我国真空断路器经过二十几年的不断发展,在型号种类、产品质量、工艺水平、技术参数和制造装备上都有了长足的进步。从97年的十多年里,VS1一直是12千伏电压等级的主流产品,该产品的典型特征是:
1. 一体化弹簧操动机构;
2. 套筒式复合绝缘主回路结构形式;
3. 借鉴VD4的推进机构,从而实现在开关柜的中置式安装。
比照以上特征来审视市场上让人眼花缭乱的各种断路器产品,我们不难看出在技术层面上并无实质上的突破,同时产品同质化现象则非常突出,所谓的各种型号也不过是基于营销所需的差异化诉求;另外在此期间也出现了“固封极柱”、“模块化弹簧机构”、“永磁操动机构”等技术创新,但对于产品本身性能的提升和给用户带来的价值来看,其进步也是有限的;与此同时,当前在国家的大力支持和推动下,智能电网的建设已如离弦之箭势不可挡,而智能电网对断路器的功能是有新的要求的,只是这种要求还不确切和具体而已。
因此,在断路器大容量、小型化、长寿命、智能化的诸多研发方向中,明及电气选定智能化作为公司的研发重点,愿意为此做一些力所能及的尝试和积累。根据历年的断路器运行故障统计显示,绝缘、机构、温升等因素是导致断路器引发运行故障的主要原因,在断路器的实际运行时,这些潜在故障是不容易被实时监测到的,而这些潜在故障的危害却是巨大的,例如: 图1 明及电气SmartEx
1.作为断路器核心元件的真空灭弧室,存在因真空度降低而丧失开断能力和绝缘水平的情况;
2.由于载流负荷超标、回路电阻增大、散热条件恶化等原因使得主导电回路温升过高,从而导致绝缘故障、机械强度降低等故障;
3.由于触头磨损导致断路器超行程降低,从而影响断路器的开断能力;
4.由于操动机构的二次控制回路存在断线、元件损坏等潜在故障而导致的拒分故障。基于此认识,明及电气做了针对性研发,实现了对上述可能出现故障的在线实时监控,并将该监控装置的数据采集部分植入断路器本体,实现了在不改变外型尺寸、不影响使用习惯、不增加安装环节、不提高维护成本的情况下,在保证断路器现有功能的基础上,增加了断路器的智能化在线监测功能,全面提升了断路器运行的可靠性和安全性,这就是明及电气的SmartEx。 图2 明及电气智能在线监测装置
SmartEx(见图1)的基础是明及电气的VBM5型真空断路器,该断路器采用固体绝缘固封极柱的主回路结构形式,操动机构为明及电气于2000年开发,并经多次技术升级成型的一体化弹簧机构,该产品明及电气已累计生产4万多台,广泛应用于电厂、冶金、水泥、铁路、石化、轻工、城市建设等工程项目,并以过硬的质量深得国内外客户的好评。除了普通断路器具有的功能外,SmartEx的特点是在VBM5的基础上装备了中德合资--常州阿斯博开关有限公司授权使用的Smart在线监测技术,实时反映断路器运行状态,针对潜在故障及时报警,该技术能实现对真空度、断路器运行时的温升、超行程、二次控制回路的实时状态在线监控。该技术的实现由两部分装置来共同完成,一是植入在断路器本体中的各种数据采集装置,二是数据显示、传输和报警装置(见图2)。 图3 SMART装置的产品工作方框图