CN114300300A - 一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关，包括真空灭弧室、导杆、永磁力保持机构、合闸弹跳抑制机构、双涡流驱动机构、机架、若干电子开关、若干弹跳抑制电容和若干储能电容，所述导杆顶部置于真空灭弧室，所述导杆向下延伸至永磁力保持机构上，永磁力保持机构包括上合闸磁铁金属钢板框架、下分闸磁铁金属钢板框架和两者之间的运动软铁，所述上合闸磁铁金属钢板框架内嵌有上合闸磁铁；所述下分闸磁铁金属钢板框架内嵌有下分闸磁铁；本发明采用基于双涡流驱动带电磁防弹跳的执行机构，拥有更快的分合闸速度，更好的弹跳抑制性能，大大提升电力保护开关设备的综合性能，且设备结构紧凑，可靠性高，稳定性强，能适应各种工况。

Description

一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关

技术领域

本发明涉及高压大电流强电开关技术领域，具体是一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关。

背景技术

随着社会发展及进步，全世界发电、用电量逐年递增，这就对发电、用电设备的安全性提出更高的要求。为了保护发电方、用电方等众多敏感设备（发电机、变频器、电动机等），要求供配电系统在发生故障时具备快速开断能力。现有的传统的开关难以满足现在的电力市场的需求。因此为解决这一重大用电难题，双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关应运而生。

常用的涡流驱动快速电力开关主要依靠单涡流盘来驱动机构运动，缺点是运动机构初速度难以控制，当初速度较低时，会出现分合闸速度慢，开断能力下降，降低开关性能；而当运动机构初速度较高时，合闸时真空断路器会产生较大的弹跳，增加断路器中灭弧室的电磨损，降低了断路器的使用寿命。本企业开发出一种采用双涡流驱动机构不仅可以提高初速度，同时在合闸运动末端采用电磁斥力降低末速度，实现合闸弹跳完全抑制的一种新型快速开关。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关，包括真空灭弧室、导杆、永磁力保持机构、合闸弹跳抑制机构、双涡流驱动机构、机架、若干电子开关、若干弹跳抑制电容和若干储能电容；

所述导杆顶部置于真空灭弧室，所述导杆向下延伸至永磁力保持机构上，永磁力保持机构包括上合闸磁铁金属钢板框架、下分闸磁铁金属钢板框架和两者之间的运动软铁，所述上合闸磁铁金属钢板框架内嵌有上合闸磁铁，所述下分闸磁铁金属钢板框架内嵌有下分闸磁铁；

所述合闸弹跳抑制机构置于所述永磁力保持机构下方并与所述导杆相连接，所述合闸弹跳抑制机构包括单线圈支撑结构和合闸弹跳抑制线圈；所述合闸弹跳抑制线圈安装在单线圈支撑结构上，线圈支撑结构与所述机架固定连接。

所述双涡流驱动机构置于所述合闸弹跳抑制机构下方并与所述导杆相连接，所述双涡流驱动机构包括上合闸铝盘、合闸线圈、双线圈支撑结构、分闸线圈和下分闸铝盘，所述合闸线圈、分闸线圈均安装在双线圈支撑结构上，双线圈支撑结构与所述机架固定。

其中单线圈支撑结构和双线圈支撑结构均为支撑钢板，所述双线圈支撑结构具有中部镂空结构。

作为本发明的优选方案：合闸弹跳抑制线圈连接有上弹跳抑制电容，在合闸弹跳抑制线圈和上弹跳抑制电容之间连接有第三电子开关；所述合闸线圈、分闸线圈和双线圈支撑结构成组设置，在合闸线圈上连接有合闸储能电容，并在合闸线圈上和合闸储能电容之间连接有第二电子开关，在分闸线圈上连接有分闸储能电容和下弹跳抑制电容，分闸线圈和分闸储能电容之间连接有第一电子开关，分闸线圈和下弹跳抑制电容之间连接有第四电子开关。

作为本发明再进一步的优选方案：所述合闸弹跳抑制机构由分闸线圈和下分闸铝盘组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)、采用合闸弹跳抑制机构，能够彻底解决合闸弹跳，降低了断路器内灭弧室触头的电磨损，延长了断路器的电寿命。

2）、双涡流驱动机构分合闸时可根据实际情况采用单线圈放电或双线圈放电或者三线圈放电等任一触发模式。采用单线圈模式即为分合闸时仅给分闸线圈或者合闸线圈触发；当采用双线圈加强型放电模式时，可对支撑钢板进行镂空设计，以便更多磁通穿透钢板的镂空区域，并且要使得合闸线圈及分闸线圈脉冲磁场方向一致，使得脉冲磁场得到较大地加强，使得合闸、分闸速度得到极大提高。

3）、在短路电流超标的场合，为了获得更快的分闸速度，从而增加开断能力，还可选择三线圈超强型放电模式，在分闸初期，不仅对分合闸线圈放电，同时对弹跳抑制线圈进行放电，实现对上下铝盘一起产生感应涡流斥力，同向斥力叠加，带动导杆加速往下运动，大大加快其分闸速度。

