电磁磁阻拉力快速灭弧接地开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压开关技术领域，特别是一种用于气体绝缘金属封闭开关设备中具有熄灭潜供电弧、关合短路电流能力且能反复使用的电磁磁阻拉力快速灭弧接地开关。
【背景技术】
[0002]接地开关是电力系统中一种很重要的电力设备，它分为敞开式和封闭式两种结构。敞开式的类似于隔离开关的接地刀闸，它是直接暴露于空气中；封闭式的是浸泡在充满SF6、绝缘油及真空等绝缘介质中。封闭式接地开关也可分为两种，即普通的接地开关和快速接地开关，快速接地开关有两个主要用途:一是可以关合大电流，尤其是可以多次关合短路故障电流而不被损坏，它工作的实质是将故障点的开放性电弧转化为开关内压缩性电弧，流经开关的电流仅数百安，易开断，一般开关电器设备因绝缘问题会出现外壳内部绝缘子爬电现象或外壳内部燃弧故障，电弧故障会造成严重的破坏，例如内部压力、温度急剧上升、局部温度可达20000摄氏度、金属及绝缘材料的气化/爆燃、物体喷溅及有毒气体释放、运行检修人员的伤害及开关设备的损毁，威胁电网安全稳定运行，传统方法一般采用上级断路器分闸以达到灭弧效果，但灭弧动作慢，灭弧时间长，其在电弧故障发生后30ms-40ms内熄灭电弧，无法及时有效保护人身及开关设备安全，目前已出现采用快速灭弧器来为开关设备提供更多的保护，能更好的及时有效保护人身及开关设备安全；二是快速接地开关是熄灭潜供电弧的一种有效方法，超高压输电线路90%以上故障是单相接地故障，而单相接地故障中约80%的故障是“瞬时性”故障，在我国330kV、500kV线路大多采用单相重合闸消除单相接地故障，来提高系统的稳定性和供电的可靠性，单相重合闸的成功与否取决于故障点的潜供电弧能否自熄，220kV及以下输电线路的潜供电弧均能在限定时限内快速自灭，它不会妨碍快速单相自动重合闸的应用，330kV及以上的输电线路，其潜供电弧一般不会快速自灭，所以要采用快速接地开关，它大大降低故障点的潜供电流，限制恢复电压，从而使电弧容易熄灭，其灭弧动作时间为4ms-8ms。由此可见快速接地开关在当检测到中高压设备发生内部电弧故障时，将系统三相直接接地短路，快速熄灭故障电弧，当在线路在检测到单相故障发生时，快速接地开关越能快速地动作(接地)，就能越早媳灭潜供电弧，越能迅速地减少电弧燃烧时间，这样才更能提高系统的稳定性和供电的可靠性。所以这里想到利用高速磁阻拉力机构能快速动作的特点，来作为快速接地开关的开关驱动，提高快速接地开关的动作速度，保证能在短时间内将弧光故障短路成金属性短路或熄灭潜供电弧，更好地保护供电系统和设备及人身安全。
[0003]目前，研究领域出现的快速接地开关如ABB公司最新研制出的特快真空接地开关能够在1.5ms内将故障电弧短路从而熄灭，但是此装置的推动机构使用的是微型气体发生装置，整个装置只有一次使用寿命且价格昂贵，极大的限制了此类产品的推广和应用。基于电磁涡流斥力机构的快速接地开关，在开合速度方面能达到要求，但由于驱动线圈和操动铜盘固有结构，若无有效定位，在快速接地开关高速关合过程中产生的冲击将极大影响动触头对中性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种灭弧动作时间极短的电磁磁阻拉力快速灭弧接地开关，能解决上述现有技术的两点不足之处，具有熄灭潜供电弧、关合短路电流能力并且绝缘可靠、对中性好、装配效率高。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种电磁磁阻拉力快速灭弧接地开关，包括静触头、与所述静触头相对设置的动触头，所述静触头与动触头的对接端部包覆于一真空灭弧室内，所述静触头连接有高压母线，所述动触头连接有接地母线，还包括与所述动触头相连接的电磁磁阻拉力机构，所述电磁磁阻拉力机构由阶梯状的推杆、套设于推杆大径段的金属盘和永磁盘、固设于推杆小径段一端的圆柱形导磁体、中空带环槽圆柱形绝缘套筒以及环设于圆柱形绝缘套筒外周的轭铁组成，所述推杆大径段与动触头相连接，所述金属盘位于永磁盘上方且与永磁盘相吸合，所述圆柱形导磁体位于所述圆柱形绝缘套筒的中空位置，圆柱形绝缘套筒的环槽处还环设有线圈筒，该线圈筒与一储能电路串联连接，所述轭铁包覆住所述线圈筒；还包括一上侧固定所述永磁盘的中空永磁盘撑板，该永磁盘撑板与金属盘之间的空隙部分设置有若干受压缩储能弹簧。
