專利名稱：強(qiáng)電流相控合閘裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電器試驗(yàn)領(lǐng)域，用于專業(yè)電器試-驗(yàn)站、大電流相控合 閘試驗(yàn)，尤其指涉及變壓器、熔斷器等電氣設(shè)備短路試驗(yàn)時(shí)用作高精 度相控合閘開(kāi)關(guān)的強(qiáng)電流相控合閘裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷更新，隨著國(guó)內(nèi)電力事業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā) 展和日益竟?fàn)幖ち业膰?guó)際市場(chǎng)，世界各國(guó)的高、低壓電氣設(shè)備也層出 不窮，國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，特別對(duì)電氣 設(shè)備中開(kāi)關(guān)電器的試驗(yàn)不僅要求控制試驗(yàn)電壓和電流，而且要求控制 合閘相位角和導(dǎo)通周波數(shù)或波形，而實(shí)驗(yàn)電壓、電流、合閘相位角又 是電氣設(shè)備"娃路并斷、關(guān)合能力試驗(yàn)，，要求的。目前的高—、低—壓系 統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)的合、分閘相位是隨機(jī)的，因而過(guò)電壓和涌流現(xiàn)象就很嚴(yán)
重，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行和電氣i殳備的性能帶來(lái)負(fù)面影響，具體表現(xiàn)為 電氣設(shè)備壽命的減少，電氣設(shè)備的絕緣擊穿、故障和損壞，繼電保護(hù) 的誤動(dòng)作，二次邊的電子控制元件功能失常，電能質(zhì)量的P爭(zhēng)^f氐等。
鑒于以上原因，我們對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備分合閘相位控制的研究與發(fā)展也 給予了足夠的重視，認(rèn)為分合閘相位控制的研發(fā)是未來(lái)開(kāi)關(guān)設(shè)備研發(fā) 的重中之重。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于克服以往電器實(shí)驗(yàn)室中相 控合閘裝置關(guān)合電流小，合閘精度低的問(wèn)題，研發(fā)一種新型的強(qiáng)電流相控合閘的試驗(yàn)裝置。該裝置可以在系統(tǒng)電壓波形的指定相位處關(guān) 合，保證了電器實(shí)驗(yàn)的可靠性，大大提高了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和工作效率。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明強(qiáng)電^y目控合閘裝置通過(guò)下述技術(shù)方案予 以實(shí)現(xiàn)。
強(qiáng)電流相控合閘裝置，包括框架、至少一個(gè)真空滅弧室、至少一 個(gè)永磁操縱機(jī)構(gòu)和至少一個(gè)智能選相控制模塊，真空滅弧室、永磁操 縱機(jī)構(gòu)固定在框架上，真空滅弧室包括至少 一動(dòng)觸頭和與動(dòng)觸頭連接
的絕纟44^干，永磁操縱機(jī)構(gòu)包括電磁線圈、動(dòng)鐵芯和與動(dòng)鐵芯連接的
輸出軸，設(shè)一傳動(dòng)系統(tǒng)連接絕^4立桿和輸出軸，智能選相模塊則與永 磁操縱機(jī)構(gòu)的電磁線圏電連接。
本發(fā)明中智能選相控制模塊接受分、合閘控制信號(hào)后發(fā)出指令， 將分、合閘電壓電流面引線施加于永磁操縱機(jī)構(gòu)的電磁線圈產(chǎn)生電磁
力，啟動(dòng)7Ja茲操縱機(jī)構(gòu)的動(dòng)鐵芯，通過(guò)^jUf茲操縱機(jī)構(gòu)的輸出軸帶動(dòng)真
空滅弧室的絕緣拉桿，從而帶動(dòng)滅弧室動(dòng)觸頭實(shí)現(xiàn)相控合閘裝置分合 閘的目的。
上述技術(shù)方案中，采用高性能長(zhǎng)壽命的真空滅弧室。該真空滅弧 室使合閘裝置具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能。滅弧室安裝在環(huán)氧樹(shù) 脂絕緣筒內(nèi)，不僅可以防止真空滅弧室受到外部因素的破壞，而且可 以提高滅弧室的外絕緣水平。滅弧室的觸頭采用銅銷冷金材料，杯狀 縱磁場(chǎng)觸頭結(jié)構(gòu)，其觸頭的電磨損速率小，電壽命長(zhǎng)，觸頭的耐壓水 平高，介質(zhì)絕緣強(qiáng)度穩(wěn)定，弧后恢復(fù)迅速，截流水平低，開(kāi)斷能力強(qiáng)。
作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，7la茲操動(dòng)機(jī)構(gòu)由動(dòng)鐵芯、"IH夾芯內(nèi)圈、靜鐵芯外圈、電f茲線圈、機(jī)構(gòu)輸出軸、永久》茲體等構(gòu)成，靜鐵芯內(nèi)圏 設(shè)于靜鐵芯外圈內(nèi)，永久磁體卡設(shè)于靜鐵芯內(nèi)圈和靜鐵芯外圏之間，
