論文導讀：目前我國大量使用的10KV真空斷路器，均為吸納國外先進技術，立足于國產原材料和工藝的基礎上，研制成功的擁有自主知識產權和專利技術的真空斷路器。配用單穩態永磁機構，具有結構簡單、零部件少、可靠性高、免維護等特點。但是永磁機構真空斷路器也有其自身的缺點，其中一個最致命的缺點----無手動合閘功能。
關鍵詞：10KV真空斷路器，手動合閘，永磁機構

　　目前我國大量使用的10KV真空斷路器，均為吸納國外先進技術，立足于國產原材料和工藝的基礎上，研制成功的擁有自主知識產權和專利技術的真空斷路器。配用單穩態永磁機構，具有結構簡單、零部件少、可靠性高、免維護等特點。適用于城網、農網、礦山及鐵道等戶外運行環境，目前己在全國許多城市的城鄉電網、工礦企業等配電網中掛網運行，其運行狀況良好。
　　1戶外真空斷路器手動合閘功能的實現
　　隨著配電系統自動化的迅速發展，用戶對開關設備的功能要求也越來越完善。與彈簧機構真空斷路器相比，永磁機構真空斷路器優點很多，其優點在前面的部分己介紹過，在此不再贅述。但是永磁機構真空斷路器也有其自身的缺點，其中一個最致命的缺點----無手動合閘功能。永磁機構真空斷路器的這個缺陷可以說是它的先天性不足，是其最大的劣勢，相反這恰恰是彈簧機構真空斷路器最顯著的特點。本文所研究的戶外真空斷路器實際產品中配用的是單穩態永磁機構，也同樣存在類似的缺陷。在正常情況下，該真空斷路器靠分、合閘控制系統控制其分、合閘操作，無需手動操作，而且可以遠距離控制。論文發表。但是，一旦分、合閘控制系統出現故障不能進行分、合閘操作時，用戶要求開關可以采用手動分、合閘裝置進行手動分、合閘操作。對于本文所研究的戶外真空斷路器手動分閘操作已經得到了很好的解決，它可以進行手動分閘操作，因為它的分閘操作與分閘保持都是靠分閘彈簧完成的，所以手動分閘速度與電流脈沖的分閘速度是一樣的。關于手動合閘的問題，從原理上講，單穩態永磁機構不能進行手動合閘操作，而且初步了解單穩態永磁機構真空斷路器的手動合閘功能到目前為止還沒有很好的解決方案。
　　2 手動合閘功能解決方案的提出
　　目前真空斷路器實際應用的操動機構主要是彈簧機構和永磁機構，彈簧機構真空斷路器的應用經驗已經比較成熟，而永磁機構作為新一代的操動機構也正逐步邁向成熟，永磁機構真空斷路器的許多應用經驗都來自于彈簧機構真空斷路器。正是基于此原因，本文在尋求永磁機構真空斷路器手動合閘功能的解決方案時，借鑒了彈簧機構真空斷路器手動合閘功能的解決辦法。為此本文提出了采用彈簧機構的手動儲能裝置與永磁機構配合來實現永磁機構真空斷路器手動合閘功能的解決方案。
　　3解決方案的試驗研究
　　對于永磁機構真空斷路器的手動合閘功能，本文擬采用的解決方案如下:利用彈簧機構的合閘儲能裝置與永磁機構配合來實現手動合閘功能。其原理為:利用手動儲能手柄為彈簧機構的合閘儲能彈簧進行手動儲能，不需要合閘鎖扣裝置進行儲能保持。當合閘儲能完畢，合閘彈簧的儲能釋放，通過輸出拐臂帶動永磁機構動鐵心進行手動合閘操作。確定了解決方案之后，本文通過實際的安裝調試及試驗來驗證該方案的可行性。在此涉及到兩個參量，一個是合閘彈簧的拉動距離lT，就是指合閘彈簧儲能完畢時所處的最大儲能位置與合閘彈簧儲能釋放完畢時所處的位置之間的距離，另一個是永磁機構的動鐵心行程ly。經過多次的試驗與調試發現，當lT與ly之間的關系不同時，會產生不同的結果:如果lT>ly、，那么永磁機構能夠可靠合閘，但彈簧機構合閘彈簧的儲能不能完全釋放;如果lT<ly，那么彈簧機構合閘彈簧的儲能能夠完全釋放，但永磁機構不能可靠合閘;如果lT=ly，那么永磁機構能夠可靠合閘，彈簧機構合閘彈簧的儲能也能夠完全釋放，完成手動合閘操作。論文發表。嚴格保證lT與ly相等在工程實際當中是不現實的，因為機械加工本身存在的誤差較大，在各部件的裝配過程中也會產生累計誤差，任何一個部件的誤差偏大都很可能會導致不能可靠合閘或合閘彈簧的儲能不能完全釋放。因此需要研究lT與ly之間偏差有多大能夠保證手動合閘功能可靠實現。經過試驗驗證，當lT與ly之間偏差為土3mm時，能夠保證手動合閘功能可靠實現，并經過多次試驗測得手動合閘的平均速度為0.96m/s。上述解決方案的缺點是要求的加工精度較高，因此本文在上述研究的基礎上修改了解決方案，即加上彈簧機構的合閘鎖扣裝置，當lT<ly時，彈簧機構合閘彈簧的儲能釋放完畢，利用彈簧機構合閘鎖扣裝置，將永磁機構的動鐵心進行鎖扣，這樣也可以保證手動合閘功能可靠實現，經過多次試驗測得手動合閘的平均速度為0.97m/ s。改進后的解決方案與改進前相比，lT與ly之間偏差可達到5mm，但在手動合閘之后，進行下一次分閘時需要先將合閘鎖扣脫扣，才能保證分閘完成，否則不能實現分閘動作，這也就使得改進后的方案在操作上稍微有些繁瑣。本文對手動合閘功能進行了上述研究，兩種解決方案均可實現手動合閘功能，但兩種方案具有各自的缺點，因此還有待于進一步的研究。
