[发明专利]铁磁移动伸缩式电力系统磁驱动开关装置

说明书

本发明是由专利申请号为：200810032740.8，专利申请名称为：“电力系统磁驱动开关装置”，专利申请人为：上海交通大学，专利申请日为：2008年1月17日的专利分案申请。

技术领域

本发明涉及的是一种电力技术领域的装置，具体是一种铁磁移动伸缩式电力系统磁驱动开关装置。

背景技术

作为电力系统的成套配电装置以及配用于开关柜的基本单元器件，一些电力行业使用的开关系统，例如高、低压真空接触开关系统，当前普遍应用在冶金、矿山、石化、建筑等部门和厂矿企业配用电系统上，用来控制从几百伏到上万伏等级的负载用电设备。仅就用来控制高压如10kV左右等级的容性负载用电设备而言，它们特别适用于馈电网络中远距离接通与分断线路，频繁启动的交流高压电动机、电炉变压器、隔爆型电磁起动器等。这类高压真空接触开关系统是高压输、变线路，电力控制系统中最关键的部件，高压开关系统性能的优劣直接影响电力系统效率、能耗以及设备安全和使用寿命。

目前，在低压(如0.4kV)开关接触装置领域，利用低压(如0.4kV)无功补偿“零功耗投切”原理研制出了有效的“电压过零导通和电流过零切断”交流真空接触器开关装置。该种装置的技术关键是要求开关驱动时间响应精确，要求准确实现在“电压过零”时刻驱动动作实现接触器导通，在“电流过零”时刻驱动动作实现接触器切断。因此，驱动机构要求具有时间响应精确、稳定、无延时的开关动作性能。

但如果将低压(如0.4kV)无功补偿“零功耗投切”开关驱动装置应用到高压真空接触开关系统上时，由高压真空接触器往往承载上万伏高压，在接触器实现“电压过零导通和电流过零切断”动作的瞬间，由于驱动动作时间精确性和动作稳定性差异，极容易产生高压放电电弧和涌流，使接触器的触点处产生火花，烧损触头，降低真空接触器使用寿命，甚至瞬间完全破坏，对整个系统，造成严重经济损失。

经对现有技术文献的检索发现，潘政强在《黑龙江电力》(2003年10月，第25卷第5期pp395-400)发表的《高压电力电容器无涌流、无过电压投切的技术方法？开关变压器技术的应用》，该文章提出高压电力电容器，高压电力电容器采用手工投切，而高压电力电容器的自动投切一直没有得到很好的解决，这主要是由于投切时刻不能控制，使电路中产生高频振荡。当前自动投切装置还比较少，而且都是利用断路器来投切，不可避免地会产生冲击电流和过电压。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种铁磁移动伸缩式电力系统磁驱动开关装置，使其利用磁体在磁场作用下产生旋转或移动或伸长动作致使的伸缩开关效果的机构，并且所产生的开关位移和开关力的大小可控，开、合位移精度高可达微米级，开关时间准确其误差在毫秒级，特别是易于产生瞬间准确的大位移和大的开关应力，解决由于投切时刻不能控制，使电路中产生高频振荡产生冲击电流和过电压的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括：真空接触器、触头开合弹簧、磁驱动伸缩机构以及基础框架，其中：真空接触器包括上触头、下触头、陶瓷真空包，上触头设置在陶瓷真空包上部，下触头置于陶瓷真空包下部，下触头与磁驱动伸缩机构的可伸缩端相连，触头开合弹簧套在下触头一端上，并置于陶瓷真空包和磁驱动伸缩机构之间，基础框架为刚性长方体，陶瓷真空包外壁固定在基础框架的一端，磁驱动伸缩机构固定在基础框架内部。

所述磁驱动伸缩机构，为永磁伸缩机构、稀土磁致伸缩机构、铁磁移动伸缩机构其中之一。

所述永磁伸缩机构，包括：中心永磁体、第一上限位体、第一下限位体、磁激励装置、上弹簧、下弹簧、壳体、上位移输出杆、下位移输出杆、上端盖、下端盖，其中：中心永磁体位于第一上限位体和第一下限位体之间，中心永磁体、第一上限位体、第一下限位体置于第一壳体内部，并处于磁激励装置产生的磁场中，第一上限位体与第一上位移输出杆相连，第一下限位体与下位移输出杆相连，第一上弹簧套在上位移输出杆上，下弹簧套在下位移输出杆上，第一壳体两端设有第一上端盖和第一下端盖，上弹簧置于第一上限位体和第一上端盖之间，下弹簧置于第一下限位体和第一下端盖之间，上位移输出杆与与真空接触器下触头相连，下位移输出杆与基础框架底部相固接。

所述中心永磁体，为椭圆体时，即其长度方向尺寸大于宽度方向尺寸，永磁伸缩机构的上、下位移输出杆产生双位移。

所述中心永磁体，为由半椭圆和半圆的组成的永磁体，永磁伸缩机构伸缩只有上位移输出杆产生单位移输出。