【原】断路器操作机构的发展与应用（3）

3.3合分闸速度的调整

在合闸过程中，储能弹簧的能量，一部分克服阻力，产生加速度，使断路器合闸；另一部分拉伸分闸弹簧，转化为分闸过程的能量而储存起来。如果合闸弹簧的能量大，在克服阻力、拉伸分闸弹簧的同时，有足够大的力量，产生较大的加速度，合闸速度就高；反之，合闸速度就低，甚至合不上闸。可见，合闸弹簧是影响合闸速度最重要的因素。当然凸轮曲面的形状对合闸速度及其分布也至关重要。但对于给定的机构，只能靠调合闸弹簧力的大小来调整合闸速度。
　　当合闸弹簧力增加时，合闸速度会随之增大。但增加到一定值后，速度的增大不明显。如果还不能满足对合闸速度的要求，就只能改变凸轮曲面的形状，凸轮曲面形状对合闸速度的影响更大。
　　分闸速度取决于分闸弹簧和超行程的大小。分闸弹簧和触头压力弹簧的能量来源于合闸弹簧。首先调整好超程和分闸弹簧，使分闸速度为某一合适值，再调合闸速度才有意义。一般地说，对于给定的合闸弹簧，断路器的分闸速度升高，合闸速度就会降低。为了使断路器运行在最佳状态，有时要对合、分闸速度反复调整。
　　在调试过程中，分闸速度居高不下；为了断路器可靠闭合，就增大合闸弹簧力，这样合闸速度也偏大。为了降低合闸速度，把弹簧力减小，又合不上闸，这是分闸弹簧性能过硬所致。若换成性能较软的分闸弹簧，则很容易调试。如果这种断路器过去配电磁机构，现在换成CT17—35的弹簧机构，必须把分闸弹簧换成性能软一点的，才好调试。
　　合闸速度必须在断路器一次合闸到位的情况下测试；有时因超行程太大或其他原因，造成阻力过大，合闸不完全到位，这时测得的合闸速度可能很低，这不代表断路器真正的合闸速度。如果是合闸后立即自动储能，这种合闸不完全到位的情况往往被新的储能过程掩盖，不易发现，但只要仔细观察，或在合闸后不立即储能，还是很容易判断的。
3.4合、分闸时间的调整

断路器固有分闸时间指接到分闸命令到所有极的触头分离的时间间隔。合闸时间是从接到合闸命令到所有极的触头闭合的时间间隔。
　　固有分闸时间由两部分组成：一部分从分闸命令发出到分闸半轴解扣；另一部分从分闸半轴解扣到动静触头分离。后一部分决定于从分闸半轴到动触头之间的机械传动过程。对于给定的机构和断路器，它是固定的，不便调整。为了调整分闸时间，只能对分闸半轴解扣前的一段时间进行调整。这前一段时间，主要由分闸电磁铁的特性、电磁铁顶杆到顶板的间隙、顶杆的作用点和分闸半轴解扣所需力的大小来决定。分闸电磁铁的力大，顶杆与顶板的间隙大(在适度的范围内)，顶杆的作用点到半轴的距离大，解扣所需的力小，分闸时间就短，反之就长。
　　在不更换电磁铁的条件下，加大电磁铁的复位弹簧，减小顶杆与顶板间隙，减小顶杆作用点到分闸半轴的距离，加大分闸半轴扣接量，加大分闸半轴的扭簧，都是加大分闸时间的好方法。反之，分闸时间就减小。用此办法，也可对低电压的性能进行调整。
　　调分闸半轴的扣接量虽然对分闸时间和低电压性能有明显影响，但此举必须慎用。分闸半轴的扣接量必须保证在2～4mm之间。扣接量太小会损坏半轴；扣接量太大，低电压下可能脱不开。如果以上办法都达不到要求，可以更换分闸电磁铁。同样的方法，可以对合闸时间进行调整。

4.永磁操作机构的发展概况

自1989年英国曼彻斯特大学系统与能量组为GEC公司设计了第一台永磁操作机构模型起，永磁操作机构就成了世界各国开发的热点。永磁操作机构的显著优点是：结构简单零部件少，可靠性高及操作能耗小。当其与真空断路器配合使用，组成自动重合器系统，应用于变电站（开关柜）和柱上开关，使配电网的可靠性和自动化程度有很大提高。在欧洲市场已出现以电池作为操作能源，可10年免维护的永磁操作机构及控制系统。上世纪末，国际上永磁操作机构的发展概况大致如下：

ABB Calor Emag开关设备公司，在1997年开发了一种新型利用永磁操作机构的VM1型真空断路器。操作机构是永磁方形双线圈结构，仅用7个活动元件代替了由数百个零件组成的传统结构。在10万次操作寿命中不需维修，是传统操作机构的3倍。目前VM1真空断路器的额定电压为12175和24KV，额定电流为2000-3150A，额定开断电流为25-50KA。

英国IPEC公司的永磁操作机构采用圆粒形双线圈结构，并且把永磁体由静铁芯移到了动铁芯。

荷兰Holec 公司的MMS型真空断路器采用的永磁操作机构其特点是：合闸、合闸保持和分闸的磁路是分开的，只有合闸位置靠永磁体保持，机构的终止位置是分闸位置，分闸操作仅靠开关触头的弹簧力和分闸弹簧力，通过合闸线圈使之释放能量。它的短路开断电流为31.5KA，分合闸时间偏差不超过1ms。

国内在近一、二年里，一些高等院校、研究机构及从事高压断路器产品开发制造的公司，正开展永磁操作机构的研制，也已开发出了一些初级阶段的产品，还未形成系列化产品，性能也很不稳定。

根据专家的估计，国际上这一领域内系统的理论还远未成熟，还有许多实验研究工作要做。国内的理论及实验研究工作还刚刚起步。因此这种使用新材料、新工艺及新原理，使真空断路器的磁力驱动装置实现低能耗，高可靠性的永磁操作机构的研究发展前景及市场前景将是十分宽阔的。

传统的电动弹簧操作机构及电磁操作机构，由于它们的结构复杂，可靠性低，能耗大，成为提高真空断路器的可靠性和提高其免维护水平的障碍。同时，由于断路器是实现配电网控制的关键电气设备，因而传统操作机构也制约了配电网自动化，运动化和智能化的发展。

而永磁操作机构比传统操作机构，其结构大为简单，合、分闸能耗大大降低，从而能极大的提高了真空断路器的运行可靠性和免维护水平，并为配电网实现自动化、运动化、智能化提供了必要的技术条件。