[Descripción general del desarrollo y las características del disyuntor de vacío]: el disyuntor de vacío se refiere al disyuntor cuyos contactos se cierran y abren en el vacío.Los interruptores automáticos de vacío fueron estudiados inicialmente por el Reino Unido y los Estados Unidos, y luego se desarrollaron en Japón, Alemania, la antigua Unión Soviética y otros países.China comenzó a estudiar la teoría de los interruptores automáticos de vacío a partir de 1959 y produjo formalmente varios interruptores automáticos de vacío a principios de la década de 1970.
El disyuntor de vacío se refiere al disyuntor cuyos contactos se cierran y abren en el vacío.
Los interruptores automáticos de vacío fueron estudiados inicialmente por el Reino Unido y los Estados Unidos, y luego se desarrollaron en Japón, Alemania, la antigua Unión Soviética y otros países.China comenzó a estudiar la teoría de los interruptores automáticos de vacío en 1959 y produjo formalmente varios tipos de interruptores automáticos de vacío a principios de la década de 1970.La continua innovación y mejora de las tecnologías de fabricación, como el interruptor de vacío, el mecanismo de operación y el nivel de aislamiento, han hecho que el interruptor automático de vacío se desarrolle rápidamente, y se han logrado una serie de logros significativos en la investigación de gran capacidad, miniaturización, inteligencia y confiabilidad.
Con las ventajas de buenas características de extinción de arco, adecuado para operación frecuente, larga vida eléctrica, alta confiabilidad de operación y largo período libre de mantenimiento, los interruptores automáticos de vacío han sido ampliamente utilizados en la transformación de redes eléctricas urbanas y rurales, industria química, metalurgia, ferrocarril electrificación, minería y otras industrias en la industria energética de China.Los productos van desde varias variedades de ZN1-ZN5 en el pasado hasta docenas de modelos y variedades ahora.La corriente nominal alcanza los 4000A, la corriente de ruptura alcanza los 5OKA, incluso 63kA, y el voltaje alcanza los 35kV.
El desarrollo y las características del interruptor automático al vacío se verán desde varios aspectos principales, incluido el desarrollo del interruptor al vacío, el desarrollo del mecanismo operativo y el desarrollo de la estructura de aislamiento.
Desarrollo y características de los tubos de maniobra al vacío
2.1Desarrollo de botellas de vacío
La idea de usar un medio de vacío para extinguir el arco se planteó a fines del siglo XIX y el primer interruptor de vacío se fabricó en la década de 1920.Sin embargo, debido a las limitaciones de la tecnología de vacío, los materiales y otros niveles técnicos, no era práctico en ese momento.Desde la década de 1950, con el desarrollo de nuevas tecnologías, se han resuelto muchos problemas en la fabricación de interruptores de vacío y el interruptor de vacío ha alcanzado gradualmente el nivel práctico.A mediados de la década de 1950, General Electric Company de los Estados Unidos produjo un lote de interruptores automáticos de vacío con una corriente nominal de corte de 12KA.Posteriormente, a fines de la década de 1950, debido al desarrollo de botellas de vacío con contactos de campo magnético transversal, la corriente nominal de corte se elevó a 3OKA.Después de la década de 1970, Toshiba Electric Company de Japón desarrolló con éxito un interruptor de vacío con contactos de campo magnético longitudinal, que aumentó aún más la corriente nominal de ruptura a más de 5OKA.En la actualidad, los interruptores automáticos de vacío se han utilizado ampliamente en sistemas de distribución de energía de 1KV y 35kV, y la corriente nominal de ruptura puede alcanzar 5OKA-100KAo.Algunos países también han producido interruptores de vacío de 72kV/84kV, pero el número es pequeño.Generador de alto voltaje de CC
En los últimos años, la producción de interruptores automáticos de vacío en China también se ha desarrollado rápidamente.En la actualidad, la tecnología de los interruptores de vacío domésticos está a la par con la de los productos extranjeros.Hay botellas de vacío que utilizan tecnología de campo magnético vertical y horizontal y tecnología de contacto de encendido central.Los contactos fabricados con materiales de aleación Cu Cr han desconectado con éxito botellas de vacío de 5OKA y 63kAo en China, que han alcanzado un nivel superior.El disyuntor de vacío puede utilizar completamente interruptores de vacío domésticos.
