CN219159670U - 一种快速涡流驱动换向阀 - Google Patents
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Abstract
一种快速涡流驱动换向阀，包括换向阀部分和涡流驱动部分；所述的换向阀部分包括阀体和换向阀杆；所述的涡流驱动部分包括外部壳体，壳体一端通过连接法兰与阀体连接，另一端设有法兰I；壳体内腔中设有合闸斥力线圈和分闸斥力线圈，合闸斥力线圈与分闸斥力线圈之间留有空间，斥力盘的盘体结构设在此空间中，斥力盘一端连接换向阀杆，换向阀杆穿过换向阀杆***阀体中。本实用新型通过上述结构，提供了一种动作时间短，开关分合闸状态稳定的快速涡流驱动换向阀。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压开关输电设备技术领域，是应用在高压六氟化硫气体绝缘金属封闭开关设备的断路器液压机构中的一种快速涡流驱动换向阀。
背景技术
随着电网的快速发展，500kV及220kV等电压等级的短路电流水平逐年攀升，部分变电站的母线短路电流水平已经接近或者超过了断路器的遮断容量，短路电流超标问题已经成为制约电网发展和电网安全运行的主要矛盾之一。
传统短路电流抑制措施主要有：设备投停、母线分列运行、线路出串运行、电网解环运行、采用高阻设备、变压器中性点装设小电抗等措施。现在多采用拉停线路、母线分列运行等措施降低电网的短路电流水平、但这些措施对电网运行的灵活性、可靠性以及经济型存在一定的负面影响。
针对常规短路电流抑制措施的弊端，电网提出柔性短路电流抑制技术，通过采用快速开关在故障期间动态改变***拓扑结构，母线短时分列运行，限制短路电流，同时降低对***正常运行的影响。故障切除后快速开关迅速闭合，避免了传统母线长期分列运行给电网带来的影响。
断路器动作时间分成机构启动时间即传统线圈换向阀动作时间T1、触头机械分离时间T2、短燃弧时间T3和燃弧区间T4四部分。
传统的换向装置一般为两种，一种是常规的开关，一种是快速开关。
常规开关线圈换向阀动作时间T1为15毫秒，触头机械分离时间T2为12毫秒，短燃弧时间T3为11毫秒，燃弧区间T4为10毫秒，总相应时间为48毫秒。
快速开关：线圈换向阀动作时间T1为3毫秒，触头机械分离时间T2为5毫秒，短燃弧时间T3为7毫秒，燃弧区间T4为25毫秒，总相应时间为25毫秒。
发明内容
本实用新型的目的是克服了现有结构的不足，提供一种快速涡流驱动换向阀。
为解决上述技术问题，本实用新型技术方案为：一种快速涡流驱动换向阀，包括换向阀部分和涡流驱动部分；所述的换向阀部分包括阀体和换向阀杆；所述的涡流驱动部分包括外部壳体，壳体一端通过连接法兰与阀体连接，另一端设有法兰I；壳体内腔中设有合闸斥力线圈和分闸斥力线圈，合闸斥力线圈与分闸斥力线圈之间留有空间，斥力盘的盘体结构设在此空间中，斥力盘一端连接换向阀杆，换向阀杆穿过换向阀杆***阀体中。
所述的壳体内设有法兰II，法兰II将壳体内部腔体分为机械腔体和电气腔体两部分；所述的合闸斥力线圈与分闸斥力线圈设在电气腔体中。
所述的斥力盘由盘体结构和圆柱结构组成，盘体结构设在合闸斥力线圈与分闸斥力线圈之间的，盘体结构一端连接阀体，另一端连接圆柱结构，所述的圆柱结构穿过法兰II，伸入机械腔体中。
所述的盘体结构和圆柱结构为一体化结构。
所述的圆柱结构端部连接有双稳态保持装置。
所述的双稳态保持装置包括安装在圆柱结构端部的连接盘，连接盘外圆周铰连有连杆，连杆另一端铰连弹簧，弹簧另一端与壳体内壁连接；所述的连杆及弹簧设有N组，均匀分布在连接盘外圆周与壳体之间。
