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永磁断路器,保障电力安全的新技术

来源:亮报   时间:2012-07-11 09:39  阅读:0

  编者按 今天,以可再生能源发电、智能电网为代表的新元素正给电力系统带来深刻的变革,而安全生产和电力可靠性也越来越重要,电力设备安全则是电力系统安全的重要保障。近日,在北京召开了发电行业安全可靠性暨永磁断路器新技术作用的交流会,大家就相关问题展开热烈讨论。

永磁断路器,保障电力安全的新技术

  断路器是电力系统中担负控制和保护双重任务的重要开关设备之一,而操动机构是断路器的重要组成部分,其性能的好坏将直接影响到断路器工作性能与质量的优劣。

  相关统计资料,操动机构故障占断路器故障的70%左右。由此可见,操动机构是电力系统的最大“安全隐患”,其性能的好坏将影响到整个电力系统能否可靠稳定运行。而操动机构历经了电磁机构—弹簧机构—永磁机构这一演变过程,永磁断路器的出现,对于整个电力系统的稳定运行具有十分重要的意义。

  现状:中资外资两大阵营竞争

  目前,中国永磁开关产业尚处于发展初级阶段,有资料显示,2010年产量仅3.5万台。随着永磁开关产品性能的逐渐提高和推广力度的加大,永磁开关将在钢铁、化工、煤炭等大型工业企业中扩大应用。

  现阶段,中国生产永磁开关规模化企业主要分为外资和内资两大类。外资代表性企业有特瑞德、ABB、施耐德和伊顿。内资企业有森源、永大、华源、四方华能等企业,产品电压等级覆盖12~40.5千伏的永磁开关。

  问题:安全可靠抗干扰是持续热点

  首先是电容器安全问题。因电子元器件的抗老化能力较差,其连续使用时间短,尤其是大容量电解电容器的使用,有可能造成新的故障源。另外,电容器电量如何进行检测以及使用寿命都是应用维护的热点问题。

  其次是机构稳定性。机构设计要留有一定的裕度,保持力能否满足;双稳态机构存在中间卡滞的问题,分体式机构存在因任一相操动力不够而造成分合不到位的情况。

  另外,控制回路可靠性的问题也很重要。永磁控制器采用大功率电力电子器件IGBT开关管,具有体积小、功能强大、延迟时间短、寿命长等特点。但是,由于电力电子器件耐受电压电流冲击的能力较低,如果保护电路不完善,这些器件是非常容易损坏的。

  最后是抗干扰性问题。永磁机构控制器有的安装于断路器本体内部,在开断故障电流时控制器所受到的电磁干扰是非常恶劣的,因此作为断路器的控制设备必须具有很高的抗干扰性,才能保证断路器的正常动作,否则就会出现断路器误动或拒动的问题。

  趋势:同步关合与状态监测是未来方向

  未来,同步关合技术与状态监测技术将是未来的发展方向,同时,新型传感器与数字化技术将为永磁断路器的应用增加科技手段。

  所谓同步关合技术是指断路器动、静触头在控制系统的控制下,在系统电压波形的指定相角处关合,使得空载变压器、电容器和空载线路等电力设备在对自身和系统冲击最小的情况下投入电力系统的一种智能控制技术。

  永磁操动机构的开关借助于光电传感器的光、电信号的转换和数字电路的接口,控制精度在微秒数量级,可准确执行光电指令信号,使得在弹簧机构中很难实现的闭环控制成为可能。所以,同步开关的研究仍是未来的一个发展趋势。

  对开关电器而言,状态检修的基础是利用现代传感器技术和计算机技术对运行中的开关进行实时状态监测,并对其健康水平进行评估或诊断。因此,研究可靠的检测装置和检测方法,包括监测绝缘以及电气参数的劣化与故障,机械参数与物理参数的诊断等,是开关智能化的重要组成部分。

  同时,光电式电流传感器和电压传感器在高压领域中替代了传统的电磁式电流互感器和电压互感器,解决了智能化高压电器设备中传感技术的难题。目前,已经大量应用的信号数字化传输技术大大缓解了信号传播中干扰的影响程度等。

  【 声音 】

  永磁开关智能化涉及很多领域的创新发展,如传感技术、微电子技术、计算机技术、信息技术以及断路器本身及操动机构等方面,随着技术进步,性能优越的智能化永磁开关终将会发挥越来越重要的作用。 (单位、作者:国网电科院专家 张重乐)

编辑:赵岩
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