永磁機(jī)構(gòu)已在我國制造部門和運(yùn)行部門形成了熱潮，國家電網(wǎng)公司在“關(guān)于發(fā)布《國家電網(wǎng)公司重點(diǎn)應(yīng)用新技術(shù)目錄》的通知”(國家電網(wǎng)科(2006)323號)中明確將永磁操動機(jī)構(gòu)、小型化、免維護(hù)的真空技術(shù)列為配電與用電的新技術(shù)應(yīng)用方向。

　　一、永磁操動機(jī)構(gòu)不同類型及結(jié)構(gòu)的比較

　　永磁操動機(jī)構(gòu)真空斷路器盡管被公認(rèn)為中壓開關(guān)的換代產(chǎn)品，代表了中壓開關(guān)發(fā)展的方向，但是由于存在著不同結(jié)構(gòu)和原理的永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器，因而在其應(yīng)用過程中也存在著是是非非。

　　在永磁機(jī)構(gòu)斷路器的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，從最初的永磁機(jī)構(gòu)操動原理派生發(fā)展出來了各種不同原理和結(jié)構(gòu)的永磁操動機(jī)構(gòu)，歸納起來可以分為兩個類型：單穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)和雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)。其中雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)的工作原理為分閘與合閘及保持都*永磁力;單穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)的工作原理為在儲能彈簧的幫助下快速分閘，并保持分閘位置，只有合閘保持*永磁力。

　　從世界上第一臺永磁真空斷路器投入商業(yè)運(yùn)行，到現(xiàn)在已超過17年。綜合比較各種結(jié)構(gòu)永磁真空斷路器的應(yīng)用情況，可以看到單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器通過電磁合閘、永磁保持及彈簧分閘，克服了彈簧操動機(jī)構(gòu)和雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)斷路器的不足之處，綜合體現(xiàn)了彈簧操動機(jī)構(gòu)和磁力操動機(jī)構(gòu)與真空滅弧室出力特性的良好配合，具有優(yōu)異的機(jī)械特性及電氣特性，能給出適當(dāng)?shù)暮祥l速度和分閘速度。而且，單穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)斷路器所需的操作功率與雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)斷路器相比顯著減小，這種結(jié)構(gòu)的斷路器具有更長的使用壽命和更高的可*性。這項(xiàng)技術(shù)穩(wěn)定地發(fā)展到今天，已成為能經(jīng)受住時(shí)間考驗(yàn)的成熟技術(shù)。但是，在中國國內(nèi)的應(yīng)用推廣上，由于某些較早進(jìn)入中國市場的國際知名大公司選擇了雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)作為真空斷路器的研發(fā)方向，且不論這種選擇是否恰當(dāng)，都在一定程度上對中國市場，尤其對中國國內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)起到了引導(dǎo)作用。今天，我們所看到的中國企業(yè)自行開發(fā)的永磁真空斷路器大都是雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的。

　　雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)在中國問世以來，在實(shí)際應(yīng)用中也出現(xiàn)了一些問題，其中，有些問題來自設(shè)計(jì)缺陷，有些則是產(chǎn)品質(zhì)量問題;但是這些問題的出現(xiàn)給整個永磁機(jī)構(gòu)的應(yīng)用帶來了一些陰影。雙穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器并沒有解決傳統(tǒng)彈操斷路器機(jī)械零部件和傳動部件過多的問題。下面列表分析單穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)真空斷路器與雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)真空斷路器的特點(diǎn)，希望能為中國的開關(guān)用戶和制造企業(yè)提供一點(diǎn)啟示：

　　單穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)真空斷路器特點(diǎn)

　　1)尖端材料科研成果，非NDB，穩(wěn)定性不受充磁、去磁過程或溫度變化影響

　　2)操作所需要的能量小，合閘50W，分閘能量小于1焦耳

　　3)電磁合閘、永磁保持、彈簧分閘，剛合速度和剛分速度均為最大

　　4)每相一個操動機(jī)構(gòu);完全直線運(yùn)動，傳動效率最高

　　5)結(jié)構(gòu)簡單，直動式斷路器，可全面克服機(jī)械故障

　　6)可以手動分閘

　　7)不能進(jìn)行手動合閘

　　雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)真空斷路器特點(diǎn)

