电动负载断路开关控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于电动高压负载断路开关（１００）的控制系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及高压电开关，更具体地涉及高压负载断路开关(loadbreak switch)。
技术介绍
负载断路开关，有时称为选l奪器或分段隔离开关，其用于在高于1,000伏电压下工作的高压电源分配系统中以将一个或多个电源连接到负载。当 维修主电源时，可使用负载断路开关在交变电源之间切换，以允许例如重 新配置电源分配系统或者使用临时电源。为了总体上减'J、开关或和装置的 物理尺寸， 一般将负载断路开关沉入电介质液的电镀槽中。负载断路开关 的成功操作需要用于正确操作开关的力、顺序和方向的非常具体的组合。附图说明图1是示例性高压负载断路开关系统的示意图。图2是通过图1所示的控制系统执行的工艺流程图。图3是用于图1所示的开关的开关机构的后视图。图4是图3中所示的开关机构的变形结构的后视图。图5是图3中所示的开关机构的另一变形结构的后视图。图6是图3中所示的开关机构的另一变形结构的后视图。图7是图3中所示的开关机构的另一变形结构的后视图。图8是图3中所示的开关机构的另一变形结构的后视图。图9示例了可用于图1中示出的系统中使用的三相电源开关。图IO示例了用于图1中示出的系统的附加旋转开关机构。 具体实施例方式图1是示例性高压负载断路开关系统90的示意图，由于以下原因其能 消除在常规负载断路开关中发现的某些问题并提供更可靠的操作和远程开 关能力。该系统包括仅为示例目的在下面详细描述的示例性负载断路开关 IOO以说明本专利技术的特征。考虑到，本专利技术的优点可产生其它类型的开关， 且本专利技术不是指限制于在下文描述的特定开关100。在示例性实施例中，负栽断路开关限定了高压电源104和负载106之 间的电路(electric path) 102。电路102包括具有开关触点110和112的开 关机构108，并且配置开关机构108或使其适合通过触点110和1]2打开 或闭合电路102。高压负载断路开关100可用在外壳114内部，其用于支 撑浸入例如电介质液116中的高压负载断路开关100的元件。以已知方式， 当打开开关才几构108以从高压电源104断开负载106时，电介质液116会 抑制电弧118。在不同的实施例中，电介质液116可包括，例如，碱性成 分如矿物油或者才直物油，合成液例如多羟酯、SF6气体，和硅酮油，以及 它们的混合物。负栽断路开关IOO可位于例如地下分配装置中，和/或分配装置或电变 压器或开关设备的多相工业装置内部。通常，电流会通过闭合的金属触点 110和112传输。当开关100打开时，电流会通过由于触点110、 112打开 和隔开而形成的电弧传输。本领域技术人员将意识到，高压负载断路开关 100中断和压制通过打开触点110、 112形成电弧的能力，是触点隔开时电 弧行进的长度、电介质液116的热力学和介电特性、金属触点110和112 的特性、隔开触点110和112的速度、由于电弧冷却和穿过AC电路中的 任一常规电流为零而使流体116恢复其介电能力的速度、以及电弧穿过电介质液时产生的气体的量和类型的函数。考虑到上述情形，高压负载断路开关100可任选地包括使电介质液116 围绕开关机构108循环的流体循环机构119,以通过除去由于电弧例如^灰 化元件和气泡产生的导电杂质来改善电介质液116的浓度。在示例性实施例中，使开关才几构108和流体循环才几构108安装在可通 过延伸至外壳114外部的把手122驱动的转轴120上。例如，可旋转t巴手 122,以所希望的那样移动开关机构108，且当把手122处于指定位置时可 在开关外壳114的外部提供显示开关机构操作位置的标记。可提供包括例 如弹簧元件的已知储存能量机构124,以驱动或指示开关机构从一个位置 到另一个位置来打开和闭合电路102。