隨著電力事業(yè)的飛速發(fā)展和城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)水平不斷提高，交流高壓真空斷路器產(chǎn)品發(fā)展特別迅速，產(chǎn)品的更新?lián)Q代步伐進(jìn)一步加快，而且在電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的發(fā)展，也使以采用免維護(hù)澆注式真空滅弧室并配備永磁機(jī)構(gòu)和電子控制裝置進(jìn)行操作的真空斷路器日益普及。特別是在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)所，如礦井、油田等防爆要求嚴(yán)格和環(huán)境限制使用油開(kāi)關(guān)與SF6開(kāi)關(guān)，與應(yīng)用空開(kāi)觸點(diǎn)操作機(jī)構(gòu)受限的地方，采用真空斷路器是最佳的選擇。而在對(duì)永磁操作機(jī)構(gòu)的電源供應(yīng)上，因?yàn)槿鄙倌軌蜉^理想的在瞬間提供足夠合分閘動(dòng)作電流的器件，因此大部分產(chǎn)品還是采用以下兩種解決方案，但效果都不太理想。 （1）使用大功率電源，但由于合分閘瞬間需要較大瞬時(shí)動(dòng)作電流，電源模塊能夠提供的電流幅值有限，所以響應(yīng)速度慢。并且體積龐大，成本昂貴，技術(shù)復(fù)雜，維護(hù)量大。 （2）使用大容量電解電容。雖然電解電容能夠提供瞬時(shí)大電流，比大功率電源的性能有所提高，但由于容量所限，放電持續(xù)時(shí)間短，放電電流幅值過(guò)于陡峭，造成合分閘效果不太可靠。 超級(jí)電容器的問(wèn)世使這一問(wèn)題能夠得到較好的解決。由于超級(jí)電容器的超高容量（比普通電解電容容量高出3個(gè)數(shù)量級(jí)）和快速充放（可直接短路放電）的特性，使它特別適合于永磁式真空開(kāi)關(guān)瞬間動(dòng)作時(shí)間短（≤150ms），動(dòng)作電流大（>20A），動(dòng)作間隔時(shí)間長(zhǎng)（≥15s）的使用要求。 簡(jiǎn)單的講，其原理就是利用常規(guī)電源模塊在合分動(dòng)作的間隔時(shí)間內(nèi)，對(duì)超級(jí)電容器組充電，在動(dòng)作期間，超級(jí)電容器作為主要能源提供者，利用超級(jí)電容器的超高容量在不少于動(dòng)作規(guī)定時(shí)間內(nèi)，快速釋放大電流，驅(qū)動(dòng)合分閘線圈吸合電磁鐵動(dòng)作。 現(xiàn)在，我公司在超級(jí)電容器的技術(shù)及工藝方面均達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。單體超級(jí)電容器能夠做到容量200F，耐壓2.7V，在不同的工作狀態(tài)下，選擇合適的容量及內(nèi)阻，通過(guò)多個(gè)單體串并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)各種工作電壓和短時(shí)大電流的要求。并且體積小重量輕，原理簡(jiǎn)單，在使用壽命（≥100000次）等方面也能夠達(dá)到較理想的效果。 例如，設(shè)某型號(hào)真空開(kāi)關(guān)： 線圈內(nèi)阻 3.5Ω 動(dòng)作電壓120V 動(dòng)作時(shí)間是150ms（按合閘時(shí)間計(jì)算） 正常動(dòng)作電流20A 動(dòng)作維持電流是15A （此參數(shù)很重要，它表示在動(dòng)作的最后時(shí)刻線圈中應(yīng)維持的電流，若此項(xiàng)設(shè)為0A，則由于在即斷開(kāi)而未徹底斷開(kāi)時(shí)線圈失電，操作機(jī)構(gòu)力矩消失而影響動(dòng)作效果，一般應(yīng)為正常動(dòng)作電流的75%） 安全動(dòng)作間隔時(shí)間15s 則可依照以下幾個(gè)步驟計(jì)算選擇超級(jí)電容器。 （1）確定串聯(lián)單體超級(jí)電容器的個(gè)數(shù)。設(shè)直流電源模塊輸出電壓20%波動(dòng)率，即 VW＝120V×20%＝144V，定為150 V。由于單體超級(jí)電容器的耐壓有限（設(shè)最低值2.5V），所以需要將多個(gè)單體超級(jí)電容器串聯(lián)，串聯(lián)的個(gè)數(shù)為： 150（V）/2.5（V）=60個(gè) 這里需要說(shuō)明，在充放電期間每個(gè)串并聯(lián)的超級(jí)電容必須保證電壓均衡一致，并且端壓降永遠(yuǎn)不能高于耐壓值，因此需要為超級(jí)電容器組附加電壓均衡電路。 （2）確定電容器組的內(nèi)阻。在瞬時(shí)大電流工作的應(yīng)用中，如果超級(jí)電容器的內(nèi)阻偏大,在放電回路中的提供給合分閘線圈的電流不足,會(huì)嚴(yán)重影響合跳閘效果。因此，在此類(lèi)應(yīng)用中，由電容器內(nèi)阻引起的壓降不可忽略。 根據(jù)公式 R=（Vw-Vmin）/I 可得 R=（150V-15A×3.5Ω）/20A=4.875Ω 即電容器組的內(nèi)阻≤4.875Ω,4.875/60=0.08125Ω，即每個(gè)單體超級(jí)電容器內(nèi)阻≤81.25mΩ。因此可選擇等效串聯(lián)內(nèi)阻在81.25mΩ以下的超級(jí)電容器。查產(chǎn)品手冊(cè)可得容量選擇應(yīng)在10F以上的超級(jí)電容器。 （3）確定超級(jí)電容器的容量。根據(jù)公式： C=It/（V-IR）=20（A）×0.15（s）/（150-20×4.875）（V）≈0.057F 因?yàn)橄嗤娙萜鞔?lián)的容量是單體容量與串聯(lián)電容器數(shù)量的比值，因此可確定單體電容器的容量為： C=0.057（F）×60≈3.42F 設(shè)計(jì)選型中考慮到放電期間超級(jí)電容器模塊組內(nèi)阻壓降，選擇10F超級(jí)電容器能夠完全滿足需要.則此超級(jí)電容器組的容量是: C=10（F）/60≈0.167F 可將60個(gè)超級(jí)電容器串聯(lián)焊接在嵌有電壓均衡電路的電路板上。施加在超級(jí)電容器模塊組兩端的電壓不能超過(guò)額定值。如果電容器充電后不能達(dá)到工作電壓值，其輸出的電流會(huì)大大降低。這一點(diǎn)也很重要。 在實(shí)際應(yīng)用中，我們?yōu)殄\州華光真空開(kāi)關(guān)廠提供電容器組與該廠生產(chǎn)的礦用真空開(kāi)關(guān)配套，開(kāi)關(guān)合分動(dòng)作效果良好，完全滿足設(shè)計(jì)要求，已通過(guò)試驗(yàn)階段，即將批量生產(chǎn)，投入市場(chǎng)。 超級(jí)電容器可以替代復(fù)雜的電氣操作機(jī)構(gòu)，并且性能可靠，完全能夠做到在使用壽命期間免維護(hù)。因此可以樂(lè)觀的展望，超級(jí)電容器在永磁式真空開(kāi)關(guān)中的應(yīng)用非常廣闊，前景良好。