真空断路器操动机构的发展历程

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翻新时间：2015-08-19

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真空断路器操动机构的发展历程

摘要：通过对真空断路器上采用过的几种操动机构的性能对比，突出了永磁操动机构的特点和技术先进性。详细分析了永磁操动机构的结构、动作原理及真空断路器电气控制系统的工作原理，论证了永磁操动机构在真空断路器上的应用将对真空断路器向免维护方向发展起到非常重要的作用。

关键词：永磁操动机构真空断路器免维护

1 概述

目前在供配电系统中，大量使用的真空断路器，要求操作机构动作频繁而不损，高可靠和少维护或免维护。本文探讨的用于中压真空断路器的永磁操动机构基本符合上述要求，比传统的操动机构性能更优。

2 真空断路器操动机构的发展历程

2.1 电磁操动机构通过电磁力去实现分、合闸的操动机构是最早的应用在真空断路器上的，这种操动机构被叫做电磁操动机构。

2.2 弹簧操动机构利用交、直流两种电动机对弹簧进行预储能，利用弹簧产生的弹性势能完成分，合闸的操作。这种弹簧的操动机构的可靠性难以保证。

3 永磁操动机构

永磁操动机构是一种新型的电磁操动机构，由永磁体来实现真空断路器的分闸和合闸操作。

3.1 永磁操动机构中永磁体的可靠性

与传统的电磁操动机构相比，永磁操动机构就是在操动机构中使用了永磁体。永磁操动机构中的永磁体是由钕铁硼稀土材料制造成的，这种材料一旦受到了强大的冲击，或者高温以及反向的磁场作用，就会发生退磁的现象。钕铁硼材料的磁力性能在常温的条件下是不会下降的，只有在温度到120℃以上的时候，钕铁硼材料的磁性才可能会下降，但是在正常的运行中，永磁操动机构是不会有这么高的温度的出现的。而且永磁体的退磁现象，对永磁操动机构的运行并不会产生影响。

3.2 永磁操动机构的优点

①机构简化了传动链，无需机械脱、锁扣装置，减少了故障源，通过动铁心与主轴传动拐臂相连直接驱动动触头的。②与传统的电磁机构和弹簧机构相比，机构的机械寿命可高达10万次，机械寿命至少提高3倍以上。③可保证分合闸操作时三相同期性的是，机构的下部基座设计有联动轴，控制了首开相燃弧时间（1ms内）。④减小了分、合闸时对线圈电流的要求，采用了全新的磁路设计，增大了分、合闸的保持力，降低了能耗。⑤合闸线圈只控制合闸操作，分闸线圈只控制分闸操作，通过双线圈分别控制分、合闸操作，提高了机构的可靠性。

4 永磁机构真空断路器的工作原理

采用永磁操动机构的真空断路器的工作原理图如下：

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5 永磁操动机构的优越性

由永久磁铁代替传统的脱、锁扣机构，由分合闸线圈来提供操作时所需要的能量，保留了电磁操动机构和弹簧操动机构全部的功能。永磁操动机构的动作部件少，中间转换和连接机构也很少，合分闸时间的分散性可以控制在±1ms之内，大大减少了动作时间的分散性和不可控性，且分合闸速度快，合闸时间仅为50ms，分闸时间为35ms。断路器的合分闸速度提高使电力系统运行的瞬态过渡过程缩短，断路器的同步分断能力也就提高。这就保证了电力系统运行的可靠性和安全性。永磁操动机构成本低，重量轻，少维护或免维护。

6 永磁操动机构真空断路器发展前景

目前，电力部门由原来的单纯行业管理转变为服务用户的公益性企业，我国对城市和农村配网的改造正在进一步深入。因此，电力部门不但对设备的质量和性能要求越来越高，新一代永磁操动机构真空断路器的出现，同时对投资及可获得的效益也越来越关注，将为广大用户提供一种全新的选择。下一代真正免维护开关产品将成为高压开关的主流方向，引起中高压真空断路器划时代的革命，永磁操动机构需要与真空断路器相配合。

参考文献：

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