快速分合永磁斷路器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種快速分合永磁斷路器，屬于電網(wǎng)中電器設備制造技術領域。其主要技術特點是在外筒內(nèi)一端固定設有合閘線圈和分閘線圈，在合閘線圈和分閘線圈之間設有隔磁盤，一端固定設有分閘擋板和合閘擋板，在分閘擋板和合閘擋板之間設有動鐵芯和永磁鐵，隔磁盤和動鐵芯通過頂桿相固定連接，并且頂桿穿過合閘擋板與連桿機構相連接。本實用新型結構簡單，制造成本低廉，分合速度快，可靠性高，使用壽命長，運動部件非常少，可實現(xiàn)快速分合永磁操動機構，快速切除故障，并能自動快速轉(zhuǎn)換電網(wǎng)不影響機器設備的正常工作，提高了電網(wǎng)供電可靠性，保證整個電網(wǎng)的正常運行。
【專利說明】
快速分合永磁斷路器
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種高壓電器設備上使用的電源斷路器，具體地說是一種快速分合永磁斷路器，屬于電網(wǎng)中電器設備制造技術領域。
【背景技術】
[0002]快速開關可使用在對電網(wǎng)電壓質(zhì)量要求苛刻的企業(yè)等場所，在解決敏感性負荷的電壓質(zhì)量方面發(fā)揮重要作用，也可作為微電網(wǎng)PCC開關，應用于微電網(wǎng)和主電網(wǎng)連接處，是微電網(wǎng)和公共大電網(wǎng)聯(lián)結的關鍵設備，能在故障后快速切除故障，并快速進行電網(wǎng)轉(zhuǎn)換，不影響機器設備正常工作，形成孤網(wǎng)運行狀態(tài)。
[0003]目前在配電網(wǎng)中所應用的真空斷路器的缺點是:1、可靠性高差:斷路器是電力系統(tǒng)中的關鍵元件，其任務是關、合負荷電流及斷開短路故障線路中的電流，保護電網(wǎng)及回路上電器設備免受損壞，因此斷路器的可靠性至關重要。長期以來彈簧操動機構一直是操動真空斷路器分合的主要驅(qū)動裝置，存在諸多缺點，如彈簧機構零件多，零件加工復雜，裝配精度要求高，運行時磨損嚴重，調(diào)整比較困難，故障率比較高，而永磁斷路器恰恰解決了這些缺陷。2、難智能化:彈簧操動機構合分動作大部分都是靠手動完成的，主要是機械部件，幾乎沒有電氣產(chǎn)品參與，所以難實現(xiàn)智能化。3、分合快速慢，目前配電網(wǎng)斷路器的操動機構一般為彈操機構或永磁機構，因為結構上的原因，不能實現(xiàn)快速分合閘，其一般固有分閘時間在20ms以上。由于受技術、設計、結構上的限制，這兩種操作機構的固有分閘時間一般都在20ms左右，故障發(fā)生后不能在最短時間的范圍內(nèi)切斷故障，轉(zhuǎn)換到另外電網(wǎng)正常工作，保證設備的正常運行。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)真空斷路器是彈簧操動機構，結構比較復雜，體積大，分合快速慢，工作可靠性高差，難智能化，從而提供一種新的技術方案。
[0005]為達到上述目的，本實用新型可通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]—種快速分合永磁斷路器，它是在兩只相互平行的極柱體和外筒內(nèi)分別設有滅弧室和電磁開關，在滅弧室內(nèi)設有觸碰開關，觸碰開關與電磁開關通過連桿機構相連接。電磁開關是在外筒一端固定設有合閘線圈和分閘線圈，在合閘線圈和分閘線圈之間設有隔磁盤;在外筒的另一端固定設有相互間隔的分閘擋板和合閘擋板，在分閘擋板和合閘擋板之間設有上環(huán)形鐵塊和下環(huán)形鐵塊，在上環(huán)形鐵塊和下環(huán)形鐵塊之間設有環(huán)形鐵芯，在環(huán)形鐵芯外周設有環(huán)形永磁鐵;在上環(huán)形鐵塊、環(huán)形鐵芯和下環(huán)形鐵塊的環(huán)內(nèi)滑動設有動鐵芯，在動鐵芯上固定設有頂桿，頂桿的上端與隔磁盤相固定連接，頂桿的下端通過連桿機構和拐臂與絕緣拉桿相固定連接，絕緣拉桿與極柱體內(nèi)滅弧室中的動觸頭相固定連接。
