專利名稱：一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，屬于電氣工程與機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
斷路器是電力系統(tǒng)中重要的電力設(shè)備之一，而在中高壓配電領(lǐng)域中，氣體斷路器占據(jù)著絕對(duì)的主導(dǎo)地位。它的工作可靠性關(guān)系著電力系統(tǒng)能否正常運(yùn)行和用戶能否得到及時(shí)的保護(hù)而脫離故障線路。氣體斷路器的主要工作原理是依靠高壓氣體在電弧產(chǎn)生時(shí)刻對(duì)電弧進(jìn)行吹弧，從而帶走電弧能量并還原斷口間的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度的。這就要求氣體斷路器時(shí)刻保持著合理的高氣壓狀態(tài)，它不僅關(guān)系到斷口靜態(tài)絕緣問(wèn)題，更重要的是關(guān)系到開斷的成功率，否則由于吹弧氣壓不合理而容易引起開斷不成功甚至是爆炸。傳統(tǒng)的氣體斷路器，特別是自能式吹弧原理的氣體斷路器對(duì)氣壓有較高的要求。主要表現(xiàn)在在電流過(guò)零時(shí)會(huì)存在一個(gè)最佳的滅弧室基壓值，而滅弧室的基壓值是隨工作時(shí)間、溫度變化等而改變的；不同的開斷電流以及不同的燃弧時(shí)間也會(huì)對(duì)滅弧室的氣壓提出較高的要求。而解決這一問(wèn)題是實(shí)時(shí)補(bǔ)償滅弧區(qū)氣壓的偏差，它可以由操動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出功的調(diào)節(jié)來(lái)解決這一問(wèn)題。傳統(tǒng)的液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輸出功的提高是通過(guò)擴(kuò)大液壓輸出孔徑來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是一種前饋型的工作原理。這種解決方式無(wú)法從根本上解決實(shí)時(shí)性的問(wèn)題，或者說(shuō)它的響應(yīng)速度是無(wú)法跟上開斷的情況變化的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，它采用新穎的操動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)滅弧室的動(dòng)作，采用滅弧室壓力傳感器來(lái)反饋實(shí)時(shí)氣體壓力，根據(jù)開斷電流、滅弧室基壓、實(shí)時(shí)氣壓變化等參量與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定曲線相比較，從而對(duì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)輸出 功控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)滅弧室氣壓的實(shí)時(shí)調(diào)整。通過(guò)合理地控制開關(guān)滅弧室氣壓，提高開斷成功率，也有利于提高滅弧室壽命，更具有經(jīng)濟(jì)性。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，包括新型磁電機(jī)構(gòu)、滅弧室、絕緣支柱、電容器及控制系統(tǒng)，所述滅弧室內(nèi)部設(shè)置壓力傳感器，所述新型磁電機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置傳輸桿、動(dòng)鐵芯、靜鐵芯、主永磁體、輔助永磁體、線圈及不導(dǎo)磁材料，所述滅弧室與絕緣支柱連接，所述絕緣支柱與傳輸桿連接，所述控制系統(tǒng)一端與壓力傳感器連接，另一端與線圈連接，并實(shí)時(shí)采集壓力傳感器測(cè)得的氣體壓力，同時(shí)反饋到控制系統(tǒng)中，經(jīng)控制系統(tǒng)的邏輯判斷，實(shí)時(shí)調(diào)控電容器的放電方式。所述主永磁體3d和部分輔助永磁體3e鑲嵌在邊界靜鐵芯3c內(nèi)，且這部分主永磁體3d和輔助永磁體3e的導(dǎo)磁方向相同。