10KV真空斷路器的使用和維護(hù)概述
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論文導(dǎo)讀：目前我國大量使用的10KV真空斷路器，均為吸納國外先進(jìn)技術(shù)，立足于國產(chǎn)原材料和工藝的基礎(chǔ)上，研制成功的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專利技術(shù)的真空斷路器。配用單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、零部件少、可靠性高、免維護(hù)等特點(diǎn)。但是永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器也有其自身的缺點(diǎn)，其中一個(gè)最致命的缺點(diǎn)----無手動(dòng)合閘功能。
關(guān)鍵詞：10KV真空斷路器，手動(dòng)合閘，永磁機(jī)構(gòu)
目前我國大量使用的10KV真空斷路器，均為吸納國外先進(jìn)技術(shù)，立足于國產(chǎn)原材料和工藝的基礎(chǔ)上，研制成功的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專利技術(shù)的真空斷路器。配用單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、零部件少、可靠性高、免維護(hù)等特點(diǎn)。適用于城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)、礦山及鐵道等戶外運(yùn)行環(huán)境，目前己在全國許多城市的城鄉(xiāng)電網(wǎng)、工礦企業(yè)等配電網(wǎng)中掛網(wǎng)運(yùn)行，其運(yùn)行狀況良好。
1戶外真空斷路器手動(dòng)合閘功能的實(shí)現(xiàn)
隨著配電系統(tǒng)自動(dòng)化的迅速發(fā)展，用戶對(duì)開關(guān)設(shè)備的功能要求也越來越完善。與彈簧機(jī)構(gòu)真空斷路器相比，永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器優(yōu)點(diǎn)很多，其優(yōu)點(diǎn)在前面的部分己介紹過，在此不再贅述。但是永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器也有其自身的缺點(diǎn)，其中一個(gè)最致命的缺點(diǎn)----無手動(dòng)合閘功能。永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的這個(gè)缺陷可以說是它的先天性不足，是其最大的劣勢，相反這恰恰是彈簧機(jī)構(gòu)真空斷路器最顯著的特點(diǎn)。本文所研究的戶外真空斷路器實(shí)際產(chǎn)品中配用的是單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，也同樣存在類似的缺陷。在正常情況下，該真空斷路器靠分、合閘控制系統(tǒng)控制其分、合閘操作，無需手動(dòng)操作，而且可以遠(yuǎn)距離控制。論文發(fā)表。但是，一旦分、合閘控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能進(jìn)行分、合閘操作時(shí)，用戶要求開關(guān)可以采用手動(dòng)分、合閘裝置進(jìn)行手動(dòng)分、合閘操作。對(duì)于本文所研究的戶外真空斷路器手動(dòng)分閘操作已經(jīng)得到了很好的解決，它可以進(jìn)行手動(dòng)分閘操作，因?yàn)樗姆珠l操作與分閘保持都是靠分閘彈簧完成的，所以手動(dòng)分閘速度與電流脈沖的分閘速度是一樣的。關(guān)于手動(dòng)合閘的問題，從原理上講，單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)不能進(jìn)行手動(dòng)合閘操作，而且初步了解單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的手動(dòng)合閘功能到目前為止還沒有很好的解決方案。
2 手動(dòng)合閘功能解決方案的提出
