论文导读：目前我国大量使用的10KV真空断路器，均为吸纳国外先进技术，立足于国产原材料和工艺的基础上，研制成功的拥有自主知识产权和专利技术的真空断路器。配用单稳态永磁机构，具有结构简单、零部件少、可靠性高、免维护等特点。但是永磁机构真空断路器也有其自身的缺点，其中一个最致命的缺点----无手动合闸功能。
关键词：10KV真空断路器，手动合闸，永磁机构
目前我国大量使用的10KV真空断路器，均为吸纳国外先进技术，立足于国产原材料和工艺的基础上，研制成功的拥有自主知识产权和专利技术的真空断路器。配用单稳态永磁机构，具有结构简单、零部件少、可靠性高、免维护等特点。适用于城网、农网、矿山及铁道等户外运行环境，目前己在全国许多城市的城乡电网、工矿企业等配电网中挂网运行，其运行状况良好。
1户外真空断路器手动合闸功能的实现
随着配电系统自动化的迅速发展，用户对开关设备的功能要求也越来越完善。与弹簧机构真空断路器相比，永磁机构真空断路器优点很多，其优点在前面的部分己介绍过，在此不再赘述。但是永磁机构真空断路器也有其自身的缺点，其中一个最致命的缺点----无手动合闸功能。永磁机构真空断路器的这个缺陷可以说是它的先天性不足，是其最大的劣势，相反这恰恰是弹簧机构真空断路器最显著的特点。本文所研究的户外真空断路器实际产品中配用的是单稳态永磁机构，也同样存在类似的缺陷。在正常情况下，该真空断路器靠分、合闸控制系统控制其分、合闸操作，无需手动操作，而且可以远距离控制。论文发表。但是，一旦分、合闸控制系统出现故障不能进行分、合闸操作时，用户要求开关可以采用手动分、合闸装置进行手动分、合闸操作。对于本文所研究的户外真空断路器手动分闸操作已经得到了很好的解决，它可以进行手动分闸操作，因为它的分闸操作与分闸保持都是靠分闸弹簧完成的，所以手动分闸速度与电流脉冲的分闸速度是一样的。关于手动合闸的问题，从原理上讲，单稳态永磁机构不能进行手动合闸操作，而且初步了解单稳态永磁机构真空断路器的手动合闸功能到目前为止还没有很好的解决方案。
2 手动合闸功能解决方案的提出
目前真空断路器实际应用的操动机构主要是弹簧机构和永磁机构，弹簧机构真空断路器的应用经验已经比较成熟，而永磁机构作为新一代的操动机构也正逐步迈向成熟，永磁机构真空断路器的许多应用经验都来自于弹簧机构真空断路器。正是基于此原因，本文在寻求永磁机构真空断路器手动合闸功能的解决方案时，借鉴了弹簧机构真空断路器手动合闸功能的解决办法。为此本文提出了采用弹簧机构的手动储能装置与永磁机构配合来实现永磁机构真空断路器手动合闸功能的解决方案。
3解决方案的试验研究
对于永磁机构真空断路器的手动合闸功能，本文拟采用的解决方案如下:利用弹簧机构的合闸储能装置与永磁机构配合来实现手动合闸功能。其原理为:利用手动储能手柄为弹簧机构的合闸储能弹簧进行手动储能，不需要合闸锁扣装置进行储能保持。当合闸储能完毕，合闸弹簧的储能释放，通过输出拐臂带动永磁机构动铁心进行手动合闸操作。确定了解决方案之后，本文通过实际的安装调试及试验来验证该方案的可行性。在此涉及到两个参量，一个是合闸弹簧的拉动距离lT，就是指合闸弹簧储能完毕时所处的最大储能位置与合闸弹簧储能释放完毕时所处的位置之间的距离，另一个是永磁机构的动铁心行程ly。经过多次的试验与调试发现，当lT与ly之间的关系不同时，会产生不同的结果:如果lT>ly、，那么永磁机构能够可靠合闸，但弹簧机构合闸弹簧的储能不能完全释放;如果lT<ly，那么弹簧机构合闸弹簧的储能能够完全释放，但永磁机构不能可靠合闸;如果lT=ly，那么永磁机构能够可靠合闸，弹簧机构合闸弹簧的储能也能够完全释放，完成手动合闸操作。论文发表。严格保证lT与ly相等在工程实际当中是不现实的，因为机械加工本身存在的误差较大，在各部件的装配过程中也会产生累计误差，任何一个部件的误差偏大都很可能会导致不能可靠合闸或合闸弹簧的储能不能完全释放。因此需要研究lT与ly之间偏差有多大能够保证手动合闸功能可靠实现。经过试验验证，当lT与ly之间偏差为土3mm时，能够保证手动合闸功能可靠实现，并经过多次试验测得手动合闸的平均速度为0.96m/s。