专利名称：合闸线圈和断路器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力系统领域，尤其涉及一种电力中压系统中用合闸 线圈和断路器。
背景技术：
电力中压系统中，为保证断路器能够根据实际需求闭合或断开，断路 器中应具有操作机构对合闸线圈进行操作，完成对合闸线圈的合、分闸控 制。现有对电力中压系统断路器的搡作机构主要有以下两种， 一种是机械 机构，另一种是永,兹机构。
其中机械机构是通过弹簧操作机构操作，利用机械原理进行断路器的
合闸、分闸操作，具有手动操作功能，且无需大功率的电源对其进行供电； 但其具有机构复杂、不易维护且使用寿命短等缺陷。永磁机构通过对执行 动作的线圈进行加电，利用电磁力来进行合、分闸的操作。但是，所有的 永磁机构的断路器都不具有手动合闸功能。永磁机构相对于弹簧操作机构 来说，具有自身寿命长、易于或免维护、组成部件少和机构简单等优点。 但其有一个明显的缺陷必须借助于外部电源才能进行合闸操作。在新建 设电力中压系统时，断路器在接入到电力中压系统之前，必须先进行必要 的合闸、分闸试验，检验后才能接入；但是在接入前，断路器不可能获得 由电网提供的电能，因此试验时还需要另外提供合闸或分闸所需的供电设 备。
为解决永磁机构试验时的合闸问题，现有技术中 一般采用蓄电池或手 摇发电机作为永磁机构的供电设备。如图l所示，断路器包括永磁机构和 控制电路，其中控制电路完成断路器的例如过载跳闸或短路保护等功能；电力保护电路2、电路板自检电路3、分合闸控制电路4、储能电容10和 第一接入控制开关8组成的控制电路与包括合闸线圈5的永磁机构是连接 在一起的；在储能电容10与合闸线圈5之间有第一接入开关8,当永磁 机构进行合闸操作之前，第一接入开关8处于断开状态，当永磁机构需要 合闸时，蓄电池或手摇发电机向储能电容IO供电，当储能电容10两端电 压值达到永磁机构合闸动作电压时，闭合第一接入开关8，使储能电容IO 向合闸线圈5供电，完成合闸操作；在合闸后，断开第一接入开关8，断 路器正常工作。因此外部电源的电能一部分给储能电容，另一部分则消耗 在与永磁机构连接在一起的控制电路其他线路上。
外部电源提供的电能量远远大于合闸线圈完成合闸操作所需的电能 量，因此若采用手摇发电机提供电能，则要求该手摇发电机具有较大的输 出功率，其体积与输出功率呈正比，因此手摇发电机的体积较大；造成断 路器的体积庞大、笨重且成本高；而且由于仅在试验时用到手摇发电机， 因此它的利用率较低。
若采用蓄电池作为外部电源，则要求该蓄电池具有较大的存储量，蓄 电池的体积也随之增加；而且断路器从生产制造到用于现场试验要经过较 长的时间，在此段时间内蓄电池中电能可能因自然放电已经消失，而现场 又没有供电设备可为其充电，因此常常因电池放电而供电不足，造成合闸 线圈无法合闸，将影响工程的施工进度。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决现有技术中，永磁机构为完成合闸试验，要求 能够提供较大电能的外部电源，造成断路器体积庞大，操作困难等缺陷，实 现在保持原有电路不变的前提下，提供一种能够利用较小电能便可完成断路 器合闸试验的合闸线圏和断路器。
为实现上述目的，本实用新型提供一种合闸线圈，所述合闸线圈经由接入开关与供电电容并联，所述接入开关还设有和控制电路连接的端子，且所 述接入开关使所述合闸线圈与所述供电电容并联的同时，使所述合闸线圈与 所述控制电路保持断开状态。
为实现上述目的，本实用新型的还提供一种断路器，包括合闸线圈， 所述合闸线圈经由接入开关与供电电容并联，所述接入开关还设有和控制 电路连接的端子，且所述接入开关使所述合闸线圈与所述供电电容并联的 同时，使所述合闸线圈与所述控制电路保持断开状态。
本实用新型提供的合闸线圈和断路器，通过增设一为永磁机构合闸线圈 供电的供电电容，既保证了为永磁机构进行合闸提供所需电源，实现手动合
闸，而且节省了电资源，更加适合于户外使用；若应用手摇发电机为供电电 容充电，由于输出功率需求减小，外设的手摇发电机的体积可相应减小，使 得操作灵活且便于搬运；若应用电池组充电可提高电池的使用寿命和效率。
