CN102592902A - 一种中低压直流断路器的高速分闸操动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中低压直流断路器的高速分闸操动机构,特别适合于对短路分断能力要求很高的快速直流断路器。其包括:动触头、静触头、合闸保持装置、电磁斥力机构;所述合闸保持装置包括合闸保持弹簧、水平限位套筒、合闸保持顶块;所述电磁斥力机构包括分闸推杆、复位弹簧、斥力盘、线圈、充放电回路、控制器。本发明提供了一种结构简单、易于操作、分闸速度快的直流断路器快速分闸操动机构;能提高直流断路器的开断速度,缩短电弧的停滞时间,减轻触头的烧蚀,有利于电弧尽快进入灭弧室,快速熄灭,从而提高直流断路器的开断性能。
Description
技术领域:
本发明属于直流断路器技术领域,涉及一种中低压直流断路器的高速分闸操动机构。
背景技术:
由于直流供电系统所具有的独特优越性,人们对于直流系统的研究一直没有停止过,同时直流供电系统与人们的日常生活联系得越来越紧密。目前,在我国城市无轨电车、地铁、太阳能发电、冶炼、化工、轧材、船电、矿山等许多重要行业中,均采用了直流供电系统。其中,作为直流供电系统的关键设备,直流断路器具有可靠切断直流回路故障电流的保护功能,是直流供电系统安全运行的保证。
由于直流供电系统中,尤其是城市轨道交通等直流系统的短路电流上升很快(3kA/ms)。因此,要求直流断路器能快速反应判断,并且能够快速动作。目前,我国地铁主要采用750V或1500V直流供电,直流电源大多由大功率硅整流装置提供,硅整流元件因过载能力低,故对直流电网的保护要求很高,需要快速的直流断路器对其保护。
在直流断路器中,为了分断高上升率短路电流,要求它必须具备高反应速度及动作速度,能够在短路故障发生初期切断故障电路。直流供电系统要求断路器的机械触头能够获得尽量大的初始速度,尽早形成绝缘间隙。
目前,直流断路器所广泛采用的操动机构,如弹簧操动机构、永磁操动机构等,在始动时间、初始加速度和整体速度等多方面存在明显的不足。以弹簧操动机构为例,其结构复杂,可靠性有待提高,且不易控制。现有的机械式开关动作较慢,分断短路电流时已经到达短路电流峰值,灭弧困难,分断能力已达到极限。因此,如何提高直流断路器的开断速度,进而提高断路器的开断性能,成为了一项技术突破点。
发明内容:
本发明的目的在于,提供一种结构简单、易于操作、分闸速度快的中低压直流断路器的高速分闸操动机构,可以提高直流断路器的开断速度,缩短电弧的停滞时间,减轻触头的烧蚀,从而提高直流断路器的开断性能。
本发明所述的中低压直流断路器的高速分闸操动机构包括导电回路、合闸保持装置和电磁斥力机构等部分。导电回路中设置有动、静触头,动触头固定在下母排上并可以绕转轴O1转动,静触头固定在上母排上;当断路器处在合闸状态时,动触头在左侧合闸保持弹簧的作用下与静触头可靠接触,上母排、静触头、动触头、下母排形成有效的导通回路。同时合闸保持弹簧可以提供一定的触头压力,保证动静触头之间不会被斥开而产生熔焊。
分闸推杆、斥力盘、线圈以及充放电回路一起组合成电磁斥力机构。在斥力盘左侧,围绕分闸推杆设有用于斥力盘复位的复位弹簧。复位弹簧、斥力盘、线圈安装在同一个绝缘壳架内,并一起固定。在断路器进行分断操作时,分闸推杆直接作用于动触头上。斥力机构所产生的巨大电磁斥力能抵消合闸保持弹簧的作用,将动触头直接斥开。由于斥力盘可以提供极大的驱动力和初始速度,动触头会在分闸推杆的作用下快速转动分闸。分闸产生的电弧会被迅速拉长,最终顺利进入灭弧室被熄灭。分闸操作结束后,斥力盘会在复位弹簧的作用下回复原位,从而准备下一次的分闸操作。
所述合闸保持弹簧、合闸保持顶块安装于水平限位套筒内,限位套筒固定在断路器的壳架上。合闸保持顶块以及分闸推杆与动触头相接触的表面为圆弧状曲面,保证分合闸时的碰撞不对触头造成损坏。
在动触头的下方,设置有锁扣作用的钩状杆。钩状杆的下部和壳架之间安装有弹簧。断路器进行分闸操作时,钩状杆可绕转轴转动,在动触头达到分闸位置时,钩状杆可以在弹簧的作用下将动触头锁住,使断路器保持在分闸位置。当断路器需要进行合闸操作时,钩状杆和动触头分离,动触头可以在合闸弹簧的推动下转动合闸。
