□西安高压电器研究所孛建基最新的配磁tl操动机构的中压断路器编者按：第15届国际配电网会议（CIRED）于1999年6月1 ~4日在地中！海的Nizza市举行。来自世界上50多个国家的近1100名代表卷加了这次会议！

　　（比两年前在伯明翰会议多200多名）-，这次会议交流了配电方面的最新动态，还举行了一个论文展示会和一1、：拥有50个展位的CIREDExpo展览会会上分6个组做介绍和讨论。其中第丨组为配电网电气设备组！

　　在第1组论文中，有两篇介绍最新的配磁力操动机构的中瓜路器其！

　　中一篇论文题目叫中压断路器用的非对称磁力操动机构编号为卜丨3，另一篇论文题目为同步中压断路器：ABB公司基于磁力操动机构和电子控制的设计方案。前者是AlsthomTDE1BS.A.公司推出的产品，后者为！ABB公司推出的产品，。，I结合有关论文，介绍这两种配磁力操动构机的中压断路器I ePl断路器合闸一、配中压断路器的非对称磁力操动机构前些时间，磁力操动机构已被用于开关设备技术，特别是某些制造厂家推荐它配用重合器，而最新又被用于变电站断路器。磁力操动机构的优点是显而易见的。据已有的介绍，它结构简单，运动件很少，分闸指令与动触头直接联系。而传统式磁力操动机构的某些缺点对重合器还关系不大，而对变电站断路器却关系重大。传统式磁力操动机构对于合闸和分闸需要巨大的冲击能量。这就意味着需要大容量的蓄电池或电容器。而这里介绍的非对称磁力操动机构，其分合闸所需的总能量在合闸前夕已储存在机构中。这样，以储存的冲击能量就可使断路器打开。此外，即使就地辅助电源中断，通过非对称磁力操动机构，断路器仍能打开。这对安全至为重要。这种机构，容易做到就地手动分闸操作，脱扣线圈电压最低，且具有自动保护特性。

　　磁力搡动机构的工作原理磁力操动机构由一只电磁铁、一只控制合闸操作的线圈和两U控制分阐操作的线圈组成U它包括如下组件：外部固定件；内部动心，机械上连至操作杆，通过传动，操动真空火弧室的动触头；第二个内部运动件，不与操动动触头的操作杆联结，称之为磁分励器；压缩弹簧驱使它运动，但它的锁扣用传统的机械方式。由于有第二个内部运动件，操动机构为非对称设计分闸位置示出断路器的分闸位置动心保持在它的下面稳定位置，相当于灭弧室处于打开位置，用永久磁铁的磁力和用分闸弹簧的剩余机械力（预m乃强度）锁扣，而不耗用电能为合闸储能断路器合闸能量储存在电容器内。充电由电子装置控制f管断路器处于什么位置，电容器均可充电。

　　合闸操作手动或电动合闸命令使电容器向电磁铁的合闸线圈放电。这种放电改变了磁路中的磁通。其合成磁通产生一个力驱使动心向上运动。在其向上的行程中，动心驱使真空灭弧室的触头关合，并接着压缩压力弹簧。同时，使分阐弹簧储能，供分闸之用u传输的变比可变，使之驱动力的大小以最佳方式与阻力的大小相配。

　　合闸位置示出合闸位置动心保持在它的上方稳定位置相应的位置为：灭弧室关合，压力弹簧储能及分闸弹簧储能。用永久磁铁的磁力锁扣，而不耗用电能。

　　分闸操作分闸能量储存在分闸弹簧和压力弹簧两者之中（它们在合闸时已储能h分闸由改变永久磁铁的磁通引起：动心上的合成磁力变得低于压力和分闸弹簧之力，推动动心向下运动，使断路经称电压下充电约7s.电容器保持充电至下次合闸。

　　当电子装置收到合闸命令时，电容器给线圈放电，且主触头关合。这种条件对电容器来说并非严酷，因为电流接近零点。放电的峰值电流约为40A，且等效串联电阻未到临界值。所以，在最高温度下，寿命仍可达30年以上。

　　采用电子装置的一个重要原因是在其寿命期间，保持规定的可靠性情况下，降低装置的总费用。电子装置的总体利用率得到改善，因为可在操作前而不是操作后检测出偶然出现的问题，也不需要预防性维修。