目前真空斷路器實(shí)際應(yīng)用的操動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是彈簧機(jī)構(gòu)和永磁機(jī)構(gòu)，彈簧機(jī)構(gòu)真空斷路器的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)比較成熟，而永磁機(jī)構(gòu)作為新一代的操動(dòng)機(jī)構(gòu)也正逐步邁向成熟，永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的許多應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)都來自于彈簧機(jī)構(gòu)真空斷路器。正是基于此原因，本文在尋求永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器手動(dòng)合閘功能的解決方案時(shí)，借鑒了彈簧機(jī)構(gòu)真空斷路器手動(dòng)合閘功能的解決辦法。為此本文提出了采用彈簧機(jī)構(gòu)的手動(dòng)儲(chǔ)能裝置與永磁機(jī)構(gòu)配合來實(shí)現(xiàn)永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器手動(dòng)合閘功能的解決方案。
3解決方案的試驗(yàn)研究
對(duì)于永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的手動(dòng)合閘功能，本文擬采用的解決方案如下:利用彈簧機(jī)構(gòu)的合閘儲(chǔ)能裝置與永磁機(jī)構(gòu)配合來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)合閘功能。其原理為:利用手動(dòng)儲(chǔ)能手柄為彈簧機(jī)構(gòu)的合閘儲(chǔ)能彈簧進(jìn)行手動(dòng)儲(chǔ)能，不需要合閘鎖扣裝置進(jìn)行儲(chǔ)能保持。當(dāng)合閘儲(chǔ)能完畢，合閘彈簧的儲(chǔ)能釋放，通過輸出拐臂帶動(dòng)永磁機(jī)構(gòu)動(dòng)鐵心進(jìn)行手動(dòng)合閘操作。確定了解決方案之后，本文通過實(shí)際的安裝調(diào)試及試驗(yàn)來驗(yàn)證該方案的可行性。在此涉及到兩個(gè)參量，一個(gè)是合閘彈簧的拉動(dòng)距離lT，就是指合閘彈簧儲(chǔ)能完畢時(shí)所處的最大儲(chǔ)能位置與合閘彈簧儲(chǔ)能釋放完畢時(shí)所處的位置之間的距離，另一個(gè)是永磁機(jī)構(gòu)的動(dòng)鐵心行程ly。經(jīng)過多次的試驗(yàn)與調(diào)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)lT與ly之間的關(guān)系不同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果:如果lT>ly、，那么永磁機(jī)構(gòu)能夠可靠合閘，但彈簧機(jī)構(gòu)合閘彈簧的儲(chǔ)能不能完全釋放;如果lT<ly，那么彈簧機(jī)構(gòu)合閘彈簧的儲(chǔ)能能夠完全釋放，但永磁機(jī)構(gòu)不能可靠合閘;如果lT=ly，那么永磁機(jī)構(gòu)能夠可靠合閘，彈簧機(jī)構(gòu)合閘彈簧的儲(chǔ)能也能夠完全釋放，完成手動(dòng)合閘操作。論文發(fā)表。嚴(yán)格保證lT與ly相等在工程實(shí)際當(dāng)中是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)闄C(jī)械加工本身存在的誤差較大，在各部件的裝配過程中也會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差，任何一個(gè)部件的誤差偏大都很可能會(huì)導(dǎo)致不能可靠合閘或合閘彈簧的儲(chǔ)能不能完全釋放。因此需要研究lT與ly之間偏差有多大能夠保證手動(dòng)合閘功能可靠實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)lT與ly之間偏差為土3mm時(shí)，能夠保證手動(dòng)合閘功能可靠實(shí)現(xiàn)，并經(jīng)過多次試驗(yàn)測得手動(dòng)合閘的平均速度為0.96m/s。上述解決方案的缺點(diǎn)是要求的加工精度較高，因此本文在上述研究的基礎(chǔ)上修改了解決方案，即加上彈簧機(jī)構(gòu)的合閘鎖扣裝置，當(dāng)lT<ly時(shí)，彈簧機(jī)構(gòu)合閘彈簧的儲(chǔ)能釋放完畢，利用彈簧機(jī)構(gòu)合閘鎖扣裝置，將永磁機(jī)構(gòu)的動(dòng)鐵心進(jìn)行鎖扣，這樣也可以保證手動(dòng)合閘功能可靠實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過多次試驗(yàn)測得手動(dòng)合閘的平均速度為0.97m/ s。改進(jìn)后的解決方案與改進(jìn)前相比，lT與ly之間偏差可達(dá)到5mm，但在手動(dòng)合閘之后，進(jìn)行下一次分閘時(shí)需要先將合閘鎖扣脫扣，才能保證分閘完成，否則不能實(shí)現(xiàn)分閘動(dòng)作，這也就使得改進(jìn)后的方案在操作上稍微有些繁瑣。本文對(duì)手動(dòng)合閘功能進(jìn)行了上述研究，兩種解決方案均可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)合閘功能，但兩種方案具有各自的缺點(diǎn)，因此還有待于進(jìn)一步的研究。
