CN104851738A - 一种充气开关柜三工位隔离开关及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充气开关柜三工位隔离开关及其控制电路,控制电路包括驱动动触头动作的主回路和控制动触头动作的控制回路；所述主回路包括控制电机正转的支路和控制电机反转的支路；所述控制回路包括控制动触头从合闸位置运动到分闸位置的分隔离刀控制支路；从分闸位置运动到接地位置的合接地控制支路；以及控制动触头从接地位置运动到分闸位置的分接地控制支路，再从分闸位置运动到合闸位置的合隔离刀控制支路。本发明解决了现有充气开关柜三工位隔离开关的控制电路需要人为操作实现动作过程的问题，实现了远距离控制和智能控制，有利于气体绝缘开关柜在智能变电站中的推广应用。

Description

一种充气开关柜三工位隔离开关及其控制电路

技术领域

本发明涉及配电设备技术领域，具体涉及一种充气开关柜三工位隔离开关的控制电路。

背景技术

中压气体绝缘开关柜具有一次电路全部气体密封、体积小、适用范围广、智能化程度高、免维护、全工况、不受外界环境影响等优点，目前已广泛应用在变电所、开闭所、电网工程等场合。其中，三工位隔离开关是气体绝缘开关柜中的重要元件，起到接通、隔离、接地电路的作用。三工位隔离开关的操作可以手动，也可以电动操作。电动操作是通过控制操作机构中的直流电机正、反转来带动三工位隔离开关的动触头在合闸、分闸、接地这三个位置之间来回移动来实现的。

现有技术中，三工位隔离开关控制电路如图1所示。三工位隔离开关的动作是由动触头在合闸、分闸、接地三个位置间来回运动来实现的。其中从合闸位置运动到分闸位置，从分闸位置运动到接地位置都是通过闭合接触器KM2让电机M正转(或反转)来实现。从接地位置运动到分闸位置，从分闸位置运动到合闸位置都是通过闭合接触器KM1让电机M反转(或正转)来实现。

在图1中，SB1是分合隔离刀的控制开关，SB2是分合接地的控制开关。S1'是动触头运动到合闸位置激发动作的行程开关、S2'是当动触头从合闸位置运动到分闸位置时激发动作的行程开关、S3'是当动触头从接地位置运动到分闸位置时激发动作的行程开关、S4'是动触头运动到接地位置激发动作的行程开关。图2是S1'-S4'自由状态和受激励状态的示意图。

结合图1和图2，当动触头从合闸→分闸→接地的过程中，将SB1的1,2触点接通，使得分隔离刀控制支路接通，接触器KM2得电，其常开触点闭合，常闭触点断开，电机正转，动触头由合闸位置运动开始运动，此时行程开关S1'由受激励状态切换自由状态；当动触头运动到分闸位置时，由于动触头的作用，行程开关S2'由自由状态切换至受激励状态，将分隔离刀控制支路切断；此时，由于行程开关S3'处于受激励状态，合接地控制支路处于断开状态，动触头到分闸位置停止。如果此时继续电动接地操作，将SB2的3,4触点接通，KM2又得电，电机又正转带动动触头由分闸位置运动到接地位置。

必须注意：在此过程中由于图1中合接地控制支路CZ29和CZ30之间的行程开关S3'的常闭接点的存在，动触头必须越过图2中所示S2'和S3'的激励重叠区域，S3'才会转换为自由状态，使得常闭接点闭合，KM2才能自保持；即必须人为保持SB2的3,4触点接通几百毫秒(大概300～500ms)，使得机构运动越过该接点的激励区域，该接地命令电路才能一直保持到动触头运动至接地位置；当动触头运动到接地位置时，由于动触头的作用，行程开关S4'由自由状态切换至受激励状态，将合接地控制支路切断，动触头到接地位置停止。S2'和S3'之间的激励重叠区域是为了保证三位置开关分闸操作时，动触头运动到分闸位置，S2'切断分隔离刀控制支路时，合接地控制支路不能接通；即此时图1中的CZ29和CZ30之间的行程开关S3'的常闭接点必须是打开的，否则会导致电机在KM2的控制下一直正转，不能在分闸位置停下来，直接运动到接地位置。同样在接地→分闸→合闸的过程中，也需要S2'和S3'之间的激励重叠区域，保证三位置开关合闸操作时，动触头运动到分闸位置，S3'切断分接地控制支路时，合隔离刀控制支路不能接通；即此时图1中的CZ27和CZ28之间的行程开关S2'的常闭接点必须是打开的，否则会导致电机在KM1的控制下一直反转，不能在分闸位置停下来，直接运动到合闸位置。同样由于S2'和S3'之间的激励重叠区域的存在，电动合闸操作过程中，必须人为保持SB1的3,4触点接通几百毫秒(大概300-500ms)，使得动触头的运动已越过了S2'和S3'之间的激励重叠区域，KM1已经能自保持了，方可放开SB1的控制开关。

