CN106057559A - 可降低快速暂态过电压的gis隔离开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可降低快速暂态过电压的GIS隔离开关，解决了现有GIS隔离开关存在燃熄弧现象严重的问题。采用分段式变气隙结构，使永磁电机在运动性能上与隔离开关的速度特性相匹配，实现隔离开关运动过程的分段调节。这种结构一方面实现了永磁电机在不采用控制算法的前提下，利用每一极下分段永磁体的结构使得电机在不同运动阶段的产生不同的电磁转矩，从而实现对速度的调节；另一方面减小了对操动机构的机械冲击，增加了GIS隔离开关和操动机构的机械寿命。

Description

可降低快速暂态过电压的GIS隔离开关

技术领域

本发明涉及一种隔离开关，特别涉及一种可降低快速暂态过电压的GIS隔离开关。

背景技术

随着气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）电压等级的提高，在分、合闸带电母线操作过程中，动、静触头间隙会发生多次燃、熄弧现象，从而会产生一连串波头极陡，并且频率极密的快速暂态过电压（VFTO），使现有的GIS隔离开关的分、合速度和灭弧性能均不能很好地适应高电压等级的要求，现有技术也有对VFTO的大小进行测试和理论计算的，但大都是为了验证理论计算和测试结果的一致性是否一致，还未见相关的抑制VFTO的措施，以达到减小动、静触头间的多次重燃。另一方面，现有的隔离开关的动触头，在开合过程中，是通过机械传动来实现动、静触头分合闸的，分合闸的动力是通过异步电机旋转来带动传动杆进行分合来实现的，并通过限位开关来实现开合后的制动。这种GIS隔离开关的操作机构存在减速机构复杂、分合闸时常常出现不到位的状况，从而导致燃、熄弧现象更加严重。

发明内容

本发明提供了一种可降低快速暂态过电压的GIS隔离开关，解决了现有GIS隔离开关存在燃熄弧现象严重的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种可降低快速暂态过电压的GIS隔离开关，包括静触头和动触头，动触头依次通过传动连杆和法兰盘与永磁电机的输出轴连接在一起；在永磁电机的转子的外表面上，沿轴向方向，间隔地设置有第二磁钢安装槽，在第二磁钢安装槽的一侧的转子的外表面上设置有第一磁钢安装槽，在第二磁钢安装槽的另一侧的转子的外表面上设置有第三磁钢安装槽，在第一磁钢安装槽中粘贴有第一磁钢条，在第二磁钢安装槽中粘贴有第二磁钢条，在第三磁钢安装槽中粘贴有第三磁钢条，第一磁钢条的厚度、第二磁钢条的厚度和第三磁钢条的厚度是相同的，第一磁钢条的外表面与永磁电机的定子之间形成有第一气隙，第二磁钢条的外表面与永磁电机的定子之间形成有第二气隙，在第三磁钢条的外表面与永磁电机的定子之间形成有第三气隙， 并且第三气隙大于第一气隙，第一气隙大于第二气隙；在第一磁钢条外侧的永磁电机的定子上设置有第一组定子线圈，在第二磁钢条外侧的永磁电机的定子上设置有第二组定子线圈，在第三磁钢条外侧的永磁电机的定子上设置有第三组定子线圈。

在永磁电机的转子的外表面上等间隔弧度地设置有四个第一磁钢安装槽，在永磁电机的转子的外表面上等间隔弧度地设置有四个第二磁钢安装槽，在永磁电机的转子的外表面上等间隔弧度地设置有四个第三磁钢安装槽；在永磁电机的输出轴上设置有角度传感器，角度传感器与永磁电机的控制器电连接在一起。

本发明的目的是减小GIS隔离开关分合闸过程中产生的暂态过电压（VFTO），解决隔离开关操动机构运动部件复杂，可控性和可靠性不足等缺点，提供一种应用于GIS隔离开关的分段调节永磁电机操动机构，利用一台永磁电机直接驱动隔离开关动作，简化运动部件，分段调节隔离开关的运动过程，提高了操动机构的工作可靠性和运动可控性。

附图说明

图1是本发明的永磁电机5的结构示意图；

图2是本发明的永磁电机5的纵向剖视图；

图3是本发明的永磁电机5的转子10上的磁钢安装槽的结构示意图；

图4是本发明的永磁电机5的转子10的结构示意图；

图5是发明的永磁电机5的转子10与定子9之间所形成的气隙的结构示意图；

图6是本发明的GIS隔离开关的机械结构示意图；

图7是本发明的动触头2、传动连杆3和法兰盘4之间的连接关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种可降低快速暂态过电压的GIS隔离开关，包括静触头1和动触头2，动触头2依次通过传动连杆3和法兰盘4与永磁电机5的输出轴11连接在一起；在永磁电机5的转子10的外表面上，沿轴向方向，间隔地设置有第二磁钢安装槽15，在第二磁钢安装槽15的一侧的转子10的外表面上设置有第一磁钢安装槽14，在第二磁钢安装槽15的另一侧的转子10的外表面上设置有第三磁钢安装槽16，在第一磁钢安装槽14中粘贴有第一磁钢条17，在第二磁钢安装槽15中粘贴有第二磁钢条18，在第三磁钢安装槽16中粘贴有第三磁钢条19，第一磁钢条17的厚度、第二磁钢条18的厚度和第三磁钢条19的厚度是相同的，第一磁钢条17的外表面与永磁电机5的定子9之间形成有第一气隙δ1，第二磁钢条18的外表面与永磁电机5的定子9之间形成有第二气隙δ2，在第三磁钢条19的外表面与永磁电机5的定子9之间形成有第三气隙δ3， 并且第三气隙δ3大于第一气隙δ1，第一气隙δ1大于第二气隙δ2；在第一磁钢条17外侧的永磁电机5的定子9上设置有第一组定子线圈20，在第二磁钢条18外侧的永磁电机5的定子9上设置有第二组定子线圈21，在第三磁钢条19外侧的永磁电机5的定子9上设置有第三组定子线圈22。

