矿用VEG型固封式真空断路器的研究与应用

矿用VEG型固封式真空断路器的研究与应用 【摘要】针对目前矿用高压真空配电装置普遍存在着分断时间较长的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，研制开发了VEG型固封式真空断路器，并详细介绍其基本工作结构和工作原理，最后给出实际性能指标。数据 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明该装置性能优良、保护齐全、使用方便，是理想的矿用真空断路器。 【关键词】VEG型固封式绝缘结构;真空断路器;矿用装置 Abstract:Due to the influence of the widespread longer break duration，current mine flameproof high-voltage vacuum distribution unit may appear quality deterioration.To solve the problem，we have developed VEG-embedded vacuum circuit breaker.This paper introduces its basic structure and working principle.And the practical performance index is given finally.The results show that it is a type of perfect mining vacuum circuit breaker equipment，which is of high quality in its performance，protection and use. Keywords:VEG-embedded insulation structure;vacuum circuit breaker;mine device 0.引言 近年来，随着煤炭产量的增加，工作面电机单机容量也随之增大，因而对工作面供电电压质量也提出更高要求。目前，煤矿井下使用的PBG、BGP系列高压真空配电装置普遍存在着分断时间较长的问题，若供电线路中发生短路故障，会引起越级跳闸事故[1]。绝缘水平也低于地面要求，存在安全隐患。由于真空断路器具有良好的灭弧特性，适宜频繁操作，电气寿命长、绝缘水平高、运行可靠性高、不检修周期长等优势[2-3]，因而项目组通过在配电装置中采用固封极柱式真空断路器，开发出一种额定电流大、绝缘水平高、分断速度快、开断能力强、维护量小的新型高压真空配电装置来解决上述问题。 1.VEG型固封式真空断路器的结构及工作原理 该型产品主要由VEG型固封式绝缘结构的真空灭弧室以及操作机构两大部分组成，如图1所示。前者由真空灭弧室、上、下出线端子、软连接(或滑动连接)等一次主回路零件和环氧树脂压铸而成的极柱部分组成。后者则由箱体、合闸模块、分闸模块和二次控制线路组成。 图1 VEG型固封极柱真空断路器 及其一体化操作机构实体图 基本工作原理:在系统正常的分闸或短路开断时，动触头在操动机构的带动下，向下运动，触头分离关在其间产生电弧。由于真空灭弧室中具有极高的真空度和特殊 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 触头，使其在触头间隙产生适宜的纵向磁场，控制电弧在触头表面均匀、移动燃烧，并维持较低的电弧电压，当电弧电流自然过零时，残留的离子、电子和蒸汽在电磁场作用下，很快复合式凝聚在触头表面和屏蔽罩上。灭弧室断口的绝缘强度很快恢复，从而使电弧熄灭，达到分断目的。 