　　将多个功能集成在一个单元内。也是一个优势。这样做，提高了运行安全性并减低了费用。用一个单元可以从传感器那里采集到有关储能、输人/出数据及操作本身的信息，从而诊断断路器的整体逻辑性，而且各个设备间可很方便地建立通讯。

　　6.对断路器所作的试验路器在KEMA试验站进行了全部型式试验认证。

　　磁力操动机构的试验结果完全令人满意。特别是，当输入峰值耐受电流和短时耐受电流时，没有由于磁力未锁扣而引起断路器打开。

　　电子控制装置未受短路电流效应的影响。

　　当关合短路时，电容器的能量足以完全关合和锁扣。当开断短路时，弹簧力足以断开可能的熔焊。

　　进行了不同循环的机械寿命试验。

　　确认了这种磁力操动机构及其电子控制装置的可靠性。按照UNIPEDE规范230.05，亦进行了电磁兼容性试验。

　　总之，配非对称磁力操动机构的真空断路器提供了许多优异的性能，磁力操动机构特别适用于操动真空断路器。

　　现可作为传统弹簧机构的理想替代品。

　　因为具有用按钮手动应急分闸或低能脱扣功能，合闸和分闸操作很容易进行。

　　表1磁力与弹簧操动机构的比较功能弹簧操动机构磁力操动机构电储能电源+电动机电源+储能装置手动储能手动手柄直流发电机或蓄电池+储能装置CO操作的储能弹簧电容器+弹簧能量传输拐臂凸轮装置磁路+可变传输电动合闸合闸线圈+机械锁扣电子电路+合闸线圈+磁锁扣手动合闸机械按钮和锁扣电动按钮+合闸线圈+磁锁扣电动分闸分闸线圈+机械分闸锁扣分闸线圈+磁力分闸锁扣手动分闸分闸锁扣的分闸按钮手动按钮+磁力锁扣自电源储能脱扣撞击器+机械锁扣撞击器+机械锁扣主触头位置保持机械锁扣磁力锁扣联锁机械支杆电子电路主触头视觉信号机械指示器机械指示器主触头电动信号辅助开关辅助开关操作次数计数机械式机械式防跳跃继电器电子电路最低电压脱扣机电+机械锁扣电子电路+机械锁扣器分闸。

　　这里有两种方法改变永久磁铁的磁通，并使之分闸：第一种方法是将电流加人电磁铁两个分闸线圈之一；第二种方法是操动机械锁扣，使磁分励器脱扣，它的运动改变磁路（如所示）。

　　磁力操动机构操作的控制由带有微处理器的电子装置来保证。电子装置由辅助电源或应急电源供电。电子装置控制电容器充电到规定电压值，以保证合闸。正常的方法是从辅助电源充电，充电时间小于15s.第二种方法是从应急电源充电。在这种应急情况下，可以使用蓄电池、电池，或手动直流发电机。

　　电子控制装置让电容器放电给电磁铁的合闸线圈来控制合闸命令的执行。其方法如下：或用电压脉冲（分励合闸脱扣）；或用按钮（就地手动合闸）；此外，在不满足某些条件时，可闭锁合闸命令的执行。这些条件是：电容器电压必须足够高；断路器必须是打开的；上次合闸顺序必须进行完毕（防跳跃）等。

　　微处理器电子装置的供电由给电容器充电的电源（辅助或应急）之一进行。但是，合闸命令的执行在失去辅助电源后或没有辅助电源而用手动充电后仍可维持200s.除了用欠压脱扣控制分闸外，在没有用电子装置的情况下，常规机械或电动的控制分闸方法均可用。

　　由于分闸能量储存在弹簧内，即使主电容器已放电，亦可进行分闸，这点对安全至为重要。此外，由于分闸采用机械锁扣，即使没有辅助电源，仍可进行分闸。这就使之可用手动按钮作应急脱扣，或用撞击器。