2.2Características del interruptor de vacío
La cámara de extinción de arco de vacío es el componente clave del interruptor automático de vacío.Está soportado y sellado por vidrio o cerámica.Hay contactos dinámicos y estáticos y cubiertas de blindaje en el interior.Hay presión negativa en la cámara.El grado de vacío es de 133 × 10 Nueve 133 × LOJPa, para asegurar su rendimiento de extinción de arco y nivel de aislamiento en caso de rotura.Cuando el grado de vacío disminuye, su rendimiento de ruptura se reducirá significativamente.Por lo tanto, la cámara de extinción de arco de vacío no debe ser impactada por ninguna fuerza externa y no debe ser golpeada o abofeteada por las manos.No se estresará durante el movimiento y el mantenimiento.Está prohibido poner cualquier cosa sobre el disyuntor de vacío para evitar que la cámara de extinción de arco de vacío se dañe al caer.Antes de la entrega, el disyuntor de vacío deberá someterse a una estricta inspección y ensamblaje de paralelismo.Durante el mantenimiento, todos los pernos de la cámara de extinción de arco se deben sujetar para garantizar una tensión uniforme.
El disyuntor de vacío interrumpe la corriente y extingue el arco en la cámara de extinción de arco de vacío.Sin embargo, el disyuntor de vacío en sí mismo no tiene un dispositivo para monitorear cualitativa y cuantitativamente las características del grado de vacío, por lo que la falla de reducción del grado de vacío es una falla oculta.Al mismo tiempo, la reducción del grado de vacío afectará seriamente la capacidad del disyuntor de vacío para cortar la sobrecorriente y conducirá a una fuerte disminución en la vida útil del disyuntor, lo que conducirá a la explosión del interruptor cuando sea grave.
En resumen, el principal problema del interruptor de vacío es que se reduce el grado de vacío.Las razones principales para la reducción del vacío son las siguientes.
(1) El disyuntor de vacío es un componente delicado.Después de salir de fábrica, la fábrica de tubos electrónicos puede tener fugas de sellos de vidrio o cerámica después de muchas veces de golpes de transporte, golpes de instalación, colisiones accidentales, etc.
(2) Hay problemas en el material o en el proceso de fabricación del interruptor de vacío y aparecen puntos de fuga después de múltiples operaciones.
(3) Para el interruptor automático de vacío de tipo dividido, como el mecanismo de operación electromagnético, cuando está en funcionamiento, debido a la gran distancia del enlace de operación, afecta directamente la sincronización, el rebote, el sobrerrecorrido y otras características del interruptor para acelerar el reducción del grado de vacío.Generador de alto voltaje de CC
Método de tratamiento para disminuir el grado de vacío del interruptor de vacío:
Observe con frecuencia el interruptor de vacío y use regularmente el probador de vacío del interruptor de vacío para medir el grado de vacío del interruptor de vacío, a fin de garantizar que el grado de vacío del interruptor de vacío esté dentro del rango especificado;Cuando el grado de vacío disminuye, se debe reemplazar el interruptor de vacío y se deben realizar bien las pruebas características como carrera, sincronización y rebote.
3. Desarrollo del mecanismo operativo
El mecanismo de funcionamiento es uno de los aspectos importantes para evaluar el rendimiento del interruptor automático de vacío.La razón principal que afecta la confiabilidad del interruptor automático de vacío son las características mecánicas del mecanismo de operación.Según el desarrollo del mecanismo operativo, se puede dividir en las siguientes categorías.Generador de alto voltaje de CC
3.1Mecanismo de operación manual
El mecanismo operativo que se basa en el cierre directo se denomina mecanismo operativo manual, que se utiliza principalmente para operar interruptores automáticos con un nivel de voltaje bajo y una corriente de corte nominal baja.El mecanismo manual rara vez se ha utilizado en departamentos de energía al aire libre, excepto en empresas industriales y mineras.El mecanismo de operación manual es de estructura simple, no requiere un equipo auxiliar complejo y tiene la desventaja de que no puede volver a cerrarse automáticamente y solo puede operarse localmente, lo que no es lo suficientemente seguro.Por lo tanto, el mecanismo de operación manual casi ha sido reemplazado por el mecanismo de operación de resorte con almacenamiento de energía manual.
3.2Mecanismo de funcionamiento electromagnético
El mecanismo operativo que se cierra por fuerza electromagnética se llama mecanismo operativo electromagnético d.El mecanismo CD17 se desarrolla en coordinación con los productos domésticos ZN28-12.En estructura, también está dispuesto delante y detrás del tubo de maniobra al vacío.
