126kV真空断路器用的永磁操动机构概况

永磁操动机构结构简单,零部件仅为电动弹簧操动机构的35％～40％。制成的产品具有可靠性高、操作寿命可以到10万次以上和稳定性好等优点,非常适合于同真空断路器的配套。德国ABB公司于1998年将永磁操动机构投入市场以来,已引起国内外普遍关注,并已被广泛地配用于12kV、17.5kV和24kV电压等级的真空断路     

永磁操动机构应用于126kV高压真空断路器的研究

大量的试验研究证明永磁操动机构将会成为126 kV高压真空断路器的主要机构。介绍了永磁操动机构在结构上的特点,阐述了126 kV高压真空断路器的模型试验和相关试验结果,并提出将永磁操动机构应用于超高压真空断路器的设想。     

永磁操动机构应用于126 kV高压真空断路器的研究

大量的试验研究证明永磁操动机构将会成为126 kV高压真空断路器的主要机构。介绍了永磁操动机构在结构上的特点,阐述了126 kV高压真空断路器的模型试验和相关试验结果,并提出将永磁操动机构应用于超高压真空断路器的设想。     

126 kV真空断路器操动机构机械可靠性研究

文中在分析讨论传统可靠性设计方法在真空断路器机械可靠性设计应用中存在局限性的基础上,提出基于失效物理和可靠性物理(PoF/RP)的真空断路器操动机构及其零部件可靠性设计方法,对操动机构内部传动部件的冲击疲劳寿命计算方法进行了理论分析。分别对126 kV单断口真空断路器弹簧操动机构、分离磁路式双稳态永磁操动机构,以及快速斥力机构在断路器合分闸操作冲击应力作用下易损部件的疲劳寿命进行了分析。计算结果显示:弹簧操动机构合分闸联锁挚子在断路器合分闸操作冲击应力的作用下其疲劳寿命计算结果为1 654次;双稳态永磁操动机构在断路器以2.5 m/s速度分闸、1.5 m/s速度合闸时,其动、静铁心在冲击应力作用下的疲劳寿命17 710次;快速斥力机构触头簧传动支撑部件在断路器以5.5 m/s速度分闸、1.3 m/s速度合闸过程中,其冲击疲劳寿命为302次;该计算结果与实验结果相近。     

35kV真空断路器永磁操动机构的研制

文章给出了真空断路器永磁操动机构的磁场计算方法，分析了永磁机构中的磁场分布和铁心受力。在计算的基础上研制了35kV真空断路器永磁操动机构样机并进行了实验。该永磁机构采用了圆柱形双稳态永磁机构，并通过对线圈和弹簧的设计与调试得到了满意的断路器分合闸性能。     

真空断路器永磁操动机构研究

真空断路器作为中压开关的主流产品,其可靠性和智能化水平对电力系统的稳定和自动化程度将产生深远的影响.作为真空断路器的一种操动机构,永磁操动机构由于具有结构简单、可靠性高等优点,目前已在真空断路器上得到广泛的应用.随着配有永磁操动机构真空断路器的应用范围越来越广泛,对永磁操动机构提出了越来越严格的要求.文中介绍了几种典型的永磁操动机构的结构和工作原理.     

真空断路器的永磁操动机构

永磁操动机构是新一代真空断路器的操作系统，是由机械操动向电子操动转变的关键。首先，通过分析典型永磁操动系统等效电路，在一定的冗余下优化励磁电流波形，使所需的脉冲功率最小；然后对永磁操动机构的使用可靠性问题，即能源部分的失效问题、控制部分的电磁兼容问题和磁系统的磁性能劣化问题进行了讨论。     

126kV真空断路器新型磁力操动机构研究与设计

对比永磁操动机构,磁力机构具有出力大、行程长等优点,可用于中高压等级。在126 kV真空灭弧室研制成功的基础上,文中提出一种适用于126 kV单断口真空断路器的新型长行程磁力操动机构。利用Ansys仿真软件对126 kV磁力机构静态特性进行仿真设计,通过改变辅助永磁体排列方式、端盖封装方式增大了机构合闸保持力,采用增大合闸保持力的方法使机构分闸速度得到提高。分析了充电电容、线圈匝数等电气参数对磁力机构动态特性的影响,并在此基础上进行了参数优化。仿真结果表明,文中设计的126 kV单断口真空断路器磁力操动机构具有良好的动作特性。     

12 kV真空断路器永磁直线电机操动机构特性分析

为解决12 kV真空断路器(Vacuum Circuit Breaker, VCB)传统操动机构和旋转电机操动机构结构复杂、可靠性低、动作分散性大以及有槽直线电机操动机构定位力引起推力脉动、振动、噪声及速度控制退化等而导致其难以精确分、合闸的问题,提出无槽圆筒形永磁直线同步电机操动机构。根据12 kV真空断路器分、合闸特性要求,对无槽圆筒形永磁直线同步电机(Slotless Tubular Permanent Magnet Linear Synchronous Motor, STPMLSM)的结构和参数进行设计,推导出其数学模型。利用有限元法对该电机操动机构的静、动态特性进行仿真分析,得到启动过程中电磁推力与时间的关系,分合闸过程中断路器动触头行程与时间、速度与时间的关系。结果表明:所设计的电机操动机构结构参数能够满足断路器分合闸特性要求,且推力波动得到有效抑制,为各电压等级断路器采用此类电机操动机构提供可靠依据。     

