专利名称：一种新型单极相控永磁机构真空开关的制作方法
技术领域：
本实用新型的单极相控永磁机构真空开关涉及高压电器设备领域，一种适用于工 矿企业、发电厂及变电所控制和保护单相交流电容负载和电感负载之用；尤其适用于电气 化铁道牵引变电所、开闭所高压牵引线路的关合、分断及保护的铁道相控永磁真空开关。
背景技术：
目前，国内12KV及以上电压等级的高压开关，一个重要的问题就是在切合电感性 或电容性负载时，会出现瞬时电压和较大涌流，这不仅对电力设备的绝缘系统不利，还会引 起保护装置产生误动作，影响电力系统的稳定性。再者在电网中，高压开关多采用弹簧储能 操作机构，由于其机械结构复杂、零部件多、中间环节多，加之不能整体密封，使附着污垢或 锈蚀严重的操作机构易产生误动作或"卡壳"失灵现象，影响正常供电；而且弹簧的抗疲劳 性能差、寿命短(10， 000次左右)，操作时间分散性大、可控性差、故障率高，使得供电质量 在安全性和可靠性受到很大的影响，加之弹簧机构的开关体积大，已经远远不能满足大容 量、智能化、小型化发展的新型开关要求。近年来国内市场推出的永磁机构开关虽然代替弹 簧机构，但因其超程簧和分闸簧在机构外面从而增加了开关整体高度，加上灭弧室与机构 间接连接难以保证合闸精度。
发明内容为了克服现有技术的缺点，本实用新型的单极相控永磁机构真空开关目的在于克 服以往开关切合不稳定、精度低、分散性大、可控性差、故障率高等问题，提供一种新型的单 极相控永磁机构真空开关。其智能控制模块可以使开关在系统电压波形的指定相位处关 合，实施同步通断，避免产生操作时的涌流和过电压，縮短了电力系统的瞬态过程，提高电 能质量和电力系统的稳定性，而且保证了合闸的精度；真空灭弧室和永磁操纵机构通过绝 缘拉杆直接连接，减少了原来中间环节的零部件，超程簧及分闸簧设计于永磁机构腔体内， 节省了安装尺寸，简化了开关的结构，大大縮短开关安装高度，使开关的寿命达到300，000 次以上，保证了开关合分闸的安全性和可靠性。 为达到上述目的，本实用新型单极相控永磁机构真空开关通过以下技术方案予以 实现 —种新型单极相控永磁机构真空开关，主要由绝缘筒、真空灭弧室、绝缘拉杆、永 磁操动机构、电子式电流互感器和开关框架组成；设置于绝缘筒内的真空灭弧室通过绝缘 拉杆与永磁操动机构的输出轴在同一轴线上依次相连；永磁操动机构安装在开关框架内； 电子式电流互感器固定于开关框架上，同时电子式电流互感器空心套于开关绝缘筒下出线 套筒上。 本实用新型有益效果 本单极相控永磁机构真空开关能实现在用户要求的任意电角度合闸，可对合闸的 相位角进行精确控制。合闸稳定性达到±0. 3ms，解决了以往开关合闸不稳定、精度低、分散性大、可控性差、故障率高等问题，有利于提高我国高压电器制造的整体水平。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型中永磁操动机构结构示意图。 图3为本实用新型中电子式电流互感器结构示意图。
具体实施方式为能进一步了解本实用新型单极相控永磁机构真空开关的特征、技术手段以及所
达到的具体目的、功能，
以下结合附图与具体实施方式
