CN118553556A - 自感知三相四机构磁控快速真空断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自感知三相四机构磁控快速真空断路器，包括开关箱体、A相极柱、B相极柱和C相极柱以及配套的A相磁控机构、B相磁控机构和C相磁控机构，关键在于：在所述开关箱体内设有驱动A相磁控机构、B相磁控机构或C相磁控机构中一个或多个磁控机构的分合闸动铁芯向下移动并使合闸状态的断路器分闸的第四磁控机构，所述第四磁控机构中控制线圈的控制端与用于检测线路故障的三个电流互感器电连接，三个电流互感器分别设置在三相线路中每相线路上。本发明通过加入电流互感器和第四磁控机构，当三相线路中出现故障时，可以实现自感知，控制整个断路器进行分闸动作，可减少相关的控制器及简化控制逻辑，控制可靠，成本低。

Description

自感知三相四机构磁控快速真空断路器

技术领域

本发明属于断路器技术领域，具体涉及一种自感知三相四机构磁控快速真空断路器。

背景技术

高压真空断路器是一种基于真空技术的电力传输和分配系统中常用的关键设备，广泛用于12kV的三相电力系统中，作为分、合负荷电流、过载电流及短路电流之用。它能够在高压电路中实现可靠的断开和闭合操作，保护电力设备及电力系统的安全运行。真空断路器的合闸和分闸通常采用磁控机构控制，在控制器的控制下磁控机构动作实现断路器的合闸和分闸。

现有传统技术是采用控制器采集电流信号，通过逻辑判断对故障点位进行判断，然后控制器发出跳闸命令。现有技术具有如下缺点：1、需要通过控制器进行开关分合闸命令输出，控制器的成本较高，并且控制器的应用环境比较恶劣，故障率较高；2、控制器首先需要对故障区域进行判断，对于故障区域的判断控制器存在弊端，会出现区域判断不准确的情况，同时对与基于主站的保护逻辑，在进行故障区域隔离时时间相对较长。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种自感知三相四机构磁控快速真空断路器，通过电流互感器检测线路上的故障，当检测到有故障后给第四磁控机构中的控制线圈通入电流，控制整个断路器快速分闸，控制逻辑简单，不需要额外的控制器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种自感知三相四机构磁控快速真空断路器，包括开关箱体、依次设置在所述开关箱体上的A相极柱、B相极柱和C相极柱以及配套的A相磁控机构、B相磁控机构和C相磁控机构，关键在于：在所述开关箱体内设有驱动A相磁控机构、B相磁控机构和C相磁控机构中一个或多个磁控机构的分合闸动铁芯向下移动并使断路器由合闸状态转为分闸状态的第四磁控机构，所述第四磁控机构中控制线圈的控制端与用于检测线路故障的三个电流互感器电连接，三个电流互感器分别设置在三相线路中的每相线路上。

进一步的，所述第四磁控机构借助A相极柱中的A相绝缘拉杆、B相极柱中的B相绝缘拉杆或C相极柱中的C相绝缘拉杆驱动对应磁控机构中的分合闸动铁芯向下移动，A相绝缘拉杆、B相绝缘拉杆或C相绝缘拉杆穿过所述第四磁控机构并在底部设有与所述第四磁控机构中的磁控动铁芯相配合的驱动螺栓，所述A相磁控机构、所述B相磁控机构和所述C相磁控机构中的分合闸动铁芯的移动行程相等且小于所述第四磁控机构中的磁控动铁芯的移动行程。

进一步的，所述第四磁控机构借助连接支架与所述开关箱体相连且位于A相磁控机构、B相磁控机构或C相磁控机构的正下方，所述连接支架包括平行设置的上连接板和下连接板和位于所述上连接板和所述下连接板间的连接柱，所述第四磁控机构与所述下连接板相连，所述A相磁控机构、B相磁控机构或C相磁控机构与所述上连接板相连。

进一步的，所述第四磁控机构包括与所述下连接板相连的磁控静铁芯、设置在所述磁控静铁芯上的控制线圈、用于驱动所述B相绝缘拉杆向下移动的磁控动铁芯以及位于所述磁控静铁芯和所述磁控动铁芯间的压簧。

进一步的，在所述B相绝缘拉杆的底部设有穿过所述磁控静铁芯的第一连接杆，所述驱动螺栓向上穿过所述磁控动铁芯并与所述第一连接杆螺纹连接，所述压簧的两端分别限位在所述第一连接杆的限位凸台和所述磁控动铁芯间。

