一种开关操作机构

摘要

本发明涉及一种开关操作机构，通过正转控制支路中串设有合闸中间继电器常开触点，反转控制支路中串设有分闸中间继电器常开触点，保证制动电阻支路中合闸或分闸继电器常闭触点断开后，再闭合正转控制支路或反转控制支路中的合闸中间继电器常开触点或分闸中间继电器的常开触点，确保开关合闸或分闸时制动电阻支路有效断开。该操作机构改变制动电阻接入电机支路的时机，破坏电源正负极经制动电阻接通的条件，解除开关合闸/分闸时制动电阻支路中继电器常闭触点断开时产生电弧、烧毁继电器的隐患，实现开关操作机构电机的快速启动和停止。

权利要求

1.一种开关操作机构，包括合闸继电器和分闸继电器，还包括电机支路、制动电阻支路、正转控制支路和反转控制支路，所述电机支路与制动电阻支路并联；所述正转控制支路与电机支路串联构成合闸控制回路；所述反转控制支路与电机支路串联构成分闸控制回路；其特征在于，所述正转控制支路中串设有合闸中间继电器常开触点；所述合闸中间继电器的控制回路中包括串联的合闸中间继电器线圈与合闸继电器常开触点；

所述反转控制支路中串设有分闸中间继电器常开触点；所述分闸中间继电器的控制回路中包括串联的分闸中间继电器线圈与分闸继电器常开触点。

2.根据权利要求1所述的开关操作机构，其特征在于，所述合闸继电器常开触点包括隔离开关合闸继电器常开触点及其并联的接地开关合闸继电器常开触点；所述分闸继电器常开触点包括隔离开关分闸继电器常开触点及其并联的接地开关分闸继电器常开触点。

3.根据权利要求1所述的开关操作机构，其特征在于，所述制动电阻支路还设有保护继电器的常闭触点，所述保护继电器的控制回路包括串联的保护继电器线圈与合闸中间继电器常开触点，合闸中间继电器常开触点并联有分闸中间继电器常开触点。

说明书

一种开关操作机构

技术领域

[0001] 本发明属于GIS变电站技术领域，具体涉及一种开关操作机构。

背景技术

[0002] 三工位隔离接地开关兼具隔离开关与接地开关两种功能，已广泛应用于GIS(金属封闭开关设备)。目前，三工位隔离接地开关控制回路比较复杂，控制回路中控制继电器触点会在断开或接通的瞬间产生电弧，而这种电弧会导致控制回路中的制动电阻被短接到电源正负极之间，在回路中形成较大的电流，导致控制继电器触点无法开断，最终烧毁控制继电器触点，造成控制回路故障，影响了三工位隔离接地开关的整体可靠性。

[0003] 现有技术中，如图1所示的一种典型三工位隔离接地开关操作机构，包括隔离开关控制回路、接地开关控制回路及电机回路。隔离开关控制回路包括：隔离开关分合闸控制开关CS-DS@1，隔离开关控制模块DS@1X，及微动开关Ldb、Lda，其中，CS-DS@1触点1-2、常闭触点Y1b4、合闸辅助继电器X2、微动开关Ldb依次串联到电源正极PC和电源负极NC两端，合闸辅助继电器X2并联有合闸主继电器X1，合闸辅助继电器X2的高电位端通过常开触点X1a4连接电源PC；相应的，CS-DS@1触点3-4、常闭触点X1b4、分闸辅助继电器Y2、微动开关Lda依次串联到电源正极PC和电源负极NC两端，分闸辅助继电器Y2并联有分闸主继电器Y1，分闸辅助继电器Y2的高电位端通过常开触点Y1a4连接电源PC。接地开关控制回路包括：接地分合闸开关CS-ES@1、接地开关控制模块ES@1X，及微动开关Leb、Lea，该接地控制回路结构与隔离开关相同。

