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F系列辅助开关的特点与应用

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  • Yeeseo 发表于 7 个月前
  1. F系列辅助开关在电力系统中使用十分广泛,是二次控制和保护回路中必不可少的元件之一,它对确保电力系统的安全可靠运行起着十分重要的作用。

    上世纪80年代前,国内使用的辅助开关结构比较陈旧,只有F1、F2、F4等几种。近十多年来,随着国外技术的引进和交流,制造部门进行了许多研究改进,产生了F6、F7、 F8、F10等一些新品种,性能上有了很大提高。但是产品质量在电力系统运行中,仍然存在不少问题,由此引起的事故频繁发生。因此,国产辅助开关的结构和质量仍有改进的空间。

    1. 真空辅助开关脱颖而出

      目前,国内广泛采用的F系列辅助开关,大多采用机械摩擦接触式,不管是夹片式或压接式,普遍存在着触头接触不可靠、环境适应性差、防护等级低、使用寿命短、需要经常检修等问题。特别是对双母线系统的电压切换、母线保护切换,由于辅助开关接触不良接点可靠性差,造成恶性事故很多。为解决这些难题,近几年国内出现一种真空辅助开关,其高度的通断可靠性、十万次的接点使用寿命、免维护性能及与F系列辅助开关的良好兼容性能,受到用户的关注,广泛适用于继电器切换回路和信号采集回路。而且对于保护回路、联锁回路、隔离开关辅助回路及断路器二次控制中间回路皆适用,在高压开关柜上,亦可作转换或组合开关使用。

    2. 真空辅助开关的结构

      真空辅助开关的触头采用真空舌簧管,其两端与接线端焊接固定,再用环氧树脂密封于聚碳酸酯绝缘定盘中。触头的通断由装在方轴上嵌有永久磁钢的转轮控制。触头的通断靠磁场的近远,转轮不与触头机械接触,因此方轴转动轻便灵活。

      目前国内几家制造厂的真空辅助开关的整体结构布置都是仿照F6型(每节双触头)设计的。主要是考虑F6型在国内应用比较广泛,使其安装尺寸、接线方式、转轴连接等与F6型兼容可以互换。当然,改变设计也可以与其它型号辅助开关兼容互换。

    3. 真空辅助开关的优越性

      真空辅助开关与目前国内普遍使用的F系列机械接触式辅助开关相比,除了开断电流略低于F型辅助开关外(已有厂家推出了大开断电流的产品),具有一系列的优越性:

      1. 环境适应性强

        机械接点辅助开关,在潮湿、盐雾等腐蚀性环境中,接触点容易被氧化腐蚀而使接触不良,降低使用可靠性,而真空辅助开关的接点密封在真空舌簧管中,与外界完全隔绝,不受周围环境的影响,在多粉尘、潮湿及腐蚀性环境中,能保证良好的通断性能,防护等级达 IP55。

      2. 寿命长、抗干扰

        机械接点辅助开关的带负载寿命,标准规定为2万次。而真空舌簧管的分断寿命次数是10万次。控制通断的永久磁钢采用稀土磁性材料制成,磁性强,永不退磁。而且真空辅助开关本身结构可有效地抵抗各种磁场和电场的干扰。

      3. 电接触可靠性高

        F系列辅助开关接点的通断,是靠机械摩擦接触实现的,产生的电弧使接点表面烧损,触头接触部位干摩擦会使镀银层磨损,影响接触可靠性。而真空辅助开关的接点工作于真空或惰性气体介质中,在规定电流下不产生电弧,且接触部分通常镀以金、铑、钯等贵金属,确保良好的电接触性能。

      4. 免维护,不需检修

        F系列辅助开关触头部位为非全密封结构,灰尘、飞虫、油垢在动静触头处积聚,加上接触部位氧化锈蚀、电弧烧伤和镀层磨损,触头弹簧永久变形等,致使丧失导电性能,需要经常维修。而真空辅助开关的核心部分真空管以及连接铜片,用环氧树脂密封于定盘中,其机械强度高,工作稳定,可以实现免维护。

