[发明专利]一种级联递进式电磁斥力机构及使用该机构的断路器

说明书

本发明提供了一种级联递进式电磁斥力机构及使用该机构的断路器，级联递进式电磁斥力机构包括：多个电磁斥力单元，电磁斥力单元包括：传动杆；金属盘；合闸斥力线圈；各单元沿前后方向依次布置，最前端传动杆与灭弧室动端连接，相邻传动杆之间不连接；合闸时，最前端合闸斥力线圈先通电，后方合闸斥力线圈按照设定时间间隔依次通电，使前方传动杆先移动，后方传动杆后移动并撞击前方传动杆。本发明采用多个电磁斥力单元沿合闸方向依次布置，且按照设定时间间隔依次触发斥力单元动作，距离灭弧室动端最近的单元先触发，其余单元根据距离灭弧室动端的距离由近至远依次触发，保证灭弧室动端在运动加速过程中，持续受力，提高了机构的行程和合闸速度。

技术领域

本发明涉及高压开关设备技术领域，具体涉及一种级联递进式电磁斥力机构及使用该机构的断路器。

背景技术

在目前的高压柔性直流输电工程中，大量应用了高压直流断路器、高压直流可控避雷器及高压超导限流器等设备，这些设备都对开关设备提出了快速分合闸的要求（分合闸速度小于5ms），为了实现快速分合闸操作，基本上都是用了电磁斥力机构作为快速开关的操动机构。电磁斥力机构的基本原理是：预充电的电容器向驱动线圈放电，在线圈中产生脉冲电流，脉冲电流使线圈周围产生交变磁场，并在在金属盘上产生反向的感应涡流，涡流产生的磁场与线圈产生的磁场相互作用产生电磁力，带动传动杆以及灭弧室触头运动，实现开关的分合闸操作。

虽然电磁斥力机构具有启动快、分合速度高的优点，但是由于产生电磁斥力的脉冲电流持续时间很短，一般都在几百微秒到一千多微秒（由放电线圈电感值、预充电电容的容值以及预充电电容的储能容量决定），因此电磁斥力存在的时间较短，无法提供持续的操作力，只在机构启动时刻产生，机构后续的运动都是依靠惯性完成，因此电磁斥力机构的运动行程比较短，一般在几十毫米左右，因此使用这种原理机构的行程都不会太大。

然而，现有的高压六氟化硫灭弧室的断口间距都比较长，如252kV的六氟化硫灭弧室断口间距一般都在200mm以上，现有的电磁斥力机构如果要应用在高压领域，就需要多断口串联，采用多个短行程的灭弧室实现电磁斥力机构在高压领域的应用。例如申请公布号为CN105470041A的中国发明专利申请所公开的快速高压开关，其采用多个真空灭弧室和多套电磁斥力机构，多个真空灭弧室相互串联，每个真空灭弧室连接一套电磁斥力机构，通过多断口串联来增加绝缘断口开距，可承受更高电压。

但是，正是由于设置多个灭弧室，导致断路器的整体结构非常复杂，增大了断路器的体积，降低了断路器操作的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种级联递进式电磁斥力机构，该机构能够实现快速合闸且具有较大的运动行程，可以直接带动大断口间距的灭弧室实现合闸，解决现有技术中采用多个灭弧室串联而导致断路器整体结构复杂、体积庞大的问题；本发明的目的还在于提供一种使用该机构的断路器。

为实现上述目的，本发明中的级联递进式电磁斥力机构采用如下技术方案：

一种级联递进式电磁斥力机构，包括：

至少两个电磁斥力单元，电磁斥力单元包括：

传动杆；

金属盘，与传动杆固定连接；

合闸斥力线圈，设置在金属盘的一侧，用于在通电后对金属盘产生电磁斥力，使金属盘带动传动杆向合闸方向移动；

其中，定义合闸方向为由后向前，各电磁斥力单元沿前后方向依次布置，最前端的电磁斥力单元的传动杆用于与灭弧室动端传动连接，相邻两个电磁斥力单元的传动杆之间不连接；

合闸时，最前端的电磁斥力单元的合闸斥力线圈先通电，后方的电磁斥力单元的合闸斥力线圈按照设定的时间间隔依次通电，以使前方的传动杆先移动，后方的传动杆后移动并撞击前方的传动杆，使前方的传动杆受力继续加速移动。