一种分合闸控制机构和相控高压真空接触器的制作方法

1.本发明属于电气设备技术领域，具体而言，本发明涉及一种相控高压真空接触器。


背景技术：

2.相控高压真空接触器主要用于变电站电容器组的合分投切控制。相控高压真空接触器的合闸弹跳时间和分闸反弹幅度的大小直接影响电网运行的平稳性和相控高压真空接触器的使用寿命，一直是电力行业无法解决的难题。


技术实现要素：

3.为了至少部分解决上述问题，本发明提供了一种相控高压真空接触器，其技术方案如下：
4.一种分合闸控制机构，用于真空接触器，包括缓冲器、动铁芯、静铁芯、连接杆和励磁线圈；所述缓冲器用于与所述连接杆的一端相连，以消除分闸反弹；所述动铁芯和所述静铁芯穿插安装在所述连接杆上，所述动铁芯与所述连接杆固定连接，所述静铁芯与所述连接杆滑动配合；所述励磁线圈安装在所述动铁芯和所述静铁芯之间，用于使所述静铁芯和所述动铁芯励磁或消磁。
5.如上所述的分合闸控制机构，进一步优选为：还包括分闸弹簧，所述分闸弹簧套设于所述连接杆的外侧，并位于所述动铁芯和所述静铁芯之间，用于在合闸时储能以及在分闸时释能。
6.如上所述的分合闸控制机构，进一步优选为：所述缓冲器于所述连接杆分闸行程的三分之一至三分之二处与所述连接杆相抵，以产生阻尼。
7.如上所述的分合闸控制机构，进一步优选为：所述缓冲器为液压式缓冲器。
8.如上所述的分合闸控制机构，进一步优选为：还包括绝缘子和合闸弹簧；所述绝缘子安装在所述连接杆的另一端，所述合闸弹簧安装在所述绝缘子上，用于提供合闸压力。
9.如上所述的分合闸控制机构，进一步优选为：所述分闸弹簧的压缩量大于所述连接杆的滑动行程；所述合闸弹簧的压缩量小于所述连接杆的滑动行程。
10.如上所述的分合闸控制机构，进一步优选为：所述合闸弹簧内填充有吸震体，所述吸震体用于减少合闸弹跳。
11.如上所述的分合闸控制机构，进一步优选为：所述吸震体为非牛顿流体材料。
12.如上所述的分合闸控制机构，进一步优选为：还包括真空开关和绝缘极柱；所述真空开关、所述绝缘子和所述合闸弹簧均位于所述绝缘极柱内；所述真空开关的一端与所述绝缘极柱相连、另一端用于连接所述合闸弹簧。
13.一种相控高压真空接触器，包括机座和所述分合闸控制机构；所述机座包括框架和安装板，所述安装板安装在所述框架上，与所述框架形成曰字型；所述静铁芯安装在所述安装板的底面上，所述缓冲器安装在所述框架的底部，所述动铁芯位于所述静铁芯和所述缓冲器之间。
14.如上所述的相控高压真空接触器，进一步优选为：所述安装板上设有圆孔，所述连接杆穿插在所述圆孔内；所述连接杆上设有凸出体，所述凸出体位于所述安装板的上方；所述凸出体的外径大于所述圆孔的直径，用于限制所述连接杆在分闸时的位移。
15.如上所述的相控高压真空接触器，进一步优选为：还包括控制器，所述控制器用于提供运行控制；所述分合闸控制机构为三个，与相数一一对应；所述控制器根据母线电压和负载线路电流对三相单独控制，合闸控制时电压过零，分闸控制时电流过零。
16.分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
17.1.在本发明的分合闸控制机构中，连接杆的一端与缓冲器配合，在连接杆与缓冲器的接触过程中，连接杆的动能逐渐被缓冲器吸收，从而能够避免连接杆骤然停止运动时的反弹。
