[实用新型]双功能高压交流真空开关

说明书

大功率高压电动机是工业上提供大功率动力的主要设备，这类电动机的控制趋向于使用真空开关进行控制，即用高压真空接触器代替原来广为应用的油开关，这是因为真空开关具有分断能力强，不用维修，体积小等一系列优点，尤其是近年来开发的低截流高压真空接触器，过电压低，工作寿命长，受到广大用户的好评。但我国的高压电动机的使用比较分散，一般没有专用的配电系统，而是直接从末端380V配电站的10KV高压进线端引出专用电缆供电机使用。在这种接线方式下，每台电机的额定负载电流不大，但短路容量却很大，在计及整个上级系统情况下，短路容量可达300-500MVA，超过接触器的能力，因而不能用电路的短路分断。大电流短路分断控制的最好手段是在馈电回路采用真空断路器，其分断电流可达到16-40千安。但如果将真空断路器用作主回路的控制开关时，因受本身结构的限制，不能满足频繁启停的要求，在频繁启停时，经常出现分合闸线圈烧毁，辅助触头损坏，合闸机构拒动等。因此，在频繁启停的工作状态下，只能采用真空接触器。但对真空接触器而言，其致命的弱点是分断容量低，不能满足大电流的短路分断要求。所以，在频繁启停的真空接触器控制回路中，为了解决短路分断的问题，常采用以下两种方法：其一是在真空接触器的上级增加高压熔断器。这种系统存在以下问题：容易造成断相后烧毁电机，继电保护复杂；熔断器柜体积大，主回路接线复杂；由于受熔断器的限制，其额定电流低，目前国内只有22KA左右，对于3KV网压只能带动1200KW的电机。另一种方案是在真空接触器的上级增设真空断路器，由真空断路器负责短路分断，由真空接触器负责启停控制，这样虽然可以满足两方面的要求，但由于增加了一台真空断路器，使得投资大为增加，而且还增加了占地面积和设备的维护工作量。鉴于上述情况的普遍存在，所以对于大功率动力的控制方面，人们一直都在寻找一种简单、经济的开关器件。

本实用新型的目的就是要提供一种双功能高压交流真空开关，既能如同真空接触器一样进行频繁操作，当电路出现短路时又可以如同真空断路器一样及时分断。

为了实现上述目的，本实用新型提出了一种双功能高压交流真空开关的设计，这种开关由真空管，主合电磁铁，分闸弹簧，传动轴等组成，其特征在于还有一个主要由保持线圈、衔铁、挡块组成的保持机构，保持线圈接在控制电路中，当电机启动时，保持线圈没电衔铁，带动挡块运动，顶住传动轴，使开关保持闭合状态；当电机停止或电路测得短路信号时，保持线圈失电，挡块复位，开关处于分断状态。

由于本实用新型采用了独立的保持机构，合闸线圈利用脉冲电流工作，不会长时间通过大电流，因而比较安全，同时也能大幅度提高合闸力，如本实用新型用在10千伏网压系统中，其分断容量可达340兆伏安。采用独立保持机构的不明显优点是，保持机构以小电流保持，使得开关体积减小，不仅能减少系统自身的能耗，还具有对电压波动适应性强的优点，加之保持机构的动作即可以受电机启停信号的控制，又可受短路信号的控制，从而实现了真空接触器和真空断路器的双功能。用这种双功能真空开关代替原有的真空接触器加真空断路器或真空接触器加高压熔断器的供电形式，可以明显地降低设备成本，而且这种开关工作可靠寿命长，具有较大的经济效益，以武钢工业卷皮带机供电改造为例，采用双功能真空开关后，不仅使原来工作不正常的皮带传输线可以正常生产，而且使改造费用节省600万元。

下面结合附图对本实用新型进行详细地说明。

图1是本实用新型双功能高压交流真空开关的示意图。

图2是本实用新型中保持机构的示意图。

图中1是真空管，2是主合电磁铁，3是撞头，4是分闸弹簧，5是传动轴，6是保持线圈，7是衔铁，8是合闸弹簧，9是挡块，10是脱扣弹簧，11是顶杆，12、13、14、15是焊在转动轴上的拐臂。

由图可以看出，撞头3正对着拐臂12，启动电机时，控制电路向主合电磁铁2发出一个脉冲信号，主合电磁铁得电后使撞头向下运动，推动拐臂12向下运动，因而使传动轴5转动。由于拐臂14的运动，使得真空管1闭合接通电路。在主合电磁铁2得电的同时，控制电路会使保持线圈6得电，衔铁7吸合，在合闸弹簧8的作用下挡块9随之摆动，此时拐臂13正在向下运动，摆动的挡块9滑过拐臂13，挡住拐臂13，虽然分闸弹簧4受拐臂15的拉伸使传动轴5及各拐臂都有复位的倾向，但只要保持线圈6保持得电状态，挡块9就会一直挡住拐臂13，传动轴就不会复位，真空管也就保持闭合状态。由于主合线圈通过的是脉冲信号，完成合闸动作之后，主合线圈2立即失电，撞头3便复位，脱离与拐臂的接触，不会影响整个机构的复位。当电机停止时，控制电路会切断保持线圈6的供电，保持线圈6失电之后衔铁7失去吸合作用，由于脱扣弹簧10处于张紧状态，所以脱扣弹簧10把衔铁7向下拉，通过顶杆11推动挡块9，使之脱离拐臂13，分闸弹簧4拉动拐臂15复位，传动轴5随之转动，在拐臂14的拉动下，真空管1便分闸。以上过程是真空接触器的开关动作，如果电路出现短路事故，短路信号通过控制电路切断保持线圈6，开关的动作如同电机停止时一样，起到真空断路器的作用。