进一步的，所述磁控动铁芯的底部与连板相连并且在所述连板和A相绝缘拉杆、所述连板和C相绝缘拉杆间均设有弹跳抑制组件，所述弹跳抑制组件包括与所述A相绝缘拉杆或C相绝缘拉杆相连的第二连接杆以及套装在所述第二连接杆上且两端限位在所述第二连接杆的限位凸台和连板间的弹跳抑制簧，所述驱动螺栓穿过所述连板和所述磁控动铁芯并与所述第一连接杆相连。

进一步的，在所述弹跳抑制簧的底部和所述连板间设有铜套，所述铜套固定在所述连板上。

进一步的，A相极柱和B相极柱间的水平距离以及B相极柱和C相极柱间的水平距离相等。

进一步的，在所述开关箱体内设有控制器。

进一步的，A相磁控机构、B相磁控机构和C相磁控机构均包括与所述开关箱体相连的分合闸静铁芯、设置在所述分合闸静铁芯上的分合闸线圈、分合闸动铁芯、位于所述分合闸静铁芯和所述分合闸动铁芯间的分闸弹簧以及超程弹簧。

本发明的有益效果是：1、通过加入电流互感器和第四磁控机构，当三相线路中出现故障时，可以实现自感知，控制整个断路器进行分闸动作，可减少相关的控制器及简化控制逻辑，控制可靠，成本低；2、在断路器合闸时，第四磁控机构的行程大于其余磁控制机构，再配合弹跳抑制簧，可以实现合闸时的弹跳抑制。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明自感知三相四机构磁控快速真空断路器控制原理图；

图2是本发明自感知三相四机构磁控快速真空断路器的结构示意图；

图3是本发明自感知三相四机构磁控快速真空断路器中第四磁控机构的结构示意图；

图4是本发明自感知三相四机构磁控快速真空断路器在合闸后的结构示意图。

附图中，1、开关箱体，2、A相极柱，3、B相极柱，4、C相极柱，5、A相绝缘拉杆，6、B相绝缘拉杆，7、C相绝缘拉杆，8、A相磁控机构，9、B相磁控机构，10、C相磁控机构，11、电流互感器，12、控制器，13、分合闸静铁芯，14、分合闸动铁芯，15、磁控静铁芯，16、磁控动铁芯，17、控制线圈，18、压簧，19、驱动螺栓，20、上连接板，21、下连接板，22、连接柱，23、连板，24、铜套，25、第一连接杆，26、第二连接杆，27、弹跳抑制簧。

具体实施方式

参见附图1-4，本发明提供了一种自感知三相四机构磁控快速真空断路器，包括开关箱体1、A相极柱2、B相极柱3和C相极柱4以及配套的A相磁控机构8、B相磁控机构9和C相磁控机构10，关键在于：在开关箱体1内设有驱动A相磁控机构8、B相磁控机构9和C相磁控机构10中一个或多个磁控机构的分合闸动铁芯14向下移动并使合闸状态的断路器分闸的第四磁控机构，第四磁控机构中控制线圈17的控制端与用于检测线路故障的三个电流互感器11电连接，三个电流互感器11分别设置在三相线路中每相线路上。此外，还可以在开关箱体1内设置控制断路器分合闸的控制器12，以实现远程控制。

A相极柱2、B相极柱3和C相极柱4的结构相同并依次设置在开关箱体1上。A相极柱2和B相极柱3间的水平距离以及B相极柱3和C相极柱4间的水平距离相等。

参见附图2和4，A相磁控机构8、B相磁控机构9和C相磁控机构10的结构相同，均包括与开关箱体1相连的分合闸静铁芯13、设置在分合闸静铁芯13上的分合闸线圈、分合闸动铁芯14、位于分合闸静铁芯13和分合闸动铁芯14间的分闸弹簧以及超程弹簧。在分合闸静铁芯13和分合闸动铁芯14上均设有供绝缘拉杆穿过的通孔。

参见附图2和3，第四磁控机构借助A相极柱2中的A相绝缘拉杆5、B相极柱3中的B相绝缘拉杆6或C相极柱4中的C相绝缘拉杆7驱动对应磁控机构中的分合闸动铁芯14向下移动，A相绝缘拉杆5、B相绝缘拉杆6或C相绝缘拉杆7穿过第四磁控机构并在底部设有与第四磁控机构中的磁控动铁芯16相配合的驱动螺栓19，A相磁控机构8、B相磁控机构9和C相磁控机构10中的分合闸动铁芯14的移动行程相等且小于第四磁控机构中的磁控动铁芯16的移动行程。