进一步详细描述。 (1)单极相控永磁机构真空开关如图1所示，一种新型的单极相控永磁机构真空 开关，主要由绝缘筒l，真空灭弧室2，绝缘拉杆3，永磁操动机构4，电子式电流互感器5，开 关框架6组成。设置于绝缘筒1内的真空灭弧室2通过绝缘拉杆3与永磁机构输出轴7在 同一轴线上依次相连，开关所需的触头压簧16与分闸簧14内置于永磁操作机构腔体内。 电子式电流互感器5固定于开关框架6上，同时电子式电流互感器5空心套于开关绝缘筒 下出线套筒上，即开关下出线触臂穿芯通过电流互感器5，该互感器直接测量系统一次侧电 流信号。该开关配用的操动机构腔体内放置有触头压簧16和分闸簧14，开关外部不设触 头压簧16和分闸簧14。当智能单元接受到分合闸控制信号后，将分合闸电压电流施加于 永磁操动机构4的电磁线圈，产生电磁力，推动永磁操动机构4的动铁心，再通过永磁操动 机构4的输出轴带动绝缘拉杆驱动真空灭弧室2运动，从而带动灭弧室动触头实现开关分 合闸的目的。相控永磁机构真空开关符合国标GB1984-2003《高压交流开关》及行业标准 JB3855-1996，开关总体设计为手车式，真空灭弧室在环氧树脂绝缘筒内，绝缘筒固定在开 关框架上，其余零部件(控制器、永磁操纵机构、电子式电流互感器、缓冲油杯等)也固定在 开关框架上，开关框架用螺栓固定在底盘小车上，如此结构稳固紧凑，便于装入手车式开关 柜。 (2)新型单稳态永磁操动机构如图2所示，永磁操动机构主要由机构输出芯轴7、 限位片8、机构固定板9、静铁芯内圈10、电磁线圈11、静铁芯外圈12、动铁心13、分闸簧14、 永久磁体15、触头压簧16等构成。永久磁体15固定在静铁芯内圈10和静铁芯外圈12之 间，静铁芯内圈IO和静铁芯外圈12用螺栓固定在机构固定板9上。在机构静铁芯内圈10 和动铁心13内部中心分别设计有腔体用于放置分闸簧14和触头压簧16。在操作过程中， 给电磁线圈11引线通过正反向电脉冲电流，电磁线圈11将产生由其建立的磁场和永久磁 体15本身产生的磁场的合成磁力，推动动铁芯13作合分运动，并通过机构输出芯轴7连接 带动开关、开关做合分闸动作。 (3)电子式电流互感器如图3所示，电子式电流互感器由无铁芯电感线圈17，绝缘
支柱18，积分放大器19三部分组成，具有无磁饱和、频率响应范围宽、暂态特性好、绝缘结
构简单、不存在二次开路或短路的隐患等，能够以数字信号输出，从根本上解决了互感器在
电流信号传输过程中所产生的附加误差，有利于变电站实现数据共享，能够满足更高程度
的变电站自动化需求。 产品特点
4[0016] 开关采用相控合闸技术、微电子技术和永磁机构技术，并将这些技术结合起来应
用，同时采用真空度极高的(《lX10-3Pa)真空灭弧室，具有以下优点 a)开关配用中间封接式陶瓷或玻璃真空灭弧室，采用铜铬合金触头材料，杯状纵
磁场触头结构，其触头的电磨损速率小，电寿命长，触头的耐压水平高，介质绝缘强度稳定，
弧后恢复迅速，截流水平低，开断能力强； b)采用永磁操动机构，在合闸状态靠永磁体吸力保持，在分闸操作时仅需对线圈 通一个脉冲小电流，能耗低，结构合理，传动简单，运动平稳，合闸可靠。 c)开关控制部分为全电子控制式的控制器，可实现对运动部分的精确控制，二次 线路简单，体积小，成本低； d)开关的触头压簧和分闸簧设计在永磁机构腔体内里面(传统开关的超程簧和 分闸簧在机构外面，安装尺寸大)，使永磁机构与真空灭弧室通过绝缘拉杆直接连接，縮短 了运动部分的距离，避免因上下不同轴而使机构轴弯曲影响了开关的合分闸，提高开关机 械寿命和可靠性，达到了少维护、免维修的目的。 e)永磁操动机构具有结构简单，寿命长，可靠性高的优点。由于永磁操纵机构采用 电子逻辑模块控制，且通过电力电子元件可以实时操纵线圈的励磁电流而影响动作特性， 它提供了一个高度灵活的操动机构平台。基于这个平台，通过不同的控制系统，可实现同 步，快速关合操作，实现高度的集成化和智能化。随着电子元器件可靠性的进一步提高，永 磁操动机构将会更为广泛深入的应用。 特别是本实用新型以下部件的采用，保证了其优异的效果 1、采用高性能长寿命真空灭弧室。该真空灭弧室使相控永磁机构真空开关具有优 异的绝缘性能和灭弧性能。