图1为现有断路器中永磁机构供电线路示意图2为本实用新型断路器中永磁机构独立供电线路机构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。 本实施例提供一种在具有永磁机构的断路器中用于完成永磁机构合 闸操作的合闸线圈，该合闸线圈包括所述合闸线圈经由接入开关与供电电 容并联，所述接入开关还设有和控制电路连接的端子，且所述接入开关使 所述合闸线圈与所述供电电容并联的同时，使所述合闸线圈与所述控制电 路保持断开状态。
具体地，为完成永磁机构的合闸操作，向合闸线圈放电，线圈中因通 有电流而产生感应》兹场，该》兹场对动铁芯产生吸引力，随着合闸电流的增大，该吸引力由小变大，当合闸电流到达某一临界值时，动铁芯开始运动 完成合闸操作。现有是通过断路器的控制电路中的储能电容为线圏提供合 闸电流，外部电源在为储能电容供电的同时也要向断路器的整个控制电路 供电，造成电能资源的浪费。本实施例提供的合闸线圈中，为线圈单独并 联一供电电容，并单独为供电电容供电，利用供电电容为合闸线圈提供合 闸电流。单独为供电电容供电所需要的外部电源的输出功率较小，因此可 使用小型手摇发电机等小功率电源提供电能。为满足合闸线圈工作在额定 状态，可将供电电容的容值与合闸线圈完成合闸动作所匹配的合闸容值相 等，进一步地，可以与原有永磁机构中储能电容的容值相等。
在本实施例中，合闸线圈与供电电容之间还设置有接入开关，该接入 开关用于在为供电电容储能的过程中，当供电电容两端的电压达到永磁机 构动作电压时，闭合该接入开关将供电电容并联到合闸线圈上，使供电电 容向合闸线圈放电，为合闸线圈提供电流，完成合闸操作。通过接入开关 的闭合将供电电容与合闸线圈连接，可通过两种方式实现， 一种是通过手 动方式例如手动按钮或拉闸闭合接入开关，另一种是通过电路控制自动闭 合接入开关。为了避免在供电电容为合闸线圏供电的时候，部分电能流入 永磁机构的原有控制电路中造成消耗的电能过多，本实施例中接入开关还 设置有和控制电路连接的端子，且接入开关使合闸线圈与供电电容并联的 同时，使合闸线圈与控制电路保持断开状态。具体为，接入开关上设置的 与永磁机构中用于完成断路器的例如过载跳闸或短路保护的控制电路连 接的端子的作用在于，当供电电容的电压达到永磁机构动作电压并且通过 接入开关将合闸线圈和供电电容并联的同时，通过该端子断开合闸线圈与 控制电路的连接，使得合闸线圈与原有电路保持断开状态，即合闸线圏仅 与供电电容连接并接受供电电容的电能，这样保证供电电容的全部电能均 加载到合闸线圈上并无其他损失，在保证合闸线圈完成合闸操作的目的基 础上有效地利用了能源。
6进一步地，供电电容还连接有为供电电容供电的外部电源，供电电容 通过外部小功率电源供电，合闸线圈所需的电压等级与外部电源的输出电 压等级不一定相互匹配，因此还可进一步在供电电容和外部电源之间串接 用于将外部电源提供的电压升高或降低的电压匹配电路，电压匹配电路对 外部电源的输入电压等级进行匹配控制。具体地，电压匹配电-各可#4居实 际应用情况设置为升压匹配电路或降压匹配电路或稳压匹配电路。
在设置有上述实施例提供的合闸线圈的永磁机构中，利用小功率电源 向供电电容充电，当供电电容两端的电压值达到永磁机构的合闸动作电压 时，将供电电容与合闸线圈进行连接，利用供电电容储存的电能为合闸线 圏供电，合闸线圈上通有电流，在电磁力的作用下永磁机构完成合闸操作。 当为合闸线圈供电时，通过闭合接入开关例如电子开关或机械转换开关等 将供电电容与合闸线圈并联起来，并且通过接入开关上与控制电路连接的 端子使在供电电容为合闸线圈供电的时候保证合闸线圈与控制电路处于
断开状态，实现合闸线圈与原有电路之间的有效地隔离；在无需为合闸线 圈供电时，可通过断开接入开关将供电电容所在电路与永磁机构控制电路 进行隔离。
本实施例提供的永磁机构中，在合闸线圈并联有储能电容的同时，再 另外并联供电电容，新增的包括供电电容的储能供电线路与原有控制电路 相对独立，完全不影响原有功能。上述的储能电容为原有永磁机构中，用 于存储电能为合闸线圈供电的储能元件，但因供电电源是对整个电路进行 供电，储能电容仅接收到电源的部分电能，造成电能损失严重。而本实用 新型通过引入供电电容专门为合闸线圈供电，既不影响原有的控制电路进 行正常的工作，又节省了电能，提高电能的利用效率，可以通过人工手动 摇动发电机为供电电容供电，进而完成合闸线圈的合闸操作，实现手动合 闸。
