发明内容

为了适应新的发展需要，结合当前最新技术，采用磁保持操动机构作为断路器分合闸的驱动装置，具有结构简单紧凑、传动部件少、系统耐用性好等优点；通过磁保持机构控制器控制磁保持操动机构的动作，对断路器进行分合闸操作，存储现场事件信息，将断路器状态信息通过远程有线网络或无线网络传输到管理中心，接受管理中心的操作指令进行分、合闸操作，实现断路器的远程管理和实时控制功能，且结构简单、智能化水平高；通过跳闸接口，直接将微机保护装置的跳闸输出连接到磁保持操动机构的励磁线圈，实现断路器故障跳闸的直接驱动，可以减少磁保持机构控制器读取微机保护装置跳闸输出信号的判别时间和控制分闸输出时间，断路器故障跳闸时间更短；磁保持操动机构最大动作次数和长期动作稳定性优于弹簧机构；按照现有气体绝缘断路器柜的安装结构，将弹簧操作机构直接替换成磁保持操动机构，不需要改变气体绝缘断路器柜的整体设计，使改进方案达到较好的适用性，且具有较优的性价比。

本发明采取的技术方案为：

一种气体绝缘断路器柜用的磁保持机构电控总成包括机构安装框架、传动机构组、磁保持操动机构（3）、储能电容（4）、储能弹簧（5）、辅助开关（6）、磁保持机构控制器（7）、已储能指示灯（8）、合闸操作按钮（9）、分闸操作按钮（10）和接线端子排（11）；其中磁保持操动机构（3）、储能电容（4）、储能弹簧（5）安装于机构安装框架中横板（116）的下方，传动机构组、辅助开关（6）安装于机构安装框架中横板（116）的上方，磁保持操动机构（3）、储能弹簧（5）、辅助开关（6）通过传动机构组相互连接，磁保持机构控制器（7）、已储能指示灯（8）、合闸操作按钮（9）、分闸操作按钮（10）和接线端子排（11）安装于机构安装框架正前方的控制器安装板（111）上；磁保持机构控制器（7）的接线端口通过导线分别连接磁保持操动机构（3）中的励磁线圈、储能电容（4）、辅助开关（6）、已储能指示灯（8）、合闸操作按钮（9）、分闸操作按钮（10）和接线端子排（11）；磁保持机构控制器（7）控制储能电容（4）充电储能，通过已储能指示灯（8）显示储能正常，通过接线端子排（11）或无线接口接收远程分、合闸控制信号，接收合闸操作按钮（9）、分闸操作按钮（10）的本地操作信号，控制磁保持操动机构（3）中励磁线圈和储能电容（4）正向、反向导通，使磁保持操动机构（3）产生合闸和分闸操作。

进一步，所述机构安装框架包括底板（101）、辅助开关支架（102）、固定支柱（103）、主轴后支架（104）、储能弹簧限位板（105）、分闸止动减振垫（106）、横板左支架（107）、储能电容盒（108）、储能弹簧挡板（109）、控制器安装板左支架（110）、控制器安装板（111）、横板右支架（112）、控制器安装板右下支架（113）、螺母减振垫（114）、摇杆支柱（115）、横板（116）、主轴安装板（117）、主轴前支架（118）和按制器安装板右上支架（119）；其中底板（101）左右两侧分别向前折弯形成横板左支架（107）、横板右支架（112）、控制器安装板左支架（110）、控制器安装板右下支架（113）、按制器安装板右上支架（119），在横板左支架（107）连接底板（101）侧的上部向右折弯形成储能弹簧挡板（105），横板（116）置于横板左支架（107）、横板右支架（112）上，内侧与底板（101）相连，并将四部份焊接固定；主轴后支架（104）、主轴前支架（118）、摇杆支柱（115）在横板（116）上方与横板（116）焊接固定；固定支柱（103）两端分别与主轴后支架（104）、底板（101）焊接固定；使用紧固件，将储能电容盒（108）、储能弹簧限位板（109）安装于底板（101）的前面、横板（116）的下方；辅助开关支架（102）安装于底板（101）的前面、横板（116）的上方；分闸止动减振垫（106）安装于储能弹簧挡板（105）上；主轴安装板（117）安装于主轴前支架（118）前；控制器安装板（111）安装于控制器安装板左支架（110）、控制器安装板右下支架（113）、按制器安装板右上支架（119）前；控制器安装板（111）通过螺母减振垫（114）与主轴前支架（118）连接；横板左支架（107）、横板右支架（112）、控制器安装板左支架（110）、控制器安装板右下支架（113）、按制器安装板右上支架（119）除折弯部位分别与底板（101）相连接外，其它部位相互不直接连接，这个结构形式具有突出的优点，可以大幅度降低磁保持操动机构（3）动作产生的振动对安装于控制器安装板（111）上设备的影响。

