기존 영구 자석 메커니즘이 126kV 진공 회로 차단기의 큰 접촉 간격으로 인해 어려움을 겪는 이유는 무엇입니까? - 블로그

처럼진공 회로 차단기기술이 송전 전압 수준으로 발전함에 따라 126kV 단일 차단 진공 회로 차단기가 개발의 초점으로 부상했습니다. 그러나 많은 업계 전문가들은 중전압 애플리케이션에서 탁월한 성능을 발휘하는 영구 자석(PM) 메커니즘이 126kV급 차단기를 작동할 수 있는 능력이 부족한 경우가 많다는 사실을 발견했습니다. 이는 단지 코일 전류를 증가시키는 것만으로는 해결될 수 있는 간단한 문제가 아닙니다. 근본 원인은 기존 PM 메커니즘의 자기 회로 아키텍처와 큰 접촉 간격으로 인한 작동 요구 사항 간의 본질적인 충돌에 있습니다.

I. 접점 간격 및 속도: 126kV에서 작동 메커니즘에 제기된 과제

두 가지 데이터 세트를 고려하십시오. ~ 안에고압 진공 회로 차단기, 접촉 간격은 일반적으로 30mm 미만이며 가장 일반적으로 8~22mm 범위에 속합니다. 대조적으로, 126kV의 접촉 간격은진공 회로 차단기약 80mm로 점프합니다. 엔지니어링 사양에 따르면 126kV 차단기의 정격 접촉 간격은 일반적으로 약 50mm입니다. 접촉 와이프(오버트래블)를 추가하면 이동 코어의 전체 스트로크가 약 60mm에 이릅니다.
접촉 간격이 증가했지만 속도 요구 사항은 여전히 엄격합니다. 126kV의 경우진공 회로 차단기, 접점은 개방 작업 후 6~7ms 이내에 18~20mm의 분리에 도달해야 하며, 개방 속도는 약 2.5~3.3m/s가 필요합니다. 12~13ms까지 간격은 36~40mm에 도달해야 하며 속도는 여전히 2.7~3.3m/s로 유지됩니다. 이는 메커니즘이 매우 짧은 시간 내에 "처음부터 빠른 속도"를 달성해야 함을 의미합니다.
Traditional PM mechanisms were originally designed for-and are well-established within-the medium-voltage sector. Research has clearly indicated that PM mechanisms based on traditional structural designs are ill-suited to meet the high-speed requirements of vacuum circuit breakers at transmission-voltage levels (>72kV). 문제는 자기 회로 자체에 있습니다.

II. 핵심 문제: 공유 자기 회로로 인해 움직이는 전기자가 처음부터 "아래로 끌림"

전통적인 쌍안정 영구 자석 메커니즘의 구조적 특징은 영구 자석과 개폐 코일이 동일한 자기 회로를 공유한다는 것입니다. 이 설계는 작은 설치 공간을 허용하지만 큰 접촉 간격과 높은 작동 속도가 필요한 조건에서는 단점이 분명해집니다.
개방 작업이 시작되는 바로 그 순간, 활성화된 코일에 의해 생성된 전자기력은 먼저 폐쇄 위치에서 영구 자석에 의해 가해지는 유지력을 극복해야 합니다. 전자기력의 나머지 부분만 이동 뼈대를 가속하는 데 사용할 수 있습니다. 문헌에 언급된 바와 같이, "개방 작업의 초기 단계에서 영구 자석의 자력이 코일의 전자기력을 부분적으로 상쇄하므로 초기 분리 속도를 높이기가 어렵습니다."
이 초기 분리 속도는 고전압에 대한 중요한 성능 지표입니다.진공 회로 차단기. 시작 시 영구 자석의 유지력에 의해 "제지"되므로 나중에 스트로크에서 필요한 속도 프로파일을 따라잡기가 매우 어렵습니다.

III. 장거리 작동의 연쇄 반응: 더 높은 전류, 증가된 온도 및 제어 과제

스트로크를 늘리면 또 다른 실질적인 과제가 발생합니다. 이동 전기자가 시작 위치에 있을 때 에어 갭의 자기 투자율은 매우 낮습니다. 기존 설계에서는 충분한 전자기 인력을 생성하려면 상당한 코일 전류가 필요했습니다. 분석에 따르면 이로 인해 "온도 상승 및 제어 어려움"을 비롯한 다양한 문제가 발생하는 것으로 나타났습니다.
즉, 속도 요구 사항을 제쳐두더라도 긴 스트로크에 걸쳐 뼈대를 구동하기 위해 코일 전류를 증가시켜 움직임을 "무차별 대입"하는 것에만 의존하는 것은 지속 가능한 엔지니어링 솔루션이 아닙니다. 코일 가열, 커패시터 용량, 제어 구성 요소의 전류 처리 한계 등의 요소가 모두 새로운 병목 현상으로 나타납니다.
시뮬레이션 데이터는 이러한 차이를 강조합니다. 126kV 애플리케이션의 경우 기존 영구 자석 메커니즘은 약 2.5m/s의 평균 개방 속도를 달성하는 반면, 분리된 자기 회로를 활용하는 새로운 설계는 3.0m/s에 도달할 수 있습니다. 개방 작업 시작 시 중요한 6~7ms 창 내에서 이 0.5m/s 차이는 접점이 제 시간에 안전한 거리로 분리될 수 있는지 여부를 결정하는 요소입니다.