第四磁控机构借助连接支架与开关箱体1相连且位于A相磁控机构8、B相磁控机构9或C相磁控机构10的正下方，连接支架包括平行设置的上连接板20和下连接板21和位于上连接板20和下连接板21间的连接柱22，第四磁控机构与下连接板21相连，A相磁控机构8、B相磁控机构9或C相磁控机构10与上连接板20相连。

具体地，在本实施例中，第四磁控机构位于B相磁控机构9的正下方。第四磁控机构包括与下连接板21相连的磁控静铁芯15、设置在磁控静铁芯15上的控制线圈17、用于驱动B相绝缘拉杆6向下移动的磁控动铁芯16以及位于磁控静铁芯15和磁控动铁芯16间的压簧18。在另外实施例中，还可以为A相磁控机构8和C相磁控机构10分别配套设置第四磁控机构。

参见附图2和3，为在合闸时抑制开关的弹跳，在B相绝缘拉杆6的底部设有穿过磁控静铁芯15的第一连接杆25。驱动螺栓19向上穿过磁控动铁芯16并与第一连接杆25螺纹连接。压簧18的两端分别限位在第一连接杆25的限位凸台和磁控动铁芯16间。由于B相磁控机构9和第四磁控机构的动铁芯的行程不同，因此通过压簧18可以抑制B相绝缘拉杆6在合闸过程中的弹跳。

进一步的，磁控动铁芯16的底部与连板23相连并且在连板23和A相绝缘拉杆5、连板23和C相绝缘拉杆7间均设有弹跳抑制组件，弹跳抑制组件包括与A相绝缘拉杆5或C相绝缘拉杆7相连的第二连接杆26以及套装在第二连接杆26上且两端限位在第二连接杆26的限位凸台和连板23间的弹跳抑制簧27。驱动螺栓19向上穿过连板23和磁控动铁芯16并与第一连接杆25相连。在断路器合闸状态时，驱动螺栓19的拧紧部与连板23间隙设置，而在分闸状态时则驱动螺栓19的拧紧部与连板23相接触。在弹跳抑制簧27的底部和连板23间设有铜套24，铜套24固定在连板23上。通过设计连板23和弹跳抑制组件，可以实现在合闸时第四磁控机构对所有绝缘拉杆的弹跳抑制。

本发明的磁控断路器在合闸时，断路器在进行合闸时同时给4个磁控机构脉冲信号，四个机构同时动作，由于3个与极柱配套的磁控机构运动行程较短，第四磁控机构的运动行程较长，就会造成其他三相机构已经合闸后，第四磁控机构延时0.5ms-2.5ms左右合闸到位（具体延时时间由第四磁控机构的行程长度决定），由于弹跳发生在3个磁控机构合闸后的一段时间里，此段时间第四磁控机构刚好合闸到位，第四磁控机构带动连板23向上移动通过弹跳抑制簧或压簧将力施加到对应连接杆上从而将力施加至各相极柱的绝缘拉杆上从而抑制各磁控机构中分闸弹簧的弹跳。

当三相线路出现故障时会产生零序电流，电流互感器11的电流作用到第四磁控机构上通过第四磁控机构的分闸实现整个断路器的分闸，实现断路器自感知进行故障判断，而不是通过程序算法的逻辑运算。当线路上出现故障时，例如单相接地故障，在电流互感器11的作用下S1和S2端会产生电压，电流会从S1通过控制线圈17流回到S2，第四磁控机构的磁序会打乱，从而磁性消失，第四磁控机构会在压簧18作用力下而分闸，由于第四磁控机构中磁控动铁芯16的行程较长，使得连板23向下移动一定距离后与驱动螺栓19的拧紧部相接触并带动驱动螺栓19向下移动，此时B相极柱3中B相绝缘拉杆6受到的作用力大于B相磁控机构9的富裕保持力，其磁控机构的分合闸动铁芯14被拉开，B相的磁控机构分闸会切割磁感线从而产生反向电动势，反向电动势会作用到A、C两相的磁控机构上，打乱机构磁序，造成A、C相分闸，达到线路出现故障，断路器自感知的目的。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种自感知三相四机构磁控快速真空断路器，包括开关箱体（1）、依次设置在所述开关箱体（1）上的A相极柱（2）、B相极柱（3）和C相极柱（4）以及配套的A相磁控机构（8）、B相磁控机构（9）和C相磁控机构（10），其特征在于：在所述开关箱体（1）内设有驱动A相磁控机构（8）、B相磁控机构（9）和C相磁控机构（10）中一个或多个磁控机构的分合闸动铁芯（14）向下移动并使断路器由合闸状态转为分闸状态的第四磁控机构，所述第四磁控机构中控制线圈（17）的控制端与用于检测线路故障的三个电流互感器（11）电连接，三个电流互感器（11）分别设置在三相线路中的每相线路上。