Las ventajas del mecanismo de operación electromagnético son un mecanismo simple, operación confiable y bajo costo de fabricación.Las desventajas son que la potencia consumida por la bobina de cierre es demasiado grande y debe prepararse [Descripción general del desarrollo y las características del interruptor automático al vacío]: El interruptor automático al vacío se refiere al interruptor automático cuyos contactos están cerrados y abiertos en el vacíoLos interruptores automáticos de vacío fueron estudiados inicialmente por el Reino Unido y los Estados Unidos, y luego se desarrollaron en Japón, Alemania, la antigua Unión Soviética y otros países.China comenzó a estudiar la teoría de los interruptores automáticos de vacío a partir de 1959 y produjo formalmente varios interruptores automáticos de vacío a principios de la década de 1970.
Baterías costosas, gran corriente de cierre, estructura voluminosa, tiempo de operación prolongado y participación de mercado gradualmente reducida.
3.3Mecanismo de operación de resorte Generador de alto voltaje de CC
El mecanismo de funcionamiento del resorte utiliza el resorte de energía almacenada como energía para hacer que el interruptor realice la acción de cierre.Puede ser impulsado por mano de obra o motores de CA y CC de pequeña potencia, por lo que la potencia de cierre básicamente no se ve afectada por factores externos (como el voltaje de la fuente de alimentación, la presión de aire de la fuente de aire, la presión hidráulica de la fuente de presión hidráulica), que no solo puede lograr una alta velocidad de cierre, pero también realizar una rápida operación de cierre repetido automático;Además, en comparación con el mecanismo de operación electromagnético, el mecanismo de operación por resorte tiene un bajo costo y un bajo precio.Es el mecanismo de accionamiento más utilizado en el interruptor automático al vacío, y sus fabricantes también lo son más, que están en constante mejora.Los mecanismos CT17 y CT19 son típicos, y con ellos se utilizan ZN28-17, VS1 y VGl.
Generalmente, el mecanismo de operación de resorte tiene cientos de partes y el mecanismo de transmisión es relativamente complejo, con una alta tasa de fallas, muchas partes móviles y altos requisitos de proceso de fabricación.Además, la estructura del mecanismo de funcionamiento del resorte es compleja y hay muchas superficies de fricción deslizante, y la mayoría de ellas se encuentran en partes clave.Durante el funcionamiento a largo plazo, el desgaste y la corrosión de estas piezas, así como la pérdida y el curado de los lubricantes, darán lugar a errores de funcionamiento.Existen principalmente las siguientes deficiencias.
(1) El interruptor automático se niega a operar, es decir, envía una señal de operación al interruptor automático sin cerrar ni abrir.
(2) El interruptor no se puede cerrar o se desconecta después del cierre.
(3) En caso de accidente, la acción de protección del relé y el disyuntor no se pueden desconectar.
(4) Queme la bobina de cierre.
Análisis de la causa de la falla del mecanismo de operación:
El interruptor automático se niega a operar, lo que puede ser causado por la pérdida de voltaje o bajo voltaje del voltaje de operación, la desconexión del circuito de operación, la desconexión de la bobina de cierre o la bobina de apertura, y el mal contacto de los contactos del interruptor auxiliar. sobre el mecanismo.
El interruptor no se puede cerrar o se abre después del cierre, lo que puede deberse a una tensión insuficiente de la fuente de alimentación operativa, un recorrido excesivo del contacto móvil del interruptor automático, la desconexión del contacto de enclavamiento del interruptor auxiliar y una cantidad demasiado pequeña de conexión entre el semieje del mecanismo de operación y el trinquete;
Durante el accidente, la acción de protección del relé y el interruptor automático no se pudieron desconectar.Puede ser que haya materias extrañas en el núcleo de hierro de apertura que impidieron que el núcleo de hierro actuara con flexibilidad, el semieje de disparo de apertura no pudo girar con flexibilidad y el circuito de operación de apertura se desconectó.
Las posibles razones para quemar la bobina de cierre son: el contactor de CC no se puede desconectar después del cierre, el interruptor auxiliar no gira a la posición de apertura después del cierre y el interruptor auxiliar está suelto.
