單穩態(tài)真空永磁斷路器技術(shù)及其最新應用
真空斷路器由于電氣壽命較長(cháng)、現場(chǎng)維護方便、技術(shù)含量較高等特點(diǎn), 自20世紀90年代以來(lái)在40.5kV及以下電壓等級的開(kāi)斷設備選型中被廣泛應用。
作為中壓配電領(lǐng)域的重要產(chǎn)品，傳統真空斷路器與油斷路器使用同樣復雜的操動(dòng)機構。20世紀90年代后期，配永磁機構的真空斷路器技術(shù)進(jìn)入我國。作為中壓戶(hù)內和戶(hù)外開(kāi)關(guān)的研發(fā)和制造專(zhuān)家，早在20多年前，特瑞德電氣公司就第一個(gè)將永磁操作機構應用于真空斷路器領(lǐng)域。
通過(guò)對永磁機構基礎理論、真空開(kāi)斷技術(shù)及絕緣技術(shù)的深入研究，特瑞德電氣在市場(chǎng)上推出了體積更緊湊、重量更輕、性能更可靠的斷路器產(chǎn)品。迄今有超250,000斷路器， 15,000臺重合器產(chǎn)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(lǐng)域奠定了領(lǐng)導地位。
ISM單穩態(tài)永磁斷路器產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)
真空開(kāi)斷技術(shù)是現代中壓輸配電系統中廣泛應用的一種技術(shù)，為了找到能更好發(fā)揮真空開(kāi)斷技術(shù)的斷路器產(chǎn)品，該領(lǐng)域里的研究探索從未停止過(guò)。
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(gè)方面：
a)可靠性更高，任何時(shí)候、任何情況下可靠分合閘
b)使用壽命更長(cháng)，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(shí)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(tài)永磁操動(dòng)機構、真空滅弧室和實(shí)時(shí)監測功能，從而具有了以下特點(diǎn)：
(1)長(cháng)壽命、免維護
傳統的操動(dòng)機構都使用極其復雜的傳動(dòng)系統，該傳動(dòng)機構負責將一個(gè)機構的動(dòng)能傳遞到斷路器的三相動(dòng)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(guò)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(tài)永磁操動(dòng)機構的獨特設計使機構的運動(dòng)部件減至最少:它使用了三個(gè)獨立的單線(xiàn)圈永磁機構，所有開(kāi)關(guān)部件都按照縱向對稱(chēng)布置，所有機械運動(dòng)均為直線(xiàn)線(xiàn)性運動(dòng)，三相機構與同步軸相聯(lián)。
傳統斷路器的易損部件包括：分閘線(xiàn)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(fā)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(wàn)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(lái)越高，有效地降低運行成本在設備維護管理中變的越來(lái)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(méi)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(fā)生元件，特瑞德電氣生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)還具有實(shí)時(shí)檢測功能，當開(kāi)關(guān)發(fā)生故障時(shí)會(huì )及時(shí)顯示，以便運行人員盡快修復，避免開(kāi)關(guān)發(fā)生誤動(dòng)或者拒動(dòng)。此功能增加了供電系統的可靠性，從而實(shí)現狀態(tài)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(tài)永磁機構斷路器由于每相一個(gè)操動(dòng)機構，尺寸非常小，這項成果被視為中壓真空開(kāi)關(guān)誕生以來(lái)該領(lǐng)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(gè)額定電流為1000A，額定短路開(kāi)斷電流為20KA的ISM斷路器體積僅有474×440×192，重量?jì)H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(chǎn)品的現狀
在永磁機構斷路器的研究和應用領(lǐng)域，存在各種不同原理和結構，歸納起來(lái)可以分為兩個(gè)類(lèi)型：?jiǎn)畏�態(tài)永磁和雙穩態(tài)永磁斷路器。
在這里我們從以下三個(gè)方面，對這兩種類(lèi)型的永磁斷路器加以對比
(1)永磁操動(dòng)機構的區別
雙穩態(tài)永磁機構：分合閘狀態(tài)均靠永磁力保持。
單穩態(tài)永磁機構：合閘狀態(tài)靠永磁力保持，分閘狀態(tài)靠分閘彈簧保持。
(2)布置方式的區別
雙穩態(tài)永磁機構：操動(dòng)機構在前，真空滅弧室在后布置。
一個(gè)機構操動(dòng)三相開(kāi)關(guān)，必須使用傳動(dòng)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(dòng)機構并沒(méi)有取消，無(wú)法實(shí)現完全直線(xiàn)運動(dòng)，因此不能全面消除機械故障的產(chǎn)生。
