矿用固封式真空断路器的研究_数学_自然科学_专业资料。矿用固封式真空断路器的研究 邬晓璐 【摘 要】在对矿用固封式真空断路器的结构特点及工作原理、真空断路器上真 空灭弧室与操作机构的性能分析的基础上，对不同类型操作机构进行了性能对 比，得出了“永磁操作机
矿用固封式真空断路器的研究 邬晓璐 【摘 要】在对矿用固封式真空断路器的结构特点及工作原理、真空断路器上真 空灭弧室与操作机构的性能分析的基础上，对不同类型操作机构进行了性能对 比，得出了“永磁操作机构为性能较好且应用较广的操作机构”的结论。应用 VEG 型固封式真空断路器，有效解决了煤矿井下中高压真空配电装置分断时间 较长的问题，为煤矿企业提供参考依据，对减小井下事故隐患、提高煤矿电网 可靠性和保障人员安全具有重要意义。 【期刊名称】机械管理开发 【年(卷),期】2018(033)011 【总页数】2 【关键词】煤矿 真空断路器 永磁操作机构 引言 目前，煤矿井下中高压真空配电装置存在分断时间较长的问题，一旦发生线路 短路故障，极可能引起较大的安全事故。矿用固封式真空断路器作为煤矿隔爆 型高压真空配电装置控制和保护的主要执行元件，其性能好坏影响着井下电网 的安全和稳定[1]。 1 固封式真空断路器结构特点及工作原理 固封式真空断路器结构简单，主要由真空灭弧室、永磁操作机构、绝缘连接杆、 分闸与合闸弹簧、二次控制等部件组成[2]。在煤矿工作过程中的工作原理为： 当系统处于分闸或短路状态时，触头由于操作机构作用向下发生运动，并在分 离时产生电弧。触头间隙在真空灭弧室高真空度作用下产生纵向磁场，保证了 电弧的均匀性和低电压范围；当电弧电流出现过飘零时，残留的离子、电子在 磁场作用下凝聚在触头表面和屏蔽罩上，灭弧室断口的绝缘强度的快速恢复， 使电弧熄灭，达到分断目的。 2 固封式真空断路器真空灭弧室性能分析 真空灭弧室是真空断路器的重要组成部分，主要由动导电杆、静导电杆、波纹 管、屏蔽筒、触头系统等部件组成[3]，采用先进的固封极柱式绝缘结构，与传 统的复合绝缘、空气绝缘相比具有如下特点。 2.1 绝缘性稳定 由于真空灭弧室外侧是通过环氧树脂固体材料进行包裹，可防止煤尘、潮气等 因素对真空灭弧室的影响；同时，环氧树脂的绝缘强度是空气的 5-6 倍，缩小 了相间距的距离，保证了该结构具有相对较稳定的绝缘性。 2.2 高可靠性 随着技术水平的提高，现有的真空灭弧室与传统组装式极柱相比，整体结构的 导体搭接面、零部件、连接用紧固件等均有大幅度的减小，简化了系统结构及 主回路的装配环节设计，增加了结构的安全保护性，降低了电阻值，从而提高 了主回路连接的可靠性，降低了结构的维修成本。 2.3 高强度性 真空灭弧室主要采用环氧树脂一次浇注成型，具有较强的结构强度，可作为真 空灭弧室的主绝缘体和机械支撑体，可为真空灭弧室提供更加充分的结构保护， 增加了整体结构的防撞能力。 3 固封式真空断路器不同类型操作机构性能分析 操作机构作为真空断路器的重要组成部分，选择合适类型的操作机构，将直接 影响真空断路器对煤矿隔爆型高压真空配电装置的控制和保护功能。根据操作 机构结构特点和使用功能，将固封式真空断路器操作机构分为永磁操作机构、 弹簧操动机构、电磁操动机构等类型[4]。 3.1 永磁操作机构性能分析 永磁操作机构采用一种全新的工作原理和结构形式，是继液压、电气机构及弹 簧之后发展起来的真空断路器操作机构，与传统操作机构相比，具有结构简单、 机械部件少、累计运动公差小等优点；同时，该机构无须机械脱、锁扣装置， 传动过程简单，零部件数量较少，整体机械寿命较长，超过了 10 万次。永磁 操作机构主要用于高压真空断路器的永磁保持，其性能的优劣决定着高压断路 器分合动作的执行情况、工作性能及可靠性[5]。通过永磁材料实现真空断路器 合闸与分闸位置的保持，达到整个结构的高可靠性和频繁操作，适用于各类恶 劣环境场所的稳定操作，目前已在真空断路器中广泛应用。 3.2 弹簧操作机构性能分析 弹簧操作机构利用自身储能的弹簧力作为驱动力，驱动开关进行分闸或开闸， 也可采用小功率直流电机进行驱动，在驱动过程中，不受电源电流、电压或液 压等外界因素影响，合闸速度相对较快，可快速完成合闸的重复操作，具有操 作方便、机构成本低等优点，是真空断路器中常用的一种操作机构。 3.3 电磁操作机构性能分析 电磁操作机构又称磁操作机构，主要利用合闸线圈中的电流产生电磁力驱动合 闸铁芯撞击合闸四连杆机构进行合闸的操作机构，其合闸能量完全取决于合闸 电流的大小，具有机构简单、可靠性高、制造成本低等优点。但由于合闸线圈 消耗的功率太大，需要配备价格昂贵的蓄电池，整体结构笨重，动作时间较长。 3.4 不同操作机构性能对比（见表 1） 4 VEG 型固封式真空断路器的设计应用 结合分析选用永磁操作机构，针对 VEG 型固封式真空断路器，结合企业实际产 品数据，确定了其性能指标，并成功应用到了煤矿井下环境中[6]，其主要性能 参数如表 2 所示。 由表 2 可知，VEG 型固封式真空断路器具有分断速度快、额定电流大、可靠性 高、维修成本低等优点，可将分断时间降低至 10 ms 范围内，保证了煤矿井下 供电的连续性。同时，该设备的额定短路关合和开断电流均有所提高，提高了 真空断路器的开断能力。另外，额定电流和设备容量也随着开采量的增加而呈 现变大趋势，符合矿下电器设备的发展趋势。因此，所设计选用的 VEG 型固封 式真空断路器能够满足煤矿井下环境的实际需求。 5 结论 1）永磁操作机构为性能较好且应用较广的操作机构。 2）选用 VEG 型固封式真空断路器，有效解决了煤矿井下中高压真空配电装置 分断时间较长的问题。 3）该研究为煤矿企业提供了参考依据，对减小井下事故隐患、提高煤矿电网可 靠性和保障人员安全具有重要意义。 参考文献 [1] 邵明杰.矿用永磁固封式真空断路器操作机构控制系统的设计[J].矿山机械， 2015，43（6）：126-129. [2] 朱建民.矿用 VEG 型固封式真空断路器的研究与应用[J].电子世界，2014 （18）：312-313. [3] 郭倩，包敬华，李桂材.矿用双线圈双稳态永磁真空断路器的设计[J].电气开 关，2013，51（5）：5