　　同其他操动机构相比，这种非对称操动机构有许多明显的优点，并改进了安全性。

　　磁力操动机构与弹簧操动机构的比较在说明磁力操动机构原理后，将磁力操动机构与弹簧操动机构作一比较，看它们是如何工作的。

　　为明显起见，两者的比较列入表近20年来，对稀土磁铁的研制有了长足的进展。它的优点是能量密度为铁氧体磁或钼镍钴磁钢的4~8倍。其中，NdFeB型磁铁特别引人注意。它能提供最高能量密度，同时耐腐蚀和保持长时稳定。

　　电子装置能完成与合闸操作有关的各个功能，诸如储能、执行合闸命令及发出“做好合闸准备”信号。

　　在合闸操作中或以后，电容器在标经验交S SACE、TMS公司的H型断路器，而真VMI型环氧树脂浇铸的真空断路器。

　　同步断路器能够与电网信号（电压或电流）同步操作。其操作时间的最大偏差为：lms，对于合闸；±2ms，对于分闸。

　　第二个数值对断路器至为重要。为了在整个寿命期间保证这些数值，在工厂作试验时，减小了偏差范围：±0.2s，对于合闸；lms，对于分闸示出同步断路器与控制电子装置的布置。信号处理和定时装置是同步断路器的组成部分。它与电压和电流信号同步，它接收到信号，使之进行合/分操作，并决定何时发出分或合信号给下面单元。控制装置操作相柱必须确保操作在规定的时间偏差内进行。

　　1一拐臂2―接近传感器3―合闸线圈4一永久磁铁5―动铁心6―分闸线圈7―应紧手动分丨用同步断路器可以是SF6断路器，也可以是真空断路器。相比机械操动机构，用磁力操动机构，可使断路器结构更加紧凑。SF6断路器基于ABB、二、同步中压断路器：abb公司基于磁力操动机构和电子控制的解决方案磁力操动机构的中压真空断路器，这种设计方案比弹簧操动机构更加可靠-继这次成功开发之后，ABB公司现又开发出新的受控开断技术，可使用户与电网同步进行合闸和分闸操作。

　　同步或“选相”开断早已为人所熟知，常常用于篼压系统，以避免操作过电压及其对电网的干扰。

　　同步断路器（SCB）相比普通断路器（CB），具有如下优势：降低了电网元件的瞬态过电压负荷；改善了电网供电质量；提高了断路器的电寿命及性能；能够简化电网设计，并降低整个系统的费用。

　　中压断路器通常把三相柱用机械连在一起，配一台操动机构。操动机构可以是弹簧式或电磁式。对于受控开断来说，它不受某些使用场合的限制，需要每相柱配一台操动机构。用磁力操动机构，则比机械操动机构容易做到这点=示出操动机构与真空断路器相柱的剖面图。

　　1一磁力操动机构2-信号处理和定时装置3-控制装置操作相柱4一控制电子装置控制电子装置的硬件和软件示出控制电子装置详图。信号处理器和定时控制器检测电网电流和电压，并控制操作指令。控制单元通过操作单元和线圈电流传感器而与磁力操动机构接口，便于断路器的相柱置于位置传感器控制之下。

　　控制电子装置的软件分为两个部分：（1）装置软件控制连接硬件的接口（DSP芯片，单芯片和外围设备）和使用软件的时间表。

　　（2）使用软件负责断路器位置控制、电网质量、过零计算和人机接口。

　　控制电子装置的核心是控制单元，其主要任务是保证操作出现在预定的时间内。

　　电流流过线圈，给磁力操动机构储能，但断路器的相柱尚未运动。这部分不直接受软件控制。

　　相柱开始运动，并被导向使之准时操作。这部分可在某一定范围内修改C 1一磁力操动机构2-操作单元控制单元4一信号处理和定0寸控制器5-操作指令同步断路器的性能同步断路器有助于降低瞬态恢复电压，减少电网元件承受的负荷、延长断路器的寿命、提高断路器的可靠性、改善供电质量、减小变压器涌流及更好地选择保护等。

　　同步断路器分真空和SF6断路器。

　　现达到的性能参数详见表2.中压断路器一般配用弹簧操动机构。

　　而弹簧操动机构结构复杂，零部件多，可靠性差。而磁力操动机构结构简单，零件数少，大大简化了运动链，提高了可靠性，已引起国内外的普遍关注。