Visión xeral do desenvolvemento e características do interruptor de baleiro

[Descrición xeral do desenvolvemento e características do interruptor de baleiro]: o interruptor de baleiro refírese ao interruptor de circuito cuxos contactos están pechados e abertos ao baleiro.Os interruptores ao baleiro foron estudados inicialmente polo Reino Unido e os Estados Unidos, e despois desenvolvéronse a Xapón, Alemaña, a antiga Unión Soviética e outros países.China comezou a estudar a teoría dos interruptores ao baleiro a partir de 1959, e produciu formalmente varios interruptores ao baleiro a principios dos anos 70.

O interruptor de baleiro refírese ao interruptor de circuito cuxos contactos están pechados e abertos ao baleiro.

Os interruptores ao baleiro foron estudados inicialmente polo Reino Unido e os Estados Unidos, e despois desenvolvéronse a Xapón, Alemaña, a antiga Unión Soviética e outros países.China comezou a estudar a teoría dos interruptores ao baleiro en 1959, e produciu formalmente varios tipos de interruptores ao baleiro a principios dos anos 70.A continua innovación e mellora das tecnoloxías de fabricación, como o interruptor de baleiro, o mecanismo de operación e o nivel de illamento, fixeron que o interruptor de baleiro se desenvolva rapidamente e realizáronse unha serie de logros significativos na investigación de gran capacidade, miniaturización, intelixencia e fiabilidade.

Coas vantaxes de boas características de extinción de arco, axeitados para operacións frecuentes, longa vida eléctrica, alta fiabilidade de operación e longo período sen mantemento, os interruptores ao baleiro foron amplamente utilizados na transformación da rede eléctrica urbana e rural, na industria química, na metalurxia, no ferrocarril. electrificación, minería e outras industrias na industria eléctrica de China.Os produtos van desde varias variedades de ZN1-ZN5 no pasado ata decenas de modelos e variedades agora.A corrente nominal alcanza os 4000A, a corrente de corte chega a 5OKA, incluso 63kA, e a tensión alcanza os 35kV.

O desenvolvemento e as características do interruptor de baleiro veranse desde varios aspectos principais, incluíndo o desenvolvemento do interruptor ao baleiro, o desenvolvemento do mecanismo de funcionamento e o desenvolvemento da estrutura de illamento.

Desenvolvemento e características dos interruptores en baleiro

2.1Desenvolvemento de interruptores en baleiro

A idea de utilizar un medio de baleiro para extinguir o arco presentouse a finais do século XIX, e o primeiro interruptor de baleiro fabricouse nos anos 20.Non obstante, debido ás limitacións da tecnoloxía do baleiro, os materiais e outros niveis técnicos, non era práctico naquel momento.Desde a década de 1950, co desenvolvemento da nova tecnoloxía, resolveuse moitos problemas na fabricación de interruptores ao baleiro e o interruptor de baleiro alcanzou gradualmente o nivel práctico.A mediados da década de 1950, a General Electric Company dos Estados Unidos produciu un lote de interruptores de baleiro cunha corrente de corte nominal de 12 KA.Posteriormente, a finais da década de 1950, debido ao desenvolvemento de interruptores de baleiro con contactos de campo magnético transversal, a corrente de corte nominal elevouse a 3OKA.Despois da década de 1970, Toshiba Electric Company de Xapón desenvolveu con éxito un interruptor de baleiro con contactos de campo magnético lonxitudinais, que aumentou aínda máis a corrente de corte nominal a máis de 5OKA.Na actualidade, os interruptores de baleiro utilízanse amplamente nos sistemas de distribución de enerxía de 1KV e 35kV, e a corrente de corte nominal pode chegar a 5OKA-100KAo.Algúns países tamén produciron interruptores de baleiro de 72 kV/84 kV, pero o número é pequeno.Xerador DC de alta tensión

Nos últimos anos, a produción de interruptores ao baleiro en China tamén se desenvolveu rapidamente.Na actualidade, a tecnoloxía dos interruptores de baleiro domésticos está á par coa dos produtos estranxeiros.Hai interruptores ao baleiro que utilizan tecnoloxía de campo magnético vertical e horizontal e tecnoloxía de contacto de ignición central.Os contactos feitos con materiais de aliaxe Cu Cr desconectaron con éxito os interruptores de baleiro 5OKA e 63kAo en China, que alcanzaron un nivel máis alto.O interruptor de baleiro pode usar completamente interruptores de baleiro domésticos.

