超高壓40.5KV630A真空接觸器的原理與應(yīng)用

1、PAGE PAGE 4超高壓40.5KV/630A真空接觸器的原理與應(yīng)用無錫市藍(lán)虹電子有限公司 沈興元 副總工程師摘要本文介紹了超高壓40.5KV/630A真空接觸器的原理、結(jié)構(gòu)、性能以及它在煉鋼廠和消弧消諧裝置中的應(yīng)用，指出了隨著國家電力公司進(jìn)一步提高供電質(zhì)量和大力治理電網(wǎng)污染措施的落實(shí)，超高壓40.5KV/630A真空接觸器的使用將越來越多！關(guān)鍵詞超高壓真空接觸器、電弧爐、消弧消諧、無功補(bǔ)償、諧波抑制序言目前我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)電力的需求越來越大。從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)二個(gè)方面考慮，象煉鋼電弧爐的電能現(xiàn)大多直接從35KV的電網(wǎng)上獲得。所以35KV電網(wǎng)的直接用戶也越來越多，這就必然要對(duì)35KV電

2、網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行諧波抑制、無功補(bǔ)償和消除間隙性弧光接地。為了滿足市場(chǎng)的需要，我公司及時(shí)開發(fā)出超高壓40.5KV/630A真空接觸器，并獲得國家發(fā)明?？?，現(xiàn)已有上千臺(tái)40.5KV/630A真空接觸器在用戶中使用，運(yùn)行效果極佳。這標(biāo)志著國內(nèi)的超高壓真空接觸器的技術(shù)制造水平已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了國內(nèi)外超高壓真空接觸器領(lǐng)域的空白。本文就超高壓40.5KV/630A真空接觸器的原理及應(yīng)用逐一介紹和分析。超高壓40.5KV/630A真空接觸器真空接觸器是上個(gè)世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的產(chǎn)品，由于其性能優(yōu)越而得到廣泛的應(yīng)用和極大的發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)形成了在12KV及以下電壓等級(jí)較為齊全的產(chǎn)品系列，本公司開發(fā)成功的超高

3、壓40.5KV/630A真空接觸器開創(chuàng)了國內(nèi)外超高壓真空接觸器領(lǐng)域的先河。2.1 超高壓真空接觸器的額定參數(shù)額定電壓 40.5KV額定電流 630A額定關(guān)合能力 6.3KA 100次額定開斷能力 3.8KA 25次極限開斷能力 6.3KA 3次額定工頻耐壓 95KV 1分鐘雷電沖擊耐壓 185KV觸頭開距 151mm合閘速度 0.350.1m/s分閘速度 0.50.15m/s機(jī)械壽命 300000次2.2 超高壓真空接觸器的開斷原理超高壓真空接觸器的主觸頭是密封在以陶瓷為外殼的真空滅弧室中，滅弧室中的真空度高達(dá)1.3310-4Pa，為了達(dá)到40.5KV爬電距離的國家標(biāo)準(zhǔn)，在真空滅弧室外殼再固封

4、上一層帶大爬距裙邊的硅橡膠。真空滅弧室內(nèi)的動(dòng)靜觸頭間的開距達(dá)到15mm。當(dāng)真空接觸器分閘時(shí)，真空滅弧室中的動(dòng)靜觸頭快速地開斷，在分閘過程中，高溫觸頭之間產(chǎn)生的金屬蒸氣使電弧持續(xù)到電流第一次過零點(diǎn)，在電流過零點(diǎn)時(shí)，金屬蒸氣迅速凝結(jié)，使動(dòng)靜觸頭之間重新建立起很高的電介質(zhì)強(qiáng)度，維持很高的瞬態(tài)恢復(fù)電壓值，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流開斷的完成。2.3 超高壓真空接觸器的動(dòng)作原理控制超高壓真空接觸器主觸頭的動(dòng)作設(shè)計(jì)上采用了特殊的電磁式操作機(jī)構(gòu)。控制回路電壓有直流110V、220V；交流110V、220V；保持方式有電氣自保持和機(jī)械自保持兩種。電氣自保持機(jī)構(gòu)是合閘線圈得電動(dòng)作，使得接觸器主觸頭合閘。當(dāng)接觸器合閘后，合閘線圈

5、斷電轉(zhuǎn)成保持線圈得電，確保接觸器主觸頭處于合閘狀態(tài)；當(dāng)分閘時(shí)，使得保持線圈失電，在分閘彈簧的反力作用下，快速把接觸器主觸頭分開。機(jī)械自保持機(jī)構(gòu)是合閘線圈得電驅(qū)動(dòng)合閘電磁鐵通過操作機(jī)構(gòu)使接觸器主觸頭合閘，并由合閘鎖扣裝置使接觸器保持合閘狀態(tài)，同時(shí)合閘線圈失電；當(dāng)分閘時(shí)，分閘電磁鐵得電動(dòng)作使合閘鎖扣裝置解扣，由分閘彈簧驅(qū)動(dòng)操作機(jī)構(gòu)完成分閘。由于超高壓40.5KV真空接觸器中的滅弧室內(nèi)動(dòng)靜觸頭間的開距較大，故本接觸器采用了最先進(jìn)的釸鋼片超導(dǎo)磁的合閘系統(tǒng)，確保合閘速度達(dá)到技術(shù)要求。同時(shí)在合閘速度恒定的條件下，由于動(dòng)觸頭的行程較長，它對(duì)靜觸頭在合閘時(shí)的沖擊力極大，造成接觸器的彈跳也很大。所以，本接觸器設(shè)

