三相不平衡换相开关的制作方法

本技术涉及三相不平衡换相开关，属于电气开关。

背景技术：

1、在低压三相四线制的城市居民和农网供电系统中，由于用电户多为单相负荷或者单相和三相负荷混用，并且负荷和用电时间通常均不同，电网中三相间不平衡电流是客观存在的，并且这种用电不平衡状况无规律性，也无法事先预知，导致低压供电系统三相负载的长期性不平衡。三相不平衡会给供电系统及设施带来以下危害：

2、（1）增加线路的电能损耗。在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过，这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。

3、（2）增加配电变压器的电能损耗。配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，由于配电变压器的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的，将会造成配电变压器损耗的增加。

4、（3）配电变压器出力减少。配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。当配电变压器处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少，其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关，三相负载不平衡越大，配电变压器出力减少越多。为此，配电变压器在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。

5、（4）配电变压器产生零序电流。配电变压器在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配电变压器若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通，这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，即要产生磁滞和涡流损耗，从而使配电变压器的钢构件局部温度升高甚至发热，配电变压器的绕组绝缘也可能因过热而加快老化，导致设备寿命降低。

6、（5）影响用电设备的安全运行。当配电变压器在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，其内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。同时，配电变压器在三相负载不平衡时运行，三相输出电流也不一样，而中性线就会有电流通过，因而使中性线产生阻抗压降，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化，负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高。在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。

7、（6）电动机效率降低。配电变压器在三相负载不平衡工况下运行，将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用，由于负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低，同时，电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大。

8、目前，传统的解决三相不平衡的解决方案是利用接触器或者可控硅作为执行器件，中央控制器作为检测单元，实时检测三相电流，实时调整负载的供电相位。从而达到三相平衡。但仍然存在以下缺陷：采用接触器作为执行器件，不能满足主干线路上的大电流参数的要求，各相之间的接触器无机械连锁，容易出现相间或者三相短路，相间切换速度慢，对于一些对切换速度有明确要求的使用场景不适用，也无法实现无感换相，无法开断短路电流，并且采用接触器换相，由于单个接触器为三相联动式，因此要想实现换相需要三个独立的接触器，三个独立的接触器虽然能够实现电气闭锁，但无法实现分相控制及相间的机械互锁；采用可控硅作为执行器件，回路无机械断口，各相工作位置不能直接指示，开断电流参数小，无法开断大短路电流，且拓扑结构及控制复杂。

技术实现思路

1、为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了三相不平衡换相开关，可实现采用不同相序为同一负载供电，并且能够实现相间机械互锁，避免出现相间或三相短路。

2、本实用新型实现上述目的的技术方案是：三相不平衡换相开关，包括分别与三相供电线路对应连接的三个断路器，各所述断路器设有各自的磁控操作机构，任意两相的磁控操作机构之间均设有互锁板，所述互锁板的主体呈长条状，两端分别设有向主体的同侧伸出的支点，各所述磁控操作机构的动铁芯均设有向外伸出的动铁芯压板，各所述互锁板均转动连接在任一所述磁控操作机构的同侧外壁上且均位于所述动铁芯压板的合闸方向侧，各所述互锁板的两个支点分别与相应两相的磁控操作机构的动铁芯压板相接触或留有间隙，各所述动铁芯压板的下方分别设有用于显示分合闸状态的分合闸状态显示面板。

3、三个所述断路器采用可独立操作的断路器且均竖向设置（即动、静触头上下设置），三个所述断路器优选排成一排布置，三个所述磁控操作机构设置在相应的所述断路器的正下方，可以固定安装在换相开关底板上。