具体应用中一^:釆用d、型手摇发电机为供电电容充电，并在供电电容与外部电源如手摇发电机之间增加电压匹配电路，用于对手摇发电机输出的电 压进行匹配控制，以解决永磁机构合闸线圈所需的电压等级与手摇发电机的 电压输出值不一致的问题。以上各种控制单元可采用本领域一般技术人员惯 用的控制电路，使加载于供电电容两端的电压与合闸线圈所需电压相匹配。 本实施例还可釆用其他本领域一般技术人员惯用的为供电电容充电的方法， 例如采用电池组为供电电容充电等。
本实施例提供的断路器包括以下主要部件用于安装各功能组件的支架， 实现电路的关合与开断功能的灭弧室，与灭弧室的动端及静端连接构成电流 通道的导电回路，还包括传动机构，用于把操动机构的运动传输至灭弧室，
实现灭弧室的合、分闸搡作；绝缘支持件将各功能元件，架接起来满足断路 器的绝缘要求；另外还包括用于提供断路器合、分闸的动力驱动的操动机构。
本实施例提供的断路器包括利用合闸线圈完成合闸操作的永磁机构，本 实施例提供的断路器中的操动机构采用前述永磁机构实施例中提供的永磁 机构，作为断路器合、分闸的动力驱动的提供装置；其中永磁机构中的合闸 线圈为上述实施例中所述的合闸线圈。具体为在原有断路器组成的基础上， 在断路器永磁机构中连接一独立线路，利用可通过闭合接入开关与合闸线圈 并联的供电电容为永磁机构中的合闸线圈进行供电控制。有关断路器中的永 磁机构的机构组成与永磁机构实施例中提供的永;兹才几构相同，此处不再赘 述。本实施例提供的断路器主要为设置在高压开关拒内的断路器，其作用主 要用于从电网上引入电能给后续设备提供电能。
图2为本实用新型断路器中永磁机构独立供电线路结构示意图，如图2 所示，保持电力保护电路、电路板自检电路和分合闸控制电路组成的原供 电线路不变的情况下，由于永磁机构完成合闸操作时，合闸线圏5功耗较 小，因此在合闸线圏5上并联一供电电容6，供电电容6与合闸线圈5之间设 置接入开关7;通过外部电源1为供电电容6供电，当其两端的电压达到永 磁机构动作电压时，闭合接入开关7将供电电容连6接到合闸线圈5上，使供电电容6向合闸线圈5放电，为合闸线圈提供电流，完成合闸操作。
增加的供电线路必须能够与原线路隔离或者互不干扰，断路器通过接
入开关7实现该目的。具体地，在永磁机构进行合闸操作之前，接入开关7 处于断开状态，当永磁机构需要合闸时，外部电源1向供电电容6供电，当 供电电容6两端电压值达到永磁机构合闸动作电压时，闭合接入开关7，使 供电电容6向合闸线圈5供电，完成合闸操作，闭合接入开关7的同时，还 要通过接入开关7上的与控制电路连接的端子将原有控制电路上的第 一接 入开关断开，使得合闸线圈与控制电路保持断开状态；在合闸后，断开接 入开关7，断路器正常工作。在采用本实用新型实施提供的供电线路对合 闸线圈进行供电时，原有供电线路上的第一接入开关应处于断开状态，使 得供电电容6放出的电能不会流到断路器中的控制电路中。同样地，当采 用原有供电线路进行供电时，要保持接入开关7处于断开状态，即保证电 能不流到供电电容6上，避免造成电能浪费。
因合闸线圈的功耗较小，因此外部电源l可采用小功率供电装置，例如 小型手摇发电机或干电池等，并在供电电容6与外部电源1之间还设置有电压 匹配电路9，用于对外部电源的输入的电压进行匹配控制，以解决永,兹机构合 闸线圈所需的电压等级与手摇发电机的电压输出等级不一致的问题。电压匹 配电路9可根据具体情况为升压控制电路或降压控制电路或稳压控制电路，完 成升压控制或降压控制或稳压控制。以上各种控制单元可采用一般技术人员 常用的控制电路，使加载于供电电容两端的电压与合闸线圈所需电压相匹配。 在断路器的实施例中，为满足合闸线圈工作在额定状态，可将供电电容的容 值与合闸线圈完成合闸动作所匹配的合闸容值相等，进一步地，可以与断路 器原有永磁机构中储能电容的容值相等。以上各实施例中提供的永磁机构为 断路器中所用的永磁机构，合闸线圈为永磁机构中包括的合闸线圏。
断路器中永磁机构的合闸方法包括
步骤IOO、为供电电容充电；在永磁机构进行合闸搡作之前，供电电容与合闸线圈处于分离状态，即 供电电容与合闸线圈此时并不连接。要实现永磁机构的合闸动作，应通过供 电装置仅为供电电容充电即可。
步骤IOI、当检测到所述供电电容两端的电压值达到合闸动作电压时，连
接所述供电电容与合闸线圈；
随着供电装置为供电电容进行充电，供电电容存储电能，供电电容两端 的电压值也逐渐升高；当检测电路检测到供电电容两端的电压升高达到永磁 机构进行合闸操作的动作电压时，将供电电容与合闸线图并行连接起来，并 且要通过接入开关的端子联动断开原有控制电路中的第 一接入开关，使得合 闸线圈与控制电路保持断开状态。