随着电网智能化建设的发展，开关器件的动作越来越多通过智能终端发出命令来实现。而智能终端发出命令信号的持续时间通常在100ms-200ms左右，这使得三工位隔离开关的电气控制电路在分闸位置动作还没有来得及自保持，信号就结束，动作停止。因此，现有技术中的三工位隔离开关控制电路在电动操作过程中，也需要人为操作控制转换开关，非常不利于远距离控制和智能控制，阻碍了气体绝缘开关柜在智能变电站中的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种充气开关柜三工位隔离开关及其控制电路，用以解决的现有控制电路需要人为操作实现动作过程的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种三工位隔离开关控制电路，包括驱动动触头动作的主回路和控制动触头动作的控制回路；所述主回路包括控制电机正转的支路和控制电机反转的支路；所述控制回路包括控制动触头从合闸位置运动到分闸位置的分隔离刀控制支路；从分闸位置运动到接地位置的合接地控制支路；以及控制动触头从接地位置运动到分闸位置的分接地控制支路，再从分闸位置运动到合闸位置的合隔离刀控制支路；

控制电机正转的支路中设有分隔离刀接触器KM3和合接地接触器KM4的主触点；控制电机反转的支路中设有合隔离刀接触器KM1和分接地接触器KM2的主触点；

所述分隔离刀控制支路包括：串联的分隔离刀控制转换开关(SB1，①、②)、分隔离刀行程开关S2'的常闭触点、分隔离刀接触器KM4的线圈，所述分隔离刀控制转换开关(SB1，①、②)上还并联有分隔离刀接触器KM4的触点；

所述合接地控制支路包括：串联的合接地控制转换开关(SB2，③、④)、合接地行程开关S4'的常闭触点、合接地接触器KM3的线圈，所述合接地控制转换开关(SB2，③、④)上还并联有合接地接触器KM3的触点；

所述分接地控制支路包括：串联的分接地控制转换开关(SB2，①、②)、分接地行程开关S3'的常闭触点、分接地接触器KM2的线圈，所述分接地控制转换开关(SB2，①、②)上还并联有分接地接触器KM2的触点；

所述合隔离刀控制支路包括：串联的合隔离刀控制转换开关(SB1，③、④)、合隔离刀行程开关S1'的常闭触点、合隔离刀接触器KM1的线圈，所述合隔离刀控制转换开关(SB1，③、④)上还并联有合隔离刀接触器KM1的触点。

所述合接地控制支路还串联有分隔离刀行程开关S2'的常开触点；所述合隔离刀控制支路还串联有分接地行程开关S3'的常开触点。

所述分隔离刀控制支路与合隔离刀接触器KM1、分接地接触器KM2的常闭触点串联，所述分隔离刀控制支路与合接地控制支路并联；所述分接地控制支路与合接地接触器KM3、分隔离刀接触器KM4的常闭触点串联，；所述分接地控制支路与合隔离刀控制支路并联。

所述控制电机正转的支路包括两组正转触点，每组触点由合接地接触器KM3与分隔离刀接触器KM4的主触点并联而成；所述控制电机反转的支路包括两组反转触点，每组触点由合隔离刀接触器KM1与分接地接触器KM2的主触点并联而成；上述四组触点与直流电机构成桥式电机驱动电路，四组触点分别位于其中一个桥臂上，直流电机位于电桥上；两组正转触点处于对角位置，两组反转触点也处于对角位置。