所述不導(dǎo)磁材料3g及靜鐵芯3c內(nèi)部鑲嵌著輔助永磁體3e。所述不導(dǎo)磁材料3g外側(cè)沒有鑲嵌主永磁體3d，只有邊界的靜鐵芯3c鑲嵌主永磁體3d。所述不導(dǎo)磁材料3g上、下部安放輔助永磁體3e，且高度和相鄰的靜鐵芯3c的高度相同。所述兩側(cè)邊界的靜鐵芯3c也可換成上下兩側(cè)為靜鐵芯3c、中間為不導(dǎo)磁材料(3g)的形式。本發(fā)明有益效果是一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，所述滅弧室內(nèi)部設(shè)置壓力傳感器，所述新型磁電機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置傳輸桿、動(dòng)鐵芯、靜鐵芯、主永磁體、輔助永磁體、線圈及不導(dǎo)磁材料，所述滅弧室與絕緣支柱連接，所述絕緣支柱與傳輸桿連接，所述控制系統(tǒng)一端與壓力傳感器連接，另一端與線圈連接，并實(shí)時(shí)采集壓力傳感器測(cè)得的氣體壓力，同時(shí)反饋到控制系統(tǒng)中，經(jīng)控制系統(tǒng)的邏輯判斷，實(shí)時(shí)調(diào)控電容器的放電方式。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明采用一種高壓大功率、長(zhǎng)行程操動(dòng)的新型磁電機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)高壓氣體斷路器，通過(guò)實(shí)時(shí)控制操動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出功來(lái)調(diào)節(jié)滅弧室內(nèi)的氣體壓力，提高了電流分?jǐn)嗟某晒β?，也提高了滅弧室的工作壽命。新型磁電機(jī)構(gòu)無(wú)需特殊的分、合閘保持裝置，并且適合于長(zhǎng)行程斷路器操動(dòng)；在分、合閘位置的保持力較大，且在工作行程內(nèi)保持力穩(wěn)定，無(wú)有害波動(dòng)。本發(fā)明提高了斷路器的工作可靠性，同時(shí)也很好地節(jié)省了經(jīng)濟(jì)成本。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是新型磁電機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖3是分閘位置磁感應(yīng)強(qiáng)度分布圖。圖4是傳統(tǒng)磁力機(jī)構(gòu)靜態(tài)保持力曲線圖。
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圖5是新型磁電機(jī)構(gòu)靜態(tài)保持力曲線圖。圖中，1、滅弧室，la、壓力傳感器，2、絕緣支柱，3、新型磁電機(jī)構(gòu)，3a、傳輸桿，3b、動(dòng)鐵芯，3c、靜鐵芯,3d、主永磁體,3e、輔助永磁體,3f、線圈,3g、不導(dǎo)磁材料,4、電容器,5、控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、2所示，一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，包括新型磁電機(jī)構(gòu)3、滅弧室1、絕緣支柱2、電容器4及控制系統(tǒng)5，所述滅弧室I內(nèi)部設(shè)置壓力傳感器la，所述新型磁電機(jī)構(gòu)3內(nèi)部設(shè)置傳輸桿3a、動(dòng)鐵芯3b、靜鐵芯3c、主永磁體3d、輔助永磁體3e、線圈3f及不導(dǎo)磁材料3g,所述滅弧室I與絕緣支柱2連接,所述絕緣支柱2與傳輸桿3a連接，所述控制系統(tǒng)5 —端與壓力傳感器Ia連接，另一端與線圈3f連接，并實(shí)時(shí)采集壓力傳感器Ia測(cè)得的氣體壓力，同時(shí)反饋到控制系統(tǒng)5中，經(jīng)控制系統(tǒng)5的邏輯判斷，實(shí)時(shí)調(diào)控電容器4的放電方式。所述主永磁體3d和部分輔助永磁體3e鑲嵌在邊界靜鐵芯3c內(nèi)，且這部分主永磁體3d和輔助永磁體3e的導(dǎo)磁方向相同，所述不導(dǎo)磁材料3g及靜鐵芯3c內(nèi)部鑲嵌著輔助永磁體3e。所述不導(dǎo)磁材料3g外側(cè)沒有鑲嵌主永磁體3d，只有邊界的靜鐵芯3c鑲嵌主永磁體3d。所述不導(dǎo)磁材料3g上、下部安放輔助永磁體3e，且高度和相鄰的靜鐵芯3c的高度相同。所述兩側(cè)邊界的靜鐵芯3c也可換成上下兩側(cè)為靜鐵芯3c、中間為不導(dǎo)磁材料3g的形式。