　　1)從原理上可以實(shí)現(xiàn)手動合閘

　　2)只能使用矯頑力大于106 Am的稀土材料NDB。鐵芯材料需使用價(jià)格較貴的硅鋼片。生產(chǎn)成本高

　　3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件較多，不能完全克服機(jī)械故障

　　4)分閘操作與合閘操作耗能相同，都比較大

　　5)分閘操作與合閘操作及保持都*永磁力，難以解決分閘速度呈馬鞍形問題;與真空開關(guān)的負(fù)載特性不匹配

　　二、單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器原理及結(jié)構(gòu)簡介

　　2、1單穩(wěn)態(tài)永磁真空斷路器操動機(jī)構(gòu)的原理

　　2、1、1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　新一代的單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)尺寸非常小，每相一個操動機(jī)構(gòu)，這項(xiàng)成果被視為中壓真空開關(guān)誕生以來該領(lǐng)域中出現(xiàn)的最大突破。下圖為三相獨(dú)立單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　三相獨(dú)立單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　2、1、2工作原理

　　單穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動部件在目前所有操動機(jī)構(gòu)中最少，而且完全直線運(yùn)動，因此可將機(jī)械部件的磨損減到最小，故障率降到最低。機(jī)構(gòu)的中心部分有兩塊軟磁性合金材料，可提供超過230kg的觸頭壓力。合閘位置時(shí)，依*閉合磁路產(chǎn)生的觸頭壓力將機(jī)構(gòu)保持在合閘位置，磁軛將單線圈封在中間，線圈為機(jī)構(gòu)操作提供能源。

　　(1)合閘操作

　　在分閘位置，真空滅弧室的動觸頭由與驅(qū)動絕緣子連接的分閘彈簧保持在分閘位置。需要實(shí)行合閘操作時(shí)，控制模塊內(nèi)的合閘電容器向機(jī)構(gòu)線圈內(nèi)注入一個脈沖電流，當(dāng)動靜觸頭接觸后，動觸頭停止運(yùn)動，但動鐵心繼續(xù)運(yùn)動2mm，壓縮觸頭的壓力彈簧。動鐵心和磁軛之間通過磁力實(shí)現(xiàn)鎖扣，這時(shí)線圈電流進(jìn)一步增大，磁性材料的磁通達(dá)到飽和狀態(tài)。因此，在合閘位置切斷控制模塊發(fā)出的線圈電流時(shí)，此飽和磁通使動鐵心保持在合閘位置。動鐵心運(yùn)動的同時(shí)使分閘彈簧儲能，為下次分閘操作做好準(zhǔn)備。

　　(2)分閘操作

　　分閘操作時(shí)，控制模塊內(nèi)的分閘電容器向機(jī)構(gòu)線圈注入一個反向脈沖電流，時(shí)間為15~20ms。該電流對機(jī)構(gòu)中心的磁性材料產(chǎn)生部分消磁作用，減小了合閘保持力，這時(shí)已儲能的分閘彈簧和觸頭壓力彈簧的反向力使動鐵心釋放，向分閘方向加速運(yùn)動，最終*分閘彈簧保持在分閘位置。單穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)真空斷路器的所有開關(guān)元件軸向?qū)ΨQ布置，均為直線運(yùn)動，省掉了電機(jī)、齒輪、連桿、鏈條和機(jī)械鎖扣等零件。

　　對真空斷路器的故障統(tǒng)計(jì)分析顯示：75%的斷路器故障為機(jī)械故障。三相獨(dú)立機(jī)構(gòu)的使用是單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)斷路器最主要的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)構(gòu)和真空滅弧室之間的大部分機(jī)械連接元件被去掉了，只剩下一個活動部件，相對于傳統(tǒng)斷路器至少有上百個活動零部件來說，它幾乎完全消除了產(chǎn)生機(jī)械故障的可能性。幾年來，在中國運(yùn)行的單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)斷路器已達(dá)到數(shù)萬臺，未發(fā)生過一例機(jī)械或電氣故障。