18.2.在本发明的分合闸控制机构中，合闸弹簧内填充有吸震体，吸震体能够吸收合闸时碰撞的能量，使得合闸过程更为平稳，从而减少甚至消除合闸时合闸弹簧与真空开关之间的弹跳。
19.3.在本发明的相控高压真空接触器中，分闸时连接杆下行的动能逐渐被缓冲器吸收，能够解决分闸反弹问题；合闸时合闸弹簧的弹跳被吸震体吸收，能够解决合闸弹跳问题。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
21.图1为本发明的相控高压真空接触器的结构示意图一；
22.图2为本发明的相控高压真空接触器的结构示意图二；
23.图3为现有技术的相控高压真空接触器的分闸机械特性曲线图；
24.图4为本发明的相控高压真空接触器的分闸机械特性曲线图。
25.图中符号说明如下：
26.1-绝缘极柱；2-真空开关；3-合闸弹簧；4-绝缘子；5-连接杆；6-静铁芯；7-分闸弹簧；8-动铁芯；9-机座；10-缓冲器；11-吸震体。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，
也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
29.请参考图1至图4，其中，图1为本发明的相控高压真空接触器的结构示意图一；图2为本发明的相控高压真空接触器的结构示意图二；图3为现有技术的相控高压真空接触器的分闸机械特性曲线图；图4为本发明的相控高压真空接触器的分闸机械特性曲线图。
30.如图1所示，在本发明的一个实施例中，提供了一种分合闸控制机构。本实施例的分合闸控制机构主要作为部件，适用于真空接触器。具体的，分合闸控制机构包括缓冲器10、动铁芯8、静铁芯6、连接杆5和励磁线圈。其中，缓冲器10用来与连接杆5的一端相连，使用时能够消除真空接触器的分闸反弹。动铁芯8和静铁芯6穿插安装在连接杆5上，动铁芯8与连接杆5固定连接，静铁芯6与连接杆5滑动配合。励磁线圈安装在动铁芯8和静铁芯6之间，能够使静铁芯6和动铁芯8励磁或消磁。
31.在本实施例中，连接杆5的一端与缓冲器10配合，在连接杆5与缓冲器10的接触过程中，连接杆5的动能逐渐被缓冲器10吸收，从而能够避免连接杆5骤然停止运动时的反弹。具体的，当本实施例的分合闸控制机构应用于真空接触器时，静铁芯6和缓冲器10安装在真空接触器上。合闸时，在励磁线圈作用下，动铁芯8和静铁芯6相吸合，吸合过程中，动铁芯8带动连接杆5朝向静铁芯6所在侧滑动，直至动铁芯8和静铁芯6吸合在一起，能够完成合闸动作。分闸时，在励磁线圈作用下，动铁芯8和静铁芯6分开，在分开过程中，动铁芯8带动连接杆5向背离静铁芯6所在侧滑动，从而完成分闸动作。在完成分闸动作的过程中，连接杆5滑动时与缓冲器10配合，缓冲器10能够逐渐吸收连接杆5的动能，当连接杆5运动到分闸的预定位置、与真空接触器相碰撞时，连接杆5的动能全部被缓冲器10吸收，连接杆5与真空接触器碰撞后便停止运动，不会发生反复弹跳，从而能够解决真空接触器分闸弹跳的难题。
32.如图1所示，在本发明的一个实施例中，缓冲器10在连接杆5分闸行程的三分之一至三分之二处开始与连接杆5相抵，相抵后产生阻尼，对连接杆5的动能进行吸收，直至连接杆5运动到分闸的预定位置时，能够将连接杆5的分闸动能全部吸收完。在分闸动作开始时，连接杆5不与缓冲器10接触，当连接杆5滑动过一部分行程时才开始跟缓冲器10接触，分闸瞬间缓冲器10不会阻碍连接杆5的滑动，能够确保分闸时动铁芯8和静铁芯6及时分开。