[0004] 电机回路如图1所示，其控制原理为：

[0005] 将隔离开关分合闸控制开关CS-DS@1旋至合闸位置，其触点1-2接通，隔离开关控制模块DS@1X的合闸主继电器X1得电，其常开触点X1a1、X1a2、X1a3、X1a4闭合，常闭触点X1b1、X1b2打开，电机回路中沿①-②-③-④-⑤-⑥-⑦-⑧的支路(记为支路1)导通，电磁铁CCD得电，受其控制的微动开关CCD1闭合，电机回路中沿①-②-③-⑨-⑩-⑤-⑥-⑦-⑧的支路(记为支路2，包括正转控制支路①-②-③、⑨-⑩-⑤-⑥-⑦-⑧和电机支路③-⑨)导通，电机M得电正向运转，隔离开关执行合闸。合闸到位后，微动开关Ldb断开，隔离开关控制模块DS@1X的合闸主继电器X1失电，其常开触点X1a1、X1a2、X1a3恢复至打开状态，支路1断开，电机M失电，CCD失电，常闭触点X1b1闭合，回路 (其中为制动电阻支路)接通，制动电阻RM并联至电机两端进行能耗制动直
至电机停止，隔离开关合闸结束。

[0006] 在合闸到位时，即如图2所示的T2时间段，合闸主继电器X1失电，其常开触点X1a1、X1a2、X1a3打开和常闭触点X1b1闭合的过程中，触点的两个电极间会有电弧产生，如果上述不能在尽可能短的时间内熄灭电弧，在T2时间段内因为电弧的存在，合闸主继电器X1的常开触点和常闭触点同时处于导通状态，形成图1电机回路中沿(即正转控制支路和制动电阻支路串联)的支路，这个支路中仅有RM一个负载，其电阻值仅有1～2欧姆，而电机回路电源小母线的额定电压为DC110V～DC220V，这样这条支路中的电流至少会达到50安培，相当于电源正负极短路，如此大的电流已经超出了合闸主继电器X1的常开触点和常闭触点的承受能力，导致继电器触点烧毁，最终造成整个控制回路故障。

[0007] 在隔离开关分闸时，会造成同样的问题：将隔离开关分合闸控制开关CS-DS@1旋至分闸位置，其触点3-4接通，隔离开关控制模块DS@1X的分闸主继电器Y1得电，其常开触点Y1a1、Y1a2、Y1a3、Y1a4闭合，常闭触点Y1b1、Y1b2打开，电机回路中沿的支路导通，电磁铁CCD得电，受其控制的微动开关CCD1闭合，电机回路中沿 的支路(记为支路4，包括反转控制支路
和电机支路⑨-③)导通，电机M得电反向运转。分闸到位
后，微动开关Lda断开，隔离开关控制模块DS@1X的分闸主继电器Y1失电，其常开触点Y1a1、Y1a2、Y1a3恢复至打开状态，支路3断开，电机M失电，CCD失电，常闭触点Y1b1闭合，回路(即制动电阻支路和电机支路串联)接通，制动电阻RM并联至电
机两端进行能耗制动直至电机停止，隔离开关分闸动作结束。

[0008] 在分闸到位时，即如图3所示的T4时间段，分闸主继电器Y1失电，常开触点Y1a1、Y1a2、Y1a3打开和常闭触点Y1b1闭合的过程中，触点的两个电极间会有电弧产生，如果上述触点不能在尽可能短的时间内熄灭电弧，T4时间段内因为电弧的存在，分闸主继电器Y1的常开触点和常闭触点同时处于导通状态，形成图1电机回路中沿(即制动电阻支路和反转控制支路)的支路，这个支路中仅有RM一个负载，其电阻值仅有1～2欧姆，而电机回路电源小母线的额定电压为DC110V～DC220V，这样这条支路中的电流至少会达到50安培，相当于电源正负极短路，如此大的电流已经超出分闸主继电器Y1的常开触点和常闭触点的承受能力，导致继电器触点烧毁，最终造成整个控制回路故障。