所述传动机构组包括主轴（201）、分合闸指示板（202）、隔离刀闭锁摆臂（203）、合闸摆臂（205）、摇杆（206）、辅助开关摆臂（207）、辅助开关连杆（208）、辅助开关传动板（210）、摇杆驱动连杆（209）、摇杆驱动连接块（211）、隔离刀闭锁传动杆（212）、分闸摆臂（214）、分闸储能弹簧拉杆（215）、合闸驱动连杆（213）；其中主轴（201）通过主轴安装板（117）、滚珠轴承（204）固定安装于机构安装框架的主轴后支架（104）和主轴前支架（118）上，主轴（201）前视端头为正六方柱，由前至后依次固定安装分合闸指示板（202）、隔离刀闭锁摆臂（203）、合闸摆臂（205）、分闸摆臂（214），在主轴后支架（104）和主轴前支架（118）之间设置合闸摆臂（205）；摇杆（206）的一端与摇杆支柱（115）铰连，另一端通过合闸驱动连杆（213）与合闸摆臂（205）铰连，中间通过摇杆驱动连杆（209）铰连摇杆驱动连接块（211），摇杆驱动连接块（211）将辅助开关传动板（210）与磁保持操动机构（3）的运动轴固定连接；辅助开关传动板（210）通过辅助开关连杆（208）铰连辅助开关摆臂（207），辅助开关摆臂（207）与辅助开关（6）的转动轴固定安装；分闸摆臂（214）铰连分闸储能弹簧拉杆（215），分闸储能弹簧拉杆（215）穿过储能弹簧挡板（105）后连接储能弹簧（5）；隔离刀闭锁传动杆（212）设置于隔离刀闭锁摆臂（203）的正下方。

所述储能电容（4）由多个耐压大于450V、容量1000μF～2000μF的铝电解电容并联组成，安装于储能电容盒（108）内，储能电容（4）总容量等于并联铝电解电容的容量总和。

所述磁保持机构控制器（7）负责磁保持操动机构（3）的分、合闸动作控制、储能电容（4）的充电管理、事件记录、故障记录、有线和无线的数据通信，可以上传断路器本地各种状态信息，接收远程管理中心对断路器的分、合闸操作或各类信息查询指令；其内部包括微机系统、电源电路、充电电路、驱动电路、输入接口、输出接口、有线通讯接口和无线通讯接口；磁保持机构控制器（7）接入外接DC24V～DC48V直流电源或AC85V～AC265V交流电源后，通过电源电路产生直流高电压储能电容（4）充电电源和直流低电压磁保持机构控制器（7）内部电路工作电源，输入接口接收合闸操作按钮（9）、分闸操作按钮（10）、辅助开关（6）的合闸状态和分闸状态等开关信号，输出接口输出已储能指示灯（8）开关信号指示储能电容（4）储能正常，无线通讯接口和有线通讯接口用于远程数据交换和远程分、合闸操作，无线通讯接口与智能手机无线联接后，通过智能手机可以进行数据交换和分、合闸操作，充电电路控制储能电容（4）的储能充电过程，驱动电路控制磁保持操动机构（3）中励磁线圈正向或反向接通储能电容（4）放电。

另外，在气体绝缘断路器柜上安装的微机保护装置，微机保护装置跳闸输出的两根信号线分别依次串联连接接线端子排（11）、辅助开关（6）中两组常开触点、两个电阻，再按分闸方向接入磁保持操动机构（3）的励磁线圈两端，可以直接控制磁保持操动机构（3）产生分闸操作。相较于磁保持机构控制器（7）读取微机保护装置输出跳闸电流信号后控制磁保持操动机构（3）分闸操作的方式，减少中间传输判断时间，可以缩短动作延迟时间，动作速度更快，符合断路器故障跳闸时间尽量短的需求。

