高壓電流斷續器與用於高壓電流斷續器的致動器系統的製作方法

2023-10-22 23:01:17 2

高壓電流斷續器與用於高壓電流斷續器的致動器系統的製作方法
【專利摘要】公開了一種致動高壓電流斷續器的致動器系統。該致動器系統包括傳動鏈路，用於將動能從力提供系統傳遞到電流斷續器的可動觸頭。該傳動鏈路具有可機械連接到電流斷續器的可動觸頭的第一端，以及背朝可動觸頭的第二端。致動器系統還包括阻尼系統，其包括減震塊。減震塊被布置為沿著傳動鏈路的平移運動的延伸線從電流斷續器看過去處於傳動鏈路的較遠側，從而在電流斷續器的打開操作時，傳動鏈路的第二端將與減震塊碰撞。
【專利說明】高壓電流斷續器與用於高壓電流斷續器的致動器系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及高壓電流斷續器及其致動器。

【背景技術】
[0002] 在高電壓系統中，非常重要的是，通過輸電線的電流能夠在線路故障的情況下被 中斷，這是為了保護系統設備和系統用戶不受故障電流引起的損壞。因此提供斷路器以便 允許故障電流的中斷。在直流（DC)系統中，輸電線的電感只會限制初始瞬態階段的電流， 而且輸電線的穩態阻抗因此是低的。為了防止故障電流增長到超過可接受的水平，DC斷路 器通常與大的電抗器串聯連接。為了保持系統的穩定性並避免對系統的損壞，希望DC斷路 器的斷路時間是短的。
[0003] 機械DC斷路器的斷路時間很大程度上取決於機械斷續器的打開時間。因此，希望 機械斷路器具有高打開速度。


【發明內容】

[0004] 本發明涉及的問題是如何獲得快速和穩固的高壓斷路器。
[0005] 這個問題是通過使得電流斷續器致動的致動器系統解決的，該電流斷續器具有固 定觸頭和可動觸頭。該致動器系統包括傳動鏈路，用於將力傳遞到電流斷續器的可動觸頭， 該傳動鏈路具有機械可連接到電流斷續器的可動觸頭的第一端，以及背朝可動觸頭的第二 端。致動器系統還包括阻尼系統，其包括減震塊。減震塊被定位為沿著傳動鏈路的平移運 動的延伸線，位於從電流斷續器看過去的傳動鏈路的較遠側，從而在電流斷續器的打開操 作時，傳動鏈路的第二端將與減震塊碰撞。
[0006] 通過致動器系統實現了接觸行程小的電流斷續器也可以提供非常快速的電流中 斷，這是因為即使當傳動鏈路的移動速度高時，傳動鏈路可在非常短的距離上被帶入停止 狀態。減震塊的質量例如可以被選擇為處於傳動鏈路質量和可動觸頭質量之和的50-150% 的範圍內，從而行進部件的大部分衝量在碰撞中將傳遞至減震塊。
[0007] 在一個實施例中，傳動鏈路包括減震彈簧，其被布置為在阻尼作用中減輕可動觸 頭受到的震動。減震彈簧被布置為在傳動鏈路的平移運動方向上向傳動鏈路提供彈性。該 行進部件的質量，包括可動觸頭的質量和傳動鏈路的質量，將形成由減震彈簧分開的兩個 不同部分，所述質量塊在此被稱為較近的質量塊（其較靠近固定觸頭）和較遠的質量塊 (其較遠離固定觸頭）。所述兩個質量塊，儘管是連結在一起的，將經歷不同的加速/減速。
[0008] 通過在傳動鏈路中提供減震彈簧，由於高速碰撞引起的致動器系統損壞的危險將 被大幅降低。
[0009] 減震彈簧可以例如布置在傳動鏈路的第一端和驅動杆之間，該驅動杆被布置在減 震彈簧和銜鐵之間。通過在靠近可動觸頭的位置提供減震彈簧，如果力傳遞系統在傳動鏈 路的所述第二端上施加力，比起如果彈簧位於離可動觸頭更遠的位置，更大部分的移動塊 在打開動作中將最初經受傳動鏈路上的力。對於打開動作開始時生成的力最大的力提供系 統，例如基於湯姆遜線圈的力提供系統，這通常是有利的。
[0010] 在一個實施例中，致動器系統包括接觸彈簧，其被設置為當電流斷續器處於閉合 位置時被壓縮了預定距離，因此彈簧力朝向固定觸頭被施加在可動觸頭上。當電流斷續器 的接觸表面磨損時，這種接觸彈簧還可以確保良好的電流接觸。在具有接觸彈簧和減震彈 簧兩者的致動器系統中，接觸彈簧可與減震彈簧共同定位。接觸彈簧和減震彈簧的這種共 同定位的優點在於，傳動鏈路將被分成僅兩個連接塊，並且這兩個連接塊之間的任何碰撞 將由減震彈簧減輕。
[0011] 該減震彈簧的彈簧係數將明顯大於接觸彈簧的彈簧係數，並且通常大十倍或更 多。
[0012] 減震彈簧的彈簧係數，k4TO，能有利地滿足如下關係：