步骤102、所述供电电容向所述合闸线圈放电，所述合闸线圈完成合闸 操作。
供电电容连接到合闸线圈上后，立即向合闸线圈释放脉冲电能，合闸线
圈上通电流后，在电^1力的作用下完成合闸#:作。
在上述的合闸方法实施例中，所述的供电装置可采用手摇发电机为供电 电容充电，由于仅为供电电容充电，要求手摇发电机的输出功率不高，因此 可以减小手摇发电机的体积，使得操作灵活且便于搬运，更加适应与户外使 用。另外也可以通过若干的干电池组成干电池组或蓄电池组为供电电容充电， 由于电池组仅为供电电容供电，因此可提高电池的使用寿命和效率，节省资 源。与合闸线圈并联的供电电容与电压匹配电路，并结合手摇发电机或电池 组一起组成为永-兹机构合闸线圈供电的与原有线路分离的独立线路。由于手 摇发电机或电池组的电压与合闸电容要求的电压不一致，因此经过电压匹配
电路对电压进行处理后再向供电电容充电；若手摇发电机或电池组的电压与
合闸电容要求的电压相等，则可以直接向供电电容充电。
步骤101中当供电电容两端的电压值达到动作电压时，永磁机构可自动合 上控制开关连接供电电容与合闸线圈，使供电电容向合闸线圈放电。也可以在供电电容两端的电压值达到动作电压时，通过某种提示方式例如闪灯等， 告知操作者当前可以通过手动连接供电电容和放电线圈，完成合闸操作。操 作者通过某种手动连接方式例如按钮、合闸开关等，进行供电电容和放电线 圈的连接，达到手动合闸的目的。
本实施例提供的合闸方法，通过为供电电容充电，供电电容再为合闸线 圏供电的合闸供电方法，节省电能资源，操作简单灵活。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而 非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领 域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方 案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替 换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神 和范围。
权利要求1、一种合闸线圈，其特征在于所述合闸线圈经由接入开关与供电电容并联，所述接入开关还设有和控制电路连接的端子，且所述接入开关使所述合闸线圈与所述供电电容并联的同时，使所述合闸线圈与所述控制电路保持断开状态。
2、 根据权利要求l所述的合闸线圈，其特征在于所述供电电容连接有 为所述供电电容供电的外部电源。
3、 根据权利要求2所述的合闸线圈，其特征在于所述供电电容和所述 外部电源之间串接有用于将所述外部电源提供的电压升高或降低的电压匹 配电^各。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的合闸线圈，其特征在于所述供电电容 的容值与所述合闸线圏完成合闸操作所匹配的合闸容值相等。
5、 一种断路器，包括合闸线圈，其特征在于所述合闸线圈经由接入 开关与供电电容并联，所述接入开关还设有和控制电路连接的端子，且所述 接入开关使所述合闸线圈与所述供电电容并联的同时，使所述合闸线圈与所 述控制电路保持断开状态。
6、 根据权利要求5所述的断路器，其特征在于所述供电电容连接有为 所述供电电容供电的外部电源。
7、 根据权利要求6所述的断路器，其特征在于所述供电电容和所述外 部电源之间串接有用于将所述外部电源提供的电压升高或降低的电压匹配 电路。
8、 根据权利要求5或6或7所述的断路器，其特征在于所述供电电容的 容值与所述合闸线圈完成合闸操作所匹配的合闸容值相等。
专利摘要本实用新型涉及一种合闸线圈和断路器。该合闸线圈所述合闸线圈经由接入开关与供电电容并联，所述接入开关还设有和控制电路连接的端子，且所述接入开关使所述合闸线圈与所述供电电容并联的同时，使所述合闸线圈与所述控制电路保持断开状态。该断路器包括上述合闸线圈。本实用新型通过增加为永磁机构中的合闸线圈供电的供电电容，既保证了为永磁机构进行合闸提供所需电源，而且节省了电资源；更加适合于户外使用。
文档编号H01H71/24GK201252067SQ20082012244
公开日2009年6月3日 申请日期2008年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者岑雨良, 潘景乐 申请人:广州霍斯通电气有限公司