[0007]在合閘線圈和分閘線圈之間固定設有滑桿，在滑桿上滑動設有隔磁盤，隔磁盤與頂桿相固定連接。
[0008]合閘線圈、隔磁盤、分閘線圈、分閘擋板、上環(huán)形鐵塊、下環(huán)形鐵塊、環(huán)形鐵芯、環(huán)形永磁鐵、動鐵芯和合閘擋板為同心圓結構設置。
[0009]本實用新型與現(xiàn)有技術相比所具有的優(yōu)點是:結構簡單，制造成本低廉，分合速度快，采用快速分合永磁操動機構，并結合大電流控制技術，將具有快速動作的特性，實現(xiàn)了快速動作，快速保護出口，快速切除故障，快速轉(zhuǎn)換電網(wǎng)供電，保證整個設備的正常運行。
[0010]1、可靠性高、運動部件非常少。取消了復雜的機械鎖扣及脫扣裝置，因而具有故障少、工作可靠、壽命長，實驗證明可達到10萬次以上，無需潤滑，非常適用于一些可靠性要求高、操作頻繁、環(huán)境惡劣的場合。
[0011]2、可智能化。配快速分合永磁斷路器與微處理機控制、電力電子驅(qū)動技術結合，可成為智能型真空斷路器，是具有開斷、保護及自診斷功能的全自動裝置。將智能控制單元嵌入斷路器本體一體化設計，可實現(xiàn)將傳統(tǒng)繼電保護技術、小功率直流不間斷供電技術、傳感器技術、電力電子技術應用于斷路器產(chǎn)品，組成智能一體化斷路器，便于應用于智能電網(wǎng)同其它設備互聯(lián)互通。
[0012]3、具有快速分合、快速故障保護功能，并快速自動轉(zhuǎn)換另外電網(wǎng)，同時不影響設備的正常工作。目前配電網(wǎng)斷路器的操動機構一般為彈性操作機構或永磁機構，因為結構上的原因，不能實現(xiàn)快速分合閘，一般固分時間在20ms以上。為了能夠?qū)崿F(xiàn)機構快速動作的目的，本實用新型采用快速分合永磁機構，在短時間內(nèi)可以驅(qū)動負載快速動作。與同類功能的永磁操動機構進行了實驗對比分析，該機構動作快速，分合時間3-6ms左右，大大低于現(xiàn)有操動機構的20ms。實現(xiàn)了斷路器快速分合。保證了微電網(wǎng)在并網(wǎng)或孤網(wǎng)運行狀態(tài)下的可靠性。
[0013]4、大電流控制技術:本產(chǎn)品采用新型開關電源技術，通流能力和電流切除能力大大增加，讓開關可靠分合閘。
[0014]5、實現(xiàn)微電網(wǎng)PCC快速保護功能:本實用新型可用于應用前景廣闊的微電網(wǎng)系統(tǒng)，應用于微電網(wǎng)和主電網(wǎng)連接處，是微電網(wǎng)和公共大電網(wǎng)聯(lián)結的關鍵裝置，是將微電網(wǎng)保護測控和快速斷路器相結合的智能化成套設備，能在故障后6ms內(nèi)快速切除故障，形成孤網(wǎng)運行狀態(tài)。實現(xiàn)了快速動作、快速保護出口、快速切除故障的目的，保證了微電網(wǎng)在并網(wǎng)或孤網(wǎng)運行狀態(tài)下的可靠性。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型一種實施例斷路器合閘結構示意圖；
[0016]圖2是本實用新型一種實施例斷路器分閘結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)在結合附圖以具體實施為例對本實用新型做進一步詳細說明:
[0018]—種快速分合永磁斷路器，它是在兩只相互平行的極柱體I和外筒11內(nèi)分別設有滅弧室2和電磁開關，在滅弧室2內(nèi)設有觸碰開關，觸碰開關與電磁開關通過連桿機構相連接。電磁開關是在外筒11一端固定設有合閘線圈5和分閘線圈6，在合閘線圈5和分閘線圈6之間設有滑桿，在滑桿上套接有隔磁盤16，可使隔磁盤16在合閘線圈5和分閘線圈6之間進行上下平動。在外筒11的另一端固定設有相互間隔的分閘擋板7和合閘擋板13，在分閘擋板7和合閘擋板13之間設有上環(huán)形鐵塊8和下環(huán)形鐵塊19，在上環(huán)形鐵塊8和下環(huán)形鐵塊19之間設有環(huán)形鐵芯9，在環(huán)形鐵芯9外周設有環(huán)形永磁鐵10。上環(huán)形鐵塊8、環(huán)形鐵芯9和下環(huán)形鐵塊19內(nèi)徑相同。在上環(huán)形鐵塊8、環(huán)形鐵芯9和下環(huán)形鐵塊19的環(huán)內(nèi)滑動設有動鐵芯12，在動鐵芯12上固定設有頂桿14，頂桿14的上端與隔磁盤16相固定連接，頂桿14的下端通過連桿機構15和拐臂4與絕緣拉桿3相固定連接，絕緣拉桿3與極柱體I內(nèi)滅弧室2中的動觸頭18相固定連接。靜觸頭17—端與動觸頭18相對應設置，另一端與外界相連接。
[0019]工作原理；
[0020]1、斷路器合閘:當合閘線圈5通過直流電時，合閘線圈5產(chǎn)生磁場和隔磁盤16形成強大的斥力，推動隔磁盤16帶動動鐵芯12、頂桿14向合閘擋板13端運動，在永久磁鐵10的作用下動鐵芯12保持在合閘擋板13端。頂桿14推動連桿機構15使拐臂4小端向上運動、通過極柱體I內(nèi)的絕緣拉桿3推動使滅弧室2內(nèi)的動觸頭18與靜觸頭17閉合，從而完成斷路器的合閘過程。
[0021]2、斷路器分閘:當分閘線圈6通過直流電時，分閘線圈6產(chǎn)生磁場和隔磁盤16形成強大的斥力，推動隔磁盤16帶動動鐵芯12、頂桿14向分閘擋板7端運動，在永久磁鐵10的作用下動鐵芯12保持在分閘擋板7端。頂桿14拉動連桿機構15使拐臂4小端向下運動，通過極柱體I內(nèi)的絕緣拉桿3拉動使滅弧室2內(nèi)動觸頭18與靜觸頭17分開，從而完成斷路器的分閘過程。
[0022]本實用新型應用于節(jié)能型電網(wǎng)限流裝置場合。
[0023]—般使用在傳統(tǒng)故障電流限制器來限制故障電流，降低故障電流伴隨的電動力對電網(wǎng)中設備的破壞性沖擊。隨著電網(wǎng)快速發(fā)展，系統(tǒng)短路電流迅猛增長，傳統(tǒng)的在將串聯(lián)電抗器應用于35kV及以下電壓等級系統(tǒng)限制短路電流的方式已逐漸不能滿足電網(wǎng)發(fā)展的需求。使用快速永磁斷路器與傳統(tǒng)限流器并聯(lián)，在正常情況下負荷電流直接通過大容量高速開關流通，在發(fā)生嚴重短路故障時快速開關在5ms內(nèi)斷開，限流電抗器快速接入以限制短路電流。不僅滿足了 220kV及以下電壓等級電網(wǎng)限制短路電流的需要，避免因短路電流超標而大量更換斷路器，同時該裝置還具有顯著的節(jié)能效果，快速永磁斷路器觸頭極小的接觸電阻可以降低正常運行時能量損耗，具有巨大的社會效益。本實用新型用于電網(wǎng)限流裝置可在戶內(nèi)、戶外均可使用，并可用于保護變壓器免受出口短路電流的沖擊，用途較為廣泛。
[0024]本實用新型在節(jié)能型電網(wǎng)限流裝置的用法。
[0025]使用在對電網(wǎng)電壓質(zhì)量要求苛刻的企業(yè)及重要用電場合:
[0026]有些用電企業(yè)及重要用電場合其用電設備對電網(wǎng)電壓質(zhì)量要求非?？量蹋绱笮图呻娐饭S、高瓦斯煤礦、發(fā)電機保護等，這種場合可以用快速永磁開關在一個周波內(nèi)快速切除故障，恢復電網(wǎng)電壓質(zhì)量，從而有效保護用電設備，而普通斷路器的故障保護時間會達到3-4個周波，差距明顯。
[0027]本實用新型替代普通的配電開關，用于變電站出口保護。