電磁線圈套在IH失芯內(nèi)圈的下部，動(dòng)鐵芯設(shè)于靜鐵芯內(nèi)圏的底面，機(jī) 構(gòu)輸出軸則穿過(guò)靜鐵芯內(nèi)圏與動(dòng)鐵芯相連。上述技術(shù)方案中所采用的
7Ja茲?rùn)C(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)合理、—傳動(dòng)筒單，在合閘狀態(tài)靠永磁體吸力保持，運(yùn)動(dòng)
平穩(wěn)在合分閘操作時(shí)僅需對(duì)線圈通一個(gè)脈沖小電流，能耗低；并且為 全電子控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)部分的精確控制，聯(lián)接線路簡(jiǎn)單，體積小， 成本低。
上述技術(shù)方案中所述的智能選相控制模塊根據(jù)外部輸入的電壓 信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào)，控制合閘裝置在預(yù)先設(shè)定電壓相位(電角度)及 時(shí)、精確地完成裝置的相控合閘。所述的智能選相控制才莫塊包括合閘 開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能電容、位置開(kāi)關(guān)和控—制模塊，杏閘開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能電容、位置 開(kāi)關(guān)分別與控制模塊電連接，其中儲(chǔ)能電容與磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁線圈 并聯(lián)，所述的控制模塊內(nèi)設(shè)有合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)，合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān) 與所述的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁線圈電連接，所述的控制模塊還設(shè)有電 源輸入端和電壓相位同步信號(hào)輸入端，所述的合閘開(kāi)關(guān)與合閘狀態(tài)互 鎖開(kāi)關(guān)均為兩位開(kāi)關(guān)。
作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述的合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)為兩位開(kāi) 關(guān)，其開(kāi)關(guān)位各通過(guò)一線圈與位置開(kāi)關(guān)電連接。
作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述的控制才莫塊設(shè)有具復(fù)數(shù)個(gè)插腳的 跳線端子JP1,位置開(kāi)關(guān)一端通過(guò)跳線端子JP1的兩個(gè)插腳與合閘狀 態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)連接，合閘開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)位一端分別與跳線端子JP1的另兩個(gè)插腳連接，位置開(kāi)關(guān)和合閘開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)位另 一端則共同并聯(lián)至跳線 端子JP1的另一個(gè)插腳，而電源輸入端和電壓相位同步信號(hào)輸入端則 分別各分配為跳線端子JP1的其他插腳。作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，設(shè)有與跳線端子JPI匹配的計(jì)算機(jī)數(shù) 據(jù)交換接口，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)交換接口將跳線端子JPI與計(jì)算機(jī)連 接，可以對(duì)跳線端子JPl各插腳的連接關(guān)系編程定義。較佳的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)交換接口采用光隔離的RS232端子。 比如跳線端子JP1具有13個(gè)插腳，可定義如下 跳線端子JPI的1、 2端為工作電源輸入，接交直流220V ±20% 電源；JPl的ll、 12端為電壓同步相位^f言號(hào)，交流100 220V電源； JPI的13端為合閘控制母線，與3端構(gòu)成合閘命令控制回路，與4 端詢成分閘命令控制回路。合閘控制每線與5、 6端通過(guò)合閘狀態(tài)互 鎖開(kāi)關(guān)構(gòu)成分合位置回路，提供所需的操作閉鎖控制邏輯。