CN205428819U - 快速分合永磁断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种快速分合永磁断路器，属于电网中电器设备制造技术领域。其主要技术特点是在外筒内一端固定设有合闸线圈和分闸线圈，在合闸线圈和分闸线圈之间设有隔磁盘，一端固定设有分闸挡板和合闸挡板，在分闸挡板和合闸挡板之间设有动铁芯和永磁铁，隔磁盘和动铁芯通过顶杆相固定连接，并且顶杆穿过合闸挡板与连杆机构相连接。本实用新型结构简单，制造成本低廉，分合速度快，可靠性高，使用寿命长，运动部件非常少，可实现快速分合永磁操动机构，快速切除故障，并能自动快速转换电网不影响机器设备的正常工作，提高了电网供电可靠性，保证整个电网的正常运行。

Description

快速分合永磁断路器

技术领域

本实用新型涉及一种高压电器设备上使用的电源断路器，具体地说是一种快速分合永磁断路器，属于电网中电器设备制造技术领域。

背景技术

快速开关可使用在对电网电压质量要求苛刻的企业等场所，在解决敏感性负荷的电压质量方面发挥重要作用，也可作为微电网PCC开关，应用于微电网和主电网连接处，是微电网和公共大电网联结的关键设备，能在故障后快速切除故障，并快速进行电网转换，不影响机器设备正常工作，形成孤网运行状态。

目前在配电网中所应用的真空断路器的缺点是：1、可靠性高差：断路器是电力系统中的关键元件，其任务是关、合负荷电流及断开短路故障线路中的电流，保护电网及回路上电器设备免受损坏，因此断路器的可靠性至关重要。长期以来弹簧操动机构一直是操动真空断路器分合的主要驱动装置，存在诸多缺点，如弹簧机构零件多，零件加工复杂，装配精度要求高，运行时磨损严重，调整比较困难，故障率比较高，而永磁断路器恰恰解决了这些缺陷。2、难智能化：弹簧操动机构合分动作大部分都是靠手动完成的，主要是机械部件，几乎没有电气产品参与，所以难实现智能化。3、分合快速慢，目前配电网断路器的操动机构一般为弹操机构或永磁机构，因为结构上的原因，不能实现快速分合闸，其一般固有分闸时间在20ms以上。由于受技术、设计、结构上的限制，这两种操作机构的固有分闸时间一般都在20ms左右，故障发生后不能在最短时间的范围内切断故障，转换到另外电网正常工作，保证设备的正常运行。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现真空断路器是弹簧操动机构，结构比较复杂，体积大，分合快速慢，工作可靠性高差，难智能化，从而提供一种新的技术方案。

为达到上述目的，本实用新型可通过以下技术方案来实现：

一种快速分合永磁断路器，它是在两只相互平行的极柱体和外筒内分别设有灭弧室和电磁开关，在灭弧室内设有触碰开关，触碰开关与电磁开关通过连杆机构相连接。电磁开关是在外筒一端固定设有合闸线圈和分闸线圈，在合闸线圈和分闸线圈之间设有隔磁盘；在外筒的另一端固定设有相互间隔的分闸挡板和合闸挡板，在分闸挡板和合闸挡板之间设有上环形铁块和下环形铁块，在上环形铁块和下环形铁块之间设有环形铁芯，在环形铁芯外周设有环形永磁铁；在上环形铁块、环形铁芯和下环形铁块的环内滑动设有动铁芯，在动铁芯上固定设有顶杆，顶杆的上端与隔磁盘相固定连接，顶杆的下端通过连杆机构和拐臂与绝缘拉杆相固定连接，绝缘拉杆与极柱体内灭弧室中的动触头相固定连接。

在合闸线圈和分闸线圈之间固定设有滑杆，在滑杆上滑动设有隔磁盘，隔磁盘与顶杆相固定连接。

合闸线圈、隔磁盘、分闸线圈、分闸挡板、上环形铁块、下环形铁块、环形铁芯、环形永磁铁、动铁芯和合闸挡板为同心圆结构设置。

本实用新型与现有技术相比所具有的优点是：结构简单，制造成本低廉，分合速度快，采用快速分合永磁操动机构，并结合大电流控制技术，将具有快速动作的特性，实现了快速动作，快速保护出口，快速切除故障，快速转换电网供电，保证整个设备的正常运行。

1、可靠性高、运动部件非常少。取消了复杂的机械锁扣及脱扣装置，因而具有故障少、工作可靠、寿命长，实验证明可达到10万次以上，无需润滑，非常适用于一些可靠性要求高、操作频繁、环境恶劣的场合。