2.根据权利要求1所述的自感知三相四机构磁控快速真空断路器，其特征在于：所述第四磁控机构借助A相极柱（2）中的A相绝缘拉杆（5）、B相极柱（3）中的B相绝缘拉杆（6）或C相极柱（4）中的C相绝缘拉杆（7）驱动对应磁控机构中的分合闸动铁芯（14）向下移动，A相绝缘拉杆（5）、B相绝缘拉杆（6）或C相绝缘拉杆（7）穿过所述第四磁控机构并在底部设有与所述第四磁控机构中的磁控动铁芯（16）相配合的驱动螺栓（19），所述A相磁控机构（8）、所述B相磁控机构（9）和所述C相磁控机构（10）中的分合闸动铁芯（14）的移动行程相等且小于所述第四磁控机构中的磁控动铁芯（16）的移动行程。

3.根据权利要求2所述的自感知三相四机构磁控快速真空断路器，其特征在于：所述第四磁控机构借助连接支架与所述开关箱体（1）相连且位于A相磁控机构（8）、B相磁控机构（9）或C相磁控机构（10）的正下方，所述连接支架包括平行设置的上连接板（20）和下连接板（21）和位于所述上连接板（20）和所述下连接板（21）间的连接柱（22），所述第四磁控机构与所述下连接板（21）相连，所述A相磁控机构（8）、B相磁控机构（9）或C相磁控机构（10）与所述上连接板（20）相连。

4.根据权利要求3所述的自感知三相四机构磁控快速真空断路器，其特征在于：所述第四磁控机构包括与所述下连接板（21）相连的磁控静铁芯（15）、设置在所述磁控静铁芯（15）上的控制线圈（17）、用于驱动所述B相绝缘拉杆（6）向下移动的磁控动铁芯（16）以及位于所述磁控静铁芯（15）和所述磁控动铁芯（16）间的压簧（18）。

5.根据权利要求4所述的自感知三相四机构磁控快速真空断路器，其特征在于：在所述B相绝缘拉杆（6）的底部设有穿过所述磁控静铁芯（15）的第一连接杆（25），所述驱动螺栓（19）向上穿过所述磁控动铁芯（16）并与所述第一连接杆（25）螺纹连接，所述压簧（18）的两端分别限位在所述第一连接杆（25）的限位凸台和所述磁控动铁芯（16）间。

6.根据权利要求5所述的自感知三相四机构磁控快速真空断路器，其特征在于：所述磁控动铁芯（16）的底部与连板（23）相连并且在所述连板（23）和A相绝缘拉杆（5）、所述连板（23）和C相绝缘拉杆（7）间均设有弹跳抑制组件，所述弹跳抑制组件包括与所述A相绝缘拉杆（5）或C相绝缘拉杆（7）相连的第二连接杆（26）以及套装在所述第二连接杆（26）上且两端限位在所述第二连接杆（26）的限位凸台和连板（23）间的弹跳抑制簧（27），所述驱动螺栓（19）穿过所述连板（23）和所述磁控动铁芯（16）并与所述第一连接杆（25）相连。

7.根据权利要求6所述的自感知三相四机构磁控快速真空断路器，其特征在于：在所述弹跳抑制簧（27）的底部和所述连板（23）间设有铜套（24），所述铜套（24）固定在所述连板（23）上。

8.根据权利要求1所述的自感知三相四机构磁控快速真空断路器，其特征在于：A相极柱（2）和B相极柱（3）间的水平距离以及B相极柱（3）和C相极柱（4）间的水平距离相等。

9.根据权利要求1所述的自感知三相四机构磁控快速真空断路器，其特征在于：在所述开关箱体（1）内设有控制器（12）。

10.根据权利要求1-9任一项所述的自感知三相四机构磁控快速真空断路器，其特征在于：A相磁控机构（8）、B相磁控机构（9）和C相磁控机构（10）均包括与所述开关箱体（1）相连的分合闸静铁芯（13）、设置在所述分合闸静铁芯（13）上的分合闸线圈、分合闸动铁芯（14）、位于所述分合闸静铁芯（13）和所述分合闸动铁芯（14）间的分闸弹簧以及超程弹簧。