一种快速机械式开关以及使用该快速机械式开关的高压电力系统的制作方法

本发明涉及高压电力系统的技术领域，具体的是一种快速机械式开关以及使用该快速机械式开关的高压电力系统。

背景技术：

在目前的高压电力系统中，线路发生短路故障时，短路电流特别大，已超过目前快速机械式开关所能开断的能力，另外，由于短路电流过大，快速机械式开关进行开断时，其寿命会急剧减少，需要及时进行更换，造成了线路维护的高成本。

为降低高压输电系统的短路电流，提高快速机械式开关的寿命，在系统中串入限流电抗器，先减小短路电流幅值，降低对快速机械式开关开断能力的要求。在该方案中，快速机械式开关在开断电流过程中担负着极为关键的通流、灭弧、快速隔离、绝缘等重要作用。现有的快速机械式开关由真空灭弧室和电磁斥力机构组成，灭弧室与电磁斥力机构间通过绝缘拉杆连接，该结构存在两方面的缺点：一是单个开关模块高度较高，当用于高电压等级时需要多个模块串联，整体高度过高；二是运动部件质量大，操动机构需要的操作功大，并且由于冲击力过大，容易导致绝缘拉杆和灭弧室内零部件的损伤。这就是现有技术的不足之处。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种快速机械式开关以及使用该快速机械式开关的高压电力系统，所述快速机械式开关取消了真空灭弧室与电磁斥力机构之间的绝缘拉杆，减轻了运动部件的质量，提高了分、合闸速度，缩短了分、合闸时间；减小了开关动作时的机械冲击，同时降低了对操动机构的要求，节约了成本。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种快速机械式开关，其特征是：包括真空灭弧室和电磁斥力机构，所述电磁斥力机构包括斥力盘、分闸线圈、合闸线圈、与分闸线圈连接的二次放电电路ⅰ以及与合闸线圈连接的二次放电电路ⅱ，所述真空灭弧室的动触头与斥力盘直接固定连接，所述斥力盘位于分闸线圈和合闸线圈之间并可在电磁斥力的作用下上下移动。采用本技术方案，所述真空灭弧室的动触头与斥力盘直接固定连接，取消了真空灭弧室与电磁斥力机构之间的绝缘拉杆，减轻了运动部件的质量，提高了分闸、合闸速度，缩短了分闸、合闸时间；减小了分闸、合闸动作时的机械冲击，同时降低了对操动机构的要求，节约了成本；降低了快速机械式开关整体的高度，使结构更加紧凑。

优选的，所述二次放电电路ⅰ包括隔离变压器，所述隔离变压器并联有整流模块以及储能电容，所述储能电容的正负极均与分闸线圈连接，所述储能电容的正极与分闸线圈之间设置有晶闸管。与此同时，去除绝缘拉杆后，分闸线圈和合闸线圈的电位与系统额定电压一致。采用本技术方案，隔离变压器通过整流模块对储能电容预充电，当快速机械式开关需要进行分闸操作时，触发晶闸管导通，储能电容向分闸线圈放电产生电磁斥力，斥力盘在电磁斥力的驱动下上下运动从而实现分闸，去除绝缘拉杆后，分闸线圈和合闸线圈的电位与系统额定电压一致，采用隔离变压器对储能电容充电，可保证对地绝缘性和供电的安全性、可靠性。

优选的，所述二次放电电路ⅱ包括隔离变压器，所述隔离变压器并联有整流模块以及储能电容，所述储能电容的正负极均与合闸线圈连接，所述储能电容的正极与合闸线圈之间设置有晶闸管。采用本技术方案，隔离变压器通过整流模块对储能电容预充电，当快速机械式开关需要进行合闸操作时，触发晶闸管导通，储能电容向合闸线圈放电产生电磁斥力，斥力盘在电磁斥力的驱动下上下运动从而实现合闸，去除绝缘拉杆后，分闸线圈和合闸线圈的电位与系统额定电压一致，采用隔离变压器对储能电容充电，可保证对地绝缘性和供电的安全性、可靠性。