2、可智能化。配快速分合永磁断路器与微处理机控制、电力电子驱动技术结合，可成为智能型真空断路器，是具有开断、保护及自诊断功能的全自动装置。将智能控制单元嵌入断路器本体一体化设计，可实现将传统继电保护技术、小功率直流不间断供电技术、传感器技术、电力电子技术应用于断路器产品，组成智能一体化断路器，便于应用于智能电网同其它设备互联互通。

3、具有快速分合、快速故障保护功能，并快速自动转换另外电网，同时不影响设备的正常工作。目前配电网断路器的操动机构一般为弹性操作机构或永磁机构，因为结构上的原因，不能实现快速分合闸，一般固分时间在20ms以上。为了能够实现机构快速动作的目的，本实用新型采用快速分合永磁机构，在短时间内可以驱动负载快速动作。与同类功能的永磁操动机构进行了实验对比分析，该机构动作快速，分合时间3-6ms左右，大大低于现有操动机构的20ms。实现了断路器快速分合。保证了微电网在并网或孤网运行状态下的可靠性。

4、大电流控制技术：本产品采用新型开关电源技术，通流能力和电流切除能力大大增加，让开关可靠分合闸。

5、实现微电网PCC快速保护功能：本实用新型可用于应用前景广阔的微电网系统，应用于微电网和主电网连接处，是微电网和公共大电网联结的关键装置，是将微电网保护测控和快速断路器相结合的智能化成套设备，能在故障后6ms内快速切除故障，形成孤网运行状态。实现了快速动作、快速保护出口、快速切除故障的目的，保证了微电网在并网或孤网运行状态下的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例断路器合闸结构示意图；

图2是本实用新型一种实施例断路器分闸结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图以具体实施为例对本实用新型做进一步详细说明：

一种快速分合永磁断路器，它是在两只相互平行的极柱体1和外筒11内分别设有灭弧室2和电磁开关，在灭弧室2内设有触碰开关，触碰开关与电磁开关通过连杆机构相连接。电磁开关是在外筒11一端固定设有合闸线圈5和分闸线圈6，在合闸线圈5和分闸线圈6之间设有滑杆，在滑杆上套接有隔磁盘16，可使隔磁盘16在合闸线圈5和分闸线圈6之间进行上下平动。在外筒11的另一端固定设有相互间隔的分闸挡板7和合闸挡板13，在分闸挡板7和合闸挡板13之间设有上环形铁块8和下环形铁块19，在上环形铁块8和下环形铁块19之间设有环形铁芯9，在环形铁芯9外周设有环形永磁铁10。上环形铁块8、环形铁芯9和下环形铁块19内径相同。在上环形铁块8、环形铁芯9和下环形铁块19的环内滑动设有动铁芯12，在动铁芯12上固定设有顶杆14，顶杆14的上端与隔磁盘16相固定连接，顶杆14的下端通过连杆机构15和拐臂4与绝缘拉杆3相固定连接，绝缘拉杆3与极柱体1内灭弧室2中的动触头18相固定连接。静触头17一端与动触头18相对应设置，另一端与外界相连接。

工作原理；

1、断路器合闸：当合闸线圈5通过直流电时，合闸线圈5产生磁场和隔磁盘16形成强大的斥力，推动隔磁盘16带动动铁芯12、顶杆14向合闸挡板13端运动，在永久磁铁10的作用下动铁芯12保持在合闸挡板13端。顶杆14推动连杆机构15使拐臂4小端向上运动、通过极柱体1内的绝缘拉杆3推动使灭弧室2内的动触头18与静触头17闭合，从而完成断路器的合闸过程。

2、断路器分闸：当分闸线圈6通过直流电时，分闸线圈6产生磁场和隔磁盘16形成强大的斥力，推动隔磁盘16带动动铁芯12、顶杆14向分闸挡板7端运动，在永久磁铁10的作用下动铁芯12保持在分闸挡板7端。顶杆14拉动连杆机构15使拐臂4小端向下运动，通过极柱体1内的绝缘拉杆3拉动使灭弧室2内动触头18与静触头17分开，从而完成断路器的分闸过程。

