[發明專利]一種具有限流特性的直流斷路器快速操動機構

有效

• 申請號: 201210040973.9
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN102592897A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 楊飛;趙鴻飛;榮命哲;袁端磊;陳駿星溆;王海燕
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01H71/10
• 分類號: H01H71/10;H01H71/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于電力機械領域，涉及一種直流斷路器快速操動機構，尤其是一種利用斥力盤運動能量進行輔助分斷的、具有限流特性的直流斷路器快速操動機構。

背景技術

近年來，我國地鐵、輕軌、艦船、太陽能等領域的直流供電系統得到了飛速發展，為了滿足直流配電系統中的保護需求，發展快速直流開關已成為一個必然趨勢。當直流供電系統出現短路故障時，短路電流會快速地達到峰值并震蕩最終達到穩態值。巨大的短路電流產生的電動力效應和熱效應會對系統內的用電設備造成嚴重的損壞。如果能夠在最短的時間內分斷短路故障電流，則可以降低這些損害，對直流供電系統進行更加有效的保護。

開發快速直流開關關鍵技術之一就是需要設計快速的、合理可靠的快速操作機構。使開關的固有機械分閘時間最大限度地縮小，從而有利于在故障電流起始階段盡早分斷電流，把對電力設備的沖擊減到最小。現有的直流空氣斷路器中脫扣機構主要是電磁鐵脫扣機構，分閘主要為彈簧機構，該種類型的操作機構動作速度慢，帶來的主要缺陷在于觸頭燒蝕嚴重，電弧電壓建立緩慢難以產生限流作用，已無法滿足更高的斷路器設計要求。

高速斥力機構是近幾年國內外研究較多的快速操作機構。電磁斥力脫扣機構與傳統的電磁鐵脫扣機構相比，其主要優點是反應迅速，動作速度快。但還存在以下幾個問題，即現有的電磁斥力機構僅用于斷路器脫扣，脫扣之后斥力盤繼續運動，能量由脫扣裝置的機械結構或緩沖裝置吸收，存在嚴重的能量浪費。另一方面由于高速斥力機構的運動能量大，脫扣之后對脫扣裝置形成巨大沖擊，反而容易破壞脫扣裝置，對脫扣裝置的機械強度提出了苛刻的要求。

發明內容

本發明的技術目的是克服現有技術中，直流斷路器操作機構無法滿足更快速可靠分斷的設計要求的技術問題。同時也解決了普通電磁斥力機構在使用過程中斥力盤能量無法有效地利用的技術問題；提供一種能有效利用斥力盤運動能量，加快動觸頭剛分速度，減輕脫扣器機械結構負載，從而改進斷路器開斷性能的直流斷路器電磁斥力機構。本發明的操作機構可以在短路電流的上升階段實現斷路器的脫扣分閘過程，能夠有效限制短路電流的上升，同時減小電弧對斷路器觸頭系統的燒蝕。

為實現以上技術目的，本發明所述的具有限流特性的直流斷路器快速操動機構包括靜觸頭、動觸頭、上下母排、卡塊、撥叉推桿、斥力盤、連桿、傳動拐臂等部件。所述靜觸頭固定在上母排上，所述動觸頭通過轉軸固定在下母排上，靜觸頭與動觸頭保持電接觸；在所述動觸頭的下側，設有壓縮的分閘彈簧；所述動觸頭中部設有卡塊，卡塊與撥叉推桿的凹口接觸，操作機構可以帶動撥叉推桿左右運動以實現動觸頭的分合閘過程；所述卡塊與撥叉推桿也可以分離，動觸頭在分閘彈簧的作用下可以實現自由分閘；在所述動觸頭的一側設有斥力盤，所述斥力盤與連桿相連，連桿上方設有凸起；在所述連桿靠近動觸頭一側設有拐臂，所述拐臂可繞固定轉軸旋轉，拐臂的一端與連桿以一字形通孔形式相連。

在本發明中，合閘狀態下撥叉推桿通過卡塊對動觸頭起到限位作用，使動觸頭不能自由轉動以保持與靜觸頭的電連接。直流斷路器分閘時，預先充電的電容器通過線圈放電產生脈沖電流，斥力盤中感應產生渦流，渦流產生的磁場與線圈產生的磁場相互作用，從而使斥力盤帶動連桿向上運動。連桿上方的凸起首先與撥叉推桿相接觸，將撥叉推桿向上推動，使動觸頭中部的卡塊與撥叉推桿分離，動觸頭在分閘彈簧的作用下開始轉動。與此同時，拐臂也在連桿的帶動下繞固定轉軸旋轉。在成功脫扣之后，拐臂未與連桿相連的一臂與動觸頭碰撞，將斥力盤剩余運動能量傳遞至動觸頭。

本發明的效果體現在：

1、本發明采用了圓臺結構的斥力盤，相比圓餅狀的斥力盤，在保證斥力盤機械強度和出力能力的同時，很大程度地減小了電磁斥力操作機構運動系統的質量，能夠較大地提高操作機構驅動負載的能力。

2、本發明所述的機構在進行分閘操作時，傳動拐臂會在斥力盤與連桿裝置的帶動下在完成脫扣過程之后與動觸頭碰撞，將電磁斥力操作機構的運動能量傳遞至動觸頭，提高了動觸頭在分閘時的運動速度，同時降低了連桿與撥叉推桿的碰撞能量，減小了對脫扣機構的沖擊。