[0009] 目前，国外同类型产品通过采用大功率继电器、提高继电器的动作精度等方式解决此类问题，但从控制原理上依然存在上述故障隐患，即开关合闸时，合闸控制回路中合闸继电器常开触点(开关份闸时，分闸控制回路中分闸继电器常开触点)已经闭合，而制动电阻支路中合闸继电器常闭触点(分闸继电器常闭触点)断开瞬间产生电弧，使制动电阻短接到电源正负极之间，形成大电流最终烧坏继电器触点的隐患；开关合闸到位时，合闸控制回路中合闸继电器常开触点(开关分闸到位时，分闸控制回路中分闸继电器常开触店)断开瞬间产生电弧，而此时制动电阻支路中合闸/分闸继电器常闭触点已经闭合，使制动电阻短接到电源正负极间，形成大电流烧坏继电器触点的隐患。

发明内容

[0010] 本发明的目的是提供一种开关操作机构，用于解决开关合闸/分闸时制动电阻支路中继电器常闭触点断开时产生电弧、烧毁继电器的问题。

[0011] 为解决上述技术问题，本发明提出一种开关操作机构，包括合闸继电器和分闸继电器，还包括电机支路、制动电阻支路、正转控制支路和反转控制支路，所述电机支路与制动电阻支路并联；所述正转控制支路与电机支路串联构成合闸控制回路；所述反转控制支路与电机支路串联构成分闸控制回路；

[0012] 所述正转控制支路中串设有合闸中间继电器常开触点；所述合闸中间继电器的控制回路中包括串联的合闸中间继电器线圈与合闸继电器常开触点；

[0013] 所述反转控制支路中串设有分闸中间继电器常开触点；所述分闸中间继电器的控制回路中包括串联的分闸中间继电器线圈与分闸继电器常开触点。

[0014] 进一步的，所述合闸继电器常开触点包括隔离开关合闸继电器常开触点及其并联的接地开关合闸继电器常开触点；所述分闸继电器常开触点包括隔离开关分闸继电器常开触点及其并联的接地开关分闸继电器常开触点。

[0015] 进一步的，所述制动电阻支路还设有保护继电器的常闭触点，所述保护继电器的控制回路包括串联的保护继电器线圈与合闸中间继电器常开触点，合闸中间继电器常开触点并联有分闸中间继电器常开触点。

[0016] 本发明的有益效果是：通过正转控制支路中串设有合闸中间继电器(MC)常开触点，反转控制支路中串设有分闸中间继电器(MT)常开触点，保证制动电阻支路中合闸或分闸继电器常闭触点断开后，再闭合正转控制支路或反转控制支路中的合闸中间继电器常开触点或分闸中间继电器的常开触点，确保开关合闸或分闸时制动电阻支路有效断开。该操作机构改变制动电阻接入电机支路的时机，破坏电源正负极经制动电阻接通的条件，解除开关合闸/分闸时制动电阻支路中继电器常闭触点断开时产生电弧、烧毁继电器的隐患，实现开关操作机构电机的快速启动和停止。

附图说明

[0017] 图1是现有技术三工位隔离接地开关操作机构的原理示意图；

[0018] 图2是现有技术开关操作机构合闸时电机回路触点动作时序图；

[0019] 图3是现有技术开关操作机构分闸时电机回路触点动作时序图；

[0020] 图4是本发明一种开关操作机构的原理示意图；

[0021] 图5是本发明开关操作机构合闸时电机回路触点动作时序图；

[0022] 图6是本发明的基本原理图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

[0024] 本发明的一种开关操作机构的实施例：

[0025] 本发明的核心思想如图6所示，在原有电路的基础上，增加了中间继电器MC和MT(继电器MC和MT见图4)，中间继电器MC和MT受分合、闸继电器的控制，将中间继电器MC和MT常开触点串入到控制回路中。