2.VEG型固封式绝缘结构的真空灭弧室 该产品采用目前先进的固封极柱式绝缘结构，用APG(The Automatic Pressure Gelation)技术即自动压力凝胶成型技术，以环氧树脂作为绝缘介质，利用环氧树脂将断路器的一次导电部分、真空灭弧室、前、后出线端以及连接件等载流元件全部密封成一体，其结构如图2所示。 1-绝缘拉杆;2-软连接;3-前出线端;4-动出线杆;5-环氧树脂壁;6-真空灭弧室;7-后出线端 图2 VEG型固封极柱式真空断路器的示意图 与传统的空气绝缘以及复合绝缘方式相比，固封极柱式绝缘结构具有以下技术特点: (1)高可靠性 与传统组装式极柱相比，固封极柱的零部件、导体搭接面、连接用紧固件的数量都大大减少(灭弧室的零件数只有传统真空断路器的1/3)，从而简化了主回路的装配环节、降低了主回路电阻、提高了主导电回路连接的可靠性，实现了真正意义上的免维护。 (2)稳定的绝缘性 真空灭弧室被包裹在环氧树脂固体材料后，外界环境对真空灭弧室的影响被降到最低，其外绝缘能力可以免受煤尘、潮气等因素的影响。 (3)结构坚固 由于断路器本体采用环氧树脂一次浇注成型，此时环氧树脂既是一次部分的主绝缘，又是它的机械支撑，可以为真空灭弧室提供更加充分的保护，使其在装配或运输过程中免受意外机械冲击的影响。 图3 陶瓷真空灭弧室结构剖面图 1-动导电杆;2-导向套;3-波纹管;4-动盖板;5-波纹管屏蔽罩;6-瓷壳;7-屏蔽筒;8-触头系统;9-静导电杆;10-静盖板 (4)小型化 由于环氧树脂的绝缘强度是空气的5-6倍，因此大大提高了断路器的相间绝缘能力，相间距可以缩小，进而减小断路器的体积。另外，采用法国阿海珐(AREVA)公司的超低阻值型真空灭弧室，该灭弧装置采用小型化纵磁场陶瓷真空灭弧室，陶瓷绝缘体紧凑，灭弧室耐压水平高，开断能力强，并降低了电能损耗，可满足大电流运行情况下真空断路器对温升的要求;断路器触头由烙铜合金制成，具有耐磨损、电寿命长，截流水平低的特点。如图3所示。 由于采用一体化的设计，因而避免了恶劣运行环境对一次回路外绝缘的影响，实现了完全免维护。下一步若从性能、成本上综合考虑，真空灭弧室单独设计成一个系列可能会较为合理。 3.真空断路器的操作机构 另外，操动机构是衡量真空断路器性能优劣的重要因素之一，而影响真空断路器可靠性的主要原因就是操动机构的机械特性。 图4 断路器操作机构前视图(已去掉机构盖板) 图5 断路器操作机构示意图 1-合闸弹簧;2-合闸电磁铁;3-合闸拐臂;4-合闸半轴;5-挚子;6-储能拐臂;7、凸轮;8-储能轴;9-电机;10-传动齿轮;11-缓冲器;12-脱扣拐臂;13-分闸扣板;14-分闸半轴;15-分闸拐臂;16-分闸电磁铁;17-灭弧室极柱;18-密封垫;19-绝缘拉杆;20-O型密封圈;21-导向销;22-四连板机构;23-主轴;24-分闸弹簧 3.1 操作机构的分类 (1)手动操动机构:靠手动直接合闸的操动机构称为手动操动机构，它主要用来操动电压等级低、额定开断电流很小的断路器。优点:结构简单、不要求配备复杂的辅助设备及操动电源。缺点:不能自动重合闸，只能就地操作，不够安全。因此，手动操动机构已几乎被手力储能的弹簧操动机构所代替。 (2)电磁操动机构:靠电磁力合闸的操动机构称为电磁操动机构。优点:机构简单、工作可靠、制造成本低。缺点:合闸线圈消耗的功率太大，需要配备价格昂贵的蓄电池、合闸电流较大、结构比较笨重、动作时间较长，市场占有量逐渐减少。 (3)弹簧操动机构:利用储能的弹簧为动力使开关实现合闸动作。它可采用人力或小功率交、直流电机来驱动，因而合闸功基本不受外界因素〔如电源电压、气源气压、液压源液压〕的影响，既能够获得较高的合闸速度，又能够实现快速自动重复合闸操作;另外，与电磁 操动机构相比，弹簧操动机构成本低，价格便宜，是真空断路器中最常用的一种操动机构。 (4)永磁机构:采用新的工作原理，将电磁机构与永久磁铁有机地组合起来，避免了合分闸位置机械脱扣、锁扣系统所造成的不利因素，无需任何机械能而通过永久磁铁产生的保持力就可使真空断路器保持在合、分闸位置上。