所述桥式电机驱动电路包括与直流电机串联的手动电动闭锁微动开关S10'。

一种三工位隔离开关，包括操动机构和控制电路，所述控制电路包括驱动动触头动作的主回路和控制动触头动作的控制回路；所述主回路包括控制电机正转的支路和控制电机反转的支路；所述控制回路包括控制动触头从合闸位置运动到分闸位置的分隔离刀控制支路；从分闸位置运动到接地位置的合接地控制支路；以及控制动触头从接地位置运动到分闸位置的分接地控制支路，再从分闸位置运动到合闸位置的合隔离刀控制支路；

控制电机正转的支路中设有分隔离刀接触器KM3和合接地接触器KM4的主触点；电机反转的支路中设有合隔离刀接触器KM1和分接地接触器KM2的主触点；

所述分隔离刀控制支路包括：串联的分隔离刀控制转换开关(SB1，①、②)、分隔离刀行程开关S2'的常闭触点、分隔离刀接触器KM4的线圈，所述分隔离刀控制转换开关(SB1，①、②)上还并联有分隔离刀接触器(KM4)的触点；

所述合接地控制支路包括：串联的合接地控制转换开关(SB2，③、④)、合接地行程开关S4'的常闭触点、合接地接触器KM3的线圈，所述合接地控制转换开关(SB2，③、④)上还并联有合接地接触器KM3的触点；

所述分接地控制支路包括：串联的分接地控制转换开关(SB2，①、②)、分接地行程开关S3'的常闭触点、分接地接触器KM2的线圈，所述分接地控制转换开关(SB2，①、②)上还并联有分接地接触器KM2的触点；

所述合隔离刀控制支路包括：串联的合隔离刀控制转换开关(SB1，③、④)、合隔离刀行程开关S1'的常闭触点、合隔离刀接触器KM1的线圈，所述合隔离刀控制转换开关(SB1，③、④)上还并联有合隔离刀接触器KM1的触点。

所述合接地控制支路还串联有分隔离刀行程开关S2'的常开触点；所述合隔离刀控制支路还串联有分接地行程开关S3'的常开触点。

所述分隔离刀控制支路与合隔离刀接触器KM1、分接地接触器KM2的常闭触点串联，所述分隔离刀控制支路与合接地控制支路并联；所述分接地控制支路与合接地接触器KM3、分隔离刀接触器KM4的常闭触点串联，；所述分接地控制支路与合隔离刀控制支路并联。

所述控制电机正转的支路包括两组正转触点，每组触点由合接地接触器KM3与分隔离刀接触器KM4的主触点并联而成；所述控制电机反转的支路包括两组反转触点，每组触点由合隔离刀接触器KM1与分接地接触器KM2的主触点并联而成；上述四组触点与直流电机构成桥式电机驱动电路，四组触点分别位于其中一个桥臂上，直流电机位于电桥上；两组正转触点处于处于对角位置，两组反转触点也处于对角位置。

所述桥式电机驱动电路包括与直流电机串联的手动电动闭锁微动开关S10'。

本发明的有益效果是：

由于本发明中各接触器电路的相互独立，使得三工位隔离开关的控制电路可以适应于变电站中通过智能终端来控制三工位隔离开关的操作，能接受智能终端发出短时脉冲信号，便于智能化变电站中的智能化远程操作。在国家大力发展智能化变电站的今天，为气体绝缘开关柜在智能化变电站中的推广应用创造了有利条件。

由于在合接地控制支路还串联有行程开关S2'的常开触点，在合隔离刀控制支路还串联有行程开关S3'的常开触点；确保在进行分隔离操作时，合接地控制回路不会接通；在进行分接地操作时，合隔离刀控制回路不会接通。保证了动触头在分闸位置一定会停下来。

由于采用了桥式电机驱动电路，使得电机控制过程简单、高效。

将手动电动闭锁微动开关与直流电机串联，提高了电机工作的安全性。

在控制回路中串联合隔离刀接触器(KM1)、分接地(KM2)的常闭触点以及合接地接触器(KM3)、分隔离刀(KM4)的常闭触点，能够有效地保护控制回路，提高了控制回路的安全性。