以已知方式，把手122的旋转会给 储存能量机构124充电，并且一旦经由把手122的运动释放了开关机构， 储存能量机构124就会以适当的速度移动开关机构108以延长电弧并与流 体相结合以安全中断在才喿作开关100时的负载电流。例如，把手122可执行来驱动开关机构108是顺时针方向或者逆时针 方向开动开关100。在一个实施例中，开关100例如是下面进一步说明的四个座席开关， 其中轴120的移动会使触头片从一个位置移动到另一个位置，并且通过断 开或建立由轴120旋转的触点和固定在开关部件的固定触点之间的电连 接，刀片移动重新装配电源和/或负载的连接或隔离。当旋转把手122给储 存能量机构124充电时，凸轮系统会释放锁条使轴120自由旋转。然后通 过储存在弹簧中的能量驱动轴120，且通过开动把手122使轴120可继续 以相同的方向旋转超过360。。为正确操作，响应把手122开动的开关机构 108，必须完成开关操作并回到开关操作完成之后的静止位置。在另一实施例中，开关100可以是双位置开/关开关，其中储存能量机 构124是控制轴120在不小于360°的以上范围运动的超套环弹簧(over-toggled-spring)。在这种情况下，必须翻转轴120的动作以操作在 开和关位置之间的开关。在两种座席或四种座席开关中，为正确地操作开关，一4i把手122必 须旋转超过释放点的距离。将开关机构108的可移动开关触点接合到安装 到触点之间具有足够高的力的开关绝缘结构的固定触点，以确保实现电流 传送能力。因此，需要有效输入转矩以将把手122移动到释放点，断开触 点之间的连接并使储存能量机构124能够完成开关机构动作的剩余部分。 恰当地控制把手122的输入转矩很难，且操作员趋向于在把手122上施加 释放开关机构的过大力。即使自动开动把手122,电动机的启动转矩也不 容易控制，并且一般将会引起储存能量机构124的一些负荷。另外，由于 温度波动、电流波动和其它因素，释力文开关机构所需的转矩量可在不同时 间和位置改变。储存能量机构124的无论哪一级的这种负载都是不希望有的并且其会 减少开关100的进一步使用。因此，为确保正常操作开关100，必须从储存能量才几构124除去由于 开动把手122的储存能量机构124的负载以在再一次操作开关100之前允 许机构124返回静止或中性位置。当通过线技术员用专门的配置工具手动 操作时，机构会自复位。如果使用自动驱动系统，通过电动机遗留在机构 上的任何剩余力能够容易地克服自复位机构，由此会破坏远程控制开关100 的能力。为减轻这些和其它利害关系，在示例性实施例中提供了控制系统126。 如图1所示，控制系统126可包括电动机127、与电动机127通信的控制 器128、与控制器127通信的一个或多个传感器或变频器130、和控制接口 132。电动机127对控制器128作出响应，并将其机械地连接到开关把手122以改变把手位置，其中释放开关机构108且储存能量机构124可完成开关机构108为例如全部打开或全部关闭位置的动作。作为一个实例，电动机 127可以是已知的电动机，且在另一实施例中电动机127可以是f吏输出轴 增速旋转到预定位置的分档电动机，且电动机输出轴的位置可以精确定位。 各种AC和DC电动机可用于激励把手122至释放位置，其中储存能量机 构124可完成开关才几构108的动作。控制器128可以是例如连接电动机127和控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压负载断路开关系统，包括：　至少一个固定触点；　可旋转开关机构，其包括把手和至少一个触头片，该开关机构可选地定位，以相对于固定触点定位触头片；　储存能量机构，其有助于可旋转开关机构相对于开关触点移动；　连接到把手的电动机；和　与电动机通信的控制器并适合于：　激发电动机以旋转把手；和　当将把手旋转到释放位置时，复位储存能量机构以除去储存制动机构的任何负载。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-15 11/304,4791.