在合閘裝置工作時(shí)，接通電源，控制系統(tǒng)開(kāi)始開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢查并進(jìn) 入正常工作，儲(chǔ)能電容在20秒內(nèi)完成首次儲(chǔ)能，以后將在15秒內(nèi)完 成操作后的補(bǔ)充儲(chǔ)能，并將電容電壓穩(wěn)定在出廠設(shè)置值；當(dāng)合閘命令 控制回路接通，并且合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)指示在分閘位置時(shí)，合閘命令 有效，控制模塊尋找電壓同步相位信號(hào)，在設(shè)置的同步時(shí)間點(diǎn)，使儲(chǔ) 能電容對(duì)7讀操動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁線圈正向放電，完成合閘操作；當(dāng)分閘 命令控制回路接通，并且合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)指示不在分閘位置時(shí)，分 閘命令有效，控制模塊撤銷所有其他的指令，使儲(chǔ)能電容對(duì)7Ja茲操動(dòng) 機(jī)構(gòu)的電磁線圏反向放電，完成分閘操作。在操作過(guò)程中，給電磁線圏引線通過(guò)正、反向電脈沖電流，電磁線圈將產(chǎn)生由其建立的磁場(chǎng)和 永久磁體本身產(chǎn)生的磁場(chǎng)的合成磁力，推動(dòng)動(dòng)鐵芯作合、分運(yùn)動(dòng)，并 通過(guò)機(jī)構(gòu)輸出軸間接帶動(dòng)真空滅弧室做合分閘動(dòng)作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于 (1 )可對(duì)合閘的相位角進(jìn)行精確控制，合閘穩(wěn)定性達(dá)到± 0. 2ms, 能實(shí)現(xiàn)合閘在用戶要求的任意電角度，解決了以往低壓電器試驗(yàn)室合 閘裝置不能選相合閘或選相精度不高的問(wèn)題，大大提高了電器試驗(yàn)的 效率；(2) 采用多極并聯(lián)的方式，解決了以往試驗(yàn)裝置關(guān)合電流無(wú)法 達(dá)到150kA電流的水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)此方面的空白，有利于提高我國(guó) 電器制造的整體水平。(3)—結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、可靠^高、—抗電磁干撫能力強(qiáng)、控制 技術(shù)先進(jìn)、通信方便、操動(dòng)功能齊全，無(wú)爆炸危險(xiǎn)。


圖l是本發(fā)明的總裝示意圖。 圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的7la茲操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的智能選相控制模塊的電氣原理圖。
具體實(shí)施方式
下面接合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明， 但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)員能輕易得出的變 化和改進(jìn)皆應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。如圖1、圖2和圖3所示，強(qiáng)電流相控合閘裝置，包括框架l、 至少一個(gè)真空滅弧室2、至少一個(gè)永i茲操縱才凡構(gòu)3和至少一個(gè)智能選 相控制模塊，真空滅弧室2、永磁操縱機(jī)構(gòu)3固定在框架1上，真空 滅弧室2包括至少一動(dòng)觸頭和與動(dòng)觸頭連接的絕緣拉桿21,永i茲操 縱機(jī)構(gòu)3包括動(dòng)鐵芯31、 #4失芯內(nèi)圈32、 #4失芯外圈33、電磁線圈 34、機(jī)構(gòu)輸出軸35、永久磁體36， #1失芯內(nèi)圈32設(shè)于靜鐵芯外圈 33內(nèi)，永久磁體36卡設(shè)于"IH失芯內(nèi)圈32和IH失芯外圏33之間，電 磁線圈34套在靜鐵芯內(nèi)圏32的下部，動(dòng)鐵芯31設(shè)于靜鐵芯內(nèi)圏32 的底面，機(jī)構(gòu)輸出軸35則穿過(guò)靜鐵芯內(nèi)圏32與動(dòng)鐵芯31相連，絕 緣#^干21與輸出軸35通過(guò)一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4連接。如圖4所示，所述的智能選相控制才莫塊包括合閘開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能電容、 位皇開(kāi)關(guān)和控余討莫塊，合閘開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能電容—、位皇開(kāi)關(guān)分別與控制模 塊電連接，其中儲(chǔ)能電容與磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁線圈并聯(lián)，所述的控制 模塊內(nèi)設(shè)有合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)，合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)與所述的永磁操動(dòng) 機(jī)構(gòu)的電磁線圈電連接，所述的控制模塊還設(shè)有電源輸入端和電壓相 位同步信號(hào)輸入端，所述的合閘開(kāi)關(guān)與合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)均為兩位開(kāi) 關(guān)。