上述解决方案的缺点是要求的加工精度较高，因此本文在上述研究的基础上修改了解决方案，即加上弹簧机构的合闸锁扣装置，当lT<ly时，弹簧机构合闸弹簧的储能释放完毕，利用弹簧机构合闸锁扣装置，将永磁机构的动铁心进行锁扣，这样也可以保证手动合闸功能可靠实现，经过多次试验测得手动合闸的平均速度为0.97m/ s。改进后的解决方案与改进前相比，lT与ly之间偏差可达到5mm，但在手动合闸之后，进行下一次分闸时需要先将合闸锁扣脱扣，才能保证分闸完成，否则不能实现分闸动作，这也就使得改进后的方案在操作上稍微有些繁琐。本文对手动合闸功能进行了上述研究，两种解决方案均可实现手动合闸功能，但两种方案具有各自的缺点，因此还有待于进一步的研究。
4试验的安装调试过程中所遇到的问题及其解决办法
在对户外真空断路器试验的安装与调试过程中，有时会出现合闸合不上等现象，本文对产生此种现象的原因进行了分析并给出了解决办法。产生合闸合不上的原因主要来自两个方面:一是提供合闸动力的永磁机构本体不能满足要求;二是阻碍合闸操作的反力太大造成合闸失败。
4.1 永磁机构本体原因。
永磁机构合闸动力主要来自合闸电流所产生的磁场对动铁心的电磁吸力，在合闸阻力(主要包括分闸弹簧力和触头弹簧力)满足要求的情况下，合闸合不上主要有以下两方面原因:一是合闸电流对动铁心的电磁力不够，导致动铁心不能克服合闸阻力完成合闸操作;二是合闸电流对动铁心的电磁力能够满足要求，但由于永磁体对动铁心的保持力不够而导致合闸合不上，合闸线圈通电，驱动动铁心合闸，当动铁心运动到合闸位置时，由于永磁体的保持力不够，动铁心不能保持在合闸位置，最终导致合闸操作失败。
如果断路器在合闸过程中出现有时合不上，有时能合上，而且在能合上闸时的合闸速度能够满足断路器机械特性参数要求，那么此时合不上闸就是由于永磁体的保持力不够所致。解决办法是增加永磁片的数目，使其保持力足够大，从而使断路器能够可靠合闸。如果断路器总是合不上闸，不妨拆去其中的一相或两相灭弧室，使永磁机构带动两相或一相灭弧室进行合闸操作，如果此时断路器能够正常合闸，则说明是由于永磁机构合闸电流对动铁心的电磁力不够而导致合不上闸。
4.2合闸阻力太大原因。
当永磁机构合闸电流对动铁心的电磁力足够大，永磁体的保持力也足够大时，如果产生合闸合不上的现象，那么应该考虑是由于合闸阻力太大造成的。永磁机构合闸阻力太大主要是由于分闸弹簧力和触头弹簧力两方面原因引起的。合闸过程中，永磁机构一方面要提供合闸操作的动力，同时也要为下一次的分闸操作储能，将永磁机构的部分动能转化为分闸弹簧的弹性势能，储存在分闸弹簧中。在整个合闸过程中都伴随这种能量的转化，分闸弹簧力由始至终阻碍着合闸操作，它也是导致合闸合不上的主要原因之一。而触头弹簧仅仅在灭弧室动触头运动到超行程阶段时对合闸产生阻碍作用，它的能量同样也是由永磁机构在合闸过程中为其储能的，因此触头弹簧力太大也会导致合闸合不上。是否由于触头弹簧力太大引起的合不上闸很好判断，也很好解决。由于触头弹簧力的大小与动触头的超行程大小有关，超行程越大，触头弹簧力也就越大，因此可以通过测量断路器的超行程大小来判断是否由于触头弹簧力太大造成合闸失败。一般情况下，要求断路器的超行程为1.7-3mm，如果超过这个范围则说明触头弹簧力过大。解决办法是通过调整绝缘拉杆减小超行程，减小触头弹簧力，使合闸操作可靠完成。在永磁机构本体以及动触头超行程(也就是触头弹簧力)能够满足要求的条件下，如果分闸速度较大，那么合不上闸可能是由于分闸弹簧力过大造成的，不妨调松分闸弹簧，减小分闸弹簧力，看此时能否合闸，如果能够合闸而且分闸速度也能够满足要求时，则说明是由于分闸弹簧力过大造成的，解决的办法就是调松分闸弹簧，减小分闸弹簧力。论文发表。如果通过调松分闸弹簧能够合闸，但是分闸速度不能满足机械特性参数要求，那么说明合闸合不上不是分闸弹簧力的原因造成的，此时要考虑永磁机构本体的原因。
【参考文献】
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