具體工作過(guò)程如下由線圈3f和動(dòng)鐵芯3b —起運(yùn)動(dòng),構(gòu)成新型磁電機(jī)構(gòu)3的運(yùn)動(dòng)部分，是新型磁電機(jī)構(gòu)3的驅(qū)動(dòng)力輸出主體；靜鐵芯3c提供新型磁電機(jī)構(gòu)3的磁通路，另外還具有固定永磁體的作用；永磁體分為主永磁體3d和輔助永磁體3e :主永磁體3d提供主永磁場(chǎng)，使通電線圈產(chǎn)生安培力而帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分運(yùn)動(dòng)。新型磁電機(jī)構(gòu)3的線圈3f在分、合閘位置時(shí)，動(dòng)鐵芯3b、靜鐵芯3c和輔助永磁體3e組成一閉合回路，使運(yùn)動(dòng)部分可以保持在分、合閘位置，不導(dǎo)磁材料3g可以適當(dāng)?shù)淖钄嘁徊糠址捶较虻拇怕?，使分、合閘位置的保持力得到了提高，同時(shí)使靜態(tài)保持力在全行程范圍內(nèi)比較平滑、穩(wěn)定，保證分、合閘動(dòng)作順利完成，提高機(jī)構(gòu)運(yùn)行的可靠性。當(dāng)接到分、合閘命令時(shí)，電容器4就會(huì)對(duì)新型磁電機(jī)構(gòu)3中的線圈3f進(jìn)行脈沖放電，線圈3f中的電流由于受到兩側(cè)的主永磁體3d或輔助永磁體3e的作用，根據(jù)安培定理，線圈3f必定向上或向下運(yùn)動(dòng)，以此完成分、合閘運(yùn)動(dòng)，從而使新型磁電機(jī)構(gòu)3中的傳輸桿3a帶動(dòng)高壓斷路器的滅弧室進(jìn)行上、下分、合閘運(yùn)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)5 —端連接壓力傳感器la，另一端連接新型磁電機(jī)構(gòu)3中的線圈3f，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)滅弧室I中氣壓的變化，根據(jù)控制系統(tǒng)5中讀取的氣壓值的大小進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控電容器4的放電方式，從而實(shí)現(xiàn)不同的輸出功，對(duì)斷路器分、合閘動(dòng)作時(shí)間和速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖3是通過(guò)ansoft仿真得到的新型磁電機(jī)構(gòu)3處于分閘位置時(shí)的磁感線特性圖，從圖中可以看出，新型磁電機(jī)構(gòu)3主要是通過(guò)輔助永磁體3e、動(dòng)鐵芯3b和靜鐵芯3c形成的閉合磁路使運(yùn)動(dòng)部分可靠地保持在分閘位置，因此，新型磁電機(jī)構(gòu)3不需要鎖扣裝置來(lái)保持。同時(shí)，新型磁電機(jī)構(gòu)3只有在分、合閘位置附近時(shí)有保持力，所以可以應(yīng)用在長(zhǎng)行程斷路器操動(dòng)中。圖4是專利CN 201387838Y中的磁力機(jī)構(gòu)的靜態(tài)保持力曲線圖，圖5是新型磁電機(jī)構(gòu)3的靜態(tài)保持力曲線圖。通過(guò)比較可以看出，專利CN 201387838Y中的磁力機(jī)構(gòu)靜態(tài)保持力小且靜態(tài)保持力曲線顯示出一定的波浪狀，這就導(dǎo)致在分、合閘過(guò)程中的電磁力、靜態(tài)保持力與負(fù)載力的合力存 在很大的波動(dòng)，使分、合閘過(guò)程不穩(wěn)定。