[实用新型]一种三断口双动式高速永磁斥力开关

说明书

技术领域

本实用新型属于直流开关技术领域，特别涉及一种三断口双动式高速永磁斥力开关。 

背景技术

随着直流供电系统容量的不断增加，系统短路电流水平也不断增大，这就对直流断路器的工作性能提出了更高的要求。固态开关可在微秒时间级切断故障电流，具有开断过程无电弧的优点。但是其通态损耗大、带载能力差，而且耐压水平低。传统的有触点机械式断路器绝缘水平高、带负载能力强，但是其动作时间一般为几十到几百毫秒，而且受到机构固有动作时间限制，响应速度较慢。 

混合型直流断路器由上述两种开关组成。正常工况下，工作电流由机械开关所在的旁路承担。发生短路故障时，旁路的辅助开关首先切断故障电流，将电流切换至主开关所在电路。同时高速机械开关迅速分闸动作，故障电流由主开关切断。开断过程产生的过电压和能量由吸能回路限制和吸收。混合型直流断路器综合了机械开关和固态电子开关的优点，可以实现快速无电弧开断短路电流，是直流开关技术发展的必然方向。其中，高速机械开关的研究是混合型直流断路器的关键技术之一。 

传统的断路器操动机构，如液压机构和弹簧机构的响应速度较慢，难以达到直流断路器中高速机械开关的动作时间要求。而目前提出的高速机械开关的设计方案大多采用单动对接式的触头接触形式，即使操动机构具备了较高的分闸速度，也很难在短时间形成大开距的断口距离，这也是目前快速电磁斥力机构仅在中低压领域研究的主要原因；而采用多台开关进行串联的开断方式，虽然可以实现多断口分压，却带来了开关单独动作的分散性和开关之间动作配合的不稳定性等问题。 

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提出一种结构简单的三断口双动式高速永磁斥力开关及方法，通过两个触头的双向运动，在短时间内形成大开距的断口距离，提高了开关的分闸速度；同时，开关采用两个动触头和两个静触头依次接触，分闸操作时，可以在触头之间形成三断口的绝缘隔离，以一台开关来代替采用多台开关串联的开断方式，解决了多台开关单独驱动的动作分散性等问题。 

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种三断口双动式高速永磁斥力开关，包括：开关本体、高速电磁斥力机构、永磁操动机构、触头弹簧、绝缘拉杆、分闸驱动电路、合闸驱动电路、检测单元和控制单元；所述的开关本体中的动触头通过触头弹簧连接到绝缘拉杆的 一端，绝缘拉杆的另一端与驱动杆相连，驱动杆穿过高速电磁斥力机构中的金属盘，与永磁操动机构中的动铁芯相连；永磁操动机构中的永久磁铁对动铁芯的吸力，可以使两个动触头在分闸或合闸的后期，保持在各自的分闸或合闸终端位置；控制单元分别连接检测单元、两组分闸驱动电路和两组合闸驱动电路；分闸驱动电路再连接分闸线圈，合闸驱动电路再连接合闸线圈。 

所述开关本体主要由金属封闭容器、两个静触头和两个可独立运动的动触头组成，其中，每个静触头的一端均与外部母线连接，每个静触头的另一端与动触头连接，在所述的金属封闭容器内充满SF₆气体。 

所述的两个静触头和两个可单独运动的动触头，在开关分闸时，高速电磁斥力机构驱动两个动触头同时向相反方向运动，与两个静触头分离，同时形成三断口大开距的绝缘隔离；在开关合闸时永磁操动机构驱动两个动触头相对运动，完成合闸操作。 

所述高速电磁斥力机构主要由分闸线圈、金属盘和驱动杆组成； 

所述的分闸线圈采用平行放置的铜排绕制而成；金属盘材料为紫铜，金属盘为中心穿孔的圆盘；分闸线圈与金属盘之间有一定的气隙距离；所述的驱动杆穿过该金属盘并与金属盘固定。 

所述永磁操动机构由合闸线圈、永久磁铁、动铁芯和静铁芯组成，合闸线圈和永久磁铁分别固定在永磁操动机构的静铁芯上，动铁芯通过驱动杆与高速电磁斥力机构相连。 

所述绝缘拉杆的一端连接动触头，另一端连接高速电磁斥力机构的驱动杆，在绝缘拉杆与动触头之间安装触头弹簧以防止合闸时的触头弹跳，并提供一定的合闸预压力。 

所述每组分闸驱动电路由充电电容、可控硅元件和续流二极管组成，所述的充电电容在开关分闸时，为高速电磁斥力机构提供电能；每组合闸驱动电路由充电电容和可控硅元件组成，所述充电电容在开关合闸时，为永磁操动机构提供电能。 

所述检测单元用来检测绝缘拉杆的分或合闸位置，并将位置信号传送给控制单元，控制单元根据接受到的位置信号来控制分闸驱动电路或合闸驱动电路的导通：当绝缘拉杆处于合闸终端位置，下次分闸操作时控制单元将导通高速电磁斥力机构的分闸驱动电路；当绝缘拉杆处于分闸终端位置，下次合闸操作时控制单元将导通永磁操动机构的合闸驱动电路。