[0006]在本发明一实施例中，所述静触头固定设置于上支座板上，所述电磁磁阻拉力机构设置于下支座板上，所述上支座板经若干根绝缘拉杆与下支座板连成一体，所述绝缘拉杆之间固定设置有中间挡板、灭弧室支撑板以及所述永磁盘撑板，所述金属盘位于所述中间挡板下方，所述中间挡板下侧设置有硅胶缓冲片，所述真空灭弧室穿设于所述灭弧室支撑板上，所述圆柱形绝缘套筒固定于所述下支座板上。
[0007]在本发明一实施例中，所述储能弹簧及永磁盘构成保持机构，储能弹簧的弹性系数与永磁盘磁力大小相适应，使动、静触头稳定在分闸或合闸位置。
[0008]在本发明一实施例中，所述线圈筒由漆包铜线经一定圈数分层紧密同向螺旋绕成，所述圆柱形导磁体、线圈筒、圆柱形绝缘套筒共同构成快速动作动力机构，所述圆柱形绝缘套筒的中空通道可供圆柱形导磁体上下运动。
[0009]在本发明一实施例中，所述圆柱形导磁体上端轴心开有螺纹孔，以与推杆小径段下端螺纹部位紧固连接，所述圆柱形绝缘套筒的下端设有通气孔，以消除大气压力影响，所述圆柱形绝缘套筒的底端开有若干螺纹孔，以将其固定于所述下支座板上，所述圆柱形导磁体环槽处的一侧设置有引线槽，以供所述线圈筒的漆包铜线线端引入/出，利于减少漆包铜线线端因线挤压占用线圈筒主体空间，所述轭铁由对称两块中间带槽半圆柱电工纯铁套组成，能紧密包裹住所述线圈筒。
[0010]在本发明一实施例中，所述轭铁与圆柱形导磁体、空气间隙共同构成导磁回路，防止磁场扩散，增强磁场，提高快速动作动力机构强度及效率。
[0011]在本发明一实施例中，所述储能回路由储能电容、晶闸管和电阻串联而成，所述电阻由储能电容寄生电阻和晶闸管导通电阻构成；所述储能电容为单个电解电容器或多个电解电容器组，所述晶闸管可替换成全控型耐冲击电流电力电子开关器件。
[0012]在本发明一实施例中，所述永磁盘由导磁盘和设置于导磁盘内的永磁铁组成，所述导磁盘与其上方的金属盘形成闭合磁回路，固定吸引住受所述储能弹簧弹力的金属盘。
[0013]在本发明一实施例中，所述金属盘由导磁性能优良，硬度强度高的硅钢及电工纯铁材料制成，其经螺纹机构固定于推杆大径段上，同推杆一起上下轴向移动，与永磁盘、中间绝缘挡板、弹簧、硅胶片等一起作为动、静触头分合闸状态保持媒介。
[0014]在本发明一实施例中，所述永磁盘的中部通孔、永磁盘撑板的中空通孔及中间挡板的中部通孔内设置有与推杆大径段相配合的导套。
[0015]相较于现有技术，本发明具有以下有益效果:本发明的电磁磁阻拉力快速灭弧开关结构简单、成本较低、灭弧动作快且对中性较好，通过电磁磁阻拉力机构使得静触头和动触头在足够短的时间内完成合闸动作，这一电磁磁阻拉力快速操动技术在国内属于首创，能显著提高开关柜对内部电弧的防护能力且能降低超高压潜供电流并限制恢复电压，更及时、更有效的保护开关设备、人身安全和电网安全稳定运行，极大地减少设备停电时间和维修成本，最大程度减少燃弧气体的释放和限制潜供电流对自动重合闸的影响。
【附图说明】
[0016]图1为本发明提供的一种电磁磁阻拉力快速灭弧接地开关的整体结构示意图。
[0017]图2为本发明作为核心部分的电磁磁阻拉力机构中的聚乙烯中空带环槽圆柱形绝缘套筒。
[0018]图3为本发明作为核心部分的电磁磁阻拉力机构中的聚乙烯中空带环槽圆柱形绝缘套筒缠绕线圈后的结构示意图。
[0019]图4为本发明作为核心部分