所述的合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)為兩位開(kāi)關(guān)，其開(kāi)關(guān)位各通過(guò)一線圈與 位置開(kāi)關(guān)電連接。所述的控制模塊設(shè)有具13個(gè)插腳的跳線端子JP1, 跳線端子JP1的1、 2端為工作電源輸入；JPl的ll、 12端為電壓同 步相位信號(hào)；JP1的13端為合閘控制母線，與3端構(gòu)成合閘命令控 制回路，與4端構(gòu)成分閘命令控制回路。合閘控制母線與5、 6端通 過(guò)合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)構(gòu)成分合位置回路，提供所需的操作閉鎖控制邏輯。設(shè)有與跳線端子JP1匹配的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)交換接口，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù) 據(jù)交換接口將跳線端子JP1與計(jì)算機(jī)連接，可以對(duì)跳線端子JPI各插腳的連接關(guān)系編程定義，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)交換接口采用光隔離的RS232端 子。在合閘裝置工作時(shí)，接通電源，控制系統(tǒng)開(kāi)始開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢查并進(jìn) 入正常工作，儲(chǔ)能電容在20秒內(nèi)完成首次儲(chǔ)能，以后將在15秒內(nèi)完 成操作后的補(bǔ)充儲(chǔ)能，并將電容電壓穩(wěn)定在出廠設(shè)置值；當(dāng)合閘命令 控制回路接通，并且合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)指示在分閘位置時(shí)，合閘命令 有效，控制模塊尋找電壓同步相位信號(hào)，在設(shè)置的同步時(shí)間點(diǎn)，使儲(chǔ) 能電容對(duì)7^a茲操動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁線圏正向放電，完成合閘操作；當(dāng)分閘 命令控制回路接通，并且合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)指示不在分閘位置時(shí)，分 閘命奪有效，控制模塊撤銷所有其他的指令，^f吏儲(chǔ)能電容對(duì)7l^茲搡動(dòng) 機(jī)構(gòu)的電磁線圈反向放電，完成分閘操作。在操作過(guò)程中，給電磁線 圏引線通過(guò)正、反向電脈沖電流，電磁線圈將產(chǎn)生由其建立的磁場(chǎng)和 永久磁體本身產(chǎn)生的磁場(chǎng)的合成磁力，推動(dòng)動(dòng)鐵芯作合、分運(yùn)動(dòng)，并 通過(guò)機(jī)構(gòu)輸出軸間接帶動(dòng)真空滅弧室做合分閘動(dòng)作。
權(quán)利要求
1、強(qiáng)電流相控合閘裝置，其特征在于包括框架、至少一個(gè)真空滅弧室、至少一個(gè)永磁操縱機(jī)構(gòu)和至少一個(gè)智能選相控制模塊，真空滅弧室、永磁操縱機(jī)構(gòu)固定在框架上，真空滅弧室包括至少一動(dòng)觸頭和與動(dòng)觸頭連接的絕緣拉桿，永磁操縱機(jī)構(gòu)包括電磁線圈、動(dòng)鐵芯和與動(dòng)鐵芯連接的輸出軸，設(shè)一傳動(dòng)系統(tǒng)連接絕緣拉桿和輸出軸，智能選相模塊則與永磁操縱機(jī)構(gòu)的電磁線圈電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)電流相控合閘裝置，其特征在于 滅弧室安裝在環(huán)氧樹(shù)脂絕緣筒內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)電流相控合閘裝置，其特征在于 7:M茲操動(dòng)機(jī)構(gòu)由動(dòng)鐵芯、靜4失芯內(nèi)圈、靜4失芯外圏、電i茲線圏、機(jī)構(gòu) 輸出軸、永久磁體構(gòu)成，^!