附图说明

图1是现有技术中三工位隔离开关控制电路；

图2是现有技术中三工位控制开关中行程开关受控示意图；

图3是本发明三工位隔离开关控制电路实施例电路原理图；

图4是本发明三工位隔离开关控制电路实施例中行程开关受控示意图；

图5是本发明三工位隔离开关控制电路实施例中主电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

三工位隔离开关控制电路实施例

如图2、图3所示，三工位隔离开关控制电路，包括直流电机M、桥式整流器V4、接触器KM1-KM4、控制转换开关SB1和SB2、行程开关S1'-S4'、手动电动闭锁行程开关S10'。

其中，KM3和KM4都是控制电机正转，KM4控制动触头从合闸位置运动到分闸位置，KM3控制动触头从分闸位置运动到接地位置；KM1和KM2都是控制电机反转，KM2控制动触头从接地位置运动到分闸位置，KM1控制动触头从分闸位置运动到合闸位置。控制转换开关SB1的①②接点触发后控制隔离刀从合闸位置往分闸位置运动，直至分闸完成；SB1的③④接点触发后控制隔离刀从分闸位置往合闸位置运动，直至合闸完成。同样，控制转换开关SB2的①②接点控制隔离刀从接地位置往分闸位置运动，直至分闸完成；SB2的③④接点控制隔离刀从分闸位置往接地位置运动，直至接地完成。S1'为合闸到位控制行程开关，即隔离刀到达合闸位置S1'受激励；S2'为隔离刀合闸至分闸控制行程开关，即隔离刀到达分闸位置且在合闸位置至分闸任意位置S2'受激励；S3'为隔离刀分闸至接地控制行程开关，即隔离刀到达分闸位置且在分闸位置至接地任意位置S3'受激励；S4'为隔离刀接地行程开关，即隔离刀到达接地位置S4'受激励。

直流电机M、桥式整流器V4、接触器KM1-KM4的主触点、手动电动闭锁行程开关S10'构成驱动动触头动作的主回路。驱动动触头动作的主回路包括两条支路，分别用于控制电机M正转和控制电机M反转；所述控制电机正转的支路包括两组正转触点，每组触点由接触器KM3与接触器KM4的主触点并联而成；所述控制电机反转的支路包括两组反转触点，每组触点由接触器KM1与接触器KM2的主触点并联而成；上述四组触点与直流电机构成桥式电机驱动电路，四组触点分别位于其中一个桥臂上，直流电机M位于电桥上，直流电机M与手动电动闭锁行程开关S10'串联；两组正转触点处于处于对角位置，两组反转触点也处于对角位置。两条支路电路与桥式整流器V4串联，桥式整流器V4将交流变成直流方便直流电机M使用。

行程开关S1'-S4'、控制转换开关SB1和SB2、接触器KM1-KM4的线圈与触点构成控制动触头动作的控制回路。控制回路包括控制动触头从合闸位置运动到分闸位置，再从分闸位置运动到接地位置的分隔离刀控制支路和合接地控制支路；以及控制动触头从接地位置运动到分闸位置，再从分闸位置运动到合闸位置的分接地控制支路和合隔离刀控制支路。分隔离刀控制支路由控制转换开关SB1的1、2触点与接触器KM4的触点并联，再串联行程开关S2'的常闭触点和KM4的线圈；合接地控制支路由控制转换开关SB2的3、4触点与接触器KM3的触点并联，再串联行程开关S4'的常闭触点、行程开关S2'的常开触点和KM3的线圈；两条支路再与KM1、KM2的常闭触点串联。分接地控制支路由控制转换开关SB2的1、2触点与接触器KM2的触点并联，再串联行程开关S3'的常闭触点和KM2的线圈；合隔离刀控制支路由控制转换开关SB1的3、4触点与接触器KM1的触点并联，再串联行程开关S1'的常闭触点、行程开关S3'的常开触点和KM1的线圈；两条支路再与KM3、KM4的常闭触点串联。