4試驗(yàn)的安裝調(diào)試過程中所遇到的問題及其解決辦法
在對(duì)戶外真空斷路器試驗(yàn)的安裝與調(diào)試過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)合閘合不上等現(xiàn)象，本文對(duì)產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因進(jìn)行了分析并給出了解決辦法。產(chǎn)生合閘合不上的原因主要來自兩個(gè)方面:一是提供合閘動(dòng)力的永磁機(jī)構(gòu)本體不能滿足要求;二是阻礙合閘操作的反力太大造成合閘失敗。
4.1 永磁機(jī)構(gòu)本體原因。
永磁機(jī)構(gòu)合閘動(dòng)力主要來自合閘電流所產(chǎn)生的磁場對(duì)動(dòng)鐵心的電磁吸力，在合閘阻力(主要包括分閘彈簧力和觸頭彈簧力)滿足要求的情況下，合閘合不上主要有以下兩方面原因:一是合閘電流對(duì)動(dòng)鐵心的電磁力不夠，導(dǎo)致動(dòng)鐵心不能克服合閘阻力完成合閘操作;二是合閘電流對(duì)動(dòng)鐵心的電磁力能夠滿足要求，但由于永磁體對(duì)動(dòng)鐵心的保持力不夠而導(dǎo)致合閘合不上，合閘線圈通電，驅(qū)動(dòng)動(dòng)鐵心合閘，當(dāng)動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)到合閘位置時(shí)，由于永磁體的保持力不夠，動(dòng)鐵心不能保持在合閘位置，最終導(dǎo)致合閘操作失敗。
如果斷路器在合閘過程中出現(xiàn)有時(shí)合不上，有時(shí)能合上，而且在能合上閘時(shí)的合閘速度能夠滿足斷路器機(jī)械特性參數(shù)要求，那么此時(shí)合不上閘就是由于永磁體的保持力不夠所致。解決辦法是增加永磁片的數(shù)目，使其保持力足夠大，從而使斷路器能夠可靠合閘。如果斷路器總是合不上閘，不妨拆去其中的一相或兩相滅弧室，使永磁機(jī)構(gòu)帶動(dòng)兩相或一相滅弧室進(jìn)行合閘操作，如果此時(shí)斷路器能夠正常合閘，則說明是由于永磁機(jī)構(gòu)合閘電流對(duì)動(dòng)鐵心的電磁力不夠而導(dǎo)致合不上閘。
4.2合閘阻力太大原因。
當(dāng)永磁機(jī)構(gòu)合閘電流對(duì)動(dòng)鐵心的電磁力足夠大，永磁體的保持力也足夠大時(shí)，如果產(chǎn)生合閘合不上的現(xiàn)象，那么應(yīng)該考慮是由于合閘阻力太大造成的。永磁機(jī)構(gòu)合閘阻力太大主要是由于分閘彈簧力和觸頭彈簧力兩方面原因引起的。合閘過程中，永磁機(jī)構(gòu)一方面要提供合閘操作的動(dòng)力，同時(shí)也要為下一次的分閘操作儲(chǔ)能，將永磁機(jī)構(gòu)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為分閘彈簧的彈性勢能，儲(chǔ)存在分閘彈簧中。在整個(gè)合閘過程中都伴隨這種能量的轉(zhuǎn)化，分閘彈簧力由始至終阻礙著合閘操作，它也是導(dǎo)致合閘合不上的主要原因之一。而觸頭彈簧僅僅在滅弧室動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)到超行程階段時(shí)對(duì)合閘產(chǎn)生阻礙作用，它的能量同樣也是由永磁機(jī)構(gòu)在合閘過程中為其儲(chǔ)能的，因此觸頭彈簧力太大也會(huì)導(dǎo)致合閘合不上。是否由于觸頭彈簧力太大引起的合不上閘很好判斷，也很好解決。由于觸頭彈簧力的大小與動(dòng)觸頭的超行程大小有關(guān)，超行程越大，觸頭彈簧力也就越大，因此可以通過測量斷路器的超行程大小來判斷是否由于觸頭彈簧力太大造成合閘失敗。一般情況下，要求斷路器的超行程為1.7-3mm，如果超過這個(gè)范圍則說明觸頭彈簧力過大。解決辦法是通過調(diào)整絕緣拉桿減小超行程，減小觸頭彈簧力，使合閘操作可靠完成。在永磁機(jī)構(gòu)本體以及動(dòng)觸頭超行程(也就是觸頭彈簧力)能夠滿足要求的條件下，如果分閘速度較大，那么合不上閘可能是由于分閘彈簧力過大造成的，不妨調(diào)松分閘彈簧，減小分閘彈簧力，看此時(shí)能否合閘，如果能夠合閘而且分閘速度也能夠滿足要求時(shí)，則說明是由于分閘彈簧力過大造成的，解決的辦法就是調(diào)松分閘彈簧，減小分閘彈簧力。論文發(fā)表。如果通過調(diào)松分閘彈簧能夠合閘，但是分閘速度不能滿足機(jī)械特性參數(shù)要求，那么說明合閘合不上不是分閘彈簧力的原因造成的，此時(shí)要考慮永磁機(jī)構(gòu)本體的原因。
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