断路器三相触头的保护方法及分励脱扣器、断路器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种断路器三相触头的保护方法，属于低压电器技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着断路器技术的快速发展，配电要求越来越高，对断路器的要求也越来越高，高 分断，高寿命是其重要的体现。
[0003] 通常，分励脱扣器作为断路器电动分闸的主要执行元件。其作用原理是，通过分励 脱扣器中分励线圈供电回路的接通，分励脱扣器将电能转化为机械能，通过机械耦合，将断 路器操作机构进行解锁，使断路器分闸。
[0004] 现有的分励脱扣器，通常是利用取能电路从主回路中获取电能供给分励线圈使 用，对于这种断路器，在长期使用中发现通常存在断路器三相触头烧损不平衡的现象，即三 相触头中的某一相或两相触头的烧损情况远高于其它触头。这种烧损不平衡的现象会严重 影响断路器三相触头的使用寿命，进而对整个断路器的使用寿命产生不良影响。对于这一 问题，目前尚未发现有有效的解决方案被公开。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种断路器三相触头的 保护方法，可有效解决断路器三相触头烧损不平衡的问题，延长断路器的使用寿命。
[0006] 本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0007] -种断路器三相触头的保护方法，所述断路器包括分励脱扣器，该分励脱扣器的 分励线圈的电能取自所述断路器所保护的主回路电流，通过控制分闸过程中为分励线圈提 供电能前的延时时长，避免断路器三相触头中的某一相触头或某两相触头在分闸过程中始 终承受最大的断开电流来实现断路器三相触头的保护。
[0008] 优选地，所述控制分闸过程中为分励线圈提供电能前的延时时长的具体方法如 下：所述延时的时长为从3N个不同的预设延时时长中随机选择或循环选择一个得到，N为 大于0的整数；所述预设延时时长的范围为[0ms, 80ms];所述3N个不同的预设延时时长通 rp 过从以下三组时长中各取N个得到：第一组时长为(n=0, 1，2, 3,…），h为范围在
[051 ]内的一个时长；第二组时长为6j(n= 0, 1，2, 3,…），^为范围在[5，^]内 的一个时长；第三组时长为Gj(n= 〇, 1，2, 3,…），心为范围在[内的一个时长；T为主回路电流的周期。
[0009] 优选地，N的值为1。最优地，所述3个不同的预设延时时长为0、乙、
[0010]也可以采用另一种延时设置方案，具体如下：
[0011] 所述控制分闸过程中为分励线圈提供电能前的延时时长的具体方法为：从 [0ms, 80ms]的时长范围内随机选取一个时长作为本次分闸的延时时长。
[0012] 根据相同的发明思路还可以得到一种分励脱扣器及断路器，具体如下：
[0013] 一种分励脱扣器，包括控制单元、取能电路、可控开关及分励线圈，所述取能电路 用于将从主回路中获取的电能供给分励线圈，所述可控开关用于导通和关断分励线圈的供 电，可控开关的控制端与控制单元连接，控制单元用于在收到分闸指令后控制所述可控开 关导通；所述控制单元包括用于在每次收到分闸指令后生成一个延时时长的延时模块，控 制单元在收到分闸指令后，先根据延时模块生成的延时时长进行相应延时，然后控制所述 可控开关导通。
[0014] 作为其中一个优选方案，所述延时模块生成的延时时长为从3N个不同的预设延 时时长中随机选择或循环选择一个得到，N为大于0的整数；所述预设延时时长的范围为 [0ms，80ms];所述3N个不同的预设延时时长通过从以下三组时长中各取N个得到：第一组 时长为L(n= 0, 1，2, 3,…），h为范围在[0，：^]内的一个时长；第二组时长为灸+j- (n= 0，l，2,3，...），&为范围在[4,^]内的一个时长；第三组时长为(n= 1212 L 0, 1，2, 3,…），&为范围在内的一个时长；T为主回路电流的周期。
[0015] 优选地，N的值为1。最优地，所述3个不同的预设延时时长为0、f、 6 3
[0016] 作为另一个优选方案，所述延时模块生成的延时时长为从[0ms, 80ms]的时长范 围内随机选取的一个时长。
[0017] 优选地，所述控制单元由所述取能电路供电。
[0018] 一种断路器，包括分励脱扣器，所述分励脱扣器为以上任一技术方案所述分励脱 扣器。
[0019] 相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0020] 本发明通过在每次分闸过程中，按照不同的延时时长对所述分励线圈提供电能， 从而避免断路器三相触头中的某一相触头或某两相触头在分闸过程中始终承受最大的断 开电流，该方法使得断路器三相触头的烧损均衡分布，而不是像现有技术一样使烧损集中 于某一相或某两相触头，从而有效实现了三相触头的保护，延长了断路器的使用寿命。
【附图说明】
[0021] 图1为分励线圈的输入电压波形图；
[0022] 图2为现有技术中分闸同步效应的一种情形；
[0023] 图3为现有技术中分闸同步效应的另一种情形；
[0024] 图4为现有技术中分闸同步效应的再一种情形；