配以控制系统实现真空断路器所要求的全部功能。 本产品采用模块化设计的弹簧操作机构，如图4、5所示。其具有结构精简、性能稳定、维护方便的特点。其中真空断路器的固封极柱与机构间的拉杆通过密封套管连接，将带灭弧室的极柱与操作结构前后布置成一体，使传动环节简化，机构的输出特性更吻合断路器要求的分合闸特性，降低了能耗，提高了机械可靠性。 3.2 真空断路器的操作动作 真空断路器的操作机构主要完成如下三个动作，分别为储能、合闸以及分闸动作。 (1)储能动作 真空断路器储能可通过电动或手动操作完成;电动储能时储能电机(9)输出转矩通过链轮传动带动储能轴(8)转动，驱动储能轴上的储能拐臂(6)转动从而拉长合闸弹簧，达到储能的目的;当合闸储能弹簧储能完成后，能量由挚子(5)保持住，与此同时储能轴(8)上的凸轮(7)推动连扳带动微动开关动作，切断电机电源，完成整个储能动作;同时断路器正面的指示为“已储能”。电动时，每次断路器合闸后，储能电机(9)自动完成储能;手动储能可用储能手柄插入储能手柄孔，并上下往复摇动完成储能。 (2)合闸操作 机构储能后，若接到合闸信号，合闸电磁铁(2)动铁芯被吸合，向前运动，使合闸拐臂(3)带动合闸半轴(4)转动，解除挚子(5)对储能轴(8)的约束，合闸弹簧(1)释放能量，使储能轴(8)和凸轮(7)作顺时针方向转动。通过驱动凸轮(7)和主轴(23)上的驱动拐臂带动主轴(23)转动，在带动四连杆机构(22)，使极柱内的绝缘拉杆(19)向上运动，使断路器完成合闸操作，同时断路器正面的指示为“I”。 (3)分闸操作 合闸完成后，若接到分闸信号，分闸电磁铁(16)被吸合，分闸拐臂带动主轴(23)上的分闸半轴(14)转动，使主轴在分闸弹簧(24)及合闸弹簧力作用下作顺时针转动。主轴(23)的转动带动两级四连杆机构(22)运动，绝缘拉杆(19)向下拉动灭弧室导电杆。完成分闸操作。同时断路器正面的指示为“O”。 4.VEG型固封式真空断路器的主要性能指标 该产品的主要性能指标如表1所示。 表1 VEG型固封式真空断路器主要性能参数表 项目 单位 数据 额定电压 KV 12 额定绝缘水平 1min工频耐压 KV 42 雷电冲击耐压 75 额定频率 Hz 50 额定电流 A 1000 额定短路开断电流 KA 25 额定短时耐受电流/时间 25/4s 额定峰值耐受电流 63 额定短路关合电流 63 触头开距 mm 9?1 相间中心距 150?1.5 合闸不同期 ms ?2 分闸不同期 ?2 触头合闸弹跳时间 ?2 合闸时间 ?70 分闸时间 ?40 动静触头允许磨损厚度 mm 3 机械寿命 次 30000 接触电阻 μΩ 25 由表1可以看出，项目中采用的VEG型固封式真空断路器分断速度快，可以将分断时间由原来的80-150m降低到40ms左右，保证了煤矿井下供电的连续性，可靠性;同时将断路器的额定短路开断电流和额定短路关合电流由原来的12.5KA/31.5KA提高至25/63KA，提高了断路器的开断能力;随着开采产量的不断增加，井下设备的容量也在不断提高，该断路器的额定电流达到了1000A，符合了煤矿井下电器设备的发展趋势。因此，选用的VEG型固封式真空断路器能够满足实际需求。 5.结语 针对目前矿用高压真空配电装置普遍存在着分段时间较长的问题，研制开发了VEG型固封式真空断路器，通过介绍该产品的结构、工作原理以及主要特点，为生产使用单位提供参考;另外，厂家反馈数据表明该装置性能优良、保护齐全、使用方便，是理想的矿用真空断路器。 参考文献 [1]康梅.新型矿用隔爆型高压真空配电装置的设计[J].淮北煤炭职业技术学院，2005(9). [2]杨维义，许中.矿用隔爆型高压真空配电装置的技术研究及发展趋势[J].煤矿机电，2008(4). [3]李禹生，郝逢南.真空断路器固封极柱及其浇注工艺[J].中低压电器，2008(1).