[0026] 具体的，本发明的开关操作机构包括：合闸继电器和分闸继电器，还包括电机支路、制动电阻支路、正转控制支路和反转控制支路，正转控制支路中串设有合闸中间继电器MC常开触点，反转控制支路中串设有分闸中间继电器MT常开触点。如图6所示(制动电阻支路中串设了分、合闸继电器的常闭触点，图6中未画出，可以参见图4)，正转控制支路包括电源正极PM到合闸中间继电器MC常开触点MC1的支路，和合闸中间继电器MC常开触点MC2到电源负极NM的支路。反转控制支路包括电源正极PM到分闸中间继电器MT常开触点MT1的支路，和分闸中间继电器MT常开触点MT2到电源负极NM的支路。

[0027] 如图6所示，电机支路与制动电阻支路并联，正转控制支路与电机支路串联构成合闸控制回路，反转控制支路与电机支路串联构成分闸控制回路。合闸中间继电器的控制回路中包括串联的合闸中间继电器线圈与合闸继电器常开触点(图6未画出，如图4所示)。分闸中间继电器的控制回路中包括串联的分闸中间继电器线圈与分闸继电器常开触点(如图4所示)。

[0028] 合闸时，只有在制动电阻支路中合闸继电器常闭触点已经断开的情况下，上述合闸控制回路的中间继电器常开触点MC1、MC2才会闭合，因此，确保开关合闸时制动电阻支路的有效断开；分闸时，只有在制动电阻支路中分闸继电器常闭触点已经断开的情况下，上述分闸控制回路的中间继电器常开触点MT1、MT2才会闭合，确保开关分闸时制动电阻支路的有效断开。即合闸/分闸时，只有当合闸/分闸继电器动作完毕，中间继电器才会动作，接通合闸/分闸控制回路并断开制动电阻支路，实现开关操作机构电机的快速启动，解除开关合闸/分闸时制动电阻支路中继电器常闭触点断开时产生电弧、烧毁继电器的隐患。

[0029] 为了使本发明的开关操作机构同时具有隔离开关和接地开关两种功能，本发明的开关操作机构分别设有控制隔离开关的合闸继电器和分闸继电器，和控制接地开关的合闸继电器和分闸继电器。相应的，合闸中间继电器的控制回路中的合闸继电器常开触点，还设有隔离开关合闸继电器常开触点及其并联的接地开关合闸继电器常开触点；分闸中间继电器的控制回路的分闸继电器常开触点，还设有隔离开关分闸继电器常开触点及其并联的接地开关分闸继电器常开触点。

[0030] 为了确保制动电阻在合闸/分闸到位时可靠断开，制动电阻支路还设有保护继电器的常闭触点，保护继电器的控制回路包括串联的保护继电器线圈与合闸中间继电器常开触点，合闸中间继电器常开触点并联有分闸中间继电器常开触点，确保合闸/分闸继电器常开触点断开后接入制动电阻支路，避免了开关合闸到位时，合闸控制回路中合闸继电器常开触点(开关分闸到位时，分闸控制回路中分闸继电器常开触点)断开瞬间产生电弧，而此时制动电阻支路中合闸/分闸继电器常闭触点已经闭合，使制动电阻短接到电源正负极间，形成大电流烧坏继电器触点带来的隐患，实现开关操作机构电机的快速制动。

