智能型永磁機構真空斷路器是在上世紀90 年代末吸取國際上先進的真空斷路器技術而研制成功的新一代真空斷路器,具有體積小、重量輕、結構簡單、操作可靠、少維護、價格適中、使用壽命長等顯著優點。邯鋼動力公司在燒結廠、三鋼廠、20000 m3/h 制氧站使用該開關4 年多, 運行平穩,安全可靠, 受到操作者及維護人員的好評。
1 智能一體化永磁機構真空斷路器的結構
從圖1 可看出, 主回路部分采用固封極柱結構, 防污穢能力強, 可消除灰塵和潮氣對滅弧室的影響。操作機構采用體積小、磁效大、功耗低、壽命長的永磁機構。具備快速手動分閘裝置, 打開操作孔就可操作。
面板布置: 1、手動分閘操作孔, 2、計數器指示, 3、分、合閘位置指示等。
由于分、合閘控制采用位置傳感器http://www.chuandong.com/callsale/ELECTRIC/index.html來進行控制, 具有無電弧、無機械磨損等特點。可帶負荷頻繁操作, 不受環境條件限制。配智能型脫扣裝置, 可實現過流短路、接地、欠壓等保護功能。
采用永磁控制器來進行控制操作, 主開關元件采用具有較高電壓電流裕量的IGBT, 控制器具有自動檢測功能, 對于裝置內部故障和開關本體故障能夠實時檢測并及時告警和封鎖開關操作等功能。可以方便的同測控及保護裝置連接, 組成智能開關系統。并具有通訊功能。
2 智能一體化永磁機構真空斷路器保證運行可靠
2.1 手動能可靠分閘
永磁真空產品機構上均有一個可靠的手動分閘裝置, 在緊急的情況下可手動分閘, 手分速度可完全滿足技術要求, 具備分斷短路電流的能力。
2.2 合閘控制系統出現故障時能夠合閘
也就是說當合閘控制系統出現故障, 而這時必須要合閘的情況下（ 這種情況是非常少的） , 這時候有兩種情況, 一種是操作電源也沒有了, 另一種是還有操作電源, 這時候, 在有操作電源的情況下, 可直接將電源加到合閘線圈的兩端（ 該線圈兩端已經引到端子上） 可用50A 直流接觸器操作, 通電就可直接合閘; 在沒有操作電源的情況下, 可用廠家提供的手提電源箱, 該電源箱在一次性充滿電的情況下可進行30 次的分、合閘循環操作, 只要將它與端子上引出的合閘線圈兩端相接, 直接可進行合閘操作, 由于手提電源箱帶有繼電保護接口, 所以不會失去繼電保護。
2.3 電磁線圈不易燒損
在原來彈簧機構和電磁操作機構中, 由于輔助開關的擊穿或機構的卡滯等原因造成分、合閘線圈長時間的通電, 使得分、合閘線圈燒損經常發生。現采取的措施是兩個線圈前均加有一個長延時保護直流空氣開關, 能可靠的保護線圈, 使得分、合閘線圈不可能長期通電。控制過程上給出了兩個條件, 一是在固定分合閘時間內檢測到位置信號, 經短延時斷開電源; 二是沒檢測到位置信號, 到達固定分合閘時間斷開電源并報警輸出故障信號, 這樣就可避免上述故障, 提高了可靠性。
2.4 可靠的永磁控制器
控制回路的發展經歷了從普通繼電器控制方式向大功率電力電子器件控制方式轉變的過程。普通繼電器控制方式采用直流繼電器控制分合閘線圈, 來達到控制開關分合閘的目的。
繼電器控制方式存在體積大、壽命短、延遲時間長、接點粘連等問題, 因此其使用受到了很大的限制。
永磁控制器采用大功率電力電子器件IGBT 開關管。該方式采用單片機的設計方案, 因此其具有以下優點: 體積小、功能強大、延遲時間短、壽命長等。基于上述優點該類型的永磁控制器獲得了較為廣泛的應用。
2.5 不易失磁的永磁材料
永磁機構的永磁材料采用的是釹鐵硼, 經過近10 年的發展和經驗, 其壽命可達到10 萬次以上還保持良好的磁性。可靠穩定的性能確保了永磁機構的安全, 促進了真空開關的發展。
3 永磁機構與彈簧機構的比較
真空斷路器的驅動機構, 從最初的電磁操動機構發展到現在廣泛應用的彈簧操動機構,帶動了真空斷路器的發展。永磁機構的出現是斷路器機構的一次重大突破。
彈簧機構利用交直電動機對彈簧進行預儲能,利用彈簧能進行分合閘操作,從而對電源要求低,交直流均可操作,電源丟失后仍可以完成一個和分循環,因此得到廣泛的應用。但彈簧機構（ 如圖4） 有其自身不可克服的缺點:零部件數量多、要求加工精度高、制造工藝復雜、成本高、產品可靠性不易保證。限制了真空開關向電氣壽命免維護等要求更高的方向發展。
永磁機構（ 如圖3） 特點是: 零部件數量少、電磁操作、永磁保持。動作過程簡單、無緩沖器、儲能裝置、分閘彈簧脫扣器、分合閘摯子等。機構零部件比彈簧機構減少80%以上,大大降低了故障率, 可直接用標準電壓（ DC110/220V） 進行操作, 基本可以達到免維護,為高參數真空開關開辟了一條新的路徑。
據統計2004 年～2007 年, 邯鋼動力廠使用的永磁機構真空開關, 在機構上沒有發生一起故障, 而彈簧機構的真空開關機構部分就發生了5 次故障, 影響公司生產累計20h, 造成了巨大的經濟損失。
4 結論
智能型永磁機構真空斷路器以永磁機構為基礎采用電磁操作、永磁保持的方式, 元件極少, 動作過程簡單, 從而保證運行中的可靠性, 降低了故障率, 達到免調試、少維護, 受到操作者及維護人員的好評, 便于推廣應用。