[发明专利]一种半轴卡扣式单稳态操动机构及其操动方法

说明书

本发明公开了一种半轴卡扣式单稳态操动机构及其操动方法，半轴卡扣式单稳态操动机构包括合闸保持装置(10)、分闸保持装置(7)、电磁斥力机构(4)和缓冲装置(11)，操动机构合闸时，合闸电磁铁(21)顶开卡扣连杆(23)，利用合闸复位弹簧(27)实现操动机构合闸；操动机构分闸时，绝缘拉杆(12)通过销钉带动卡扣连杆(23)转动，分闸保持半轴(25)继续向下运动，当卡扣连杆(23)通过后，分闸保持半轴(25)扭转复位，卡住卡扣连杆(23)，机构保持在分闸位置。

技术领域

本发明涉及一种直流断路器领域，特别是一种半轴卡扣式单稳态操动机构及其操动方法。

背景技术

近年来由于直流系统其线路造价低、没有容性电流、没有涡流损耗、潮流更容易控制等优点，直流供电系统备受关注。特别是某些特定场合，如大型船舶供电系统、城市轨道交通供电系统等直流系统得到了长足的发展。同时伴随着直流系统的容量持续增长和电压等级的不断提高，其短路电流峰值可达到100kA以上，同时其短路电流上升率也在15A/us以上。传统的机械式断路器，由于其自身开断时间长，限流能力有限等特点的限制，难以适应直流系统的高电压、大电流的发展需求。

伴随着电力电子技术的不断发展，出现了基于门极可关断器件的固态直流断路器，其拥有动作时间短，可以实现无弧分断的特点使其在一定场合得到了应用。但是和传统的机械式断路器相比，其通态损耗大、承载能力有限和抗涌流、过电压能力较弱的缺点使得其在应用中有较大的局限性。

专利文献CN201156495Y公开的一种断路器中的操动机构包括一电磁斥力驱动机构和一双稳态组合碟簧保持机构；所述电磁斥力驱动机构包括两个放电回路，与两所述放电回路分别连接的设置在上、下支撑板上的分闸线圈和合闸线圈，所述分闸线圈与合闸线圈之间通过螺栓留有一间隙，且连接成一体，所述间隙内设置有一推斥盘，在所述推斥盘上固定穿设一推斥杆，所述推斥杆上、下端分别滑动穿设过所述分闸线圈和合闸线圈，在所述推斥杆上端穿露出所述分闸线圈的部位与一光电传感器对应，设置一传感器遮光板；所述双稳态组合碟簧保持机构包括一保持力杆，其上端与所述推斥杆下端连接，所述保持力杆上固定设置有多个簧挡，在所述簧挡上顶设有至少两片相对设置的碟簧，所述碟簧的周边固定连接在多个长螺柱上，所述长螺柱的顶部固定连接所述下支撑板上。该专利结构简单，双稳态组合碟簧保持机构运动质量和冲击动能小，出力特性设计简单，但该专利无法实现分合闸，同时短路故障电流到来时能够快速分闸，且在实现两种功能的前提下，实现分合闸寿命高，提高直流断路器的使用寿命。

专利文献CN205723330U公开的一种基于永磁保持机构的快速开关包括依次连接的上导杆(1)、真空灭弧室(2)、中导杆、绝缘子(3)、下导杆(4)和保持用动铁芯(9)，在所述下导杆(4)上套装有斥力盘(6)，在该斥力盘(6)上方安装有分闸线圈(5)而在其下方安装有合闸线圈(7)；在所述保持用动铁芯(9)上方安装有上保持用静铁芯，在该上保持用静铁芯中间安装有合闸保持永磁铁(11)，而在该保持用动铁芯(9)下方安装有下保持用静铁芯，在该下保持用静铁芯中间安装有分闸保持永磁铁(14)。该专利基于永磁保持的快速斥力开关，可以有效提高开关分闸速度，但该专利无法实现分合闸，同时短路故障电流到来时能够快速分闸，且在实现两种功能的前提下，实现分合闸寿命高，提高直流断路器的使用寿命。

近年来，一种通过将高速机械开关和电力电子器件并联实现的混合式直流断路器，具有通流能力强，分断速度快等优势，在直流开断领域颇具潜力。混合式断路器要求，机械开关能够实现触点高速分离，便于电流向转移支路转移，同时此时要求机械开关能够获得尽量大的初始速度尽快形成绝缘间隙，抵抗之后机械断路器断口间出现的一个很高的瞬态恢复电压。现阶段高速操动机构大多使用双稳弹簧结构，需要两个斥力线圈，两套驱动回路，机构和驱动回路体积较大，成本高，不利于断路器小型化，集约化。

本发明的目的在于，提供一种结构简单、易于操作、分闸速度快的单稳态高速操动机构，可以提高直流断路器的开断速度，减少驱动回路数量，减小机构体积，降低合闸速度，增加高速机构寿命。