当动触头处于合闸位置，需要进行一次分闸操作时，控制端发出一个分隔离刀的脉冲信号，使得SB1的1、2触点接通，分隔离刀控制支路接通，接触器KM4得电，其常开触点闭合，常闭触点断开，电机正转，动触头由合闸位置运动开始运动，此时行程开关S1'由受激励状态切换自由状态；由于此时行程开关S2'处于非受激励状态，KM4线圈得电之后KM4的触点立即动作形成自保持，在自保持状态下电机持续正转，带动动触头往分闸运动，直至到达分闸位置，行程开关S2'受到触发，行程开关S2'的常闭触点打开，使得KM4线圈控制电路失电，线圈失电，触点立即回复，电机失电，动触头停下，从而正确的完成分闸操作。当需要动触头继续进行接地操作时，控制端发出一个合接地的脉冲信号，使得SB2的3、4触点接通，此时由于行程开关S2'处于受激励状态，行程开关S2'的常开触点闭合，故KM3线圈得电，KM3的触点立即动作形成自保持，在自保持状态下电机持续正转，带动动触头往接地运动，直至到达接地位置，行程开关S4'受到触发，行程开关S4'的常闭触点打开，使得KM3线圈控制电路失电，线圈失电，触点立即回复，电机失电，动触头停下，从而正确的完成接地操作。同理，在本方案中进行分接地操作，由于各接触器电路的相互独立，KM2线圈得电后同样会立即形成自保持，无需再等待越过S2'和S3'的激励重叠区域，从而完成分接地。

由于不用再设置重叠区域，作为其他实施方式，也可以采用如图4所示的行程开关受控示意图进行控制。

关于驱动电机正反转的主回路，本实施例中采用了桥式电机驱动电路，作为其他实施方式，也可以采用其他的电路结构，比如图5的电路结构。

三工位隔离开关实施例

三工位隔离开关包括操纵机构和相关控制电路，该控制电路与上述实施例中的三工位隔离开关控制电路完全相同，故不在此重复说明。

Claims (10)

1.一种三工位隔离开关控制电路，其特征在于：包括驱动动触头动作的主回路和控制动触头动作的控制回路；所述主回路包括控制电机正转的支路和控制电机反转的支路；所述控制回路包括控制动触头从合闸位置运动到分闸位置的分隔离刀控制支路；从分闸位置运动到接地位置的合接地控制支路；以及控制动触头从接地位置运动到分闸位置的分接地控制支路，再从分闸位置运动到合闸位置的合隔离刀控制支路；

控制电机正转的支路中设有分隔离刀接触器(KM3)和合接地接触器(KM4)的主触点；控制电机反转的支路中设有合隔离刀接触器(KM1)和分接地接触器(KM2)的主触点；

所述分隔离刀控制支路包括：串联的分隔离刀控制转换开关(SB1，①、②)、分隔离刀行程开关(S2')的常闭触点、分隔离刀接触器(KM4)的线圈，所述分隔离刀控制转换开关(SB1，①、②)上还并联有分隔离刀接触器(KM4)的触点；

所述合接地控制支路包括：串联的合接地控制转换开关(SB2，③、④)、合接地行程开关(S4')的常闭触点、合接地接触器(KM3)的线圈，所述合接地控制转换开关(SB2，③、④)上还并联有合接地接触器(KM3)的触点；

所述分接地控制支路包括：串联的分接地控制转换开关(SB2，①、②)、分接地行程开关(S3')的常闭触点、分接地接触器(KM2)的线圈，所述分接地控制转换开关(SB2，①、②)上还并联有分接地接触器(KM2)的触点；

所述合隔离刀控制支路包括：串联的合隔离刀控制转换开关(SB1，③、④)、合隔离刀行程开关(S1')的常闭触点、合隔离刀接触器(KM1)的线圈，所述合隔离刀控制转换开关(SB1，③、④)上还并联有合隔离刀接触器(KM1)的触点。

2.根据权利要求1所述的三工位隔离开关控制电路，其特征在于：所述合接地控制支路还串联有分隔离刀行程开关(S2')的常开触点；所述合隔离刀控制支路还串联有分接地行程开关(S3')的常开触点。

3.根据权利要求1所述的三工位隔离开关控制电路，其特征在于：所述分隔离刀控制支路与合隔离刀接触器(KM1)、分接地接触器(KM2)的常闭触点串联，所述分隔离刀控制支路与合接地控制支路并联；所述分接地控制支路与合接地接触器(KM3)、分隔离刀接触器(KM4)的常闭触点串联，；所述分接地控制支路与合隔离刀控制支路并联。