[0028]隨著微機保護技術的進步，其速斷保護動作一般在20?30ms，而目前普通配電開關動作時間為20?80ms，所以一旦發(fā)生相間短路電流達到變電站保護速斷定值，變電站出口斷路器必然保護跳閘，這樣會造成大面積停電和帶來較大的直接和間接損失?？焖儆来艛嗦菲骺梢栽诠收虾笠粋€周波內(nèi)開斷(<20ms)，實現(xiàn)斷路器級差配合小于30ms的目標。將本實用新型安裝于配電網(wǎng)分支處，如果其供電范圍內(nèi)出現(xiàn)相間短路電流達到變電站保護速斷定值的情況該斷路器在20ms內(nèi)即切除故障，變電站出口斷路器由于沒有達到動作時間不會出口，從而盡可能的快速隔離故障，縮小停電范圍，提高智能電網(wǎng)的供電可靠性。據(jù)統(tǒng)計大面積停電造成的損失小到幾萬大到幾億，采用快速永磁斷路器替代普通的配電開關具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
[0029]作為微電網(wǎng)PCC智能開關，實現(xiàn)微電網(wǎng)的無縫連接功能。
[°03°] 作為微電網(wǎng)PCC(Point of Commn Coupling公共聯(lián)接點)智能成套設備，應用于微電網(wǎng)和主電網(wǎng)連接處，是微電網(wǎng)和公共大電網(wǎng)聯(lián)結的關鍵設備，能在故障后5ms內(nèi)快速切除故障，形成孤網(wǎng)運行狀態(tài)。基于微電網(wǎng)技術的分布式發(fā)電系統(tǒng)，是智能電網(wǎng)的重要組成部分，是大力發(fā)展可再生源，實現(xiàn)綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展的重要手段。而構成微電網(wǎng)的核心設備之一就是智能化快速永磁斷路器。微電網(wǎng)由于其系統(tǒng)容量較小，其抗故障沖擊的能力非常差，一旦發(fā)生故障要求必須快速切除否則會造成整個微電網(wǎng)系統(tǒng)。
【主權項】
1.快速分合永磁斷路器，它是在兩只相互平行的極柱體和外筒內(nèi)分別設有滅弧室和電磁開關，在滅弧室內(nèi)設有觸碰開關，觸碰開關與電磁開關通過連桿機構相連接，其特征是:電磁開關是在外筒(11) 一端固定設有合閘線圈(5)和分閘線圈(6)，在合閘線圈(5)和分閘線圈(6)之間設有隔磁盤(16);在外筒(11)的另一端固定設有相互間隔的分閘擋板(7)和合閘擋板(13)，在分閘擋板(7)和合閘擋板(13)之間設有上環(huán)形鐵塊(8)和下環(huán)形鐵塊(19)，在上環(huán)形鐵塊(8)和下環(huán)形鐵塊(19)之間設有環(huán)形鐵芯(9)，在環(huán)形鐵芯(9)外周設有環(huán)形永磁鐵(10);在上環(huán)形鐵塊(8)、環(huán)形鐵芯(9)和下環(huán)形鐵塊(19)的環(huán)內(nèi)滑動設有動鐵芯(12)，在動鐵芯(12)上固定設有頂桿(14)，頂桿(14)的上端與隔磁盤(16)相固定連接，頂桿(14)的下端通過連桿機構(15)和拐臂(4)與絕緣拉桿(3)相固定連接，絕緣拉桿(3)與極柱體(I)內(nèi)滅弧室(2)中的動觸頭(18)相固定連接。2.根據(jù)權利要求1所述的快速分合永磁斷路器，其特征是:在合閘線圈(5)和分閘線圈(6)之間固定設有滑桿，在滑桿上滑動設有隔磁盤(16)，隔磁盤(16)與頂桿(14)相固定連接。3.根據(jù)權利要求1或2所述的快速分合永磁斷路器，其特征是:合閘線圈(5)、隔磁盤(16)、分閘線圈(6)、分閘擋板(7)、上環(huán)形鐵塊(8)、下環(huán)形鐵塊(19)、環(huán)形鐵芯(9)、環(huán)形永磁鐵(10)、動鐵芯(12)和合閘擋板(13)為同心圓結構設置。
【文檔編號】H01H33/38GK205428819SQ201620260212
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】祝振鵬, 丁景峰, 查贏婧
【申請人】咸陽四方華龍電氣設備有限公司