本实用新型应用于节能型电网限流装置场合。

一般使用在传统故障电流限制器来限制故障电流，降低故障电流伴随的电动力对电网中设备的破坏性冲击。随着电网快速发展，系统短路电流迅猛增长，传统的在将串联电抗器应用于35kV及以下电压等级系统限制短路电流的方式已逐渐不能满足电网发展的需求。使用快速永磁断路器与传统限流器并联，在正常情况下负荷电流直接通过大容量高速开关流通，在发生严重短路故障时快速开关在5ms内断开，限流电抗器快速接入以限制短路电流。不仅满足了220kV及以下电压等级电网限制短路电流的需要，避免因短路电流超标而大量更换断路器，同时该装置还具有显著的节能效果，快速永磁断路器触头极小的接触电阻可以降低正常运行时能量损耗，具有巨大的社会效益。本实用新型用于电网限流装置可在户内、户外均可使用，并可用于保护变压器免受出口短路电流的冲击，用途较为广泛。

本实用新型在节能型电网限流装置的用法。

使用在对电网电压质量要求苛刻的企业及重要用电场合：

有些用电企业及重要用电场合其用电设备对电网电压质量要求非常苛刻，如大型集成电路工厂、高瓦斯煤矿、发电机保护等，这种场合可以用快速永磁开关在一个周波内快速切除故障，恢复电网电压质量，从而有效保护用电设备，而普通断路器的故障保护时间会达到3-4个周波，差距明显。

本实用新型替代普通的配电开关，用于变电站出口保护。

随着微机保护技术的进步，其速断保护动作一般在20～30ms，而目前普通配电开关动作时间为20～80ms，所以一旦发生相间短路电流达到变电站保护速断定值，变电站出口断路器必然保护跳闸，这样会造成大面积停电和带来较大的直接和间接损失。快速永磁断路器可以在故障后一个周波内开断(＜20ms)，实现断路器级差配合小于30ms的目标。将本实用新型安装于配电网分支处，如果其供电范围内出现相间短路电流达到变电站保护速断定值的情况该断路器在20ms内即切除故障，变电站出口断路器由于没有达到动作时间不会出口，从而尽可能的快速隔离故障，缩小停电范围，提高智能电网的供电可靠性。据统计大面积停电造成的损失小到几万大到几亿，采用快速永磁断路器替代普通的配电开关具有巨大的经济效益和社会效益。

作为微电网PCC智能开关，实现微电网的无缝连接功能。

作为微电网PCC(PointofCommnCoupling公共联接点)智能成套设备，应用于微电网和主电网连接处，是微电网和公共大电网联结的关键设备，能在故障后5ms内快速切除故障，形成孤网运行状态。基于微电网技术的分布式发电系统，是智能电网的重要组成部分，是大力发展可再生源，实现绿色环保的可持续发展的重要手段。而构成微电网的核心设备之一就是智能化快速永磁断路器。微电网由于其系统容量较小，其抗故障冲击的能力非常差，一旦发生故障要求必须快速切除否则会造成整个微电网系统。

Claims (3)

1.快速分合永磁断路器，它是在两只相互平行的极柱体和外筒内分别设有灭弧室和电磁开关，在灭弧室内设有触碰开关，触碰开关与电磁开关通过连杆机构相连接，其特征是：电磁开关是在外筒(11)一端固定设有合闸线圈(5)和分闸线圈(6)，在合闸线圈(5)和分闸线圈(6)之间设有隔磁盘(16)；在外筒(11)的另一端固定设有相互间隔的分闸挡板(7)和合闸挡板(13)，在分闸挡板(7)和合闸挡板(13)之间设有上环形铁块(8)和下环形铁块(19)，在上环形铁块(8)和下环形铁块(19)之间设有环形铁芯(9)，在环形铁芯(9)外周设有环形永磁铁(10)；在上环形铁块(8)、环形铁芯(9)和下环形铁块(19)的环内滑动设有动铁芯(12)，在动铁芯(12)上固定设有顶杆(14)，顶杆(14)的上端与隔磁盘(16)相固定连接，顶杆(14)的下端通过连杆机构(15)和拐臂(4)与绝缘拉杆(3)相固定连接，绝缘拉杆(3)与极柱体(1)内灭弧室(2)中的动触头(18)相固定连接。

2.根据权利要求1所述的快速分合永磁断路器，其特征是：在合闸线圈(5)和分闸线圈(6)之间固定设有滑杆，在滑杆上滑动设有隔磁盘(16)，隔磁盘(16)与顶杆(14)相固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的快速分合永磁断路器，其特征是：合闸线圈(5)、隔磁盘(16)、分闸线圈(6)、分闸挡板(7)、上环形铁块(8)、下环形铁块(19)、环形铁芯(9)、环形永磁铁(10)、动铁芯(12)和合闸挡板(13)为同心圆结构设置。