從圖5中可以看出，新型磁電機(jī)構(gòu)3的靜態(tài)保持力曲線比較平滑，在中間位置的保持力都趨于零，這就減小了機(jī)構(gòu)分、合閘運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受到的阻力，大大提高了機(jī)構(gòu)分、合閘動(dòng)作的可靠性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性高，運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)，可作為電力系統(tǒng)中的電力保護(hù)設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，包括新型磁電機(jī)構(gòu)(3)、滅弧室(I)、絕緣支柱(2)、電容器(4)及控制系統(tǒng)(5)，其特征在于所述滅弧室(I)內(nèi)部設(shè)置壓力傳感器(la)，所述新型磁電機(jī)構(gòu)(3)內(nèi)部設(shè)置傳輸桿(3a)、動(dòng)鐵芯(3b)、靜鐵芯(3c)、主永磁體(3d)、輔助永磁體(3e)、線圈(3f)及不導(dǎo)磁材料(3g)，所述滅弧室(I)與絕緣支柱(2)連接，所述絕緣支柱(2)與傳輸桿(3a)連接，所述控制系統(tǒng)(5)—端與壓力傳感器(Ia)連接，另一端與線圈(3f)連接，并實(shí)時(shí)采集壓力傳感器(Ia)測(cè)得的氣體壓力，同時(shí)反饋到控制系統(tǒng)(5)中，經(jīng)控制系統(tǒng)(5)的邏輯判斷，實(shí)時(shí)調(diào)控電容器(4)的放電方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，其特征在于所述主永磁體(3d)和部分輔助永磁體(3e)鑲嵌在邊界靜鐵芯(3c)內(nèi)，且這部分主永磁體(3d)和輔助永磁體(3e)的導(dǎo)磁方向相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，其特征在于所述不導(dǎo)磁材料(3g)及靜鐵芯(3c )內(nèi)部鑲嵌著輔助永磁體(3e )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，其特征在于所述不導(dǎo)磁材料(3g)外側(cè)沒有鑲嵌主永磁體(3d)，只有邊界的靜鐵芯(3c)鑲嵌主永磁體(3d)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，其特征在于所述不導(dǎo)磁材料(3g)上、下部安放輔助永磁體(3e)，且高度和相鄰的靜鐵芯(3c)的高度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，其特征在于所述兩側(cè)邊界的靜鐵芯(3c)也可換成上下兩側(cè)為靜鐵芯(3c)、中間為不導(dǎo)磁材料(3g)的形式。
全文摘要
本發(fā)明涉及電氣工程與機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，一種新型氣壓可實(shí)時(shí)調(diào)控的氣體斷路器，所述滅弧室內(nèi)部設(shè)置壓力傳感器，新型磁電機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置傳輸桿、動(dòng)鐵芯、靜鐵芯、主永磁體、輔助永磁體、線圈及不導(dǎo)磁材料，所述滅弧室與絕緣支柱連接，絕緣支柱與傳輸桿連接，所述控制系統(tǒng)一端與壓力傳感器連接，另一端與線圈連接，并實(shí)時(shí)采集壓力傳感器測(cè)得的氣體壓力，同時(shí)反饋到控制系統(tǒng)中，經(jīng)控制系統(tǒng)的邏輯判斷，實(shí)時(shí)調(diào)控電容器的放電方式。作為新型磁電機(jī)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上和工作原理上都不同于以往的永磁性質(zhì)的機(jī)構(gòu)，能夠提供合理的靜態(tài)特性曲線以及在分、合閘位置上提供更大的保持力。本發(fā)明有助于提高氣體斷路器的開斷成功率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用低。
文檔編號(hào)H01H33/91GK103065864SQ20131002914
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者董恩源, 劉美薇, 王永興, 齊關(guān)秋 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)