【權利要求】
1. 一種用於致動電流斷續器（100)的致動器系統（200)，所述電流斷續器具有固定觸 頭（105)和可動觸頭（110)，所述致動器系統包括： 傳動鏈路（204)，用於將力傳遞到所述電流斷續器的所述可動觸頭（110)，所述傳動鏈 路具有可機械連接到所述電流斷續器的所述可動觸頭的第一端，以及背朝所述可動觸頭的 第二端，以及 阻尼系統，包括減震塊（300)，所述減震塊被定位為沿著所述傳動鏈路的平移運動的延 伸線（114)在從所述電流斷續器看過去處於所述傳動鏈路的較遠側，從而在所述電流斷續 器的打開操作時，所述傳動鏈路的所述第二端將與所述減震塊碰撞。
2. 根據權利要求1所述的致動器系統，其中： 所述傳動鏈路包括減震彈簧（400)，所述減震彈簧（400)被布置為在阻尼作用中抑制 所述可動觸頭受到的震動，所述減震彈簧被布置為在所述可動觸頭的平移運動方向上ms 為所述傳動鏈路提供彈性。
3. 根據權利要求2所述的致動器系統，其中： 所述傳動鏈路還包括驅動杆（210);並且 所述減震彈簧被布置在所述傳動鏈路的所述第一端和所述驅動杆之間，所述驅動杆被 布置在所述減震彈簧和所述傳動鏈路的所述第二端之間。
4. 根據權利要求2或3所述的致動器系統，其中 所述減震彈簧的彈簧係數k_滿足下列關係：
其中Ml是所述傳動鏈路的一部分的質量，所述部分比所述減震彈簧更遠離所述可動 觸頭；M2是所述可動觸頭和所述傳動鏈路的比所述減震彈簧更靠近所述可動觸頭的一部 分的質量之和；以及T取0.ITtjp6n和0.H之間的值，其中，T是所述電流斷續器的打 開時間。
5. 根據上述權利要求之一所述的致動器系統，還包括 接觸彈簧（500)，被布置為當所述電流斷續器處於所述閉合位置時被壓縮預定距離，從 而彈簧力朝向所述固定觸頭施加在所述可動觸頭上。
6. 根據權利要求5從屬於權利要求2-4中任一項時所述的致動器系統，其中 所述接觸彈簧與所述減震彈簧共同定位。
7. 根據權利要求5或6從屬於權利要求2-4中任一項時的致動器系統，其中 所述減震彈簧的彈簧係數與所述接觸彈簧的彈簧係數的比率取大於10的值。
8. 根據權利要求2-7中任一項所述的致動器系統，還具有 雙穩態機構（250)，被布置為在所述電流斷續器處於所述閉合位置時，朝向所述可動觸 頭的方向上在所述傳動鏈路上施加力，並且其中 所述減震彈簧提供彈性係數，使得當由所述減震彈簧所施加的力超過由所述雙穩態機 構所施加的力時，所述減震彈簧的壓縮量小於所述減震彈簧的行程的10%。
9. 根據上述權利要求中任一項所述的致動器系統，其中 所述減震塊的質量處於所述傳動鏈路的質量和所述可動觸頭質量之和的50-150%的 範圍內。
10. 根據上述權利要求中任一項所述的致動器系統，其中 所述傳動鏈路包括由包括芳族聚醯胺的纖維增強環氧樹脂製成的驅動杆（210)。
11. 一種斷續器系統（800)，包括： 具有可動觸頭（110)的高壓電流斷續器（100); 根據權利要求1-10中任一項所述的致動器系統；其中 所述可動觸頭連接至所述致動器系統的所述傳動鏈路的所述第一端。
12. 根據權利要求11從屬於權利要求2-10中任一項時所述的斷續器系統，其中 所述減震彈簧將所述傳動鏈路和所述可動觸頭的總質量分成較遠的質量塊（Ml)和較 近的質量塊（M2)，其中所述較遠的質量塊被定位為比所述減震彈簧更遠離所述固定觸頭， 所述較近的質量塊被定位為比所述減震彈簧更靠近所述固定觸頭，並且其中 所述較遠的質量塊與所述較近的質量塊的比值處於〇. 8至1. 2的範圍內。
13. 根據權利要求11或12所述的斷續器系統，其中 所述高壓電流斷續器是真空斷續器。
14. 一種高壓直流斷路器，包括根據權利要求11-13中任一項所述的斷續器系統。
15. -種高壓交流斷路器，包括根據權利要求11-13中任一項所述的斷續器系統。
【文檔編號】H01H3/60GK104508778SQ201280074349
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2012年6月27日 優先權日:2012年6月27日
【發明者】P-O·卡爾斯特羅姆, E·薩利納斯, T·R·埃裡克松, A·比薩爾 申請人:Abb技術有限公司