[0031] 下面给出一个具体的实施例，本实施例以三工位隔离开关为例。

[0032] 如图4所示为本发明所提供的三工位隔离接地开关操作机构，包括隔离开关控制回路、接地开关控制回路及电机回路。其中，电机回路包括电机支路、制动电阻支路、正转控制支路和反转控制支路；电机支路包括电机M；制动电阻支路包括依次串联的制动电阻RM，合闸继电器常闭触点CX1b1、CX2b1，分闸继电器常闭触点TX1b1、TX2b1，保护继电器常闭触点RXb1、RXb2；正转控制支路包括MCa1、MCa2所在的支路和MCa3所在的支路；反转控制支路包括MTa1、MTa2所在的支路和MTa3所在的支路。隔离开关控制回路包括：隔离开关分合闸控制开关CS-DS@1，隔离开关控制模块，及微动开关，其中隔离开关控制模块设有合闸继电器CX1和分闸继电器TX1。接地开关控制回路包括：接地分合闸开关CS-ES@1、接地开关控制模块，及微动开关，该接地控制回路结构与隔离开关相同，其中接地开关控制模块包括设有合闸继电器CX2和分闸继电器TX2。电机回路根据隔离开关分合闸控制开关CS-DS@1和接地开关分合闸控制开关CS-ES@1接受的操作命令完成操作机构分合闸命令。

[0033] 图4中，当三工位隔离接地开关CS-DS@1接收到合闸信号后，隔离开关合闸继电器CX1线圈得电，其常开触点CX1a1闭合，接通电源正极PC，形成自保持回路；常闭触点CX1b1断开，将制动电阻RM所在的回路断开；常开触点CX1a2闭合，合闸中间继电器MC线圈得电，进而合闸中间继电器MC的常开触点MCa1～MCa3闭合，电机正向转动回路接通，电机正向转动，带动操作机构进行合闸，实现电机的快速启动，避免了制动电阻RM经过回路MCa1-MCa2-RM-TX2b1-TX1b1-CX2b1-CX1b1-RXb1-RXb2-MCa3连接电源正极PM、负极NM使流过的大电流烧坏继电器触点。

[0034] 从图5可知，隔离开关合闸时电机回路中各触点动作时序图中可以看出，CX1常闭触点打开与MC常开触点(与MT常开触点时序相同)接通存在时间差t1，使得在电机接通时，制动电阻RM已经从电源回路断开，可以保证在电机接通的瞬间制动回路可靠断开。

[0035] 此外，合闸中间继电器MC的常开触点MCa4与保护继电器RX的线圈串接，使串联在电阻制动回路中的常闭触点RXb1与RXb2断开。合闸到位后，微动开关Ldb断开，隔离开关合闸继电器CX1断开，其常开触点CX1a2断开；进而中间继电器MC线圈失电，其触点MCa1～MCa4断开，使电机M和保护继电器RX依次失电。只有合闸继电器MC的触点断开，保护继电器RX才会失电，其触点RXb1与RXb2才会闭合，也就是说，由于保护继电器RX返回时间的存在，合闸继电器MC的常开触点MCa1～MCa3断开与保护继电器RX的常闭触点闭合具有一定的时间差t4，这个时间差保证了电源正极与负极不会在电机断电的瞬间经MCa1-MCa2-RM-TX2b1-TX1b1-CX2b1-CX1b1-RXb1-RXb2-MCa3的回路接通，避免了大电流的产生，触点RXb1与RXb2闭合后，制动电阻与电机M组成的回路消耗了电机的动能，从而达到电机快速制动的目的。制动过程结束，此时整个电机回路恢复至合闸操作前的状态，重新具备进行下一个操作的条件。

[0036] 隔离开关分闸、接地开关合闸、接地开关分闸与上述隔离开关合闸的控制方法分析思路相同，在此不再赘述。

[0037] 利用本发明构成的三工位隔离接地开关操作机构电机快速启动、制动电路，利用继电器级联的动作时间差特点，改变了制动电阻接入电机回路的时机，破坏了电源正负极经制动电阻接通的条件，实现了三工位隔离接地开关操作机构驱动电机可靠控制，消除了三工位隔离接地开关操作机构动作时，电源正负极经制动电阻接通的故障隐患，解决了电机回路中继电器触点断开时产生电弧、烧毁继电器的问题。

[0038] 上述实施例中以三工位开关为例，其中隔离开关部分与接地开关部分是相互独立的，因此，显然也可以应用在不带接地开关的隔离开关上，甚至是其他的开关设备中。