雙穩態(tài)永磁機構布置方式
單穩態(tài)永磁機構：真空滅弧室在上，操動(dòng)機構在下布置。
每相一個(gè)獨立的操作機構，所有開(kāi)關(guān)部件都按照縱向對稱(chēng)布置，所有機械運動(dòng)均為直線(xiàn)線(xiàn)性運動(dòng)。機械零部件數量最少,無(wú)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(tài)永磁機構：合閘時(shí)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(tài)永磁機構：合閘、分閘時(shí)都能良好配合。既能做到合閘無(wú)彈跳，又能得到較大的剛分速度，實(shí)現了真空開(kāi)斷技術(shù)與磁力機構、彈簧機構的完美結合
ISM單穩態(tài)永磁斷路器的實(shí)際應用
單穩態(tài)永磁真空斷路器對于中國市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，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(yè)提供一個(gè)嶄新的創(chuàng )造空間。根據我們對中國市場(chǎng)的初步了解和應用實(shí)例，將單穩態(tài)永磁真空斷路器的優(yōu)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(cháng)等優(yōu)點(diǎn)，并可完全免維護。因此除了可以安裝于常見(jiàn)的固定柜和中置式手車(chē)柜。特瑞德電氣和我們的合作伙伴，還根據ISM的特點(diǎn)開(kāi)發(fā)出了一些新柜型，下圖為一款330mm寬的固定柜，一款650mm寬手車(chē)柜
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(diǎn)，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(gè)開(kāi)關(guān)本體安裝于氣室內，無(wú)需動(dòng)密封
3. 應用于現有正在運行的開(kāi)關(guān)柜改造
實(shí)施改造項目時(shí)，可應用與各種開(kāi)關(guān)柜中，既節省成本，又節省時(shí)間。
4. 應用于小型預裝式開(kāi)關(guān)站和變電站中
在小型預裝式開(kāi)關(guān)站和變電站中采用ISM斷路器也能發(fā)揮它體積小、重量輕、安裝靈活，壽命長(cháng)，免維護、可靠性高的特點(diǎn)。
5. 應用于頻繁操作場(chǎng)合，替代高壓接觸器
常見(jiàn)的高壓接觸器在使用過(guò)程中，通常會(huì )出現觸點(diǎn)熔焊、線(xiàn)圈燒毀等故障。由于ISM的具有長(cháng)壽命、免維護、適合頻繁操作、體積小巧的特點(diǎn)，完全可以避免以上種種問(wèn)題特別適合一些需要對開(kāi)關(guān)頻繁操作的場(chǎng)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(tài)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(shí)間分散性極小，結合計算機控制技術(shù)可以精確地控制每一相在合適的相角、時(shí)間投入或退出，實(shí)現同步選相功能。
目前同步選相開(kāi)關(guān)主要應用于，實(shí)現在電流或電壓過(guò)零時(shí)刻投切斷路器，解決投切電容器組時(shí)產(chǎn)生的分閘過(guò)電壓和涌流問(wèn)題;關(guān)合大容量空載變壓器時(shí)產(chǎn)生的合閘涌流問(wèn)題;關(guān)合空載線(xiàn)路產(chǎn)生操作過(guò)電壓的問(wèn)題。
智能電網(wǎng)環(huán)境下的特瑞德電氣
智能電網(wǎng)在一定意義上來(lái)說(shuō)，是能源替代、兼容利用和互動(dòng)經(jīng)濟;是最先進(jìn)的通訊、IT、能源、新材料、傳感器等產(chǎn)業(yè)的集成，也是配電網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電力電子技術(shù)、儲能技術(shù)的合成，對于推動(dòng)新技術(shù)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(wèn)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(tài)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(tài)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(tài)永磁斷路器具備無(wú)以倫比可靠性，在各種嚴苛的使用環(huán)境下均能可靠分合。
4. ISM單穩態(tài)永磁斷路器適應各種需要頻繁操作場(chǎng)合，能做到15萬(wàn)次操作，而無(wú)需更換包括滅弧室及線(xiàn)圈內的任何零部件
5. ISM單穩態(tài)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(mǎn)足任何智能化要求
可以預見(jiàn)，ISM永磁操動(dòng)機構真空斷路器，以其特有的小型化、高可靠性、免維護、長(cháng)壽命等特點(diǎn)，在中國市場(chǎng)表現出來(lái)的優(yōu)勢將愈加明顯。而特瑞德電氣將致力和合作伙伴一道，通過(guò)眾多先進(jìn)的應用方案，將ISM這一世界上最好中壓斷路器產(chǎn)品介紹給中國用戶(hù)。