6、計(jì)有減小彈跳的特殊裝置，確保接觸器的彈跳10ms。2.4 超高壓真空接觸器的主要優(yōu)點(diǎn)超高壓真空接觸器在主回路控制中作為操作元件，由于它有特殊的結(jié)構(gòu)，特別適用于需大量分合閘操作循環(huán)的場(chǎng)合，是頻繁操作的理想電器，它的主要優(yōu)點(diǎn)如下：a.截流值1Ab.極少量的維護(hù)c.可頻繁操作，每小時(shí)可達(dá)到500次的分合閘動(dòng)作。d.長壽命：電氣壽命30000次 機(jī)械壽命300000次e.與微機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)合，具有開放、數(shù)字、雙向通訊、智能等特點(diǎn)。f.同類型的接觸器完全可以互換。3、超高壓真空接觸器在煉鋼廠中的應(yīng)用。超高壓40.5KV/630A真空接觸器在江陰煉鋼廠中主要用于對(duì)35KV母線投切無功補(bǔ)償和抑制諧波的裝置中。

7、3.1 煉鋼電弧爐的工作原理電弧爐是利用電弧產(chǎn)生的熱量來熔化爐料和提高鋼液過熱的溫度。由于電弧爐不用燃料燃燒的方法加熱，故容易控制爐氣的性質(zhì)?，F(xiàn)在電弧爐已成為最普遍的煉鋼爐。江陰煉鋼廠的電弧爐供電如下圖其中：Q為斷路器 T為爐用變壓器 J為超高壓真空接觸器 L為電抗器 C為電容器3.2電弧爐煉鋼時(shí)對(duì)35KV電網(wǎng)的影響A、使35KV電網(wǎng)功率因數(shù)降低電弧爐通過爐用變壓器從35KV電網(wǎng)中獲得電能，一部分轉(zhuǎn)化為有用的熱能，另一部分則為無功能量。公式:，因電弧爐負(fù)載是高感性的，特別是電弧爐在爐料爐化時(shí)功率因素十分低，導(dǎo)致35KV母線電壓嚴(yán)重偏低，使?fàn)t料熔化時(shí)間延長，生產(chǎn)率下降。B、導(dǎo)致35KV母線電壓波

8、動(dòng)和閃變電弧爐是供電網(wǎng)中的大負(fù)荷，在運(yùn)行中經(jīng)常產(chǎn)生突然的強(qiáng)烈的電流沖擊，通過爐用變壓器反饋到35KV的電網(wǎng)中，引起電網(wǎng)電壓的快速波動(dòng)，其中波動(dòng)頻率在110HZ之間的電壓會(huì)引起照明燈和電視畫面的閃爍，這類干擾稱為“閃變”。C、造成35KV母線三相電壓與電流不平衡因電弧爐三相負(fù)載的不對(duì)稱,致使本系統(tǒng)內(nèi)的所有用戶的經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)率降低。D、致使35KV電網(wǎng)感應(yīng)高次諧波電弧爐在煉鋼過程中其電流會(huì)產(chǎn)生非正弦畸變的各次諧波，而諧波電流流入35KV電網(wǎng)后，使電壓波形發(fā)生畸變，引起電氣設(shè)備發(fā)熱、振動(dòng)以及保護(hù)誤動(dòng)作。3.3抑制電弧爐對(duì)35KV電網(wǎng)影響的方法針對(duì)電弧爐對(duì)35KV電網(wǎng)的影響，在江陰煉鋼廠中采用了超高壓

9、40.5KV/630A真空接觸器為投切元件的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的無功補(bǔ)償和無源、有源濾波器來抑制電弧爐對(duì)電網(wǎng)的影響，無功補(bǔ)償及抑制諧波的原理參考相關(guān)文獻(xiàn)。由于超高壓40.5KV/630A真空接觸器投切速度快，可頻繁動(dòng)作，在江陰煉鋼廠中由計(jì)算機(jī)對(duì)煉鋼的全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)，由計(jì)算機(jī)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制超高壓真空接觸器一臺(tái)，還是多臺(tái)動(dòng)作來完成補(bǔ)償無功和消除諧波。4、超高壓40.5KV/630A真空接觸器在消弧消諧中的應(yīng)用我國35KV的配電網(wǎng)，大多采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式在單相接地時(shí)允許短時(shí)間帶故障運(yùn)行，因而大大提高了系統(tǒng)的供電可靠性。但隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)的擴(kuò)大及出線的增多，單相接地后流經(jīng)故障點(diǎn)的電流較大，電弧不易熄滅，容易產(chǎn)生間竭性弧光接地過電壓，導(dǎo)致供電跳閘率明顯上升。為解決上述問題，現(xiàn)在越來越多的供電網(wǎng)采用中性點(diǎn)非有效接地，并在電網(wǎng)中配上消弧、消諧及單相接地選線裝置，對(duì)提高35KV系統(tǒng)供電的可靠性及安全運(yùn)行都有了明顯的效果。消弧消諧選線原理圖如下圖(二) 35KV其中J是單極超高壓40.5KV/630A真空接觸器，每臺(tái)裝置中使用5臺(tái)。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，其均處于斷開狀態(tài)，保證裝置對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生任何影響，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地需進(jìn)行消弧或者選線時(shí)，超高壓真空接觸器將根據(jù)智能控制器的指令，瞬時(shí)合分動(dòng)作，完成對(duì)高能限壓器、電容器、放