Почему традиционные механизмы с постоянными магнитами не справляются с большими контактными зазорами вакуумных выключателей на 126 кВ?

Каквакуумный выключательТехнология продвигается к уровням напряжения передачи, в центре разработки стал вакуумный выключатель с одинарным разрывом на напряжение 126 кВ. Однако многие специалисты отрасли обнаружили, что механизмы с постоянными магнитами (ПМ), которые исключительно хорошо работают в приложениях среднего напряжения, часто не способны работать с выключателями класса 126 кВ. Это непростая проблема, которую можно решить, просто увеличив ток катушки; Основная причина заключается во внутреннем конфликте между архитектурой магнитной цепи традиционных механизмов с постоянными магнитами и эксплуатационными требованиями, предъявляемыми большими зазорами между контактами.

• Рассмотрим два набора данных. Ввакуумные выключатели среднего напряженияКонтактный зазор обычно составляет менее 30 мм, чаще всего находится в диапазоне 8–22 мм. Напротив, контактный зазор для сети 126 кВвакуумный выключательподпрыгивает примерно до 80 мм. Технические характеристики указывают, что прерыватель на 126 кВ обычно имеет номинальный зазор между контактами около 50 мм; когда добавляется контактное затирание (перебег), общий ход движущегося сердечника достигает примерно 60 мм.
• Хотя зазор между контактами увеличился, требования к скорости остаются жесткими. Для 126кВвакуумный выключатель, контакты должны достичь расстояния 18–20 мм в течение 6–7 мс после операции размыкания, что требует скорости размыкания примерно 2,5–3,3 м/с. К 12–13 мс зазор должен достичь 36–40 мм при сохранении скорости 2,7–3,3 м/с. Это означает, что механизм должен достичь «высокой скорости с самого начала» в чрезвычайно короткие сроки.
• Traditional PM mechanisms were originally designed for-and are well-established within-the medium-voltage sector. Research has clearly indicated that PM mechanisms based on traditional structural designs are ill-suited to meet the high-speed requirements of vacuum circuit breakers at transmission-voltage levels (>72 кВ). Проблема кроется внутри самой магнитной цепи.

• Структурной особенностью традиционного бистабильного механизма с постоянными магнитами является то, что постоянный магнит и открывающие/закрывающие катушки имеют одну и ту же магнитную цепь. Хотя эта конструкция обеспечивает компактность, ее недостатки становятся очевидными в условиях, требующих больших зазоров между контактами и высоких рабочих скоростей.
• В тот самый момент, когда начинается операция открытия, электромагнитная сила, создаваемая катушкой под напряжением, должна сначала преодолеть удерживающую силу, оказываемую постоянным магнитом в закрытом положении. Только оставшаяся часть электромагнитной силы доступна для ускорения движущегося якоря. Как отмечается в литературе: «На начальном этапе операции открытия магнитная сила постоянного магнита частично компенсирует электромагнитную силу катушки, что затрудняет увеличение начальной скорости отделения».
• Эта начальная скорость разделения является критическим показателем производительности для высоковольтных систем.вакуумные выключатели. Будучи «сдерживаемым» удерживающей силой постоянного магнита в самом начале, чрезвычайно трудно достичь требуемого профиля скорости на более позднем этапе хода.

• Увеличение хода представляет собой еще одну практическую задачу. Когда подвижный якорь находится в исходном положении, магнитная проницаемость воздушного зазора очень мала; в традиционной конструкции для создания достаточного электромагнитного притяжения требуется значительный ток катушки. Анализы показывают, что это приводит к ряду проблем, включая «повышение температуры и трудности с контролем».
• Другими словами, даже если оставить в стороне требования к скорости и полагаться исключительно на «грубую форсировку» движения — за счет увеличения тока катушки для приведения якоря в движение на длинный ход — это не является устойчивым инженерным решением. Такие факторы, как нагрев катушки, емкость конденсатора и пределы допустимого тока компонентов управления, становятся новыми узкими местами.
• Данные моделирования подчеркивают это несоответствие: для приложения с напряжением 126 кВ обычный механизм с постоянными магнитами достигает средней скорости открытия примерно 2,5 м/с, тогда как новая конструкция, использующая разделенную магнитную цепь, может достигать 3,0 м/с. В критическом окне 6–7 мс в начале операции размыкания эта разница в 0,5 м/с является решающим фактором в том, можно ли развести контакты на безопасное расстояние во времени.

