浅谈永磁机构真空断路器

1983年，被称为\磁王\的第三代稀土永磁材料--钕铁硼材料的问世，震动了与永磁材料有关的许多技术领域。钕铁硼材料优异的磁性能是其他永磁材料所望尘莫及的，且其资源丰富、便宜，因而被广泛推广应用。这种新的永磁材料的出现，对工业技术领域产生了革命性的影响，被全世界各国重视。

我国近年永磁材料技术也获得了突飞猛进的发展，与世界先进国家的差距正在日益缩校我国稀土资源非常丰富，储藏量居世界之最，其价格随着生产技术的提高，工艺的改进，也在大幅度降低。

虽然我国拥有永磁材料的生产技术，但永磁材料在中压真空断路器操动机构中的应用尚属空白。新型的永磁机构就是运用这些新材料、新工艺及新原理，使真空断路器的磁力驱动装置实现低能耗、高可靠性。

永磁机构的关键性技术解析：

目前，真空断路器在6～35kV输配电系统中已经得到了广泛的应用。现在真空灭弧室技术应该说已经相当成熟，比如世界上现在已经有了可开断100kA短路电流的断路器，因此没有更多的必要考虑去提高真空断路器的开断容量。或者说，对于中压开关设备，目前迫切需要的不是提高开断容量而是降低造价、提高可靠性及免维护设计。就目前的制造水平而言，包括我国自行设计和生产的真空灭弧室，其可靠性已经达到了相当高的水平，但在实际运行中，开关设备的可靠性却不容乐观。统计资料表明，设备故障中约有70%～90%以上为操作机构机械故障。因此，提高真空断路器可靠性的主要途径就是改进真空断路器的操作机构。永磁机构真空断路器在真空灭弧室和操作机构上采用了新设计，它可以使真空断路器的电气特性更好、机构结构更简单。这种设备由以下部分组成： (1)固态聚碳酸脂制成的固体绝缘； (2)密封于固体绝缘中的主回路部件(真空灭弧室和接线端子)； (3)通过绝缘拉杆与真空灭弧室动触头连接，采用永磁闭锁的操作机构；(4)利用同步轴实现三相联动和机械互锁。

永磁机构的技术难点：(1) 驱动功率要小，体积也要小；(2 )电子控制系统的高可靠性；(3)手动分闸的初分速度要足够大；

ISB(6-35Kv)系列永磁机构真空断路器已经解决了上述难题。

主要技术路线是：原装引进、消化、吸收俄罗斯ESP 电气(集团)公司35kV、10kV永磁机

构真空断路器的生产技术、生产工艺，掌握6-35kV系列永磁机构真空断路器的技术难点问题。

实现降低机构的驱动功率(≤2kW)，提高可靠性，保证手动分闸的速度足够大(≥0.7m/s),机构寿命5-10万次，电寿命≥5万次，短路开断电流31.5kA或40kA等技术指标。

永磁操动机构所具有的特点：

(1)采用双稳态机构设计。这种磁力机构具有永久磁铁和分闸、合闸控制线圈。当合闸控制线圈通电后，它使动铁心向下运动，并由永久磁铁保持在合闸位置。当分闸控制线圈通电后，动铁心向反方向运动，同样由永磁铁将它保持在另一个工作位置即分闸位置上。合闸和分闸位置均采用永磁锁扣。

(2)由动铁心的上下运动，通过拐臂杆，绝缘拉杆作用于真空灭弧室的动触头，实现合闸或分闸。

(3)双线圈分别控制分合闸操作。即分闸通过分闸线圈控制，合闸通过合闸线圈控制。提高了机构的可靠性。

(4)新的磁路设计。增大合、分闸的保持力，减小对合、分闸时线圈电流的要求。 (5)解决合闸弹跳问题。设计软连接、触头辅助压簧和聚碳酸脂模铸外壳，解决合闸弹跳问题。

(6) 控制首开相燃弧时间，使首开相燃弧时间控制在1ms。

(7)解决分闸反弹问题。设计中增加动触头压簧，保证分闸时动触头不反弹。

(8)保证三相操作的同期性。设计操作机构的下部基座联动轴。保证三相同时进行分合闸操作的同期性。同时可利用此联动轴实现闭锁等辅助功能。

(9)用磁控开关做辅助触点，辅助触点装在联动轴上，不需机械元件，简便可靠。

设备绝缘水平高、结构简单、开断能力强、断路开断电流大、寿命长、且具有无爆炸、无污染、噪音低、体积孝重量轻、免维护等特点。

ISB 系列6-35kV永磁机构真空断路器具有寿命长、可靠性高、开断能力强、断路开断电流大、体积孝重量轻、结构简单、免维护等显著优点。因此，可作为 220kV、110kV、35kV变电站、发电厂和10kV的变电所及煤炭、冶金等重工行业的配电系统的主要开关设备。

随着电力系统改革的进一步深化，电网企业由原来的行业管理性质已经转变成为客户服务的基础产业性的公益性企业，对开关设备的质量和性能要求越来越高。新一代10kV永磁机构

真空断路器的诞生，已经成为广大电网企业及终端用户提供了一种全新的选择。

永磁机构采用了一种全新的工作原理和结构，工作时主要运动部件只有一个，无需机构脱、锁扣装置，故障源少，与传统的弹簧机构和电磁机构相比具有较高可靠性，因而成为开关制造企业和电网企业关注的热点。

据不完全统计，全国每年至少需要5万台6-35kV系列永磁机构真空断路器产品，就华中网局公司而言，每年新建220kV、110kV、35kV变电站就有上百座，对35kV、10KV永磁结构真空断路器的需求量非常大，市场前景非常广阔。 (end)