中压真空断路器永磁操动机构的研究

操动机构依照工作原理分为液压式、电磁式、弹簧式及永磁式等几种。和传统的断路器操动机构相比,永磁操动机构最突出的优点是具有较高的可靠性以及具有电参数可控的特性。     

126kV真空断路器电机操动机构动态仿真与试验研究

为了简化高压真空断路器操动机构的结构并提高其工作可靠性,笔者对不同转子结构的真空断路器电机操动机构的动态特性进行了研究。建立了126 kV真空断路器操动机构的动态仿真模型,推导了驱动电机主轴侧的等效转动惯量、动态反力以及动触头行程与驱动电机转角的关系。依据上述分析并综合考虑绕组端部效应对电机启动过程的影响,采用场—路—运动耦合法对驱动电机在断路器分、合闸操作过程中的瞬态磁场和动态机械特性参数进行了仿真计算。结合仿真结果制成了永磁驱动电机样机,进行了操动机构与断路器联机试验试验。试验结果表明:电机操动机构能实现断路器的可靠分、合闸操作,平均合闸速度达到2.51 m/s,平均分闸速度达到3.35 m/s,满足断路器的要求。动态性能仿真结果与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的有效性。     

126kV真空断路器永磁摆角电机操动机构的设计与动态特性分析

为提高断路器的可靠性并结合高压开关设备的智能化发展方向,针对126 kV真空断路器设计了一种新型永磁摆角电机驱动操动机构。根据126 kV真空灭弧室的性能要求对该操动机构进行了运动学分析,提出驱动电机的设计参数,采用场-路-运动耦合法对驱动电机的动态性能进行了有限元分析,在此基础上建立了断路器的虚拟样机模型并对其动力学特性进行仿真研究。基于仿真结果制成了永磁摆角电机操动机构样机并与真空断路器进行了联机分合阐操作试验。试验结果表明,永磁摆角电机操动机构能可靠实现126 kV真空断路器的分合闸操作并能满足断路器灭弧室的速度特性要求,验证了操动机构设计的合理性。此外,仿真计算与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的正确性。     

基于最优合闸速度设计126kV真空断路器操动机构凸轮轮廓

文中以合闸过程中燃弧时间最短为目标,提出了设计高电压等级真空断路器凸轮轮廓的方法。首先,通过实验确定合闸速度特性。得到126 kV真空断路器合闸燃弧时间与预击穿速度的数学关系,表明在预击穿速度为1.15 m/s时,126 kV真空断路器的合闸燃弧时间最短;其次,由上述方法得到真空断路器合闸行程曲线确定凸轮轮廓线。根据合闸行程曲线上每个点确定弹簧操动机构主轴转角,并根据合闸弹簧所需要的能量确定机构储能轴转角,然后由主轴转角与储能轴转角的比值确定凸轮的轮廓曲线。最后,根据上述凸轮轮廓设计方法编制了凸轮设计软件,利用该软件设计的凸轮在ADAMS仿真软件中对整机进行仿真计算,仿真结果得到预击穿速度为1.18 m/s,表明此设计能很好的满足设计要求。     

真空断路器永磁操动机构的应用与发展

根据我国配电网供电对高压断路器的质量和性能要求,阐述了永磁操动机构的工作原理、永磁操动机构与真空断路器的配合特点,以及中压断路器操动机构的现状和我国对永磁机构真空断路器的研发情况.     

配永磁操动机构真空断路器力学特性分析

在建立配永磁操动机构的真空断路器动特性计算模型的基础上,对永磁操动机构及断路器灭弧室的反力特性进行了分析,计算了在电容激磁下分,合闸过程动铁芯受力,得到了其动态变化过程曲线。     

应用双稳态永磁操动机构的配电真空断路器

利用永磁操动机构的高可靠性实现开关设备的免维护,减少因为操动机构原因引起开关设备故障的概率。从应用的角度分析了双稳态永磁操动机构的基本原理,介绍了双稳态永磁操动机构在真空断路器中的应用。介绍了ZW-12户外交流高压断路器的特性。     

真空断路器永磁操动机构的三维有限元分析

对真空断路器中新型永磁操动机构的磁场进行了三维有限元分析 ,研究了永磁材料、磁套厚度以及温度对永磁操动机构静态吸力特性的影响。     

一种永磁操动机构真空断路器性能测试方法

针对配有永磁操动机构的真空断路器性能特点，介绍了性能测试的基本方法，即将激磁线圈的电压电流信号与触头信号结合起来的测试方法。并运用此方法对35kV配永磁操动机构真空断路器的触动时间、激磁电流和电压的大小、动触头弹跳时间的长短等进行了测试，验证了方法的可行性与实用性，为断路器的性能测试提供了有益参考。     

双稳态永磁操动机构在40.5kV户内真空断路器上的应用

对双稳态永磁操动机构的磁场分布、铁芯受力和动态性能进行了分析与计算。并在此基础上对40.5kV户内真空断路器永磁操动机构样机进行了设计和性能试验。通过试验得到的数据和曲线证明了断路器各项性能良好。     

126kV高压真空断路器永磁操作机构及其小型化研究

126kV高压断路器在我国变电站和电厂建设中广泛应用,随着高电压等级的真空开断技术以及长行程永磁操作机构的不断发展,126kV高压永磁真空断路器研究与分析也越来越受到关注。针对一种新型126kV高压永磁真空断路器,提出了3种长行程永磁操作机构的设计方案,并经过试制样机验证,充分证明了设计方向的正确性。3种长行程永磁操作机构的设计重点突出了永磁操作机构小型化的研究,在不断优化永磁操作机构特性以及确保永磁操作机构可靠性的同时,可大大降低永磁操作机构的生产成本,方便高电压等级长行程永磁操作机构的装配,给126kV高压永磁真空断路器的工程应用打下基础。