2.2Características do interruptor de baleiro

A cámara de extinción do arco de baleiro é o compoñente clave do interruptor de baleiro.Está sostido e selado por vidro ou cerámica.Dentro hai contactos dinámicos e estáticos e tapas de blindaxe.Hai presión negativa na cámara.O grao de baleiro é 133 × 10 Nine 133 × LOJPa, para garantir o seu rendemento de extinción do arco e o seu nivel de illamento ao romper.Cando o grao de baleiro diminúe, o seu rendemento de rotura reducirase significativamente.Polo tanto, a cámara de extinción do arco de baleiro non debe ser impactada por ningunha forza externa, nin debe ser golpeada nin golpeada coas mans.Non se estresará durante a mudanza e o mantemento.Prohíbese poñer nada no interruptor de baleiro para evitar que a cámara de extinción do arco de baleiro se dane ao caer.Antes da entrega, o interruptor de baleiro debe someterse a unha estrita inspección de paralelismo e montaxe.Durante o mantemento, todos os parafusos da cámara de extinción do arco deben estar fixados para garantir unha tensión uniforme.

O interruptor automático ao baleiro interrompe a corrente e apaga o arco na cámara de extinción do arco ao baleiro.Non obstante, o propio interruptor de baleiro non ten un dispositivo para controlar cualitativa e cuantitativamente as características do grao de baleiro, polo que a falla de redución do baleiro é unha falla oculta.Ao mesmo tempo, a redución do grao de baleiro afectará seriamente a capacidade do interruptor de baleiro para cortar a sobrecorrente e provocará un descenso brusco da vida útil do interruptor, o que provocará a explosión do interruptor cando sexa grave.

En resumo, o principal problema do interruptor de baleiro é que se reduce o grao de baleiro.As principais razóns para a redución do baleiro son as seguintes.

(1) O interruptor de baleiro é un compoñente delicado.Despois de saír da fábrica, a fábrica de tubos electrónicos pode ter fugas de selos de vidro ou cerámica despois de moitas veces de golpes de transporte, choques de instalación, colisións accidentais, etc.

(2) Hai problemas no material ou no proceso de fabricación do interruptor de baleiro e aparecen puntos de fuga despois de varias operacións.

(3) Para o interruptor de baleiro de tipo dividido, como o mecanismo de funcionamento electromagnético, ao funcionar, debido á gran distancia da conexión de funcionamento, afecta directamente a sincronización, o rebote, o exceso de percorrido e outras características do interruptor para acelerar o redución do grao de baleiro.Xerador DC de alta tensión

Método de tratamento para diminuír o grao de baleiro do interruptor de baleiro:

Observe con frecuencia o interruptor de baleiro e use regularmente o comprobador de baleiro do interruptor de baleiro para medir o grao de baleiro do interruptor de baleiro, para garantir que o grao de baleiro do interruptor de baleiro estea dentro do rango especificado;Cando o grao de baleiro diminúe, hai que substituír o interruptor de baleiro e facer ben as probas características como a carreira, a sincronización e o rebote.

3. Desenvolvemento do mecanismo de funcionamento

O mecanismo de funcionamento é un dos aspectos importantes para avaliar o rendemento do interruptor de baleiro.A principal razón que afecta a fiabilidade do interruptor de baleiro son as características mecánicas do mecanismo de funcionamento.Segundo o desenvolvemento do mecanismo operativo, pódese dividir nas seguintes categorías.Xerador DC de alta tensión

3.1Mecanismo de operación manual

O mecanismo de operación que depende do peche directo chámase mecanismo de operación manual, que se usa principalmente para operar interruptores automáticos con baixo nivel de tensión e baixa corrente de corte nominal.O mecanismo manual raramente se utilizou nos departamentos de enerxía ao aire libre, excepto nas empresas industriais e mineiras.O mecanismo de operación manual é de estrutura sinxela, non require equipos auxiliares complexos e ten a desvantaxe de que non pode volver pecharse automaticamente e só se pode operar localmente, o que non é o suficientemente seguro.Polo tanto, o mecanismo de operación manual case foi substituído polo mecanismo de operación de resorte con almacenamento manual de enerxía.