所述磁保持操动机构（3）选用单稳态永磁机构，操动合闸时，其内部励磁线圈合闸方向（正向）接通储能电容（4），储能电容（4）经励磁线圈合闸方向放电，励磁线圈中合闸方向电流产生的磁场使磁保持操动机构（3）内部动铁芯（衔铁）克服外力，与静铁芯吸合；动铁芯吸合后，切断储能电容（4）放电回路，励磁线圈合闸方向电流归零，激励磁场归零，此时，磁保持操动机构（3）内部永磁体建立的磁场，可以使动铁芯克服外力保持吸合状态；分闸时，励磁线圈分闸方向（反向）接通储能电容（4），储能电容（4）经励磁线圈分闸方向放电，励磁线圈分闸方向电流产生的磁场使磁保持操动机构（3）内部永磁体建立的磁场抵消，动铁芯吸合力消失，在外力的作用下，退至分闸状态。

磁保持机构控制器（7）执行合闸操作时，控制储能电容（4）正向连接励磁线圈导通放电，磁保持操动机构（3）合闸动作，抵消储能弹簧（5）的拉紧弹力和气体绝缘断路器柜中灭弧室合闸反力，磁保持操动机构（3）中的运动轴产生向上直线运动，通过固定在运动轴上的摇杆驱动连接块（211）铰连摇杆驱动连杆（209）、摇杆（206），推动一端以摇杆支柱（115）为固定支点的摇杆（206）向上摆动，带动与摇杆（206）另一端铰连的合闸驱动连杆（213）、合闸摆臂（205），使合闸摆臂（205）联动主轴（201）按顺时针方向（正向）转动，主轴（201）输出正向旋转运动，驱动气体绝缘断路器柜合闸动作，主轴（201）带动连接的分闸摆臂（214）、分闸储能弹簧拉杆（215），由分闸储能弹簧拉杆（215）拉紧储能弹簧（5）储能，主轴（201）带动分合闸指示板（202）转动至合闸指示位，带动隔离刀闭锁摆臂（203）转动，推动隔离刀闭锁传动杆（212）至隔离刀操作闭锁位；通过固定在运动轴上的辅助开关传动板（210）铰连辅助开关连杆（208）、辅助开关摆臂（207），带动辅助开关摆臂（207）和辅助开关（6）的转动轴，使辅助开关（6）的转动轴转动至合闸状态；合闸动作完成后，磁保持机构控制器（7）断开储能电容（4）和励磁线圈的正向导通回路，由磁保持操动机构（3）的永磁保持力抵消反力，使气体绝缘断路器柜保持在合闸状态。

磁保持机构控制器（7）执行分闸操作时，控制储能电容（4）反向连接励磁线圈导通放电，磁保持操动机构（3）分闸动作，磁保持操动机构（3）保持力下降，磁保持操动机构（3）保持力低于储能弹簧（5）的拉紧弹力和气体绝缘断路器柜中灭弧室合闸反力的合力时，储能弹簧（5）释放储能拉力，通过分闸储能弹簧拉杆（215）、分闸摆臂（214），使主轴（201）产生反向旋转运动，并通过合闸摆臂（205）、合闸驱动连杆（213）、摇杆（206）、摇杆驱动连杆（209）、摇杆驱动连接块（211），使磁保持操动机构（3）中运动轴产生向下直线运动，回复到分闸状态；并带动辅助开关传动板（210）、辅助开关连杆（208）、辅助开关摆臂（207），使辅助开关（6）转动轴转动至分闸状态；主轴（201）带动分合闸指示板（202）转动至分闸指示位，带动隔离刀闭锁摆臂（203）转动，使隔离刀闭锁传动杆（212）退出隔离刀操作闭锁位。

电源供电，已储能指示灯（8）点亮的情况下，按下合闸操作按钮（9）时，磁保持机构控制器（7）控制储能电容（4）和磁保持操动机构（3）的励磁线圈正向导通，磁保持操动机构（3）产生合闸操作；按下分闸操作按钮（10）时，磁保持机构控制器（7）控制储能电容（4）和磁保持操动机构（3）的励磁线圈反向导通，磁保持操动机构（3）产生分闸操作。通过有线通讯接口可以查阅事件记录、断路器工作状态，进行远程分、合闸操作。智能手机通过无线通讯接口无线联接后，同样可以查阅事件记录、断路器工作状态，进行远程分、合闸操作。紧急情况下，可以使用手动套筒扳手，通过主轴（201）前端的六角头，手动转动主轴（201），进行紧急分闸操作。