沈秀峰 周文 胡标 杨和
库柏（宁波）电气有限公司 浙江宁波 315336
摘要：本文主要介绍一种利用固封技术，研制出模块化，长寿命、标准化通用性高的新一代真空接触器-熔断器组合电器。采用APG工艺大大提高了开关的绝缘安全性，耐环境、防污秽的能力，最大限度的实现了少维护或免维护；使用简洁的电磁机构、灵活模块化的组件、全组装式结构、工业化设计外观成为产品突出的特点。
Abstract: This paper mainly introduces a new generation of vacuum contactor - fuse combined electric appliance, which is modular, long life, standardized and universal. APG technology has greatly improved the insulation safety of the switch and the ability to withstand the environment and prevent pollution, and achieved minimal or no maintenance to the maximum extent. the use of simple electromagnetic mechanism, flexible modular components, fully assembled structure and industrialized design appearance become the outstanding features of the products.
关键词: 组合电器；电磁机构；模块化；智能稳健的控制系统
Key words: Composite apparatus; Electromagnetic mechanism; Modularization; Intelligent and robust control system
0 产品发展方向及开发背景
真空接触器与高压限流熔断器组合来保护和操作电动机、变压器等设备的电气组合装置简称F-C回路。其可靠的技术性能及具有节省占地，节约投资等优点，广泛应用于高压配电系统和工矿企业的配电系统。
真空接触器操动机构有电磁式操动机构和弹簧储能式操动机构，由于电磁式分合可频繁操作，故目前均采用电磁式操动机构，保持方式有电气自保持和机械自保持机构。绝缘框架用不饱和聚酯材料压制而成；触头材料为CuW合金；真空灭弧室多为一次封排工艺。其性能稳定、结构紧凑、重量轻、外形美观，同时外形尺寸都比较小。
真空接触器与熔断器朝着精品方向发展。一是向系列化、大容量方向发展；二是向小型化、轻量化方向发展，在绝缘方面应研制新的材料增加绝缘性能；三是提高产品使用寿命，提高产品的可靠性，以达到产品少维护或免维护。
充分调研市场，走访客户，总结、借鉴和利用多年在开关制造方面丰富经验，汲取不同产品优点，应用工业设计理念，库柏（宁波）电气有限公司研制出新一代模块化、高可靠性、免维护、智能控制系统型CEC/F 真空接触器-熔断器组合电器。
1 CEC/F真空接触器-熔断器组合电器简述
F-C回路是由高压限流式熔断器（Fuse）和真空接触器（Contactor）构成的开关回路、是集成的多功能综合继电器保护装置及操作过电压吸收装置所组成的具有各种保护功能的新型配电装置，主要用于高速电动机和变压器的频繁操作和保护。如今在中小机组和其他行业的中压配电装置上也有采用。
在CEC/F组合电器的结构设计中优先考虑接触器及熔丝筒的安装方式，配自主研制650mm宽或800mm宽中置式ASN3开关柜，尺寸与配装此类柜体的VD4、VN3及VS1断路器高度一致，可实现手车灵活互换。其次考虑熔断器更换方便性和绝缘问题，综合考虑将熔断器水平布置。在CEC/F组合电器中，真空接触器水平安装在手车上，熔断器绝缘筒与撞击器脱扣外壳一体化设计，并通过熔断器熔丝筒基座安装在真空断路器的上方。设计相距150mm及一体化的熔丝筒有效的解决了配柜后组合电器A、C相带电体与柜内的绝缘距离。具体CEC/F组合电器结构见图1。
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CEC/F组合电气与接地开关连锁有：防止接地开关位于接地位置时进车，防止该组合电器进出车过程中操作接地开关的连锁装置接口。其结构形式与ASN3型断路器柜中连锁一致。
2 产品设计模块特点
CEC/F真空接触器-熔断器组合电器的设计采用先进的SOLIDWORKS三维设计软件，充分应用科学工具，在设计之初对整机的电磁场、应力、强度等进行了仿真分析、高效的避免了产品的设计缺陷，大大缩短了产品的前开发周期，且有利的避免了设计缺陷。固封极柱采用APG工艺，突破机械寿命和绝缘材料强度壁垒，大大提高了开关的绝缘安全性，机械强度，耐环境、防污秽的能力。劳尔灰的固封极柱和熔断器绝缘筒工业专利外观化设计，打破了用户对工业产品的审美疲劳，该产品申请多项国家专利，拥有诸多技术独具性。
CEC/F组合电器结构主要分为主回路模块、机构框架模块、底盘车模块、面板防护板模块组成，各个模块之间相对独立可实现互换，且可实现不同模块间灵活组装，维护安装简易，定位准确。
2.1优良的主回路模块部件
整体固封浇注技术将一次回路中的核心部件真空灭弧室和金属导电部件完全封装在环氧树脂中形成了固封极柱，很好地解决了小型化和环境耐受问题。特殊的触头材料和触头加工工艺具有开断容量大，截流值小的特点。同时，在主回路的产热及传热方面利用流体力学对流场进行了优化分析，优良的散热通道使得产品可以满足载流630A×1.1的温升需求。
2.2一体化熔断器绝缘筒
将熔断器绝缘筒与撞击器脱扣外壳一体化环氧设计，对主回路全方位的绝缘防护使得产品有效的规避了绝缘风险。熔断器支座框架上配有联动脱扣机构，即便只有一相熔断器熔断时也能使接触器联动跳闸，同样，当有一相熔断器未安装时，该机构也能防止接触器合闸。
2.3模块化部件布置设计
合闸功能、分闸功能、熔断器脱扣功能区分清晰，可独立工作，所有机构件全部布置于可抽出式机构底板，底板可便捷抽出，便于产品的维护更换，适用于高性能需求的场合。
2.4简洁的电磁操动机构
电磁机构设计极其简约，从结构上分为铁芯与线圈骨架，简约且强壮的设计使得其可以满足高达100万次机械及电气寿命要求。此外，其骨架采用模具浇注而成，可直接外接接线端子，便于标准化生产和维护更换。
2.5智能稳健的控制系统
摒弃传统的机械触点式继电器，引入新型固态继电器，通过程序软件与硬件的有效优化配置，使得控制系统可以满足高达100万次寿命要求，同时智能的控制系统减少了电磁机构的规格，为产品的系列化奠定了坚实的基础。
2.6底盘车
底盘车主要用于抽出式开关设备中承装手车的元件，采用高效的丝杠传动机构，底盘车两侧安装有定位轮，进出车稳定。底盘车与接触器内部机构以及中置柜其它连锁机构配合工作时，满足GB3906“五防”连锁要求，除此之外还具备中门连锁功能。
3 结论
CEC/F户内高压交流真空接触器-熔断器组合电器，结合了与真空灭弧室灭弧特性相匹配的电力电子技术控制的电磁操动机构，通过分析主回路的电场，对绝缘部件进行了优化，设计了最优的散热流道，实现了产品的散热和绝缘性能的完美结合，从而形成了高寿命、免维护、耐候性好、绝缘稳定性高的户内高压交流真空接触器和熔断器组合电器。
参考文献：
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作者简介：沈秀峰（1983-），男，工程师，本科，主要从事真空断路器、接触器开关的研发设计。