灭弧室安装在环氧树脂绝缘筒内，不仅可以防止真空灭弧室受 到外部因素的破坏，而且可以提高灭弧室的外绝缘水平；灭弧室采用铜铬合金触头材料，杯 状纵磁场触头结构，其触头的电磨损速率小，电寿命长，触头的耐压水平高，介质绝缘强度 稳定，弧后恢复迅速，截流水平低，开断能力强。采用高真空度的真空灭弧室来熄弧和绝缘， 与其它介质相比具有绝缘强度高，介质恢复速度快的特点，加之真空灭弧室的波纹管经过 特殊处理，同时采用同步关合技术大大提高了机械和电气寿命。 2、采用内置触头压簧和分闸簧的永磁操动机构。打破传统永磁操动机构设计方 式，将真空开关的触头压簧和分闸簧放置于机构腔体内，縮短了开关安装尺寸，简化了开关 的安装部件。开关在合闸状态靠永磁体吸力保持，在分闸操作时仅仅需对线圈通一个脉冲 小电流；能耗低，运动平稳。永磁操动机构控制部分为全电子控制，可实现对运动部分的精 确控制，联接线路简单，体积小。 3、智能单元。高性能的单元可以根据外部输入的电压信号作为基准信号，控制相 控永磁机构真空开关在预先设定电压相位(电角度)及时精确地完成开关的分合闸。 4、电子式电流互感器。电子式电流互感器具有无磁饱和、频率响应范围宽、暂态特 性好、绝缘结构简单、不存在二次开路或短路的隐患等，能够以数字信号输出，可直接测量 系统一次侧电流，并且将该信号提供给智能单元，做分析之用。 综上所述，本发明为较佳实施例而已，本发明已如上述专利说明书及图式内容，制 成样品且经使用测试，证明诚能达到其所预期之目的及功效，实用性价值乃无庸置疑。 以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，不能以之限定本发明实施之范围，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本 发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实 施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
权利要求一种新型单极相控永磁机构真空开关，主要由绝缘筒(1)、真空灭弧室(2)、绝缘拉杆(3)、永磁操动机构(4)、电子式电流互感器(5)和开关框架(6)组成；其特征在于设置于绝缘筒(1)内的真空灭弧室(2)通过绝缘拉杆(3)与永磁操动机构(4)的输出轴7在同一轴线上依次相连；永磁操动机构(4)安装在开关框架(6)内；电子式电流互感器(5)固定于开关框架(6)上，同时电子式电流互感器(5)空心套于开关绝缘筒(1)下出线套筒上。
2. 根据权利要求1所述的新型单极相控永磁机构真空开关，其特征在于永磁操动机 构(4)腔体内放置有触头压簧(16)和分闸簧(14)。
专利摘要本实用新型提供一种新型的单极相控永磁机构真空开关，用于工矿企业、发电厂及变电所控制和保护单相交流电容负载和电感负载之用；尤其适用于电气化铁道牵引变电所、开闭所高压牵引线路的关合、分断及保护的铁道相控永磁真空开关。它利用永磁机构作为操动机构，实现了机械开关的高精度合闸。本实用新型包含有优异的绝缘性能和灭弧性能的真空灭弧室，寿命长、可靠性高的含超程簧和分闸簧的永磁操动机构，于开关一体化设计的电子式电流互感器等。本单极相控永磁机构真空开关将开关技术、电力电子技术、传感器技术、电子测控及软件工程技术融合运用，采用先进的永磁操动机构，实现了开关分合闸可靠性和稳定性，并保证了选相合闸的准确性，大大提高了试验的精度和工作效率。
文档编号H01H33/66GK201549436SQ20092024564
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者王毅 申请人:宝鸡同步电器有限公司