一种高压断路器用长行程混合式快速操动机构制造技术

本发明专利技术公开了一种高压断路器用长行程混合式快速操动机构，包括永磁保持组件、电磁斥力组件、分闸弹簧组件、合闸弹簧组件、储能组件和支撑架，其中：所述永磁保持组件用于实现断路器合分闸位置的保持；所述电磁斥力组件用于产生脉冲力，克服永磁保持组件合闸吸合力或分闸吸合力，使机构合分闸快速脱口，并通过脉冲力加速断路器的起始合分闸操动速度，缩短断路器合分闸时间；所述分闸弹簧组件用于提供断路器运动至长行程区间时的主要分闸动力；所述合闸弹簧组件用于提供断路器运动至长行程区间时的主要合闸动力。其可实现高压断路器的长行程快速操动。程快速操动。程快速操动。

【技术实现步骤摘要】
一种高压断路器用长行程混合式快速操动机构


[0001]本专利技术涉及高压断路器
，尤其涉及一种高压断路器用长行程混合式快速操动机构。

技术介绍

[0002]随着国民经济持续增长和高端制造业迅猛发展，电力系统规模不断扩大，新能源系统规模化集中接入，工业和生活用电对电力系统安全稳定运行水平和供电质量提出了更高的要求。高压断路器是实现电力系统控制与保护的关键设备之一，一方面IEEE Std 1564
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2014指出，断路器短路故障切除时间在20ms以内时，绝大多数负荷的供电质量不受影响；另一方面系统短路故障的快速切除，可大幅缩减新能源低电压穿越时间，有效防止新能源脱机事故的发生。系统短路故障的快速可靠切除，对系统运行的暂态稳定性具有重大意义。
[0003]然而受传统操动机构技术和熄弧技术的限制，现有高压断路器难以实现电力系统短路故障在20ms内的快速切除。传统操动机构采用液压、弹簧、永磁或电磁机构，受合分闸锁扣装置动作时间，以及动力传动时间影响，对于126kV及以上高压断路器，其合闸时间普遍大于80ms，分闸时间普遍＞40ms，加之系统继电保护动作时间(典型快速保护时间为5ms)和燃弧时间(典型SF6断路器额定短路开断电流最短燃弧时间≥10ms)，断路器故障切除时间远高于55ms，难以满足系统对短路故障在20ms内快速切除的需求。
[0004]电磁斥力机构的产生和发展，使之有望极大压缩断路器合分闸时间。对行程要求较低的真空断路器而言，采用电磁斥力机构可将断路器分闸时间由传统的20～40ms，降至0.5～5ms之内。然而，对于长行程SF6高压断路器而言，由于电磁斥力机构出力特性与涡流盘(也即斥力盘)和线圈的距离呈反比例关系，电磁斥力机构在断路器行程末端，所能提供的分闸操动力大幅降低，不利于长行程高压断路器合分闸可靠操动。专利CN201910624140.9公布了一种用于长行程断路器的电磁斥力机构，主要采用线圈——线圈式结构，通过电气串联连接的线圈产生的电磁斥力实现长行程合分闸快速操动，相对于线圈——涡流盘式电磁斥力机构而言，机构的出力特性和驱动效率近似翻倍，然而对于如126kV及以上高压SF6断路器而言，其行程大于140mm，在断路器合分闸行程末端，电磁斥力显著降低，甚至低于传动部件运动质量所产生的重力。
[0005]此外，采用传统操动机构的高压断路器，其分闸时间为自脱口系统被激励至触头刚分的时间，此时间主要受断路器分闸脱口时间和起始运动速度的影响。传统机构大多采用机械锁扣的方式，实现断路器在合分闸位置的闭锁，合分闸操动时，需经机械联锁传动脱口。对于126kV及以上采用弹簧操动机构的SF6断路器而言，受分闸线圈衔铁动作时间、合闸保持大掣子和小掣子脱口时间等影响，该脱口时间往往高于15ms，加之分闸弹簧释放压力时的线性出力特性，断路器起始加速过程相对缓慢，触头自始动至走完超行程所用时间约为15ms左右，导致断路器分闸时间≥30ms。如何实现高压断路器长行程快速操动是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供了一种高压断路器用长行程混合式快速操动机构，以解决现有技术的高压断路器用操动机构无法快速操动的问题。
[0007]本专利技术实施例公开了如下的技术方案：
[0008]一种高压断路器用长行程混合式快速操动机构，包括永磁保持组件、电磁斥力组件、分闸弹簧组件、合闸弹簧组件、储能组件和支撑架，其中，所述永磁保持组件用于实现断路器合分闸位置的保持；所述电磁斥力组件用于产生脉冲力，克服永磁保持组件合闸吸合力或分闸吸合力，使机构合分闸快速脱口，并通过脉冲力加速断路器的起始合分闸操动速度，缩短断路器合分闸时间；所述分闸弹簧组件用于提供断路器运动至长行程区间时的主要分闸动力；所述合闸弹簧组件用于提供断路器运动至长行程区间时的主要合闸动力；所述储能组件用于合闸弹簧组件的储能；所述支撑架用于支撑分闸弹簧组件、合闸弹簧组件和储能组件。