IV. 앞으로 나아갈 길: 자기 회로 분리

핵심 문제는 "공유 자기 회로"에서 비롯되므로 논리적인 개선은 자기 경로를 분리하여 각각이 특정 기능을 수행할 수 있도록 전자기 구동 회로에서 영구 자석 유지 회로를 분리하는 것입니다.
회로가 분리되면 개방 코일에 전원이 공급될 때 영구 자석이 더 이상 프로세스를 "방해"하지 않습니다. 대신 전자기력을 보다 직접적으로 적용하여 움직이는 뼈대를 가속할 수 있습니다. 또한, 작동하지 않는 에어 갭을 통합함으로써 아마추어가 초기 위치를 벗어나자마자 영구자석 유지력이 급격히 감소하여 스트로크 중 간섭을 최소화합니다. 프로토타입 테스트를 통해 이미 이 접근 방식이 검증되었습니다. 분리된 자기 회로가 있는 영구 자석 메커니즘은 2.8m/s의 초기 개방 속도와 2.9m/s의 평균 개방 속도를 달성할 수 있어 126kV 진공 회로 차단기의 성능 요구 사항을 충족합니다.
또한 3코일 구성 사용과 같은 다른 개선 사항도 현재 연구 중입니다. 목표는 개방 속도를 높이는 동시에 폐쇄 스트로크 끝에서 쿠션을 제공하여 접촉 바운스를 방지하는 것입니다. 기술적 접근 방식에 관계없이 핵심 논리는 동일하게 유지됩니다. 즉, 영구 자석의 유지력이 모션에 장애가 되어서는 안 됩니다.

V. 제조업체를 위한 실무 지침

126kV의 선택 또는 메커니즘 통합과 관련된 제조업체의 경우진공 회로 차단기, 몇 가지 기준에 주의를 기울여야 합니다.

먼저 자기회로 구조를 살펴보자. 공급업체의 영구 자석 메커니즘이 여전히 전통적인 공유 자기 회로 설계를 사용하는 경우 공칭 사양이 인상적이더라도 접점 분리 순간에 필요한 개방 속도를 달성하는 데 어려움을 겪게 됩니다. 126kV 애플리케이션의 요구 사항을 충족하려면 분리된 자기 회로 또는 유사한 분리 설계가 전제 조건입니다.
둘째, 단일 피크 값에만 초점을 맞추지 않고 측정된 속도 프로필을 평가합니다. 126kV 장비의 경우 요구 사항은 최대 순간 속도가 아니라 특정 시간 창 내의 변위에 관한 것입니다. 접점 분리 후 6ms 및 12ms의 변위 데이터를 요청하는 것은 "최고 속도"를 보는 것보다 훨씬 더 의미가 있습니다.
셋째, 개구부 유지력 설계에 세심한 주의를 기울이십시오. 기존 영구 자석 메커니즘에서는 열린 위치와 닫힌 위치에 대한 유지력을 독립적으로 최적화하는 것이 종종 어렵습니다. 분리된 자기 회로 구조의 주요 장점은 개방 측의 유지력을 최소화할 수 있어 개방 스트로크 끝에서 반발 위험을 줄이고 폐쇄 측의 유지력이 접점 스프링의 반력을 견딜 수 있을 만큼 충분하게 유지된다는 점입니다.

환경 정책에 힘입어SF6 회로 차단기126kV까지진공 회로 차단기점점 명확해지고 있습니다. 장치의 "핵심"인 작동 메커니즘과 인터럽터와의 동적 호환성이 장치의 성공적인 배치 여부를 결정합니다. 기존 영구 자석 메커니즘이 "부하를 처리"할 수 없는 것은 영구 자석 기술 자체의 고유한 결함이 아니라 특정 작동 조건에서 특정 자기 회로 구조의 제한 때문입니다. 이러한 차이를 인식하면 제품 선택 및 R&D 중에 불필요한 차질을 피하는 데 도움이 됩니다.

Starting in 2026, The Use Of SF6 in Medium-voltage Electrical Equipment Below 24 KV Will Be Prohibited.