3.4Mecanismo de imán permanente
El mecanismo de imán permanente utiliza un nuevo principio de funcionamiento para combinar orgánicamente el mecanismo electromagnético con el imán permanente, evitando los factores adversos causados por el disparo mecánico en la posición de cierre y apertura y el sistema de bloqueo.La fuerza de retención generada por el imán permanente puede mantener el interruptor automático de vacío en las posiciones de cierre y apertura cuando se requiere energía mecánica.Está equipado con un sistema de control para realizar todas las funciones requeridas por el interruptor automático al vacío.Se puede dividir principalmente en dos tipos: actuador magnético permanente monoestable y actuador magnético permanente biestable.El principio de funcionamiento del actuador magnético permanente biestable es que la apertura y el cierre del actuador dependen de la fuerza magnética permanente;El principio de funcionamiento del mecanismo de funcionamiento de imán permanente monoestable es abrir rápidamente con la ayuda del resorte de almacenamiento de energía y mantener la posición de apertura.Solo el cierre puede mantener la fuerza magnética permanente.El producto principal de Trede Electric es el actuador de imán permanente monoestable, y las empresas nacionales desarrollan principalmente el actuador de imán permanente biestable.
La estructura del actuador de imán permanente biestable varía, pero solo hay dos tipos de principios: tipo de bobina doble (tipo simétrico) y tipo de bobina simple (tipo asimétrico).Estas dos estructuras se presentan brevemente a continuación.
(1) Mecanismo de imán permanente de doble bobina
El mecanismo de imanes permanentes de doble bobina se caracteriza por: usar imanes permanentes para mantener el interruptor automático de vacío en las posiciones límite de apertura y cierre respectivamente, usar una bobina de excitación para empujar el núcleo de hierro del mecanismo desde la posición de apertura a la posición de cierre, y usar otra bobina de excitación para empujar el núcleo de hierro del mecanismo desde la posición de cierre hasta la posición de apertura.Por ejemplo, el mecanismo de conmutación VM1 de ABB adopta esta estructura.
(2) Mecanismo de imán permanente de bobina simple
El mecanismo de imán permanente de bobina única también utiliza imanes permanentes para mantener el interruptor automático de vacío en las posiciones límite de apertura y cierre, pero se utiliza una bobina de excitación para abrir y cerrar.También hay dos bobinas de excitación para abrir y cerrar, pero las dos bobinas están en el mismo lado y la dirección de flujo de la bobina paralela es opuesta.Su principio es el mismo que el del mecanismo de imán permanente de bobina simple.La energía de cierre proviene principalmente de la bobina de excitación y la energía de apertura proviene principalmente del resorte de apertura.Por ejemplo, el interruptor automático de vacío montado en columna GVR lanzado por Whipp & Bourne Company en el Reino Unido adopta este mecanismo.
De acuerdo con las características anteriores del mecanismo de imán permanente, se pueden resumir sus ventajas y desventajas.Las ventajas son que la estructura es relativamente simple, en comparación con el mecanismo de resorte, sus componentes se reducen en aproximadamente un 60%;Con menos componentes, la tasa de fallas también se reducirá, por lo que la confiabilidad es alta;Larga vida útil del mecanismo;Talla pequeña y peso ligero.La desventaja es que en cuanto a las características de apertura, debido a que el núcleo de hierro móvil participa en el movimiento de apertura, la inercia de movimiento del sistema móvil aumenta significativamente al abrir, lo cual es muy desfavorable para mejorar la velocidad de apertura rígida;Debido a la alta potencia operativa, está limitada por la capacidad del condensador.
4. Desarrollo de estructura de aislamiento.
Según las estadísticas y análisis de los tipos de accidentes en la operación de interruptores automáticos de alta tensión en el sistema eléctrico nacional con base en datos históricos relevantes, la falta de apertura representa el 22,67%;la negativa a cooperar representó el 6,48%;Los accidentes de desguace supusieron el 9,07%;Los accidentes de aislamiento representaron el 35,47%;accidente de mala operación representó el 7,02%;Los accidentes de cierre de ríos representan el 7,95%;La fuerza externa y otros accidentes representaron 11.439 brutos, de los cuales los accidentes de aislamiento y los accidentes por rechazo de separación fueron los más destacados, representando alrededor del 60% de todos los accidentes.Por lo tanto, la estructura de aislamiento también es un punto clave del interruptor automático de vacío.De acuerdo con los cambios y el desarrollo del aislamiento de columna de fase, se puede dividir básicamente en tres generaciones: aislamiento de aire, aislamiento compuesto y aislamiento de poste sellado sólido.
Hora de publicación: 22-oct-2022