[發明專利]電磁斥力驅動活塞式高速開斷器

有效

• 申請號: 201310042576.X
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103151189A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 莊勁武;袁志方;王晨;張超;徐國順;江壯賢
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H01H3/28
• 分類號: H01H3/28
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍

技術領域

本發明涉及一種電網短路故障時快速限流分斷的開斷器，具體涉及一種電磁斥力驅動活塞式高速開斷器。

背景技術

隨著電網中的短路電流水平的日益提高，短路電流峰值可達到100kA以上，且短路電流上升速率di/dt極高，傳統斷路器的極限分斷能力不足，且動作時間較長，難以滿足短路故障快速限流分斷的要求。在電網中裝設新型故障限流裝置（FCL）是解決該類問題的較理想方案，國內外已開展了多種原理的新型限流裝置研究，例如超導限流器、固態限流器、液態金屬限流器、限流斷路器、限流熔斷器等。限流熔斷器是將爆炸開斷技術與快速熔斷器技術結合的一種高速限流保護裝置，也是目前為止商用化應用最廣泛的限流保護技術之一。按照工作原理，限流熔斷器可分為電子測控式限流熔斷器和電弧觸發式限流熔斷器兩種。

電子測控式限流熔斷器由電子式檢測觸發裝置、炸藥開斷器及與之并聯的快速熔斷器組成。目前電子測控式限流熔斷器的代表性產品有ABB公司的Is-limiter、Ferraz公司的Pyristor、G&W公司的Clip等，其檢測觸發裝置的原理均是通過電流傳感器檢測線路電流的幅值或變化率，當超過設定值時由電子控制單元發出信號引爆開斷器中的炸藥完成分斷。這類產品的額定電壓可達到40.5kV，額定電流可到5kA，開斷電流可達到200kA以上，在國內外已有大量應用。但是由于該裝置故障檢測采用傳感器和電子電路，實際應用中存在電磁干擾或元器件失效等因素造成誤動或拒動的問題。

電弧觸發式限流熔斷器采用電弧觸發器取代了電子傳感器和控制單元，直接利用短路電流的熱效應作為短路檢測手段和觸發條件。發生短路時，電弧觸發器中熔體在短路電流作用下熔斷產生電弧，利用該電弧電壓引爆炸藥開斷器內的炸藥并完成分斷，克服了電子測控式限流熔斷器檢測觸發裝置可靠性低、需要外接電源等缺點。

然而無論是電子測控式限流熔斷器，還是電弧觸發式限流熔斷器，它們的高速開斷器都是依靠炸藥爆炸產生的沖擊力來進行驅動，使開斷器快速分斷并將電流轉移到滅弧熔斷器上。而采用炸藥驅動的局限性在于：①炸藥壽命有限，會隨使用時間的增長而逐漸分解失效；②炸藥等火工品的價格昂貴，每次動作后需要更換，經濟性差；③對環境溫度要求苛刻；④短路分斷時噪音大，且爆炸時會產生火花，在一些有易燃氣體的特殊場合使用時，需要封閉式箱體，整體體積較大。因此，需要考慮能夠替代炸藥驅動開斷器的其它新型快速驅動方式。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述背景技術存在的不足，提供一種可替代炸藥驅動技術的分斷速度快、可靠性高的電磁斥力驅動活塞式高速開斷器。

本發明采用的技術方案是：一種電磁斥力驅動活塞式高速開斷器，包括斥力驅動電路、連接在斥力驅動電路中的斥力線圈、輸入接線端子和輸出接線端子，輸入接線端子和輸出接線端子之間跨接有橋體，橋體外套有絕緣套筒，橋體下方設有斥力盤，斥力盤位于斥力線圈上方，斥力盤上固定有可將橋體打斷的絕緣塊。

進一步地，所述斥力驅動電路包括串接在一起的預先充好電壓的電容器、晶閘管和續流二極管，電容器正極和負極分別與續流二極管負極、晶閘管陰極連接，續流二極管正極與晶閘管陽極連接，所述斥力線圈串聯在電容器與晶閘管之間并與續流二極管并聯。斥力驅動電路通過控制晶閘管的導通向斥力線圈提供大脈沖電流，脈沖電流流過斥力線圈時，在其上產生磁場并作用于斥力盤上。

進一步地，所述橋體包括中央銅塊和上下兩端的連接塊，連接塊材質為金屬，中央銅塊上下兩端邊緣分別與上下兩端的連接塊連為一體，上下兩端的連接塊分別與輸入接線端子和輸出接線端子相連；連接塊中央開設方形或圓形孔；所述中央銅塊為長方體或圓柱體結構，與連接塊中央開設的方形或圓形孔相配合。

進一步地，所述橋體包括中央銅塊和上下兩端的連接塊，連接塊材質為金屬，連接塊中央開設錐形孔；所述中央銅塊為圓錐體結構，中央銅塊上下兩端分別嵌入上下兩端連接塊的錐形孔中，上下兩端的連接塊分別與輸入接線端子和輸出接線端子相連。

進一步地，所述絕緣套筒的材質為環氧樹脂或其它絕緣材料；絕緣套筒上下兩端分別與輸入接線端子和輸出接線端子相連，實現橋體與外部環境之間的隔離。

進一步地，所述斥力盤為用于感應斥力線圈產生的磁場并產生電磁斥力驅動絕緣塊撞擊打斷橋體的鋁盤或銅盤。

更進一步地，所述絕緣塊材質絕緣材料絕緣塊上端穿過輸入接線端子并延伸到橋體下方。