失芯內(nèi)圈設(shè)于靜鐵芯外圈內(nèi)，永久磁體卡 設(shè)于-靜鐵—芯內(nèi)圈和靜鐵芯外圏之間，電磁線圏套在靜鐵芯內(nèi)圈—的下 部，動(dòng)鐵芯設(shè)于靜鐵芯內(nèi)圏的底面，機(jī)構(gòu)輸出軸則穿過(guò)靜鐵芯內(nèi)圏與 動(dòng)鐵芯相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)電流相控合閘裝置，其特征在于 所述的智能選相控制模塊包括合閘開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能電容、位置開(kāi)關(guān)和控制 模塊，合閘開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能電容、位置開(kāi)關(guān)分別與控制模塊電連接，其中 儲(chǔ)能電容與磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁線圈并聯(lián)，所述的控制模塊內(nèi)設(shè)有合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)，合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)與所述的7l^茲操動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁線圏電連接，所述的控制模塊還設(shè)有電源輸入端和電壓相位同步信號(hào)輸入 端，所述的合閘開(kāi)關(guān)與合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)均為兩位開(kāi)關(guān)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)電流相控合閘裝置，其特征在于所述的合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)為兩位開(kāi)關(guān)，其開(kāi)關(guān)位各通過(guò)一線圈與位置 開(kāi)關(guān)電連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的強(qiáng)電流相控合閘裝置，其特征在于 所述的控制模塊設(shè)有具復(fù)數(shù)個(gè)插腳的跳線端子JP1，位置開(kāi)關(guān)一端通 過(guò)跳線端子JP1的兩個(gè)插腳與合閘狀態(tài)互鎖開(kāi)關(guān)連接，合閘開(kāi)考的開(kāi) 關(guān)位一端分別與跳線端子JP1的另兩個(gè)插腳連"t妻，位置開(kāi)關(guān)和合閘開(kāi) 關(guān)的開(kāi)關(guān)位另一端則共同并聯(lián)至跳線端子JP1的另一個(gè)插腳，而電源 輸入端和電壓相位同步信號(hào)輸入端則分別各分配為跳線端子JP1的 其他插腳。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的強(qiáng)電流相控合閘裝置，其特征在于 設(shè)有與跳線端子JP1匹配的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)交換接口 ，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)交 換接口將誕線誕子JP1與計(jì)算機(jī)連接，可以對(duì)跳線端手JP1各插腳的 連接關(guān)系編程定義。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的強(qiáng)電流相控合閘裝置，其特征在于 較佳的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)交換接口采用光隔離的RS232端子。
全文摘要
本發(fā)明涉及電器試驗(yàn)領(lǐng)域，用于專業(yè)電器試驗(yàn)站、大電流相控合閘試驗(yàn)，尤其指涉及變壓器、熔斷器等電氣設(shè)備短路試驗(yàn)時(shí)用作高精度相控合閘開(kāi)關(guān)的強(qiáng)電流相控合閘裝置，包括框架、至少一個(gè)真空滅弧室、至少一個(gè)永磁操縱機(jī)構(gòu)和至少一個(gè)智能選相控制模塊，真空滅弧室、永磁操縱機(jī)構(gòu)固定在框架上，真空滅弧室包括至少一動(dòng)觸頭和與動(dòng)觸頭連接的絕緣拉桿，永磁操縱機(jī)構(gòu)包括電磁線圈、動(dòng)鐵芯和與動(dòng)鐵芯連接的輸出軸，設(shè)一傳動(dòng)系統(tǒng)連接絕緣拉桿和輸出軸，智能選相模塊則與永磁操縱機(jī)構(gòu)的電磁線圈電連接。本發(fā)明可對(duì)合閘的相位角精確控制，解決了以往試驗(yàn)裝置關(guān)合電流無(wú)法達(dá)到150kA電流的水平，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)先進(jìn)、功能齊全，無(wú)爆炸危險(xiǎn)。
文檔編號(hào)H01H33/66GK101667505SQ20091004118
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者林志力, 梁偉文, 苗本健, 睿 顏 申請(qǐng)人:東莞市廣安電氣檢測(cè)中心有限公司;廣東省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心