合安装于充气柜中, 体积小: 如067型( 极间距50mm)的断路器的尺寸仅为:440x265x474(mm)

  完合免维护: 断路器模块终身免维护,可放心地将整个开关本体安装于气室内,无需动密封

  3. 应用于现有正在运行的开关柜改造

  实施改造项目时,可应用与各种开关柜中,既节省成本,又节省时间。

  4. 应用于小型预装式开关站和变电站中

  在小型预装式开关站和变电站中采用ISM断路器也能发挥它体积小、重量轻、安装灵活,寿命长,免维护、可靠性高的特点。

  5. 应用于频繁操作场合,替代高压接触器

  常见的高压接触器在使用过程中,通常会出现触点熔焊、线圈烧毁等故障。由于ISM的具有长寿命、免维护、适合频繁操作、体积小巧的特点,完全可以避免以上种种问题特别适合一些需要对开关频繁操作的场合所,如用于投切电容器组。

  6.作为同步选相断路器

  由于ISM单稳态永磁断路器,每相均具备独立的操作机构,且合、分闸操作的时间分散性极小,结合计算机控制技术可以精确地控制每一相在合适的相角、时间投入或退出,实现同步选相功能。

  目前同步选相开关主要应用于,实现在电流或电压过零时刻投切断路器,解决投切电容器组时产生的分闸过电压和涌流问题;关合大容量空载变压器时产生的合闸涌流问题;关合空载线路产生操作过电压的问题。

智能电网环境下的特瑞德电气

  智能电网在一定意义上来说,是能源替代、兼容利用和互动经济;是最先进的通讯、IT、能源、新材料、传感器等产业的集成,也是配电网技术、网络技术、通信技术、传感器技术、电力电子技术、储能技术的合成,对于推动新技术革命具有直接的综合效果。

  可再生能源、分布能源、分布储能、电能的智能分配,这一系列新问题,都对中压一次设备提出了挑战!而特瑞德电气作为早已为迎接这一浪潮做好准备,这主要体现在

  1.ISM单稳态永磁断路器是世界上最小最轻的中压断路器,除自身就节约很多材料,更重要的它是适应各种复杂、狭小的空间

  2. ISM单稳态永磁断路器是功耗最低的中压断路器,峰值功耗仅仅只有50W,是世界最节能的中压断路器

  3.ISM单稳态永磁断路器具备无以伦比可靠性,在各种严苛的使用环境下均能可靠分合。

  4. ISM单稳态永磁断路器适应各种需要频繁操作场合,能做到15万次操作,而无需更换包括灭弧室及线圈内的任何零部件

  5. ISM单稳态永磁断路器本体采用电子控制,配备的对应智能组件后,可满足任何智能化要求

  可以预见,ISM永磁操动机构真空断路器,以其特有的小型化、高可靠性、免维护、长寿命等特点,在中国市场表现出来的优势将愈加明显。而特瑞德电气将致力和合作伙伴一道,通过众多先进的应用方案,将ISM这一世界上最好中压断路器产品介绍给中国用户。


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