[發明專利]一種半軸卡扣式單穩態操動機構及其操動方法

有效

• 申請號: 201710863026.2
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107591278B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 吳益飛;榮命哲;吳翊;楊飛;紐春萍;易強
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01H33/666
• 分類號: H01H33/666
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 張波濤

本發明公開了一種半軸卡扣式單穩態操動機構及其操動方法，半軸卡扣式單穩態操動機構包括合閘保持裝置(10)、分閘保持裝置(7)、電磁斥力機構(4)和緩沖裝置(11)，操動機構合閘時，合閘電磁鐵(21)頂開卡扣連桿(23)，利用合閘復位彈簧(27)實現操動機構合閘；操動機構分閘時，絕緣拉桿(12)通過銷釘帶動卡扣連桿(23)轉動，分閘保持半軸(25)繼續向下運動，當卡扣連桿(23)通過后，分閘保持半軸(25)扭轉復位，卡住卡扣連桿(23)，機構保持在分閘位置。

技術領域

本發明涉及一種直流斷路器領域，特別是一種半軸卡扣式單穩態操動機構及其操動方法。

背景技術

近年來由于直流系統其線路造價低、沒有容性電流、沒有渦流損耗、潮流更容易控制等優點，直流供電系統備受關注。特別是某些特定場合，如大型船舶供電系統、城市軌道交通供電系統等直流系統得到了長足的發展。同時伴隨著直流系統的容量持續增長和電壓等級的不斷提高，其短路電流峰值可達到100kA以上，同時其短路電流上升率也在15A/us以上。傳統的機械式斷路器，由于其自身開斷時間長，限流能力有限等特點的限制，難以適應直流系統的高電壓、大電流的發展需求。

伴隨著電力電子技術的不斷發展，出現了基于門極可關斷器件的固態直流斷路器，其擁有動作時間短，可以實現無弧分斷的特點使其在一定場合得到了應用。但是和傳統的機械式斷路器相比，其通態損耗大、承載能力有限和抗涌流、過電壓能力較弱的缺點使得其在應用中有較大的局限性。

專利文獻CN201156495Y公開的一種斷路器中的操動機構包括一電磁斥力驅動機構和一雙穩態組合碟簧保持機構；所述電磁斥力驅動機構包括兩個放電回路，與兩所述放電回路分別連接的設置在上、下支撐板上的分閘線圈和合閘線圈，所述分閘線圈與合閘線圈之間通過螺栓留有一間隙，且連接成一體，所述間隙內設置有一推斥盤，在所述推斥盤上固定穿設一推斥桿，所述推斥桿上、下端分別滑動穿設過所述分閘線圈和合閘線圈，在所述推斥桿上端穿露出所述分閘線圈的部位與一光電傳感器對應，設置一傳感器遮光板；所述雙穩態組合碟簧保持機構包括一保持力桿，其上端與所述推斥桿下端連接，所述保持力桿上固定設置有多個簧擋，在所述簧擋上頂設有至少兩片相對設置的碟簧，所述碟簧的周邊固定連接在多個長螺柱上，所述長螺柱的頂部固定連接所述下支撐板上。該專利結構簡單，雙穩態組合碟簧保持機構運動質量和沖擊動能小，出力特性設計簡單，但該專利無法實現分合閘，同時短路故障電流到來時能夠快速分閘，且在實現兩種功能的前提下，實現分合閘壽命高，提高直流斷路器的使用壽命。

專利文獻CN205723330U公開的一種基于永磁保持機構的快速開關包括依次連接的上導桿(1)、真空滅弧室(2)、中導桿、絕緣子(3)、下導桿(4)和保持用動鐵芯(9)，在所述下導桿(4)上套裝有斥力盤(6)，在該斥力盤(6)上方安裝有分閘線圈(5)而在其下方安裝有合閘線圈(7)；在所述保持用動鐵芯(9)上方安裝有上保持用靜鐵芯，在該上保持用靜鐵芯中間安裝有合閘保持永磁鐵(11)，而在該保持用動鐵芯(9)下方安裝有下保持用靜鐵芯，在該下保持用靜鐵芯中間安裝有分閘保持永磁鐵(14)。該專利基于永磁保持的快速斥力開關，可以有效提高開關分閘速度，但該專利無法實現分合閘，同時短路故障電流到來時能夠快速分閘，且在實現兩種功能的前提下，實現分合閘壽命高，提高直流斷路器的使用壽命。

近年來，一種通過將高速機械開關和電力電子器件并聯實現的混合式直流斷路器，具有通流能力強，分斷速度快等優勢，在直流開斷領域頗具潛力。混合式斷路器要求，機械開關能夠實現觸點高速分離，便于電流向轉移支路轉移，同時此時要求機械開關能夠獲得盡量大的初始速度盡快形成絕緣間隙，抵抗之后機械斷路器斷口間出現的一個很高的瞬態恢復電壓。現階段高速操動機構大多使用雙穩彈簧結構，需要兩個斥力線圈，兩套驅動回路，機構和驅動回路體積較大，成本高，不利于斷路器小型化，集約化。

本發明的目的在于，提供一種結構簡單、易于操作、分閘速度快的單穩態高速操動機構，可以提高直流斷路器的開斷速度，減少驅動回路數量，減小機構體積，降低合閘速度，增加高速機構壽命。