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浅谈永磁机构真空断路器的性能指标 1? 概述??? 真空断路器的驱动机构，从最初的电磁操动机构，发展到现在广泛应用的弹簧操动机构。带动了真空开关的发展。弹簧机构利用交直流两用电动机对弹簧进行预储能，利用弹簧能进行分合闸操作，从而对电源要求低，交直流均可操作，电源丢失仍可完成一个合分循环，因此得到广泛应用。但弹簧机构也有其自身不可克服的缺点：零件数量多，要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，产品可靠性不易保证，限制了真空开关向电气寿命、免维护等要求更高的方向发展。因此，近年来出现了永磁机构真空断路器。为高参数真空开关开辟了一条新的路径。??? 从永磁机构的结构上可看出，其动作过程简单，机构零件比弹簧机构减少80%以上，大大降低了故障率，基本可达到免维护。因此近年来。国内外有众多的厂家相继推出了多种多样的永磁机构真空断路器。由于永磁机构是一个涉及多学科较复杂的高技术产品。若达到IEC及GB等国际和国家标准尚需进行细致的工作。2001年起北京龙源开关公司联合大连理工大学、四方华能、中科院等单位，吸取了国际上最先进的永磁技术开始永磁机构的研发。相继推出了MDS-12系列户内、户外永磁机构真空断路器．并通过了全部的型式试验。特别是短路分断40kA大电流试验也按照自动重合闸操作顺序进行并顺利通过，更加充分证明了永磁机陶与真空断路器配合能更好的发挥真空断路器的电气胜能。为推动永磁机构技术的发展，将我们在永磁机构真空断路器的研发经验作以介绍。??? 永磁机构真空开关产品简单划分有以下3大类：??? (1)一种结构形状为圆柱型(见图1、2)，采用单稳态设计，合闸位置采用永磁锁扣，分闸位置采用弹簧锁扣，用一个电磁线圈来完成分合闸操作；??? (2)一种是垂直布置的带有储能电容的双稳态永磁结构(见图3、4)：??? (3)一种是横置式的带有手分装置的双稳态永磁结构(见图5、6)。 ? 2? 机构本体相关问题的讨论2.1? 关于励磁线圈的工作电压??? 永磁机构的工作电压关系到用户使用成本与可靠性。目前我们国内的继电保护及操作电源多采用直流操作电源，电源电压为DC220V和DCl00V。电池容量从几Ah到几百Ah。所以我们认为永磁机构的工作电压应为 和，这样用户可以用已有的电源系统，节省开支。工作电压确定为 和后，我们着手重点解决永磁机构的效率问题，因为只有高效率才能解决低电压下的自动重合闸问题。要在DCl87V和DC95V自动重合闸，不会造成电源压降，从而可靠的自动重合，动态特性非常关键。我们经过上千次的设计、验证、修改、再验证，最终使横置式永磁机构能可靠的完成低电压下自动重合闸功能，其工作电压电流如下：分断容量20～25kA断路器，/10A(合闸线圈电流)/12A(分闸线圈电流)，分断容量31.5kA断路器，/16A(合闸线圈电流)/25A(分闸线圈电流)，分断容量40kA断路器，/40A(合闸线圈电流)/56A (分闸线圈电流)。合闸脉冲宽度为50ms，分闸脉冲宽度为30ms。合闸平均速度为0.6~0.8m/s，分闸初速度为0.95-1.1m/s。2.2? 合分闸弹跳与磁保持力??? 永磁机构结构简单，无缓冲器、储能装置、分闸弹簧脱扣器、分合闸挚子等。如何保持合闸弹跳≤1.5ms，分闸反弹≤1.0mm等这些重要参数，这就要求合分闸超行程与触头弹簧很好的配合。永磁机构由于其自身特点在接近顶端时有个加速过程(见特性曲线图7)，这对合闸十分有利，大大提高了预击穿速度，增大了关合短路电流能力。但如果调配不当，就会造成大幅度弹跳，将造成严重的不良后果，为此必须与触头弹簧和超行程很好的调配，才能很好解决合闸弹跳问题。在这点我们已达到的数值为：合闸弹跳，直动式结构≤1.5ms、杠杆结构≤0.5ms：分闸反弹，直动式结构、杠杆结构均为0ms。为了能够满足动稳定的需要，使开关有一定的剩余保持力，通过型式试验验证，其剩余保持力，应不小于30%为宜。 ? 2.3? 电磁饱和特性??? 永磁机构电磁设计，必须考虑动态特点，启动电流与结束电流差值应在15%~30%之间，过大就会造成失控，产生不应有的弹跳。甚至烧坏线圈，由永磁机构的电气特性可知(见图8、9)，动作电流自口点上升到6点时，铁心开始动作，由于反电动势的作用，电流开始下降，当电流降至c点时，机构铁心运动到位停止，电流升到e点进入饱和区，一般用位置传感器与电子控制开关控制，在d点切断线圈电流，而用直流接触器则要到e点才能切断线圈电流。我们在此设计时考虑到，光靠位置传感器检测出分合闸位置，用功率模块切断d点电流，这个方法看上去可行，但由于机械、温度、电源波动等都会影响其分合闸可靠性。因此在控制上我们给出了两个条件，一是固定给出分合闸时间，在此时间内检测到位置信号，经短延时断开电源；没检测到