一种高压负载断路开关系统，包括:至少一个固定触点；可旋转开关机构，其包括把手和至少一个触头片，该开关机构可选地定位，以相对于固定触点定位触头片；储存能量机构，其有助于可旋转开关机构相对于开关触点移动；连接到把手的电动机；和与电动机通信的控制器并适合于:激发电动机以旋转把手；和当将把手旋转到释放位置时，复位储存能量机构以除去储存制动机构的任何负载。2. 根据权利要求l所述的系统，其中控制器还进一步适合于确定储存 能量机构的超载状态、储存能量机构的轻载状态、或储存能量机构的无载 状态中的至少一种。3. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括至少一个传感器，基于来 自于传感器的信号，控制器适合于确定开关操作是否成功。4. 根据权利要求l所述的系统，其中控制器适合于在移动开关机构之 后，，操作开关暂停预定停留时间。5. 根据权利要求l所述的系统，其中控制器适合于激发电动机以在释 放位置的第 一旋转方向上旋转把手，并在第二方向上旋转把手以复位储存 能量机构，第二方向与第一方向相反。6. 根据权利要求l所述的系统，其中控制器适合于通过在预定方向上 以恒量旋转把手来复位储存能量机构。7. 根据权利要求1所述的系统，其中控制器适合 确定电动机在第 一旋转方向上的旋转量 比较电动机的旋转量与预定旋转量；和当电动机旋转量大于预定旋转量时，以与第一方向相反的第二方向驱动电动才几来复位储存能量才几构；和当电动机旋转量小于预定旋转量时，以第一方向驱动电动机来复位储 存能量机构。8. 根据权利要求1所述的系统，其中开关机构是以多种结构配置的， 该结构选自由单刀结构、直刀开关结构、V刀结构、T刀结构和断开开关 结构之前的构造组成的组。9. 根据权利要求1所述的系统，其中开关机构浸入电介质液中。10. 根据权利要求1所述的系统，其中将控制器连接到远程操作控制 系统。11. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括控制接口，该控制接口 包括至少一个输入选择器和至少一个指示器。12. 根据权利要求1所述的系统，其中开关机构浸入电介质液中，该 系统进一步包括液体循环机构。13. —种高压负载断路开关系统，包括 至少一个固定触点；可旋转开关机构，其包括旋转轴和从旋转轴轴向延伸的把手，开关机 构进一步包含包含至少一个触头片的至少一个转子，触头片经由轴的旋转， 可选地相对于固定触点的位置定位；储存能量机构，其连接到轴，并且有助于相对于开关触点移动可旋转 开关机构；才几械地连接到把手的电动机；至少一个传感器，其监控开关机构相对于固定触点的位置；和 控制器，其与电动机通信并适合激发电动机旋转把手；和基于来自于至少一个传感器的信号，确定开关机构是否已经完成 从第 一操作位置到第二操作位置的旋转。14. 根据权利要求13所述的系统，其进一步包括控制接口，控制器进 一步适合于利用接口，显示开关机构是否已完全旋转。15. 根据权利要求13所述的系统，其中传感器是从邻近传感器、霍耳 效应传感器、光学传感器、磁传感器和电位计组成的组中选择的。16. 根据权利要求13所述的系统，其中控制器进一步适合于复位储存 能量机构，以在将把手旋转到释放位置时，除去储存制动机构的任何负载。17. 权利要求16所述的系统，其中控制器进一步适合于确定储存能量 机构的超载状态、储存能量机构的轻载状态、或储存能量机构的无载状态 中的至少一种。18. 根据权利要求13所述的系统，其中控制器适合于在移动开关机构 之后，操作开关暂停预定停留时间。19. 根据权利要求13所述的负载断路开关，其中开关机构是用多种结 构配置的，该配置选自由单刀结构、直刀开关结构、V刀结构、T刀结构、 和断开开关结构之前的构造组成的组。20. 根据权利要求13...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克约翰明希，帕特里克哈罗德普莱德，约翰弗雷德里克班廷，
申请(专利权)人：库帕技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]