33.在本实施例中，三分之一至三分之二为区间范围，例如，可以是三分之一、十二分之五、二分之一、十二分之七、三分之二，也可以是范围内的其他比例值。优选地，缓冲器10在连接杆5分闸行程的二分之一处开始与连接杆5相抵并开始产生阻尼，能够平衡分闸瞬间的可靠性和避免分闸弹跳的可行性。
34.进一步的，在本实施例中，缓冲器10为液压式缓冲器，能够吸收连接杆5的动能。与弹簧、橡胶等缓冲件相比，缓冲器10在吸收动能时自身几乎不振动，能够平稳的吸收连接杆5的动能。
35.如图1所示，在本发明的一个实施例中，分合闸控制机构还包括分闸弹簧7。具体的，分闸弹簧7设置在连接杆5的外侧，套在连接杆5上，并且，分闸弹簧7位于动铁芯8和静铁芯6之间。合闸状态下，分闸弹簧7被压缩，存储弹性势能。在分闸时，弹性势能逐渐释放，转化为连接杆5滑动时的动能，能够确保分闸时的可靠性，保证动铁芯8和静铁芯6在分闸时能够及时分开、保证连接杆5动作到位。
36.进一步的，在本实施例中，分闸弹簧7的压缩量大于连接杆5的滑动行程。工作过程
中，无论分闸时还是合闸时，分闸弹簧7始终处于压缩状态，能够确保连接杆5在分闸时动作到位。
37.如图2所示，在本发明的一个实施例中，分合闸控制机构还包括绝缘子4和合闸弹簧3。具体的，绝缘子4安装在连接杆5的另一端，合闸弹簧3安装在绝缘子4上，在合闸时，合闸弹簧3能够提供合闸压力，压在真空开关2的触头上，确保合闸时连接的可靠性。
38.进一步的，在本实施例中，合闸弹簧3的压缩量小于连接杆5的滑动行程。在合闸状态下，合闸弹簧3处于压缩状态，能够确保合闸状态下连接的可靠性。在分闸状态下，合闸弹簧3处于自然状态，且与真空开关2的触头之间具有间隔，能够确保分闸的可靠性。
39.如图2所示，在本发明的一个实施例中，合闸弹簧3内填充有吸震体11，在使用时，吸震体11能够吸收合闸时碰撞(合闸弹簧3与真空开关2的触头相碰撞)的能量，使得合闸过程更为平稳，从而减少甚至消除合闸时合闸弹簧3与真空开关2之间的弹跳。
40.进一步的，在本实施例中，吸震体11为非牛顿流体材料，能够快速将合闸时的碰撞能量吸收。作为可实施方案，在本实施例中，非牛顿流体材料可以为acf高分子聚合物胶垫。
41.如图2所示，在本发明的一个实施例中，分合闸控制机构还包括真空开关2和绝缘极柱1。具体的，真空开关2、绝缘子4和合闸弹簧3均位于绝缘极柱1内。真空开关2的一端与绝缘极柱1相连，绝缘极柱1能够为真空开关2提供安装位置。真空开关2的另一端用来连接合闸弹簧3。其中，真空开关2设有静触头和动触头，真空开关2的静触头与绝缘极柱1保持相对静止，真空开关2的动触头安装在合闸弹簧3上。合闸时，真空开关2的动触头和静触头相接触，分闸时，真空开关2的动触头和静触头分开。
42.如图2所示，基于上述分合闸控制机构，本发明还提供了一种相控高压真空接触器。在本发明的一个实施例中，相控高压真空接触器包括机座9和分合闸控制机构。具体的，机座9包括框架和安装板，安装板安装在框架上，与框架形成曰字型。静铁芯6安装在安装板的底面上，缓冲器10安装在框架的底部，动铁芯8位于静铁芯6和缓冲器10之间。
43.在本实施例中，连接杆5下行时为分闸操作，上行时为合闸操作。在分闸时，连接杆5下行的动能逐渐被缓冲器10吸收，能够解决分闸反弹问题。在合闸时，合闸弹簧3的弹跳被吸震体11吸收，能够解决合闸弹跳问题。