优选的，所述分闸线圈和合闸线圈之间设置有过渡板。采用本技术方案，分闸线圈和合闸线圈中间用过渡板隔开，保证斥力盘有足够的上下行程空间。

优选的，所述真空灭弧室的动触头的下端与双稳碟簧连接。采用本技术方案，能够有效的保证真空灭弧室保持在稳定的分闸和合闸状态。

优选的，所述双稳碟簧的下方设置有油压缓冲器。采用本技术方案，设置油压缓冲器能够有效的防止分闸和合闸过程中因速度过快导致真空灭弧室部件受到冲击变形或损伤。

优选的，所述真空灭弧室的上端与进线板固定连接，所述进线板通过绝缘支撑杆与出线板固定连接。

优选的，所述出线板上设置有表带触指，所述真空灭弧室的动触头与表带触指滑动配合。

优选的，所述出线板固定连接有支撑杆，所述支撑杆与双稳碟簧固定连接。

优选的，所述快速机械式开关设置在支柱绝缘子上。采用本技术方案，设置支柱绝缘子能够保持对地绝缘性。

优选的，所述过渡板的高度为a，所述斥力盘的高度为b，a-b≥5cm。

一种使用上述快速机械式开关的高压电力系统，包括交流电源、电阻、电感、快速机械式开关、限流电抗器以及负载，所述交流电源、电阻、电感、快速机械式开关、限流电抗器以及负载串联组成回路。采用本技术方案中，在上述高压电力系统中设置限流电抗器，能够降低快速机械式开关的开断能力，使用上述快速机械式开关提高了分闸、合闸速度，缩短了分闸、合闸时间；减小了分闸、合闸动作时的机械冲击。

优选的，所述快速机械式开关包括真空灭弧室和电磁斥力机构，所述电磁斥力机构包括斥力盘、分闸线圈、合闸线圈、与分闸线圈连接的二次放电电路ⅰ以及与合闸线圈连接的二次放电电路ⅱ，所述真空灭弧室的动触头与斥力盘直接固定连接，所述斥力盘位于分闸线圈和合闸线圈之间并可在电磁斥力的作用下上下移动。采用本技术方案，所述真空灭弧室的动触头与斥力盘直接固定连接，取消了真空灭弧室与电磁斥力机构之间的绝缘拉杆，减轻了运动部件的质量，提高了分闸、合闸速度，缩短了分闸、合闸时间；减小了分闸、合闸动作时的机械冲击，同时降低了对操动机构的要求，节约了成本；降低了快速机械式开关整体的高度，使结构更加紧凑。

优选的，所述二次放电电路ⅰ包括隔离变压器，所述隔离变压器并联有整流模块以及储能电容，所述储能电容的正负极均与分闸线圈连接，所述储能电容的正极与分闸线圈之间设置有晶闸管。与此同时，去除绝缘拉杆后，分闸线圈和合闸线圈的电位与系统额定电压一致。采用本技术方案，隔离变压器通过整流模块对储能电容预充电，当快速机械式开关需要进行分闸操作时，触发晶闸管导通，储能电容向分闸线圈放电产生电磁斥力，斥力盘在电磁斥力的驱动下上下运动从而实现分闸，去除绝缘拉杆后，分闸线圈和合闸线圈的电位与系统额定电压一致，采用隔离变压器对储能电容充电，可保证对地绝缘性和供电的安全性、可靠性。

优选的，所述二次放电电路ⅱ包括隔离变压器，所述隔离变压器并联有整流模块以及储能电容，所述储能电容的正负极均与合闸线圈连接，所述储能电容的正极与合闸线圈之间设置有晶闸管。采用本技术方案，隔离变压器通过整流模块对储能电容预充电，当快速机械式开关需要进行合闸操作时，触发晶闸管导通，储能电容向合闸线圈放电产生电磁斥力，斥力盘在电磁斥力的驱动下上下运动从而实现合闸，去除绝缘拉杆后，分闸线圈和合闸线圈的电位与系统额定电压一致，采用隔离变压器对储能电容充电，可保证对地绝缘性和供电的安全性、可靠性。

优选的，所述分闸线圈和合闸线圈之间设置有过渡板。采用本技术方案，分闸线圈和合闸线圈中间用过渡板隔开，保证斥力盘有足够的上下行程空间。

优选的，所述真空灭弧室的动触头的下端与双稳碟簧连接。采用本技术方案，能够有效的保证真空灭弧室保持在稳定的分闸和合闸状态。

优选的，所述双稳碟簧的下方设置有油压缓冲器。采用本技术方案，设置油压缓冲器能够有效的防止分闸和合闸过程中因速度过快导致真空灭弧室部件受到冲击变形或损伤。

优选的，所述真空灭弧室的上端与进线板固定连接，所述进线板通过绝缘支撑杆与出线板固定连接。

优选的，所述出线板上设置有表带触指，所述真空灭弧室的动触头与表带触指滑动配合。

优选的，所述出线板固定连接有支撑杆，所述支撑杆与双稳碟簧固定连接。

优选的，所述快速机械式开关设置在支柱绝缘子上。采用本技术方案，设置支柱绝缘子能够保持对地绝缘性。

优选的，所述过渡板的高度为a，所述斥力盘的高度为b，a-b≥5cm。

优选的，所述快速机械式开关通过进线板和出线板连接至回路中。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为快速机械式开关的结构示意图；