      5. 操作轻便灵活

        真空辅助开关控制通断的转轮不与触头机械接触,因此,操作轻便灵活。接点数目增加与操作力无关,不会有卡死的现象发生。

    4. 选用真空辅助开关应注意的问题

      1. 真空辅助开关的开断性能要适应回路的参数

        真空辅助开关的开断及闭合电流决定于真空舌簧管的特性。目前国内几个厂家均宣称是采用进口舌簧管,所公布的技术参数有所不同。选用真空辅助开关时,要使所选辅助开关的开断性能符合所在电气回路的参数,由于目前国产真空辅助开关的开断性能大多低于F系列辅助开关,且过载能力差,因此不可轻易地替代。要设法查清回路的电气参数及真空辅助开关的性能。如用作断路器分、合闸线圈回路时,要考虑分、合闸线圈的电流值。某电厂曾用一批真空辅助开关替换原断路器操动机构上的F1型辅助开关,更换后真空辅助开关相继被烧坏,究其原因就是断路器分、合闸线圈的电流大于所用真空辅助开关的开断电流值,导致开不断而烧坏。

      2. 根据不同场合选用是否带快分装置的辅助开关

        F6系列辅助开关分为带延时速动(快分)和不带延时速动两种。一般用于隔离开关操动机构的辅助开关要选用带延时速动装置的,用于断路器操动机构的不必带延时速动装置。因为隔离开关分、合闸速度较慢,一般为4—12s。这样慢的速度驱动F型机械接触式辅助开关时,其触头间的电弧不易熄灭,会造成切合回路不可靠,并会烧损触头。因此设计了延时速动装置,以提高触头分合速度,加强灭弧效果,解决辅助开关开断能力问题。

      至于断路器,其分、合闸速度较高,一般分、合闸时间为20~150ms与其同步动作的辅助开关分合速度也较高,电弧容易熄灭,因此不必带速动装置。而且当断路器动作与辅助开关速动装置不同步时,可能损坏速动装置,影响辅助开关的机械寿命,带了速动装置有害无益。真空辅助开关,有的厂家相应也分为两种,但有的厂家一律带延时速动装置,选用时应注意。

    5. 对简化真空辅助开关结构的建议

      1. 限制真空辅助开关大量推广的原因

        真空辅助开关除了开断电流低于F型机械接触式辅助开关外,它的性能特点是公认的。限制其大量推广的原因是售价过高。目前售价是F6型的2.5~5倍(各厂家的售价不同)。用在断路器操动机构上,由于断路器售价较高,对价格影响不明显,但用在隔离开关操动机构上,对价格影响就很大。以配4开4闭辅助开关的手力操动机构为例,真空辅助开关售价均占机构价格的30—70%。再以配10开10闭辅助开关的电动操动机构为例,一台真空辅助开关售价占机构价格的 1/6~1/3。笔者认为,要扩大真空辅助开关的销量,就要应用到隔离开关产品上,因为隔离开关用量很大,是断路器的2~3倍,据不完全统计,2003年全国隔离开关和接地开关的产量为27.6万多组。而一组隔离开关往往要配1~3台三相联动或3—15台分相操作操动机构。要把真空辅助开关推广应用到隔离开关上,就要设法降低售价。

      2. 简化结构降低成本的建议

        1. 缩小辅助开关的体积做成小型化产品

          目前国内生产的真空辅助开关都是考虑与F6型辅助开关兼容,因此体积较大,所耗材料也较多,自然成本就高。研发一种新型的辅助开关,可以不考虑兼容,完全从自身的结构特点出发进行设计。这样一来,每一片固定盘的厚度可以减薄,外形可以缩小,推出一种小型化的产品让用户选用,用户将是十分欢迎的。

        2. 取消延时速动装置

          如前所述,延时速动装置是为了提高机械接触式辅助开关的触头分合速度,加速灭弧效果,保证开断性能。既然真空舌簧管的接点在规定电流下不产生电弧,而且接点的动作速度决定于磁力及舌簧弹性,一般吸合与释放时间均在0.5~2ms以内,同时真空辅助开关方轴旋转的前75‘触头不动作,只是在永久磁钢,接近舌簧管15’左右触头才动作,本身就具有延时速动的作用,因此就没有设置速动装置的必要。取消速动装置以后,辅助开关操作会更轻便自如。而且将真空辅助开关结构简化,可以达到降低成本的目的。


    发表于 7 个月前 #

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