[0009]进一步：所述永磁保持组件包括第一缸体，设置在第一缸体上下两端的第一法兰，穿过第一法兰可滑动穿设在第一缸体内第一中心导杆和套设在第一缸体内并连接在第一中心导杆上的衔铁块，所述第一缸体上下两端的第一法兰内分别设置有合闸保持永磁体和分闸保持永磁体。
[0010]进一步：所述第一缸体上下两端的第一法兰上设置有隔磁垫。
[0011]进一步：所述第一缸体上下两端的第一法兰上还设置有导向环。
[0012]进一步：所述电磁斥力组件包括第二缸体，设置在第二缸体上下两端的第二法兰，穿过第二法兰可滑动穿设在第二缸体内第二中心导杆和套设在第二缸体内并连接在第二中心导杆上的斥力盘，所述第二缸体上下两端的第二法兰内分别设置有分闸线圈和合闸线圈；所述第二中心导杆与第一中心导杆连接。
[0013]进一步：所述分闸弹簧组件包括第三缸体、第一压簧杆、压簧块、分闸弹簧、分闸主轴、输出拐臂、分闸拐臂和压簧传动杆，所述第三缸体固定在支撑架上，所述第一压簧杆、压簧块和分闸弹簧可活动套设在第三缸体内，所述压簧块固定在第一压簧杆上，所述分闸弹簧抵接在第三缸体底壁与压簧块之间；所述分闸主轴可转动设置在支撑架上，其一端连接在分闸拐臂上，另一端连接在输出拐臂的中部，所述输出拐臂的一端与第二中心导杆连接，另一端与压簧传动杆连接，所述压簧传动杆远离输出拐臂的一端与第一压簧杆连接。
[0014]进一步：所述合闸弹簧组件包括第四缸体、第二压簧杆、合闸弹簧、压簧垫、凸轮、储能主轴、合闸压簧杆连接轴和棘轮，所述第四缸体固定在支撑架上，所述第二压簧杆、合闸弹簧和压簧垫可活动套设在第四缸体内，所述压簧垫固定在第二压簧杆上，所述合闸弹簧抵接在第四缸体顶壁和压簧垫之间；所述储能主轴可转动设置在支撑架上，所述凸轮和棘轮固定在储能主轴上，所述凸轮对应分闸拐臂设置，所述合闸压簧杆连接轴设置在棘轮外周，所述第二压簧杆远离压簧垫的一端枢接在合闸压簧杆连接轴上。
[0015]进一步：所述储能组件包括储能电机和防脱掣子，所述储能电机与储能主轴，所述防脱掣子固定在支撑架上，位于棘轮上方。
[0016]本专利技术实施例的高压断路器用长行程混合式快速操动机构，一方面，采用永磁保持组件替代传统弹簧操动机构的合分闸锁扣系统，大幅降低操动机构的合分闸脱口时间，使126kV及以上电压等级的长行程高压SF6断路器实现快速合分闸成为可能；另一方面，断
路器合分闸时间的显著降低，可降低断路器合分闸时间分散性，便于精准相控开断和关合的实现；另一方面，采用电磁斥力组件，在断路器合分闸起始阶段，提供操动助力，使126kV及以上电压等级的长行程高压SF6断路器，可在短时间内达到较高的行程，通过相控技术，可实现短路电流的快速开断。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压断路器用长行程混合式快速操动机构，其特征在于，包括永磁保持组件、电磁斥力组件、分闸弹簧组件、合闸弹簧组件、储能组件和支撑架，其中，所述永磁保持组件用于实现断路器合分闸位置的保持；所述电磁斥力组件用于产生脉冲力，克服永磁保持组件合闸吸合力或分闸吸合力，使机构合分闸快速脱口，并通过脉冲力加速断路器的起始合分闸操动速度，缩短断路器合分闸时间；所述分闸弹簧组件用于提供断路器运动至长行程区间时的主要分闸动力；所述合闸弹簧组件用于提供断路器运动至长行程区间时的主要合闸动力；所述储能组件用于合闸弹簧组件的储能；所述支撑架用于支撑分闸弹簧组件、合闸弹簧组件和储能组件。2.如权利要求1所述的高压断路器用长行程混合式快速操动机构，其特征在于：所述永磁保持组件包括第一缸体，设置在第一缸体上下两端的第一法兰，穿过第一法兰可滑动穿设在第一缸体内第一中心导杆和套设在第一缸体内并连接在第一中心导杆上的衔铁块，所述第一缸体上下两端的第一法兰内分别设置有合闸保持永磁体和分闸保持永磁体。3.如权利要求2所述的高压断路器用长行程混合式快速操动机构，其特征在于：所述第一缸体上下两端的第一法兰上设置有隔磁垫。4.如权利要求2所述的高压断路器用长行程混合式快速操动机构，其特征在于：所述第一缸体上下两端的第一法兰上还设置有导向环。5.如权利要求2所述的高压断路器用长行程混合式快速操动机构，其特征在于：所述电磁斥力组件包括第二缸体，设置在第二缸体上下两端的第二法兰，穿过第二法兰可滑动穿设在第二缸体内第二中心导杆和套设在第二缸体内并连接在第二中心导杆上的斥力盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：马飞越，丁培，相中华，刘志远，叶逢春，宋仕军，姚晓飞，项彬，朱洪波，李四勤，倪辉，牛勃，魏莹，陈磊，何宁辉，周秀，田禄，鲁聪，柴毅，刘博，马波，郝金鹏，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司西安交通大学，
类型：发明
国别省市：