隨著電力事業(yè)的飛速發(fā)展和城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設水平不斷提高，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代步伐進一步加快，而且在電力系統(tǒng)中電力電子技術的發(fā)展，也使以采用免維護澆注式真空滅弧室并配備永磁機構和電子控制裝置進行操作的真空斷路器日益普及。特別是在某些特殊應用場所，如礦井、油田等防爆要求嚴格和環(huán)境限制使用油開關與SF6開關，與應用空開觸點操作機構受限的地方，采用真空斷路器是最佳的選擇。而在對永磁操作機構的電源供應上，因為缺少能夠較理想的在瞬間提供足夠合分閘動作電流的器件，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動作電流，電源模塊能夠提供的電流幅值有限，所以響應速度慢。并且體積龐大，成本昂貴，技術復雜，維護量大。 （2）使用大容量電解電容。雖然電解電容能夠提供瞬時大電流，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)時間短，放電電流幅值過于陡峭，造成合分閘效果不太可靠。 超級電容器的問世使這一問題能夠得到較好的解決。由于超級電容器的超高容量（比普通電解電容容量高出3個數(shù)量級）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關瞬間動作時間短（≤150ms），動作電流大（>20A），動作間隔時間長（≥15s）的使用要求。 簡單的講，其原理就是利用常規(guī)電源模塊在合分動作的間隔時間內(nèi)，對超級電容器組充電，在動作期間，超級電容器作為主要能源提供者，利用超級電容器的超高容量在不少于動作規(guī)定時間內(nèi)，快速釋放大電流，驅動合分閘線圈吸合電磁鐵動作。 現(xiàn)在，我公司在超級電容器的技術及工藝方面均達到了國際先進水平。單體超級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，通過多個單體串并聯(lián)，實現(xiàn)各種工作電壓和短時大電流的要求。并且體積小重量輕，原理簡單，在使用壽命（≥100000次）等方面也能夠達到較理想的效果。 例如，設某型號真空開關： 線圈內(nèi)阻 3.5Ω 動作電壓120V 動作時間是150ms（按合閘時間計算） 正常動作電流20A 動作維持電流是15A （此參數(shù)很重要，它表示在動作的最后時刻線圈中應維持的電流，若此項設為0A，則由于在即斷開而未徹底斷開時線圈失電，操作機構力矩消失而影響動作效果，一般應為正常動作電流的75%） 安全動作間隔時間15s 則可依照以下幾個步驟計算選擇超級電容器。 （1）確定串聯(lián)單體超級電容器的個數(shù)。設直流電源模塊輸出電壓20%波動率，即 VW＝120V×20%＝144V，定為150 V。由于單體超級電容器的耐壓有限（設最低值2.5V），所以需要將多個單體超級電容器串聯(lián)，串聯(lián)的個數(shù)為： 150（V）/2.5（V）=60個 這里需要說明，在充放電期間每個串并聯(lián)的超級電容必須保證電壓均衡一致，并且端壓降永遠不能高于耐壓值，因此需要為超級電容器組附加電壓均衡電路。 （2）確定電容器組的內(nèi)阻。在瞬時大電流工作的應用中，如果超級電容器的內(nèi)阻偏大,在放電回路中的提供給合分閘線圈的電流不足,會嚴重影響合跳閘效果。因此，在此類應用中，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，即每個單體超級電容器內(nèi)阻≤81.25mΩ。因此可選擇等效串聯(lián)內(nèi)阻在81.25mΩ以下的超級電容器。查產(chǎn)品手冊可得容量選擇應在10F以上的超級電容器。 （3）確定超級電容器的容量。根據(jù)公式： C=It/（V-IR）=20（A）×0.15（s）/（150-20×4.875）（V）≈0.057F 因為相同電容器串聯(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 設計選型中考慮到放電期間超級電容器模塊組內(nèi)阻壓降，選擇10F超級電容器能夠完全滿足需要.則此超級電容器組的容量是: C=10（F）/60≈0.167F 可將60個超級電容器串聯(lián)焊接在嵌有電壓均衡電路的電路板上。施加在超級電容器模塊組兩端的電壓不能超過額定值。如果電容器充電后不能達到工作電壓值，其輸出的電流會大大降低。這一點也很重要。 在實際應用中，我們?yōu)殄\州華光真空開關廠提供電容器組與該廠生產(chǎn)的礦用真空開關配套，開關合分動作效果良好，完全滿足設計要求，已通過試驗階段，即將批量生產(chǎn)，投入市場。 超級電容器可以替代復雜的電氣操作機構，并且性能可靠，完全能夠做到在使用壽命期間免維護。因此可以樂觀的展望，超級電容器在永磁式真空開關中的應用非常廣闊，前景良好。