本发明采用基于双涡流驱动带电磁防弹跳的执行机构，拥有更快地分合闸速度，更好的弹跳抑制性能，大大提升电力保护开关设备的综合性能，且设备结构紧凑，可靠性高，稳定性强，能适应各种工况。

附图说明

图1为本发明实施例1的整体结构示意图。

图2为本发明中合闸弹跳抑制机构与各层放电线圈结构示意图。

图3为本发明中支撑钢板的镂空结构示意图。

图4为本发明的控制逻辑流程图。

图5为本发明实施例2的具体结构示意图。

图中1-真空灭弧室，2-导杆，3-上合闸磁铁金属钢板框架，4-上合闸磁铁，5-运动软铁，6-下分闸磁铁，7-下分闸磁铁金属钢板框架，8-单线圈支撑结构，9-合闸弹跳抑制线圈，10-上合闸铝盘，11-合闸线圈，12-双线圈支撑结构，13-分闸线圈，14-下分闸铝盘，15-机架，16-分闸储能电容、17-第一电子开关、18-合闸储能电容，19-第二电子开关、20-上弹跳抑制电容、21-第三电子开关、22-下弹跳抑制电容、23-第四电子开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“单”、“双”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-4，本发明实施例中，一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关，包括真空灭弧室1、导杆2、永磁力保持机构、合闸弹跳抑制机构、双涡流驱动机构、机架15、若干电子开关、若干弹跳抑制电容和若干储能电容；

所述导杆2顶部置于真空灭弧室1，所述导杆2向下延伸至永磁力保持机构上，永磁力保持机构包括上合闸磁铁金属钢板框架3、下分闸磁铁金属钢板框架7和两者之间的运动软铁5，所述上合闸磁铁金属钢板框架3内嵌有上合闸磁铁4，所述下分闸磁铁金属钢板框架7内嵌有下分闸磁铁6；

所述合闸弹跳抑制机构置于所述永磁力保持机构下方并与所述导杆2相连接，所述合闸弹跳抑制机构包括单线圈支撑结构8和合闸弹跳抑制线圈9；所述合闸弹跳抑制线圈9安装在单线圈支撑结构8上，线圈支撑结构与所述机架15固定连接。

所述双涡流驱动机构置于所述合闸弹跳抑制机构下方并与所述导杆2相连接，所述双涡流驱动机构包括上合闸铝盘10、合闸线圈11、双线圈支撑结构12、分闸线圈13和下分闸铝盘，所述合闸线圈11、分闸线圈13均安装在双线圈支撑结构12上，双线圈支撑结构12与所述机架15固定。

其中单线圈支撑结构8和双线圈支撑结构12均为支撑钢板，所述双线圈支撑结构12具有中部镂空结构。

具体的，合闸弹跳抑制线圈9连接有上弹跳抑制电容20，在合闸弹跳抑制线圈9和上弹跳抑制电容20之间连接有第三电子开关21；所述合闸线圈11、分闸线圈13和双线圈支撑结构12成组设置，在合闸线圈11上连接有合闸储能电容18，并在合闸线圈11上和合闸储能电容18之间连接有第二电子开关19，在分闸线圈13上连接有分闸储能电容16和下弹跳抑制电容22，分闸线圈13和分闸储能电容16之间连接有第一电子开关17，分闸线圈13和下弹跳抑制电容22之间连接有第四电子开关23。

当分合闸线圈放电时，推动分合闸铝盘的速度足够快时，可考虑采用单线圈放电模式实现分合闸；当单线圈模式不能满足分合闸速度要求时，为了加快分合闸速度，可采用双线圈加强型放电模式，同时对双线圈支撑结构12进行镂空设计，以便更多磁通穿透钢板的镂空区域，并且要使得分闸线圈与合闸线圈脉冲磁场方向一致；基于以上设计，可以大幅提高分合闸速度。

所述合闸弹跳抑制机构可根据实际情况进行灵活增减；当合闸机构产生的弹跳较大时，可增加弹跳抑制机构，用于抑制合闸弹跳；当合闸机构产生的弹跳较小，在满足客户需求下，可取消合闸弹跳抑制机构，以降低设备总体成本。

参阅图4，当断路器接收到合闸信号时，系统检测是否需要选择双线圈加强型放电模式，当不需要时，直接采用单线圈放电模式，对合闸线圈直接放电；如果需要采用双线圈加强型放电模式，当分合闸线圈一起放电结束时，系统会延时若干时间(5-10ms左右)，然后给弹跳抑制线圈放电。延时放电的作用是使得灭弧室内动触头处于合闸末端时，合闸铝盘即将接触到抑制跳动线圈时，抑制跳动线圈的磁场强度处于上升沿时，这样合闸铝盘将产生抑制弹跳的斥力；