所述的壳体内壁设有连接环，连接环外表面与壳体连接，内表面与弹簧连接。
本实用新型的有益效果是：
1.以斥力线圈代替传统线圈，大幅度缩短线圈反应时间。
2.以线圈驱动斥力盘直接带动换向换向阀杆，省去传统多级换向阀***转换时间。
3.以涡流驱动代替液压驱动，利用涡流驱动反应时间短能量大的特点极大的缩短整个阀***的动作时间。
综上，本实用新型结构反应动作时间从由传统的12-15ms缩短到3ms左右，动作时间得到了极大的缩短，完全满足电网柔性短路电流抑制技术的需求。
附图说明
图1分合线圈储能电容充放电回路图。
图2简化后分合线圈储能电容充放电回路图。
图3快速涡流驱动换向阀原理图。
图4快速涡流驱动换向阀结构图。
图5电涡流效应原理。
其中：1阀体，2换向阀杆，3合闸斥力线圈，4双稳态保持装置，5法兰I，6法兰II，7斥力盘，8连接法兰，9分闸斥力线圈。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
一种快速涡流驱动换向阀，包括换向阀部分和涡流驱动部分；所述的换向阀部分包括阀体1和换向阀杆2；所述的涡流驱动部分包括外部壳体，壳体一端通过连接法兰8与阀体1连接，另一端设有法兰I5；壳体内腔中设有合闸斥力线圈3和分闸斥力线圈9，合闸斥力线圈3与分闸斥力线圈9之间留有空间，斥力盘7的盘体结构设在此空间中。壳体内设有法兰II6，法兰II6将壳体内部腔体分为机械腔体和电气腔体两部分；合闸斥力线圈3与分闸斥力线圈9设在电气腔体中。
斥力盘7由盘体结构和圆柱结构组成，所述的盘体结构和圆柱结构为一体化结构。盘体结构设在合闸斥力线圈3与分闸斥力线圈9之间的，盘体结构一端连接阀体1，另一端连接圆柱结构，所述的圆柱结构穿过法兰II6，伸入机械腔体中。
所述的圆柱结构端部连接有双稳态保持装置4。双稳态保持装置4包括安装在圆柱结构端部的连接盘，连接盘外圆周铰连有连杆，连杆另一端铰连弹簧，弹簧另一端与壳体内壁连接；所述的连杆及弹簧设有N组，均匀分布在连接盘外圆周与壳体之间。优选的，连杆及弹簧设有2组。
斥力盘7一端连接换向阀杆2，换向阀杆2穿过换向阀杆2***阀体1中。阀体1与传统换向阀结构相同，通过换向阀杆2前后运动实现换向功能。
本实用新型的原理为：
涡流驱动换向阀主要是利用电涡流效应原理，也就是楞次定律，即感应电流产生的磁场方向总要阻碍引起电流磁通量的变化。如图5，左侧为通电线圈，右侧为金属盘，随着线圈内电容放电脉冲电流的变化，金属盘内会有感应电流，感应电流产生的磁场方向与线圈的磁场方向相反，从而在线圈和金属盘之间产生电磁斥力，推动斥力盘带传动连杆运动。
楞次定律:感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
快速涡流驱动换向阀总体工作如下：先对电容充电，电容放电，线圈中流过电容放电脉冲电流，金属斥力盘产生涡流，产生电磁斥力，斥力盘动作，带动传动件动作，最终带动换向阀动作。
如图1中所示，线圈电流的储能电容充放电回路，如图1所示，L1、R1位电容C的寄生电感、电阻，R2、L2位线路的等效电感、电阻，RC、LC为斥力线圈的寄生电感、电阻。图1可简化为图2。图中，VT为可控晶闸管，大部分使用IGBT。当电容充电完成后，关闭K,打开VT，电容C对斥力线圈放电，L1中流过电容放电脉冲电流，斥力盘动作。二极管D的作用是续流的作用，防止线圈对电容反向充电。