3.2Mecanismo de funcionamento electromagnético

O mecanismo de funcionamento que se pecha pola forza electromagnética chámase mecanismo de funcionamento electromagnético d.O mecanismo CD17 desenvólvese en coordinación cos produtos domésticos ZN28-12.Na súa estrutura, tamén está disposto diante e detrás do interruptor de baleiro.

As vantaxes do mecanismo de funcionamento electromagnético son mecanismo sinxelo, funcionamento fiable e baixo custo de fabricación.As desvantaxes son que a potencia consumida pola bobina de peche é demasiado grande e hai que preparala. no baleiro.Os interruptores ao baleiro foron estudados inicialmente polo Reino Unido e os Estados Unidos, e despois desenvolvéronse a Xapón, Alemaña, a antiga Unión Soviética e outros países.China comezou a estudar a teoría dos interruptores ao baleiro a partir de 1959, e produciu formalmente varios interruptores ao baleiro a principios dos anos 70.

Baterías caras, gran corrente de peche, estrutura voluminosa, tempo de funcionamento longo e cota de mercado reducida gradualmente.

3.3Mecanismo de operación de resorte Xerador de alta tensión CC

O mecanismo de funcionamento do resorte utiliza o resorte de enerxía almacenado como enerxía para facer que o interruptor realice a acción de peche.Pode ser impulsado por man de obra ou motores de CA e CC de pequena potencia, polo que a potencia de peche basicamente non se ve afectada por factores externos (como a tensión da fonte de alimentación, a presión do aire da fonte de aire, a presión hidráulica da fonte de presión hidráulica), que non só poden conseguir unha alta velocidade de peche, pero tamén realizar unha operación de peche repetida e automática rápida;Ademais, en comparación co mecanismo de funcionamento electromagnético, o mecanismo de funcionamento de resorte ten un custo baixo e un prezo baixo.É o mecanismo de operación máis utilizado no interruptor de baleiro, e os seus fabricantes tamén son máis, que están a mellorar constantemente.Os mecanismos CT17 e CT19 son típicos, e con eles úsanse ZN28-17, VS1 e VGl.

Xeralmente, o mecanismo de funcionamento do resorte ten centos de pezas e o mecanismo de transmisión é relativamente complexo, cunha alta taxa de fallos, moitas pezas móbiles e altos requisitos de proceso de fabricación.Ademais, a estrutura do mecanismo de funcionamento do resorte é complexa e hai moitas superficies de fricción deslizantes, e a maioría delas están en partes clave.Durante o funcionamento a longo prazo, o desgaste e a corrosión destas pezas, así como a perda e o curado de lubricantes, provocarán erros de funcionamento.Hai principalmente as seguintes deficiencias.

(1) O interruptor automático négase a funcionar, é dicir, envía o sinal de funcionamento ao interruptor automático sen pechar nin abrir.

(2) O interruptor non se pode pechar ou desconectarse despois de pechar.

(3) En caso de accidente, a acción de protección do relé e o interruptor automático non se poden desconectar.

(4) Queimar a bobina de peche.

Análise da causa do fallo do mecanismo de funcionamento:

O interruptor automático négase a funcionar, o que pode ser causado pola perda de tensión ou subtensión da tensión de funcionamento, a desconexión do circuíto de funcionamento, a desconexión da bobina de peche ou a bobina de apertura e o mal contacto dos contactos do interruptor auxiliar. sobre o mecanismo.

O interruptor non se pode pechar ou ábrese despois do peche, o que pode ser causado por unha subtensión da fonte de alimentación de funcionamento, unha viaxe de contacto excesiva do contacto móbil do interruptor automático, a desconexión do contacto de interbloqueo do interruptor auxiliar e unha cantidade demasiado pequena de conexión entre o medio eixe do mecanismo de operación e o trinquete;

Durante o accidente non se puido desconectar a acción de protección do relé e o interruptor automático.Pode ser que haxa materias estrañas no núcleo de ferro de apertura que impedisen que o núcleo de ferro actuara con flexibilidade, o medio eixe de disparo da abertura non puidese xirar con flexibilidade e desconectouse o circuíto de operación de apertura.

Os posibles motivos para queimar a bobina de peche son: o contactor de CC non se pode desconectar despois de pechar, o interruptor auxiliar non pasa á posición de apertura despois de pechar e o interruptor auxiliar está solto.