本发明所涉及的电磁斥力机构基于电磁感应涡流原理,具有机械延迟时间短,初始运动速度快等优点,特别适合用于直流快速断路器。
附图说明:
图1为本发明合闸位置状态示意图;
图2为电磁斥力机构模型图;
图3为本发明开断过程示意图;
图4为本发明分闸位置状态示意图。
其中:1为动触头;2为顶块;3为水平限位套筒;4为合闸保持弹簧;5为下母排;6为钩状杆;7为钩状杆保持弹簧;8为静触头;9为上母排;10为分闸推杆;11为斥力盘;12为复位弹簧;13为线圈;14为控制器;O1为第一转轴;O2为第二转轴。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参见图1,一种中低压直流断路器的高速分闸操动机构,包括动触头和静触头,动触头通过第一转轴固定在下母排上,静触头通过螺丝固定在上母排上;当断路器处在合闸状态时,上母排、静触头、动触头、下母排形成导电回路。合闸保持弹簧、合闸保持顶块安装于水平限位套筒内,水平限位套筒则固定在断路器的壳架上。分闸推杆、斥力盘、线圈以及充放电回路一起组合成电磁斥力机构;围绕分闸推杆,在斥力盘的左侧还设有复位弹簧;复位弹簧、斥力盘、线圈安装在同一个绝缘框架内并固定。断路器作分闸操作时,钩状杆可绕第二转轴转动。当断路器处于分闸状态时,钩状杆6将动触头锁死在分闸位置。
直流断路器在出现短路故障电流的情况下将做分闸操作,参见图2、图3。当系统发生短路故障时,控制器检测到短路电流信号,并产生晶闸管VT的触发信号,从而触发晶闸管VT导通。晶闸管VT导通后,已经储能的电容C将迅速向线圈放电,产生一个脉冲电流;基于电磁感应涡流原理,斥力盘将产生巨大的电磁斥力以推动分闸推杆快速运动。分闸推杆直接作用在动触头上,斥力机构所产生的电磁斥力克服合闸保持弹簧的合闸保持力,迅速地将动触头推开。斥力机构完成一次快速分闸操作后,在复位弹簧的作用下,斥力盘又将与线圈贴紧,以便进行下一次分闸操作。
直流断路器的动触头和静触头分开后,将在两触头间产生电弧。由于动触头的初始加速度很大,电弧的停滞时间将明显缩短,从而减轻了电弧对动触头和静触头的烧蚀,有利于电弧尽快进入灭弧室熄灭,从而提高断路器的开断性能。
当动触头完全打开时,电弧已从触头系统间喷出,进入灭弧室。动触头绕第一转轴转动,同时也将弹簧压缩,使得钩状杆可绕第二转轴转动。当动触头完全打开时,钩状杆将动触头限制在分闸状态,完成了断路器的快速分闸。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种中低压直流断路器的高速分闸操动机构,其特征在于:包括导电回路、合闸保持装置和电磁斥力机构等部分。断路器处于合闸状态时,上母排、静触头、动触头、下母排形成导电回路。所述动触头通过转轴O1固定在下母排上,静触头固定在上母排上。所述合闸保持装置包括合闸保持弹簧、合闸保持顶块以及水平限位套筒。分闸推杆、斥力盘、线圈以及充放电回路构成电磁斥力机构。
2.根据权利要求1所述的一种中低压直流断路器的高速分闸操动机构,其特征在于:动触头可绕转轴O1转动,断路器进行分闸操作时,所述斥力机构的分闸推杆直接作用于动触头上,使其转动分闸。分闸推杆与动触头的接触面为圆弧状曲面。
3.根据权利要求1所述的一种中低压直流断路器的高速分闸操动机构,其特征在于:合闸保持弹簧安装在水平限位套筒中,限位套筒固定在断路器的壳架上。在合闸状态下,合闸保持弹簧可以提供足够的触头压力。合闸保持顶块与动触头的接触面为圆弧状曲面。
4.根据权利要求1所述的一种中低压直流断路器的高速分闸操动机构,其特征在于:所述的斥力盘左侧安装有复位弹簧。斥力盘在进行过一次分闸动作后可以在复位弹簧的作用下复位。
5.根据权利要求1所述的一种中低压直流断路器的高速分闸操动机构,其特征在于:动触头下端设有钩状杆,钩状杆的下部和壳架之间安装有弹簧。断路器进行分闸操作时,钩状杆可绕转轴O2转动,在动触头达到分闸位置时,钩状杆可以在弹簧的作用下将动触头锁住,使断路器保持在分闸位置。当断路器需要进行合闸操作时,钩状杆和动触头分离,动触头在合闸弹簧的推动下转动合闸。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20130717 |