如图3所示，当斥力线圈的涡流驱动斥力盘动作后，由于斥力盘与换向换向阀杆是连接为一体的结构，所以斥力盘动作的时间以及特性就是换向换向阀杆动作的时间和特性，因此在极短的时间内实现阀***的分合闸位置的转换动作改变油路，从而控制液压机构动作，并且在保持装置的作用下保持在相应的分闸或者合闸位置。图示为快速涡流驱动换向阀合闸位置。
双稳态的弹簧保持装置在分闸位和合闸位保持弹簧均处于压缩状态，调整弹簧刚度、预压缩量和连杆尺寸可以调整保持力大小，实现开关分合闸状态的有效保持。
实施例1：
如图4所示：换向阀的阀体1通过连接法兰8和法兰II6把涡流驱动***连接在一起，双稳态保持装置4和运动部件的斥力盘7以及换向阀杆2连接到一起形成一个整体。因此当合闸斥力线圈3或者分闸斥力线圈9的涡流驱动斥力盘7动作后，由于斥力盘7和换向阀杆2是连接成整体的形式，所以斥力盘7的动作的时间以及特性就是换向阀杆2动作的时间和特性，在极短的时间内实现换向阀***的分合闸位置的转换动作改变油路起到换向的作用，控制阀换向从而控制液压机构动作，并且在双稳态保持装置4的作用下保持在相应的分闸位置或合闸位置。
图4中左边为换向阀分闸状态右边为合闸状态，分闸状态转换成合闸状态的过程是合闸操作，相反由合闸状态转换成分闸状态是分闸操作。
合闸操作是合闸斥力线圈3通过大电流后产生涡流驱动斥力盘7以及连带的换向阀杆2一同向右高速运动，最终到达右图的合闸位置，使中间油路与左侧油路连接，完成合闸换向操作。分闸操作是合闸斥力线圈9通过大电流后产生涡流驱动斥力盘7以及连带的换向阀杆2一同向左高速运动，最终到达左图的分闸位置，使中间油路与右侧油路连接，完成分闸换向操作。
Claims (7)
1.一种快速涡流驱动换向阀，其特征在于，包括换向阀部分和涡流驱动部分；
所述的换向阀部分包括阀体(1)和换向阀杆(2)；
所述的涡流驱动部分包括外部壳体，壳体一端通过连接法兰(8)与阀体(1)连接，另一端设有法兰I(5)；壳体内腔中设有合闸斥力线圈(3)和分闸斥力线圈(9)，合闸斥力线圈(3)与分闸斥力线圈(9)之间留有空间，斥力盘(7)的盘体结构设在此空间中，斥力盘(7)一端连接换向阀杆(2)，换向阀杆(2)穿过换向阀杆(2)***阀体(1)中。
2.根据权利要求1所述的一种快速涡流驱动换向阀，其特征在于，所述的壳体内设有法兰II(6)，法兰II(6)将壳体内部腔体分为机械腔体和电气腔体两部分；所述的合闸斥力线圈(3)与分闸斥力线圈(9)设在电气腔体中。
3.根据权利要求2所述的一种快速涡流驱动换向阀，其特征在于，所述的斥力盘(7)由盘体结构和圆柱结构组成，盘体结构设在合闸斥力线圈(3)与分闸斥力线圈(9)之间的，盘体结构一端连接阀体(1)，另一端连接圆柱结构，所述的圆柱结构穿过法兰II(6)，伸入机械腔体中。
4.根据权利要求3所述的一种快速涡流驱动换向阀，其特征在于，所述的盘体结构和圆柱结构为一体化结构。
5.根据权利要求3所述的一种快速涡流驱动换向阀，其特征在于，所述的圆柱结构端部连接有双稳态保持装置(4)。
6.根据权利要求5所述的一种快速涡流驱动换向阀，其特征在于，所述的双稳态保持装置(4)包括安装在圆柱结构端部的连接盘，连接盘外圆周铰连有连杆，连杆另一端铰连弹簧，弹簧另一端与壳体内壁连接；所述的连杆及弹簧设有N组，均匀分布在连接盘外圆周与壳体之间。
7.根据权利要求6所述的一种快速涡流驱动换向阀，其特征在于，所述的壳体内壁设有连接环，连接环外表面与壳体连接，内表面与弹簧连接。
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