　　4試驗的安裝調試過程中所遇到的問題及其解決辦法
　　在對戶外真空斷路器試驗的安裝與調試過程中，有時會出現合閘合不上等現象，本文對產生此種現象的原因進行了分析并給出了解決辦法。產生合閘合不上的原因主要來自兩個方面:一是提供合閘動力的永磁機構本體不能滿足要求;二是阻礙合閘操作的反力太大造成合閘失敗。
　　4.1 永磁機構本體原因。
　　永磁機構合閘動力主要來自合閘電流所產生的磁場對動鐵心的電磁吸力，在合閘阻力(主要包括分閘彈簧力和觸頭彈簧力)滿足要求的情況下，合閘合不上主要有以下兩方面原因:一是合閘電流對動鐵心的電磁力不夠，導致動鐵心不能克服合閘阻力完成合閘操作;二是合閘電流對動鐵心的電磁力能夠滿足要求，但由于永磁體對動鐵心的保持力不夠而導致合閘合不上，合閘線圈通電，驅動動鐵心合閘，當動鐵心運動到合閘位置時，由于永磁體的保持力不夠，動鐵心不能保持在合閘位置，最終導致合閘操作失敗。
　　 　　如果斷路器在合閘過程中出現有時合不上，有時能合上，而且在能合上閘時的合閘速度能夠滿足斷路器機械特性參數要求，那么此時合不上閘就是由于永磁體的保持力不夠所致。解決辦法是增加永磁片的數目，使其保持力足夠大，從而使斷路器能夠可靠合閘。如果斷路器總是合不上閘，不妨拆去其中的一相或兩相滅弧室，使永磁機構帶動兩相或一相滅弧室進行合閘操作，如果此時斷路器能夠正常合閘，則說明是由于永磁機構合閘電流對動鐵心的電磁力不夠而導致合不上閘。
　　4.2合閘阻力太大原因。
　　當永磁機構合閘電流對動鐵心的電磁力足夠大，永磁體的保持力也足夠大時，如果產生合閘合不上的現象，那么應該考慮是由于合閘阻力太大造成的。永磁機構合閘阻力太大主要是由于分閘彈簧力和觸頭彈簧力兩方面原因引起的。合閘過程中，永磁機構一方面要提供合閘操作的動力，同時也要為下一次的分閘操作儲能，將永磁機構的部分動能轉化為分閘彈簧的彈性勢能，儲存在分閘彈簧中。在整個合閘過程中都伴隨這種能量的轉化，分閘彈簧力由始至終阻礙著合閘操作，它也是導致合閘合不上的主要原因之一。而觸頭彈簧僅僅在滅弧室動觸頭運動到超行程階段時對合閘產生阻礙作用，它的能量同樣也是由永磁機構在合閘過程中為其儲能的，因此觸頭彈簧力太大也會導致合閘合不上。是否由于觸頭彈簧力太大引起的合不上閘很好判斷，也很好解決。由于觸頭彈簧力的大小與動觸頭的超行程大小有關，超行程越大，觸頭彈簧力也就越大，因此可以通過測量斷路器的超行程大小來判斷是否由于觸頭彈簧力太大造成合閘失敗。一般情況下，要求斷路器的超行程為1.7-3mm，如果超過這個范圍則說明觸頭彈簧力過大。解決辦法是通過調整絕緣拉桿減小超行程，減小觸頭彈簧力，使合閘操作可靠完成。在永磁機構本體以及動觸頭超行程(也就是觸頭彈簧力)能夠滿足要求的條件下，如果分閘速度較大，那么合不上閘可能是由于分閘彈簧力過大造成的，不妨調松分閘彈簧，減小分閘彈簧力，看此時能否合閘，如果能夠合閘而且分閘速度也能夠滿足要求時，則說明是由于分閘彈簧力過大造成的，解決的辦法就是調松分閘彈簧，減小分閘彈簧力。論文發表。如果通過調松分閘彈簧能夠合閘，但是分閘速度不能滿足機械特性參數要求，那么說明合閘合不上不是分閘彈簧力的原因造成的，此時要考慮永磁機構本體的原因。

【參考文獻】
[1]. 樓家法 著. 高壓開關機構設計[M]. 機械工業出版社, 1981
[2]. 章名濤,肖如鴻著. 電機的電磁場[M]. 機械工業出版社,1988
[3]. 林莘著. 永磁機構與真空斷路器[M]. 機械工業出版社, 2002
[4]. 徐國政等編著. 高壓斷路器原理和應用[M]. 清華大學出版社, 2000
[5]. (美)金建銘著,王建國譯. 電磁場有限元方法[M]. 西安電子科技大學出版社, 1998