在永磁电机5的转子10的外表面上等间隔弧度地设置有四个第一磁钢安装槽14，在永磁电机5的转子10的外表面上等间隔弧度地设置有四个第二磁钢安装槽15，在永磁电机5的转子10的外表面上等间隔弧度地设置有四个第三磁钢安装槽16；在永磁电机5的输出轴11上设置有角度传感器12，角度传感器12与永磁电机5的控制器电连接在一起。

本发明的隔离开关分闸运动过程如下：

首先，永磁电机的定子9上的第一组线圈20通电，第二组定子线圈21和第三组定子线圈22处于断电状态，由第一线圈组成的旋转磁场使得转子10开始转动30°，传动连杆3上的第一输出杆6、第二传动杆7和第三连杆8处于加速起动状态，由于第一磁钢条17的外表面与永磁电机5的定子9之间形成的第一气隙δ1较大，转子10会获得满足起动的分闸速度。当转子10转过30°后，切断第一组定子线圈20的电流，接通第二组定子线圈21的电流，由于第二磁钢条（18）的外表面与永磁电机5的定子9之间形成的第二气隙δ2最小，使转子10加速转动，从而带动动触头2获得最大的分闸速度，达到迅速熄弧的目的。当转子10转过60°后，切断第二定子线圈21的电流，接通第三组定子线圈22的电流，由于在第三磁钢条19的外表面与永磁电机5的定子9之间形成的第三气隙δ3最大，使转子10速度降低，从而带动动触头2获得最大的减速度。在整个转动过程中角度传感器12采集信号，将信号送到永磁电机5的控制器对转子10的转动进行控制。

本发明提出的GIS隔离开关，通过分段式永磁电机操动机构从原理上对目前常用的隔离开关操动机构进行了改进。减少了操动机构零部件，提高了操动机构的可靠性。采用永磁电机对断路器进行驱动，结构简单，速度响应快，运动过程可控性好。本发明提出的分段调节永磁电机根据GIS隔离开关分合闸速度特性要求，采用分段式变气隙结构，使永磁电机在运动性能上与隔离开关的速度特性相匹配，实现隔离开关运动过程的分段调节。这种结构一方面实现了永磁电机在不采用控制算法的前提下，利用每一极下分段永磁体的结构使得电机在不同运动阶段的产生不同的电磁转矩，从而实现对速度的调节；另一方面减小了对操动机构的机械冲击，增加了GIS隔离开关和操动机构的机械寿命。

Claims (2)

1.一种可降低快速暂态过电压的GIS隔离开关，包括静触头（1）和动触头（2），动触头（2）依次通过传动连杆（3）和法兰盘（4）与永磁电机（5）的输出轴（11）连接在一起；其特征在于，在永磁电机（5）的转子（10）的外表面上，沿轴向方向，间隔地设置有第二磁钢安装槽（15），在第二磁钢安装槽（15）的一侧的转子（10）的外表面上设置有第一磁钢安装槽（14），在第二磁钢安装槽（15）的另一侧的转子（10）的外表面上设置有第三磁钢安装槽（16），在第一磁钢安装槽（14）中粘贴有第一磁钢条（17），在第二磁钢安装槽（15）中粘贴有第二磁钢条（18），在第三磁钢安装槽（16）中粘贴有第三磁钢条（19），第一磁钢条（17）的厚度、第二磁钢条（18）的厚度和第三磁钢条（19）的厚度是相同的，第一磁钢条（17）的外表面与永磁电机（5）的定子（9）之间形成有第一气隙（δ1），第二磁钢条（18）的外表面与永磁电机（5）的定子（9）之间形成有第二气隙（δ2），在第三磁钢条（19）的外表面与永磁电机（5）的定子（9）之间形成有第三气隙（δ3）， 并且第三气隙（δ3）大于第一气隙（δ1），第一气隙（δ1）大于第二气隙（δ2）；在第一磁钢条（17）外侧的永磁电机（5）的定子（9）上设置有第一组定子线圈（20），在第二磁钢条（18）外侧的永磁电机（5）的定子（9）上设置有第二组定子线圈（21），在第三磁钢条（19）外侧的永磁电机（5）的定子（9）上设置有第三组定子线圈（22）。

2.根据权利要求1所述的一种可降低快速暂态过电压的GIS隔离开关，其特征在于，在永磁电机（5）的转子（10）的外表面上等间隔弧度地设置有四个第一磁钢安装槽（14），在永磁电机（5）的转子（10）的外表面上等间隔弧度地设置有四个第二磁钢安装槽（15），在永磁电机（5）的转子（10）的外表面上等间隔弧度地设置有四个第三磁钢安装槽（16）；在永磁电机（5）的输出轴（11）上设置有角度传感器（12），角度传感器（12）与永磁电机（5）的控制器电连接在一起。