4、所述互锁板与所述动铁芯压板构成换相开关的合闸互锁机构。通常，在各相均处于分闸状态时，各所述互锁板的两端支点与相对应的动铁芯压板不接触。

5、所述互锁板可以呈长条状的直板状，也可以呈长条状的弧形板状，优选呈长条状的直板状，其两端的两个支点优选与其主体部分垂直。

6、优选的，所述动铁芯压板固定设于相应磁控操作机构的动铁芯的底部，并水平向换相开关的前后两侧伸出。

7、优选的，三个所述互锁板位于同一平面内（指三个所述互锁板的外侧面和内侧面分别位于同一竖向平面内）。

8、优选的，ac相磁控操作机构之间的互锁板（相隔两相磁控机构之间的互锁板，或称ac相互锁板）为长互锁板，ab相磁控操作机构之间和bc相磁控操作机构之间的互锁板（相邻两相磁控机构之间的互锁板，或称ab相互锁板和bc相互锁板）均为短互锁板，两个所述短互锁板左右对称设置并位于所述长互锁板的两个支点之间。

9、优选的，任一所述磁控操作机构的外壁上固定设有互锁机构安装板，各所述互锁板均转动连接在所述互锁机构安装板上。

10、进一步的，所述互锁机构安装板竖向设置，固定连接在b相磁控操作机构的外壁上，也可以固定连接在换相开关底板上。

11、所述互锁板可以采用任意适宜的转动连接方式连接在所述互锁机构安装板上，例如，轴与轴套配合方式、轴孔配合方式或轴承配合方式等。

12、优选的，各所述互锁板均设有互锁板复位弹性件。

13、所述互锁板复位弹性件可以依据设置需要采用任意适宜的复位弹性件，例如，弹簧片或拉簧等，通常，所述互锁板复位弹性件的一端连接在所述互锁机构安装板上，另一端抵在或连接在相应的所述互锁板上。

14、优选的，各所述磁控操作机构的同侧外壁上均转动连接有凸轮（或称分闸凸轮），各所述凸轮的轮轴位于同一水平直线上，各所述凸轮的同侧端部均铰接在同一个联动板上，任一所述凸轮的侧面上设有向外伸出的用于转动凸轮的分闸接口或分闸手柄，各所述凸轮的轮面分别抵在相应的磁控操作机构的动铁芯压板上，或者分别与相应的磁控操作机构的动铁芯压板相接触或留有间隙。

15、所述凸轮和所述联动板构成换相开关的手动分闸机构。

16、优选的，所述磁控操作机构的外壁上固定设有手动分闸机构安装板，各所述凸轮均转动连接在所述手动分闸机构安装板上。

17、进一步的，所述手动分闸机构安装板竖向设置，固定连接在任意一个、任意两个或三个磁控操作机构的外壁上，或者固定连接在换相开关底板上。

18、所述凸轮可以采用任意适宜的转动连接方式连接在所述手动分闸机构安装板上，例如，轴与轴套配合方式、轴孔配合方式或轴承配合方式等。

19、分闸接口或分闸手柄通常设于与b相磁控操作机构相对应的凸轮上。

20、优选的，所述联动板设有联动板复位弹性件。

21、进一步的，所述联动板复位弹性件采用拉簧，所述拉簧的一端连接在所述联动板上，另一端连接在所述手动分闸机构安装板的相应侧上。

22、优选的，所述凸轮与所述互锁板（即所述合闸互锁机构与所述手动分闸机构）分别位于换相开关相对的两侧。

23、所述分合闸状态显示面板可以设于换相开关底板上，设有微动开关，任一断路器处于分闸状态时，其磁控操作机构的动铁芯压板与相应分合闸状态显示面板的微动开关压力接触。

24、本实用新型的有益效果是：所述合闸互锁机构的设置，实现了可选择的采用不同相序为同一负载供电，并且能够实现相间的机械互锁，避免出现相间或三相短路的情况，提高了供电系统的可靠性；所述手动分闸机构的设置，当供电系统出现紧急情况时，无论换相开关的哪一相处于合闸状态，都能手动使其快速分闸，并保证各相均处于分闸状态，避免供电系统出现更大的故障或损伤，且便于供电系统的维修维护；本实用新型还具备换相时间快、额定参数大、成本低廉和供电可靠性高等优点。