[发明专利]单相磁操作机构真空断路器及智能真空断路器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用永磁操作机构的单相真空断路器以及包含该断路器的智能系统，属于高压开关设备领域，可用于电力3.6KV-40.5KV线路，用来关合负荷电流、短路故障电流，同时也能在国家标准GB1984规定的时间内承受短路及峰值电流。

背景技术

现有断路器具有如下特点：（1）操作机构为弹簧储能操作机构或者为钕铁硼永磁操作机构。弹簧储能操作机构的机械部件多，容易出现机械故障，从而给电力系统运行造成隐患，且合闸有弹跳。而钕铁硼永磁操作机构在运行中的退磁率非常高，可能会导致机构失效；分合闸放电电容非常大，高达几十万微法，因此对操作电源容量的要求比较高，并且这样大的电容容量，会存在安全隐患;另外，由于用到稀土材料，成本较高。（2）一个操作机构同时拖动3相断路器来操作，操作功非常大，且无法实现选相操作，无法满足智能电网的选相操作要求。（3）操作机构与真空灭弧单元为前后布置，前后方向占用空间较大，且二者间通过由拐臂、连杆等零件组成的传动机构联动，对操作机构与真空灭弧单元的同轴度要求较高。（4）不能在线监测自身的运行状态，无法满足智能电网的要求。

发明内容

为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种单相磁操作机构真空断路器，结构简单、材料和制造成本低，可以实现选相操作和在线自我监测，能满足智能电网的使用要求。

本发明的技术方案是：

一种单相磁操作机构真空断路器，包括真空灭弧室和磁操作机构，所述磁操作机构包括磁回路组件、可动磁芯、激磁线圈、分闸弹簧和触头压力弹簧，所述磁回路组件设有筒形导磁环和分别连接在所述导磁环上、下两端的上磁轭和下磁轭，所述激磁线圈设置在所述导磁环内，所述可动磁芯的至少上部位于所述激磁线圈的内孔所限定的柱状空间内，并与所述激磁线圈间存在空隙，所述可动磁芯中上下贯穿有输出杆，所述输出杆向上延伸穿出所述上磁轭并与所述真空灭弧室的动触头连接，所述分闸弹簧和触头压力弹簧同轴套设在所述输出杆上，二者的下端均抵在所述可动磁芯上，所述分闸弹簧的上端抵在所述上磁轭上，所述触头压力弹簧的上端与所述输出杆相对固定。

所述可动磁芯与所述磁回路组件之间的设置方式可以是下列任意一种：（1）所述可动磁芯完全位于所述磁回路组件内；（2）所述下磁轭设有中央通孔，所述可动磁芯贯穿所述中央通孔，所述可动磁芯的上部位于所述磁回路组件内，下部位于所述磁回路组件外。

所述可动磁芯与所述磁回路组件之间采用设置方式（2）的情况下，所述可动磁芯可设有其径向最大线性尺寸大于所述中央通孔当量直径的凸缘，或者，所述磁回路组件内的中下部可以设有避免可动磁芯向下脱出所述磁回路组件的磁芯下行限位件。

所述单相磁操作机构真空断路器还包括直动操作绝缘杆，所述动触头、直动操作绝缘杆和输出杆优选由上至下依次同轴连接。

所述可动磁芯可以为一体式结构或者分体式结构，当为分体式结构时，所述可动磁芯可以包括上下固定连接的磁芯主体和磁芯底座。

对于前述任意一种所述单相磁操作机构真空断路器，其超程对应所述可动磁芯向上运动全行程最末的20%-40%行程。

对于前述任意一种所述单相磁操作机构真空断路器，所述导磁环、上磁轭、下磁轭及所述可动磁芯的部分或全部优选采用磁硬化的FeGa磁致伸缩合金制成。

一种智能真空断路器系统，包括前述任意一种所述的单相磁操作机构真空断路器，还设有驱动控制器，所述驱动控制器可以包括中央处理单元、输入单元、状态检测单元、放电单元和为所述中央处理单元供电的电源，所述输入单元和状态检测单元的输出分别接入所述中央处理单元，所述中央处理单元则输出送至所述放电单元，所述放电单元的放电输出端与所述单相磁操作机构真空断路器的激磁线圈的电气回路电连接。

所述驱动控制器还可以包括与所述中央处理单元连接的通信单元，所述通信单元设有通信接口，所述状态检测单元包括检测所述激磁线圈所在电气回路电压、电流的检测元器件，检测所述电源输出线路电压、电流的检测元器件，以及检测分合闸位置的检测元器件和/或检测合闸回路电流的检测元器件。

所述智能真空断路器系统可以包括三个所述单相磁操作机构真空断路器，相应的三个所述激磁线圈的电气连接关系可以为下列任意一种：（1）三个所述激磁线圈的电气回路并联；（2）任意两个所述激磁线圈的电气回路串联， 并与另外一个所述激磁线圈的电气回路并联；（3）任意两个所述激磁线圈的电气回路并联， 并与另外一个所述激磁线圈的电气回路串联。

本发明的有益效果为：