图2为高压电力系统的原理示意图。

图中：1-进线板，2-真空灭弧室，2.1-真空灭弧室的动触头，3-绝缘支撑杆，4-出线板，5-分闸线圈，6-斥力盘，7-过渡板，8-合闸线圈，9-支撑杆，10-双稳碟簧，11-油压缓冲器，12-支柱绝缘子，13-表带触指，tv为隔离变压器，d为整流模块，c为储能电容，ts为晶闸管，ac为交流电源，r为电阻，l为电感，cb为快速机械式开关，fcl为限流电抗器。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1所示，一种快速机械式开关，包括进线板1、真空灭弧室2、绝缘支撑杆3、出线板4、分闸线圈5、斥力盘6、过渡板7、合闸线圈8、支撑杆9、双稳碟簧10、油压缓冲器11、支柱绝缘子12、隔离变压器tv、整流模块d、储能电容c和晶闸管ts。真空灭弧室2上端固定在进线板1上，进线板1通过绝缘支撑杆3紧固到出现板4上，真空灭弧室的动触头2.1与斥力盘6通过螺纹连接，分闸线圈5与合闸线圈8中间用过渡板7隔开，保证斥力盘6有足够的行程空间，斥力盘6位于分闸线圈5与合闸线圈8之间，隔离变压器tv通过整流模块d对储能电容c预充电，当快速开关需要进行分、合闸操作时，触发晶闸管ts导通，电容器c向分、合闸线圈放电产生电磁斥力，斥力盘6在电磁斥力的驱动下上、下运动从而实现开关分、合闸。所述真空灭弧室的动触头2.1与双稳碟簧10相连，保证真空灭弧室2保持在稳定的分、合闸状态。双稳碟簧下方为油缓冲11，防止分、合闸过程中因速度过快导致真空灭弧室部件受到冲击变形或损伤，最后整个紧凑型快速开关通过支柱绝缘子12实现对地绝缘。

如图2所示，一种使用上述快速机械式开关的高压电力系统，包括交流电源ac、电阻r、电感l、快速机械式开关cb、限流电抗器fcl以及负载，所述交流电源ac、电阻r、电感l、快速机械式开关cb、限流电抗器fcl以及负载串联组成回路。所述快速机械式开关包括进线板1、真空灭弧室2、绝缘支撑杆3、出线板4、分闸线圈5、斥力盘6、过渡板7、合闸线圈8、支撑杆9、双稳碟簧10、油压缓冲器11、支柱绝缘子12、隔离变压器tv、整流模块d、储能电容c和晶闸管ts。真空灭弧室2上端固定在进线板1上，进线板1通过绝缘支撑杆3紧固到出现板4上，真空灭弧室的动触头2.1与斥力盘6通过螺纹连接，分闸线圈5与合闸线圈8中间用过渡板7隔开，保证斥力盘6有足够的行程空间，斥力盘6位于分闸线圈5与合闸线圈8之间，隔离变压器tv通过整流模块d对储能电容c预充电，当快速开关需要进行分、合闸操作时，触发晶闸管ts导通，电容器c向分、合闸线圈放电产生电磁斥力，斥力盘6在电磁斥力的驱动下上、下运动从而实现开关分、合闸。所述真空灭弧室的动触头2.1与双稳碟簧10相连，保证真空灭弧室2保持在稳定的分、合闸状态。双稳碟簧下方为油缓冲11，防止分、合闸过程中因速度过快导致真空灭弧室部件受到冲击变形或损伤，最后整个紧凑型快速开关通过支柱绝缘子12实现对地绝缘。

所述快速机械式开关通过进线板1和出线板4连接至回路中。

所述快速机械式开关不仅仅用在上述高压电力系统中，也可与其它电器元件配合使用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点、创造性的特点相一致的最宽的范围。