[0025] 图5为本发明分励脱扣器的一个具体实施例的电路原理图；
[0026] 图6为一种延时控制状态选择方法的流程示意图；
[0027] 图7为另一种延时控制状态选择方法的流程示意图；
[0028] 图8为本发明断路器分闸波形示意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
[0030] 要消除现有技术中所存在的断路器三相触头烧损不平衡的现象，首先需要对其形 成机理进行详细分析。
[0031] 分励脱扣器作为断路器电动分闸的主要执行元件。其作用原理是，通过分励脱扣 器中分励线圈供电回路的接通，分励脱扣器将电能转化为机械能，通过机械耦合，将断路器 操作机构进行解锁，使断路器分闸。现有提取主回路能量供电的分励脱扣器在接收到分闸 命令后，分励脱扣器不一定马上动作，当接通分励脱扣器的分励线圈的供电电路时，分励线 圈的瞬间输入电压如未达到所需的动作电压Ua时（参见图1)，则需要等待一段时间，等到 其输入电压大于Ua时，才能驱动动作机构动作，使断路器脱扣。由于交流电的特性，断路器 带负荷断开时，由于断路器的动静触点分离到电弧熄灭的时间极短，存在其中一相或两相 承受最高的断开电流，其它相承受的断开电流很小。
[0032]若分励线圈的电能取自主回路三相电流中的某一相（假设为A相），则每次断路 器分闸时，分励脱扣器动作等待的时间加上断路器分闸的固有时间，会导致确定的某一相 始终在交流电流的峰值（波峰或者波谷）附近断开，或者使其中确定的两相始终在较大的 电流下断开，从而使得相对应的触头经受大能量的电弧灼烧。本发明将上述现象称为分闸 同步效应，分闸同步效应的产生机理可通过图2?图4说明。一种情形如图2所示，若断路 器在上图中网格标出的时间区域内得到分闸命令，分励脱扣器动作需要等待一定时间，等 到其输入电压大于Ua时，才能驱动衔铁动作，使断路器分闸，在图2中，tl为分励脱扣器动 作等待时间，t2为断路器分闸固有时间，经过tl+t2时间延时，B相永远在交流电流的峰值 (波峰或者波谷）附近断开。另一种情形如图3所示，当断路器在图3中网格标出的时间区 域内得到分闸命令，分励脱扣器虽然能立即动作，使断路器分闸，但从图中可看出，在经过 固有时间t2延时后，B相也在交流电流的峰值（波峰或者波谷）附近断开。还有一种情形 如图4所示，当断路器在图4中网格标出的时间区域内得到分闸命令时，虽然分励脱扣器的 分励线圈得到的瞬时电压大于Ua，但由于t3时间内提供的能量不足于驱动衔铁动作，故还 需要等待一段时间t4,等到其输入电压再次大于Ua时，才能驱动衔铁动作，使断路器分闸， 在图4中，经过t2+t4的延时时间后，B相还是在交流电流的峰值（波峰或者波谷）附近断 开。
[0033] 由以上分析可以看出，正是由于分闸同步效应的影响，断路器三相触头的烧损很 不平衡，对断路器的电寿命存在不利的影响。要使得断路器三相触头烧损平衡，则需要尽可 能消除分闸同步效应的影响，即通过避免断路器三相触头中的某一相触头或某两相触头在 分闸过程中始终承受最大的断开电流来实现断路器三相触头的保护。
[0034] 要避免断路器三相触头中的某一相触头或某两相触头在分闸过程中始终承受最 大的断开电流，一个有效的途径是通过在分闸过程中采用不同的延时，使得断路器三相触 头的每一相触头承受最大断开电流的几率基本相当，这样就可以使得三相触头的烧损均匀 分布，从而实现三相触头的保护。按照该方案，则延时方案的确定是关键因素。在主回路交 流电的半个周期^内，A、B、C三相相继到达波峰或者波谷的间距为f根据以上对于分闸26 同步效应的分析，假设收到分闸指令后，直接向分励线圈供电，即延时为〇的情况下，A相触 头始终承受最大的断开电流；如延时|后再接通分励线圈，则B相触头始终承受最大的断 6 开电流；而当延时f后再接通分励线圈，则C相触头始终承受最大的断开电流；如延时f后 再接通分励线圈，则又是由A相触头始终承受最大的断开电流，依此循环。 2 77"
[0035] 交流电电流公式为y=jsinJsinj"其中A为交流电的波峰值，当t 在T/6-T/3之间时，y在0. 87A-A之间，在这段时间内，我们可以认为在交流电的波峰范围 内，因此使A、B、C相触头承受最大断开电流的延时时长也存在一个范围，即分别为[0,4]、 T 3T T 5T
[0036] 由此可知，要使A相触头承受最大的断开电流，则可采取的一组延时时长为 1飞丁 rj~i 心+^-(n= 0, 1，2,3,…），、为范围在[0，i]内的一个时长；要使B相触头承受最大的断 rji rp rp 开电流，则可采取的一组延时时长为(n= 0, 1，2,3,…），&为范围在内的 n丁 一个时长；要使C相触头承受最大的断开电流，则可采取的一组延时时长为b+^-(n= 0, 1，2, 3,…），1:2为范围在丨_]内的一个时长。这样，在以上三组可选的三组延时时长中 各取N个（N为大于0的整数），得到3N个不同的延时时长，然后在每次分闸过程中从这3N个不同的延时时长中随机或循环选取一个作为本次分闸过程的延时，则可使得A、B、C相触 头承受最大断开电流的概率相等，则各相触头在长期使用过程中的烧损情况也基本相当。 [0037]虽然理论上n的取值可以到无穷大，但实际上由于断路器对分闸时间的要求通常 为不大于100ms，因此所取的延时时长也应使最终的分闸时间满足这一要求。考虑到断路器 的分闸固有延时