[发明专利]一种快速真空开关用单线圈式电磁斥力机构及工作方法

说明书

本发明公开了一种快速真空开关用单线圈式电磁斥力机构及工作方法，该单线圈式电磁斥力机构包括分闸涡流板组件、线圈浇注体、合闸涡流板组件、线圈运动组件和绝缘支撑套。本发明一方面采用单线圈结构即能实现快速真空开关的合分闸操动，可填补快速真空开关用电磁斥力机构技术空白，降低快速真空开关制造成本，助益于快速真空开关的推广应用；另一方面，在快速真空开关合、分闸操动接近合闸或分闸位置时，线圈浇注体中延续的放电电流，可在其运动方向的分闸涡流板或合闸涡流板中感应产生与线圈浇注体磁场方向相反的磁场，分别为合闸运动或分闸运动提供阻尼缓冲作用力，显著提升快速真空开关合分闸操动的机械可靠性。

技术领域

本发明涉及一种快速真空开关电磁斥力机构技术，特别涉及一种快速真空开关用单线圈式电磁斥力机构及工作方法。

背景技术

采用电磁斥力机构驱动的快速真空开关，相比采用传统永磁、弹簧等操动机构驱动的开关和电力电子开关设备，具有合分闸时间短、分散性低、经济环保等显著特点，既能实现容性或感性负载的精准相控投切，降低系统因开关操作引起的电磁暂态冲击，又能实现输配电系统短路故障的快速切除或隔离，降低短路电流对变压器等其他电力设备的动、热稳定冲击，提升系统运行的安全稳定性，加速“高比例新能源接入”和“高比例电力电子负载”新型电力系统源、网、荷快速互动，是“双碳”目标下环保型高压开关技术发展的重要方向。

现阶段应用于直流断路器、故障电流限制器、可控串联补偿、备用电源投切、消弧消谐等技术领域的快速真空开关，普遍采用典型的“线圈——线圈”式或“线圈——斥力盘”式双线圈的电磁斥力机构，在线圈与线圈或线圈与斥力盘之间电磁斥力的作用下，实现开关的快速合分闸操动。相比传统真空开关用永磁或弹簧操动机构，双线圈结构的电磁斥力机构，受线圈本体制造工艺和技术限制，其制造成本高、运行可靠性低，严重制约了快速真空开关的推广应用。采用单线圈结构的电磁斥力机构，通过线圈传动结构的优化设计，不仅可实现与双线圈结构电磁斥力机构相同的合分闸特性，同时可在满足相同的可靠性操动要求的前提下，降低快速真空开关制造成本，助益于快速真空开关的推广应用。然而，目前有关基于单线圈式电磁斥力机构快速真空开关的相关研究报道仍属空白。

此外，快速真空开关由于较高的合分闸速度，其在快速合分闸操动过程中的高冲击应力是制约其机械可靠性提升的重要因素。现阶段大多采用弹簧缓冲、液压缓冲、气体缓冲、电磁缓冲、高分子材料聚氨酯缓冲等技术进行合分闸操动的缓冲。油缓冲技术和高分子材料聚氨酯需在快速真空开关传动部件上设置油缓冲器，不可避免将增大开关体积；发明专利ZL 201911296578.5公开的气体缓冲结构和技术方法，将气体缓冲功能集成于电磁斥力机构本体，可显著降低快速真空开关体积，然而对电磁斥力机构本体的密封设计提出了较高的要求；电磁缓冲技术在不改变电磁斥力机构本体机构的前提下，通过控制合闸线圈或分闸线圈放电电流，实现缓冲阻尼特性，然而不可避免增加电磁斥力机构控制回路及控制策略的复杂性。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种快速真空开关用单线圈式电磁斥力机构及工作方法，本发明一方面填补快速真空开关用电磁斥力机构技术空白，降低快速真空开关制造成本，助益于快速真空开关的推广应用；另一方面，显著提升快速真空开关合分闸操动的机械可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种快速真空开关用单线圈式电磁斥力机构，包括分闸涡流板组件、线圈浇注体、合闸涡流板组件、线圈运动组件和绝缘支撑套；其中分闸涡流板组件和合闸涡流板组件上下分布在线圈运动组件外周圈，线圈浇注体分布在线圈运动组件外周圈且位于分闸涡流板组件和合闸涡流板组件之间；绝缘支撑套位于分闸涡流板组件和合闸涡流板组件之间且位于线圈浇注体外侧；

所述分闸涡流板组件，包括分闸涡流板、分闸导向环，且分闸涡流板与分闸导向环固定连接，限制线圈运动组件的运动自由度为轴向运动；

所述线圈浇注体，包括依次连接的线圈、绝缘浇注材料和金属嵌件；