CN102426973A - 一种高压真空断路器 - Google Patents

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邵明章
乔显军
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Abstract

本发明涉及一种高压真空断路器，包括操作机构和控制机构，其特征在于：所述操作机构为永磁操作机构，该永磁操作机构通过主轴拐臂传动真空泡的开断，所述控制机构采用ATM单片机控制器，外部的电网同步信号和远程分合闸信号分别接入所述ATM单片机控制器，所述ATM单片机控制器的输出端与所述永磁操作机构开关相连、用于决定合闸延时间及给出合闸指令、控制永磁操作机构开关、将永磁操作机构内储能电容的电量释放给永磁操作机构的驱动线圈、使得永磁操作机构的驱动机构带动主轴拐臂，实现高压真空断路器的真空管合闸。

Description

一种高压真空断路器
技术领域
本发明涉及一种高压真空断路器。
背景技术
传统的高压真空断路器的操作机构(电磁式或电动弹簧机构)是由复杂的传动机构组成的机械系统。其机构传动零部件多，运动时间分散性大，运动可控制性差，响应速度慢，其运动速度不可控。因此它很难实现对机械运动的精确控制。更难以达到同步合闸的目的，但是在电网中，合闸涌流大，严重损害真空管触头。大大影响断路器寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能实现高压真空断路器精确合闸的高压真空断路器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该高压真空断路器，包括操作机构，和控制机构，其特征在于：所述操作机构为永磁操作机构，该永磁操作机构通过主轴拐臂传动真空泡的开断，所述控制机构采用ATM单片机控制器，外部的电网同步信号和远程分合闸信号分别接入所述ATM单片机控制器，所述ATM单片机控制器的输出端与所述永磁操作机构的开关相连、用于决定合闸延时间及给出合闸指令、控制永磁操作机构开关、将永磁操作机构内储能电容的电量释放给永磁操作机构的驱动线圈、使得永磁操作机构的驱动机构带动主轴拐臂，实现高压真空断路器的精确合闸。
作为改进，本发明提供的高压真空断路器还包括一相位反馈单元，该相位反馈单元的输入端与永磁操作机构相连、输出端与ATM单片机控制器相连，用于采集永磁操作机构的同步合闸波形信号并反馈给ATM单片机控制器，从而使所述ATM单片机控制器修正合闸延时时间。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、采用永磁操动机构为驱动，直接通过主轴拐壁传动真空泡开断；少传动环节减少了磨擦环节，也减小力的损失，这为减小合闸时间分散改进点之一；
2、控制机构采用ATM单片机控制器，真空断路器的合闸通过ATM单片机控制器精确控制，在电网运行当中有效的减小合闸过程中的过电压，有效的提高了断路器的寿命；
具体地说就是采用永磁操动机构与ATM单片机控制器相结合，运用ATM单片机控制器来可靠、精准驱动永磁操动机构，实现高压真空断路器同步合闸。
附图说明
图1为本发明实施例中高压真空断路器的结构示意图。
图2为本发明实施例中永磁操作机构的结构示意图。
图3为永磁操作机构中永磁操作机构处于分闸位置时电磁系统的结构示意图。
图4为永磁操作机构中永磁操作机构处于合闸位置时电磁系统的结构示意图。
图5为本发明实施例中高压真空断路器的结构框图。