当断路器接收到分闸信号时，当分闸线圈13放电时，推动分闸铝盘的速度足够快时，可考虑采用单线圈放电模式实现分闸；当单线圈分闸时，不能满足分闸速度要求时；为了加快分闸速度，可采用双线圈加强型放电模式，对合闸线圈和分闸线圈同时放电，此时分闸涡流盘会感应出更大的涡流斥力，加快其分闸速度；在短路电流超标的场合，为了获得更快的分闸速度，从而增加开断能力，还可选择三线圈超强型放电模式，在分闸初期，不仅对分合闸线圈放电，同时对弹跳抑制线圈进行放电，实现对上下铝盘一起产生感应涡流斥力，同向斥力叠加，带动导杆2加速往下运动，大大加快其分闸速度。

进一步的，所述永磁力保持机构、合闸弹跳抑制机构、双涡流驱动机构的内部永磁体数量、各层线圈匝数与尺寸、放电电流大小与时机等具体参数可根据系统额定电压、额定电流的等级进行计算调整；合分闸时间分别为数毫秒以内完成。

实施例2：

参阅图5，在实施例1的基础之上，所述合闸弹跳抑制机构由分闸线圈13和下分闸铝盘14组成，在单线圈放电模式下，当合闸线圈放电时，上合闸铝盘10带动整个系统运行，当延时若干时间（5-10ms左右）后，再通过下弹跳抑制电容给分闸线圈放电，此时分闸铝盘会产生一个向下的力，用于抑制合闸弹跳；此时连接分闸线圈的下弹跳抑制电容比分闸储能电容的容值要低，产生的弹跳抑制斥力要远小于分闸时所需的分闸斥力。

所述弹跳抑制控制系统可根据实际情况进行灵活增减。当合闸机构产生的弹跳较大时，可增加弹跳抑制控制系统(含下弹跳抑制电容、电子开关等)，用于抑制合闸弹跳。当合闸机构产生的弹跳较下小时，可满足客户要求时，可取消弹跳抑制控制系统，以降低总体成本。

采用与实施例1不同的合闸弹跳抑制机构，减少了元件的采用，简化了结构，降低了成本，实际中可根据具体弹跳抑制力情况进行调整。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关，其特征在于，包括真空灭弧室(1)、导杆(2)、永磁力保持机构、合闸弹跳抑制机构、双涡流驱动机构、机架(15)、若干电子开关、若干弹跳抑制电容和若干储能电容；

所述导杆(2)顶部置于真空灭弧室(1)，所述导杆(2)向下延伸至永磁力保持机构上，永磁力保持机构包括上合闸磁铁金属钢板框架(3)、下分闸磁铁金属钢板框架(7)和两者之间的运动软铁(5)，所述上合闸磁铁金属钢板框架(3)内嵌有上合闸磁铁(4)，所述下分闸磁铁金属钢板框架(7)内嵌有下分闸磁铁(6)。

2.根据权利要求1所述的一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关，其特征在于，所述合闸弹跳抑制机构置于所述永磁力保持机构下方并与所述导杆(2)相连接，所述合闸弹跳抑制机构包括单线圈支撑结构(8)和合闸弹跳抑制线圈(9)；所述合闸弹跳抑制线圈(9)安装在单线圈支撑结构(8)上，线圈支撑结构与所述机架(15)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关，其特征在于，所述双涡流驱动机构置于所述合闸弹跳抑制机构下方并与所述导杆(2)相连接，所述双涡流驱动机构包括上合闸铝盘(10)、合闸线圈(11)、双线圈支撑结构(12)、分闸线圈(13)和下分闸铝盘(14)，所述合闸线圈(11)、分闸线圈(13)均安装在双线圈支撑结构(12)上，双线圈支撑结构(12)与所述机架(15)固定。

4.根据权利要求2所述的一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关，其特征在于，单线圈支撑结构(8)和双线圈支撑结构(12)均为支撑钢板，所述双线圈支撑结构(12)具有中部镂空结构。

5.根据权利要求3所述的一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关，其特征在于，所述合闸弹跳抑制线圈(9)连接有上弹跳抑制电容(20)，在合闸弹跳抑制线圈(9)和上弹跳抑制电容(20)之间连接有第三电子开关(21)；所述的合闸线圈(11)、分闸线圈(13)和双线圈支撑结构(12)成组设置，在合闸线圈(11)上连接有合闸储能电容(18)，并在合闸线圈(11)上和合闸储能电容(18)之间连接有第二电子开关(19)，在分闸线圈(13)上连接有分闸储能电容(16)和下弹跳抑制电容(22)，分闸线圈(13)和分闸储能电容(16)之间连接有第一电子开关(17)，分闸线圈(13)和下弹跳抑制电容(22)之间连接有第四电子开关(23)。

6.根据权利要求3所述的一种双涡流驱动式带电磁防弹跳型快速开关，其特征在于，所述合闸弹跳抑制机构由分闸线圈(13)和下分闸铝盘(14)组成。

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