44.如图2所示，在本发明的一个实施例中，安装板上设有圆孔，连接杆5穿插在圆孔内。与此对应的，连接杆5上设有凸出体，凸出体位于安装板的上方；凸出体的外径大于圆孔的直径，分闸时能够限制连接杆5在分闸时的位移。在本实施例中，通过圆孔来限制连接杆5的周向位移，通过圆孔与凸出体的配合来限制连接杆5的轴向位移，能够保证连接杆5动作的准确性。
45.如图2所示，在本发明的一个实施例中，还包括控制器，在使用时，控制器用来提供运行控制。在本实施例中，分合闸控制机构为三个，与相数一一对应。控制器根据母线电压和负载线路电流对三相单独控制，合闸控制时电压过零，分闸控制时电流过零。也就是说：采样是采母线电压和负载线路电流，合闸策略是电压过零，分闸策略是电流过零。本控制器还有自适应功能，通过分析电压电流采样判断分合闸投切相位是否正确和存在的误差，在下一次分合闸投切时予以纠正。可以按分合闸理论时间和实际分合闸采样时间的差值，进行补偿。经试验，本相控接触器的合闸精度在0.3ms，分闸精度在0.1ms内，也就是说，本相控接触器的时间精度可控制在合闸
±
0.3ms、分闸
±
0.1ms。
46.如图1至图4所示，下面对本发明的工作过程做详细说明：
47.分合闸控制机构安装在机座9上，具体的，缓冲器10安装在框架的底部，静铁芯6安装在安装板的底面上。安装板上设有圆孔，连接杆5穿过圆孔和静铁芯6后连接杆5的凸出体抵靠在安装板的顶面上。连接杆5底端处安装有动铁芯8和分闸弹簧7，分闸弹簧7和励磁线圈在动铁芯8和静铁芯6之间，动铁芯8在静铁芯6和缓冲器10之间。连接杆5的顶端处安装有绝缘子4，绝缘子4内安装有合闸弹簧3，合闸弹簧3内填充有吸震体11。绝缘极柱1安装在框架的顶面上，真空开关2的一端安装在绝缘极柱1内，另一端连接合闸弹簧3。
48.由分闸状态变为合闸状态时，励磁线圈作用下动铁芯8上行，带动连接杆5向上滑动，合闸弹簧3被真空开关2压迫，压迫过程中合闸弹簧3与真空开关2的碰撞能量逐渐被吸震体11吸收，从而减小甚至消除合闸弹跳。现有技术中，合闸弹跳时间一般在八九毫秒甚至十几毫秒，本发明弹跳时间平均在1ms左右，甚至可以彻底消除弹跳，弹跳时间为0，并且结构简单，容易实现，成本底，寿命长，在常温下机械寿命超过100万次。
49.由合闸状态变为分闸状态时，励磁线圈作用下动铁芯8下行，带动连接杆5向下滑动，连接杆5在滑动过程中(优选分闸行程的一半)开始接触缓冲器10，连接杆5滑动的动能逐渐被缓冲器10吸收。连接杆5的凸出体接触到安装板的顶面时达到预定分闸位置，真空开关2断开。由于连接杆5的动能逐渐被缓冲器10吸收，连接杆5的凸出体接触到安装板的顶面时几乎直接定在安装板的顶面上，从而能够减小甚至消除分闸反弹。如图3和图4所示，图3为现有技术的相控高压真空接触器的分闸机械特性曲线图，其中，横轴为时间轴，单位为毫秒(ms)，纵轴为触头开距，单位为毫米(mm)，ta为纵轴的总量程(6mm)；图4为本发明的相控高压真空接触器的分闸机械特性曲线图，其中，纵轴的总量程(ta)为8mm，两者对比，可以明显发现，在本发明中分闸反弹得到了很好的改善，分闸曲线平顺几乎没有反弹。
50.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。