图6为本发明实施例中合闸切入图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提供了一种高压真空断路器，其包括分、合闸按钮1、缓冲器2、紧急分闸装置3、控制机构4、操作机构5、远程分合分压电阻6、微动开关7、永磁主轴8、分合指示牌9、计数器10等部件，参见图1所示；其中所述操作机构5为永磁操作机构，该永磁操作机构包括上支座51、上出线52、绝缘筒53、真空灭弧室54、下支座55、下出线56、绝缘拉杆57(内装有触头弹簧)、电磁系统58(内设置有驱动线圈)、超行程调整螺母59、用于驱动绝缘拉杆57运动的IGBT开关(图中未示出)、储能电容(图中未示出)、驱动线圈(图中未示出)等部件，参见图2所示；该永磁操作机构的绝缘拉杆57连接永磁主轴8、并通过永磁主轴8的主轴拐臂传动高压电网中真空泡的开断，所述控制机构采用常规的32位ATM单片机控制器，外部的电网同步信号和远程分合闸信号分别接入所述ATM单片机控制器，所述ATM单片机控制器的输出端与所述永磁操作机构的IGBT开关相连、用于决定合闸延时间及给出合闸指令、控制永磁操作机构的IGBT开关、将永磁操作机构内储能电容的电量释放给永磁操作机构的驱动线圈、使得永磁操作机构的绝缘拉杆57带动永磁主轴8的主轴拐臂，实现高压真空断路器的真空管合闸。
其中，永磁操动机构的工作原理为：
在分闸状态下，给驱动线圈13通电，使驱动线圈13产生的磁场同方向于机构内永久磁铁15产生的磁场，当动静铁芯11、14间的磁场强度达到一定值后，推动动铁芯11向静铁芯14方向运动。在动铁芯11运动的过程中，分闸弹簧(图中未示出)被拉伸，绝缘拉杆57内的触头弹簧被压缩产生超程带动绝缘拉杆57运动，直到动铁芯运动运动到h＝0位置，通电停止，机构通过永久磁铁产生的磁场保持在合闸位置。参见图3所示。
永磁机构在合闸位置，动铁芯11静铁芯14间的气隙接近于零，磁阻低，永久磁铁15磁场作用力在动静铁芯间产生一个封闭的电磁场回路，从而使动静铁芯间产生较强的保持力F总，F总通过连接块分别作用于分闸弹簧和触头弹簧。在合闸位置分闸弹簧处于拉伸状态，弹簧处于拉伸状态，产生F1反作用于F总上；同时压缩绝缘拉杆内部的触头弹簧，产生F2触头压力通过传动装置反作用于F总。
在合闸状态下，永磁机构动静铁芯间的保持力F净＝F总-3F1-3F2，F净净保持力较小，只要对合闸状态下的永磁机构线圈通以一个较小的电流，电流的方向反向于合闸时的通电方向。当反向电流产生的磁场力大于F净时，在F1和F2的共同作用下，机构进行分闸动作。当动静铁芯间产生了h高度的空气间隙，F总的作用力达到最小。分闸弹簧被拉伸到P1位置，触头弹簧处于自由状态。参见图4所示。
另外，本实施例中的高压真空断路器，还提供有相位反馈单元，该相位反馈单元的输入端与永磁操作机构相连、输出端与ATM单片机控制器相连，其作用是采集永磁操作机构的同步合闸波形信号并反馈给ATM单片机控制器，从而使所述ATM单片机控制器修正合闸延时时间。参见图5所示。
本实施例中的高压真空断路器采用永磁机构作为驱动源，保证合闸时间稳定性，采用32位ATM单片机控制器，精度高，能快速进行测量、计算及分析从系统采集的电压、电流信号，在接收到合闸指令后，决定延时间T1及给出合闸指令，ATM单片机控制器通过控制IGBT开关，把电容上的电量放给永磁驱动线圈，变成电磁力。永磁驱动机构带动传运拐臂，实现断路器真空管合闸，从而使开关关合在相应的相位角度.合闸相位波形图，通过相位反馈单元采样处理，反馈给控制单元，来修正合闸延时时间T1，从而使断路器实现精准的同步合闸。

Claims (2)

1.一种高压真空断路器，包括操作机构，和控制机构，其特征在于：所述操作机构为永磁操作机构，该永磁操作机构通过主轴拐臂传动真空泡的开断，所述控制机构采用ATM单片机控制器，外部的电网同步信号和远程分合闸信号分别接入所述ATM单片机控制器，所述ATM单片机控制器的输出端与所述永磁操作机构开关相连、用于决定合闸延时间及给出合闸指令、控制永磁操作机构开关、将永磁操作机构内储能电容的电量释放给永磁操作机构的驱动线圈、使得永磁操作机构的驱动机构带动主轴拐臂，实现高压真空断路器的精确合闸。
2.根据权利要求1所述的高压真空断路器，其特征在于：还包括一相位反馈单元，该相位反馈单元的输入端与永磁操作机构相连、输出端与ATM单片机控制器相连，用于采集永磁操作机构的同步合闸波形信号并反馈给ATM单片机控制器，从而使所述ATM单片机控制器修正合闸延时时间。
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