• Поскольку основная проблема связана с «общей магнитной цепью», логическим улучшением является разделение магнитных путей, развязывание удерживающей цепи постоянного магнита от цепи электромагнитного привода, чтобы каждый мог выполнять свою конкретную функцию.
• Когда цепи разделены, постоянный магнит больше не «мешает» процессу, когда на размыкающую катушку подается напряжение; вместо этого электромагнитная сила может быть применена более непосредственно для ускорения движущегося якоря. Кроме того, благодаря использованию нерабочего воздушного зазора удерживающая сила постоянного магнита быстро падает, как только якорь покидает свое исходное положение, что сводит к минимуму помехи во время хода. Испытания прототипа уже подтвердили этот подход: механизм с постоянными магнитами и разделенной магнитной цепью может достигать начальной скорости размыкания 2,8 м/с и средней скорости размыкания 2,9 м/с, что соответствует требованиям к характеристикам вакуумных выключателей на напряжение 126 кВ.
• Кроме того, в настоящее время изучаются другие улучшения, такие как использование конфигурации с тремя катушками. Цель состоит в том, чтобы увеличить скорость открытия и одновременно обеспечить амортизацию в конце хода закрытия, чтобы предотвратить отскок контакта. Независимо от технического подхода, основная логика остается прежней: удерживающая сила постоянного магнита не должна становиться препятствием для движения.

Для производителей, занимающихся подбором или интеграцией механизма 126кВ.вакуумные выключатели, несколько критериев требуют внимания:

• Сначала изучите структуру магнитной цепи. Если механизм с постоянными магнитами поставщика по-прежнему использует традиционную конструкцию общей магнитной цепи, ему будет сложно достичь требуемой скорости размыкания в момент размыкания контактов, даже если номинальные характеристики кажутся впечатляющими. Отдельная магнитная цепь или аналогичная конструкция с развязкой является обязательным условием для удовлетворения требований приложений с напряжением 126 кВ.
• Во-вторых, оцените измеренный профиль скорости, а не сосредотачивайтесь исключительно на одном пиковом значении. Для оборудования на 126 кВ требование касается смещения в пределах определенного временного окна, а не максимальной мгновенной скорости. Запрос данных о смещении через 6 мс и 12 мс после размыкания контактов гораздо более значим, чем поиск «пиковой скорости».
• В-третьих, обратите пристальное внимание на конструкцию удерживающей силы открытия. В традиционных механизмах с постоянными магнитами часто бывает сложно независимо оптимизировать удерживающие силы для открытого и закрытого положений. Ключевым преимуществом отдельной конструкции магнитной цепи является то, что удерживающая сила на открывающей стороне может быть сведена к минимуму, что снижает риск отскока в конце открывающего хода, в то время как удерживающая сила на закрывающей стороне остается достаточной, чтобы противостоять силе реакции контактных пружин.

Благодаря экологической политике переход отЭлегазовые выключателидо 126кВвакуумные выключателистановится все более ясным. Являясь «сердцем» устройства, рабочий механизм и его динамическая совместимость с прерывателем определяют, может ли устройство быть успешно развернуто. Неспособность традиционного механизма с постоянными магнитами «выдерживать нагрузку» не является внутренним недостатком самой технологии постоянных магнитов, а скорее ограничением конкретных структур магнитной цепи при определенных условиях эксплуатации. Признание этого различия поможет избежать ненужных неудач при выборе продукта и исследованиях и разработках.

Если вы заинтересованы вLTZ-40.5 Внутренний элегазовый выключатель высокого напряжения, пожалуйста, свяжитесь с нами в любое время.

Вакуумные выключатели 12 кВ/24 кВ/40,5 кВ

Надежные вакуумные выключатели, адаптированные для клиентов по всему миру

Профессиональная команда технических специалистов и продаж|Своевременная доставка

Отправить запрос сейчас

Как сотрудничать с нами?

Шэньси West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd.

Наш адрес

Проспект Восточный Гаосинь № 1, зона развития высоких технологий, город Баоцзи, провинция Шэньси, Китай

Номер телефона

+86 18091767067(WhatsApp/Wechat/Telegram)

Электронная почта

xdtz02@westpowerelectric.com