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真空断路器特性分析论文

摘要：通过对实际工作经验的总结，论述了永磁机构传动方式、保持力大小以及

与真空断路器匹配时确定永磁机构的合、分闸功及动作特性的原理。

关键词：断路器永磁机构特性配合

1断路器与机构传动方式配合

目前，国内外生产的永磁机构（双稳态）动铁心行程（即动铁心与磁轭之间

气隙）都比较小（通常不大于25mm），远小于常规电磁、弹簧、液压和空压操动

机构的行程。因此，目前它还只能配用在触头行程较小的中压真空断路器上。

如果单从满足断路器行程方面要求，可以通过放大传动机构的输出行程，满

足大行程断路器要求。但是，目前国内外生产的永磁机构的分、合闸力也较小，

通常在2000～4000N，最大也不大于6000N。在将它与断路器配用中，往往只能

利用传动机构的行程缩小、作用力放大，而不能利用行程放大、作用力缩小的功

能。

12kV真空灭弧室的触头开距一般约为10mm，当触头弹簧直接设在动触杆上，

超程约3mm时，真空灭弧室要求行程（触头开距加超程）为13mm左右。如果选

用行程为25mm的永磁机构，就需设计中间传动机构使行程匹配，而且在设计传

动比时必须考虑行程损失因素。

40.5kV真空灭弧室触头要求行程约25mm（开距约20mm，超程约4.5mm），正

好与行程为25mm的永磁机构相匹配，可采用操动机构与真空灭弧室动触杆同轴

连接的传动方式。这样不仅可以减少行程损失，而且有利于抑制合闸弹跳。

2永磁机构分、合闸状态保持力的选择

永磁机构结构简单，动作可靠性高，无需合分闸位置机械保持和脱机装置，

它是由永久磁铁产生的吸力使断路器保持在分、合闸位置[1]。

真空断路器要求一定的触头接触压力，因此，永磁机构的吸力不仅要能克服

触头弹簧的反作用力和其他反力，而且还必须具有足够的合闸位置有效保持力，

防止受到外界可能因素作用下（机械震动、电动力等）出现自动误分闸。该保持

力的大小不仅决定了断路器合闸保持性能，而且还决定了分闸功及分闸速度等重

要参数。

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根据试验得出合闸有效保持力:当开断电流为20kA及以下者，宜选择在

500～700N；开断电流为31.5kA及以上者，宜选择在700～1000N。

因为双线圈永磁机构不需要装设全行程的分闸弹簧，操动机构只需要不太大

的保持力就可使断路器可靠地保持在分闸状态。考虑永磁机构必须有足够大的合

闸功才能保证断路器具有足够的关合能力。所以，永磁机构的分闸保持力也不能

太小。根据试验得出永磁机构的分闸有效保持力宜选择在2000～3000N。

永磁机构的永久磁铁回路通常是按吸力要求最大的一侧（合闸侧）设计的，

而另一侧必须采取减小其吸力的措施，在动铁心与磁轭吸合面之间加隔磁片及减

小其有效吸合面积；在分闸侧装设短程弹簧抵消一部分分闸保持力，才能同时满

足断路器分、合闸的特性要求。

3断路器与永磁机构分、合闸功的选配

配用永磁机构的真空断路器所需要的合闸功如图1中的oabcde阴影部分面

积。从合闸起始位置至触头刚闭合位置所需要的合闸力较小，一旦触头弹簧开始

压缩，所需要的合闸力突然增大。abcd是断路器需要的合闸力特性。

它所输出的合闸功如图1中的ofge阴影部分面积；曲线A为机构永久磁铁

产生的合闸力，B为合闸电磁铁产生的合闸力，C为