4.根据权利要求1所述的三工位隔离开关控制电路，其特征在于：所述控制电机正转的支路包括两组正转触点，每组触点由合接地接触器(KM3)与分隔离刀接触器(KM4)的主触点并联而成；所述控制电机反转的支路包括两组反转触点，每组触点由合隔离刀接触器(KM1)与分接地接触器(KM2)的主触点并联而成；上述四组触点与直流电机构成桥式电机驱动电路，四组触点分别位于其中一个桥臂上，直流电机位于电桥上；两组正转触点处于对角位置，两组反转触点也处于对角位置。

5.根据权利要求4所述的三工位隔离开关控制电路，其特征在于：所述桥式电机驱动电路包括与直流电机串联的手动电动闭锁微动开关(S10')。

6.一种三工位隔离开关，包括操动机构和控制电路，其特征在于：所述控制电路包括驱动动触头动作的主回路和控制动触头动作的控制回路；所述主回路包括控制电机正转的支路和控制电机反转的支路；所述控制回路包括控制动触头从合闸位置运动到分闸位置的分隔离刀控制支路；从分闸位置运动到接地位置的合接地控制支路；以及控制动触头从接地位置运动到分闸位置的分接地控制支路，再从分闸位置运动到合闸位置的合隔离刀控制支路；

控制电机正转的支路中设有分隔离刀接触器(KM3)和合接地接触器(KM4)的主触点；电机反转的支路中设有合隔离刀接触器(KM1)和分接地接触器(KM2)的主触点；

所述分隔离刀控制支路包括：串联的分隔离刀控制转换开关(SB1，①、②)、分隔离刀行程开关(S2')的常闭触点、分隔离刀接触器(KM4)的线圈，所述分隔离刀控制转换开关(SB1，①、②)上还并联有分隔离刀接触器(KM4)的触点；

所述合接地控制支路包括：串联的合接地控制转换开关(SB2，③、④)、合接地行程开关(S4')的常闭触点、合接地接触器(KM3)的线圈，所述合接地控制转换开关(SB2，③、④)上还并联有合接地接触器(KM3)的触点；

所述分接地控制支路包括：串联的分接地控制转换开关(SB2，①、②)、分接地行程开关(S3')的常闭触点、分接地接触器(KM2)的线圈，所述分接地控制转换开关(SB2，①、②)上还并联有分接地接触器(KM2)的触点；

所述合隔离刀控制支路包括：串联的合隔离刀控制转换开关(SB1，③、④)、合隔离刀行程开关(S1')的常闭触点、合隔离刀接触器(KM1)的线圈，所述合隔离刀控制转换开关(SB1，③、④)上还并联有合隔离刀接触器(KM1)的触点。

7.根据权利要求6所述的三工位隔离开关，其特征在于：所述合接地控制支路还串联有分隔离刀行程开关(S2')的常开触点；所述合隔离刀控制支路还串联有分接地行程开关(S3')的常开触点。

8.根据权利要求6所述的三工位隔离开关，其特征在于：所述分隔离刀控制支路与合隔离刀接触器(KM1)、分接地接触器(KM2)的常闭触点串联，所述分隔离刀控制支路与合接地控制支路并联；所述分接地控制支路与合接地接触器(KM3)、分隔离刀接触器(KM4)的常闭触点串联，；所述分接地控制支路与合隔离刀控制支路并联。

9.根据权利要求6所述的三工位隔离开关，其特征在于：所述控制电机正转的支路包括两组正转触点，每组触点由合接地接触器(KM3)与分隔离刀接触器(KM4)的主触点并联而成；所述控制电机反转的支路包括两组反转触点，每组触点由合隔离刀接触器(KM1)与分接地接触器(KM2)的主触点并联而成；上述四组触点与直流电机构成桥式电机驱动电路，四组触点分别位于其中一个桥臂上，直流电机位于电桥上；两组正转触点处于处于对角位置，两组反转触点也处于对角位置。

10.根据权利要求9所述的三工位隔离开关，其特征在于：所述桥式电机驱动电路包括与直流电机串联的手动电动闭锁微动开关(S10')。