3.4Mecanismo de imán permanente

O mecanismo de imán permanente utiliza un novo principio de funcionamento para combinar orgánicamente o mecanismo electromagnético co imán permanente, evitando os factores adversos provocados polo disparo mecánico na posición de peche e apertura e do sistema de bloqueo.A forza de retención xerada polo imán permanente pode manter o interruptor de baleiro nas posicións de peche e apertura cando se precisa enerxía mecánica.Está equipado cun sistema de control para realizar todas as funcións requiridas polo interruptor de baleiro.Pódese dividir principalmente en dous tipos: actuador magnético permanente monoestable e actuador magnético permanente biestable.O principio de funcionamento do actuador magnético permanente biestable é que a apertura e o peche do actuador dependen da forza magnética permanente;O principio de funcionamento do mecanismo de operación de imán permanente monoestable é abrir rapidamente coa axuda do resorte de almacenamento de enerxía e manter a posición de apertura.Só o peche pode manter a forza magnética permanente.O principal produto de Trede Electric é o actuador de imán permanente monoestable, e as empresas nacionais desenvolven principalmente o actuador de imán permanente biestable.

A estrutura do actuador de imán permanente biestable varía, pero só hai dous tipos de principios: tipo de bobina dobre (tipo simétrico) e tipo de bobina simple (tipo asimétrico).Estas dúas estruturas preséntanse brevemente a continuación.

(1) Mecanismo de imán permanente de dobre bobina

O mecanismo de imán permanente de dobre bobina caracterízase por: usar un imán permanente para manter o interruptor de baleiro nas posicións límite de apertura e peche respectivamente, usar bobina de excitación para empurrar o núcleo de ferro do mecanismo desde a posición de apertura ata a posición de peche e usar outra bobina de excitación para empurrar o núcleo de ferro do mecanismo desde a posición de peche á posición de apertura.Por exemplo, o mecanismo de conmutación VMl de ABB adopta esta estrutura.

(2) Mecanismo de imán permanente de bobina única

O mecanismo de imán permanente de bobina única tamén usa imáns permanentes para manter o interruptor de baleiro nas posicións límite de apertura e peche, pero úsase unha bobina excitante para abrir e pechar.Tamén hai dúas bobinas de excitación para abrir e pechar, pero as dúas bobinas están no mesmo lado e a dirección do fluxo da bobina paralela é oposta.O seu principio é o mesmo que o do mecanismo de imán permanente de bobina única.A enerxía de peche provén principalmente da bobina de excitación, e a enerxía de apertura provén principalmente do resorte de apertura.Por exemplo, o interruptor de baleiro montado en columna GVR lanzado por Whipp&Bourne Company no Reino Unido adopta este mecanismo.

Segundo as características anteriores do mecanismo de imán permanente, pódense resumir as súas vantaxes e inconvenientes.As vantaxes son que a estrutura é relativamente sinxela, en comparación co mecanismo de resorte, os seus compoñentes redúcense nun 60% aproximadamente;Con menos compoñentes, a taxa de fallos tamén se reducirá, polo que a fiabilidade é alta;longa vida útil do mecanismo;Tamaño pequeno e peso lixeiro.A desvantaxe é que en termos de características de apertura, porque o núcleo de ferro en movemento participa no movemento de apertura, a inercia de movemento do sistema móbil aumenta significativamente ao abrir, o que é moi desfavorable para mellorar a velocidade de apertura ríxida;Debido á alta potencia de funcionamento, está limitado pola capacidade do capacitor.

4. Desenvolvemento da estrutura de illamento

Segundo as estatísticas e análises dos tipos de accidentes no funcionamento dos interruptores automáticos de alta tensión no sistema eléctrico nacional con base en datos históricos relevantes, a falla de apertura supón o 22,67%;A negativa a cooperar representou o 6,48%;Os accidentes de rotura e fabricación supuxeron o 9,07%;Os accidentes de illamento supuxeron o 35,47%;O accidente por mal funcionamento representou o 7,02%;Os accidentes de peche dos ríos supoñen o 7,95%;Os accidentes de forza externa e outros supuxeron 11.439 brutos, dos cales os accidentes de illamento e de rexeitamento de separación foron os máis destacados, representando preto do 60% de todos os accidentes.Polo tanto, a estrutura de illamento tamén é un punto clave do interruptor de baleiro.Segundo os cambios e desenvolvemento do illamento da columna de fase, pódese dividir basicamente en tres xeracións: illamento de aire, illamento composto e illamento de postes selados sólidos.