CN100454461C - 双断口组合柱式特高压倍速分断断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力设备使用的断路器，尤其是双断口组合柱式特高压倍速分断断路器。包括绝缘支柱和安装在绝缘支柱顶端的分断装置，分断装置上并联有均压电容，所述的分断装置包括串联的两个分断器和两个分、合闸电阻箱，绝缘支柱包括分别支撑在分断器上的侧绝缘支柱和支撑在两个分断器公共端的中间绝缘支柱；侧绝缘支柱包括呈三角形排列的三根侧支撑绝缘支柱，中间绝缘支柱包括平行设置的绝缘拉杆支柱和中间支撑绝缘支柱。本发明采用组合绝缘支柱，可以利用超高压绝缘支柱组装成特高压支柱，有效降低生产成本，同时分断器具有倍速分断功能，减少了分、合闸电弧和操作多电压。

Description

双断口组合柱式特高压倍速分断断路器

技术领域

本发明涉及一种电力设备使用的断路器，尤其是双断口组合柱式特高压倍速分断断路器。

背景技术

电力设备开关常要用到断路器，作为高压或特高压断路器使用的时候要求分断速度越快越好、时间越短越好，因为高压电气设备的动触头和静触头接近的时候容易产生电弧，分断速度越快产生电弧的时间越短，对设备的损害越小。另外，长距离无负载或负载很小的带电线路在分、合闸时会在电网中形成非常高的操作过电压。如果这些过电压没有一个特殊的设备加以限制，那么在特高压电网中就要采取过度绝缘措施，而这必然会大幅度增加成本。限制操作过电压的有效途径就是用装有分、合闸电阻的断路器来对这些电路进行切换，分、合闸电阻可以将过电压限制在一个相对较低的水平。现有的带有合闸电阻的高压断路器触头，以阿尔斯通(中国)公司(ALSTOM)的FXT16D型SF6断路器触头为代表，由安装在绝缘腔体中的动触头和静触头组成，静触头固定安装在绝缘腔体中，连接有合闸电阻；动触头铰接在绝缘拉杆上，动触头与静触头的相对运动速度取决于绝缘拉杆的运动速度，为了提高开关的分断速度，只有提高绝缘拉杆的运动速度，而这又会大幅度提高生产成本和功率消耗，同时绝缘拉杆的运动速度提高后又会造成较大的运动冲击力，影响设备的使用寿命。本人的另一专利申请“特高压断路器四极倍速分断触头”(申请号CN200510112962.7)提供了一种高速分断触头，在分闸动作时，动触头和静触头同时向相反的方向移动，极大地提高了触头的分断速度，使断路器的分断能力大为提高。但该触头只有在合闸的时候接入合闸电阻，能避免合闸过电压，却不能避免分闸过电压现象。日本是特高压断路器研究较早的国家，但主要是采用GIS方案，必须配两只以上操作机构和特高压绝缘套管，可靠性低，加工难度大。本人还有一个专利申请“特高压断路器多级灭弧分断装置”，该装置同时安装有分、合闸电阻，较好地解决了上述问题。在实际使用时，上述分断装置必须要配有绝缘套管才可以使用。电压级别越高，对绝缘性能的要求也越高，制造的难度也越大，如何利用较低要求的绝缘支柱组装成简单可靠的特高压断路器是广大工程技术人员面临的新的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、合理可靠、成本低廉、分断速度快，同时安装有灭弧电阻的双断口组合柱式特高压倍速分断断路器。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明所述的双断口组合柱式特高压倍速分断断路器包括绝缘支柱和安装在绝缘支柱顶端的分断装置，分断装置上并联有均压电容，所述的分断装置包括串联的两个分断器，分断器上各并联一组均压电容，绝缘支柱包括分别支撑在分断器上的侧绝缘支柱和支撑在两个分断器公共端的中间绝缘支柱；侧绝缘支柱包括呈三角形排列的三根侧支撑绝缘支柱，中间绝缘支柱包括平行设置的绝缘拉杆支柱和中间支撑绝缘支柱。

所述的分断器包括绝缘外壳、安装在绝缘外壳中的绝缘套筒以及设置在绝缘套筒中的静触头和动触头；在绝缘外壳位于静触头的一侧固定连接电阻箱；

静触头包括固定设置在绝缘套筒中的绝缘导向板以及插装在绝缘导向板上的主触点、电阻触点和灭弧触点、固定设置在绝缘套筒端面的端盖板，主触点、电阻触点和灭弧触点分别通过弹簧与绝缘导向板弹性连接，主触点与灭弧触点通过软导线电连接，主触点的末端与固定插装在端盖板中的连接杆电连接；主触点与绝缘导向板之间的弹性运动间隙小于灭弧触点与绝缘导向板之间的弹性运动间隙；电阻触点与绝缘导向板之间的弹性运动间隙大于灭弧触点与绝缘导向板之间的弹性运动间隙；电阻触点的末端通过软导线与固定插装在端盖板中的电阻接线柱电连接；

动触头包括固定设置在绝缘套筒中的内绝缘支撑板、外绝缘支撑板以及插装在两层绝缘支撑板中的灭弧动触点，灭弧动触点上固定安装有导电盘，导电盘位于内绝缘支撑板和外绝缘支撑板之间；主动触点和电阻动触点通过该导电盘与灭弧动触点固定连接在一起，主动触点、电阻动触点、灭弧动触点插装在内绝缘支撑板上、其位置分别与主触点、电阻触点、灭弧触点相对应，内绝缘支撑板上与电阻动触点、灭弧动触点相对应的位置设置有汽缸套，电阻动触点、灭弧动触点的中段带有活塞，并与汽缸套的内壁形成活塞配合，灭弧动触点的末端带有连接板；

电阻箱包括壳体和固定安装在壳体中的灭弧电阻、连接杆延长杆，壳体的两端分别固定安装电阻箱端盖，灭弧电阻和连接杆延长杆的两端均插装在电阻箱端盖中，灭弧电阻和连接杆延长杆的两端伸出电阻箱端盖的部分带有插头，其一端的插头与静触头上的电阻接线柱以及连接杆相配合，另一端的插头与金属端帽插接在一起；

两分断器的动触头相对成一字形排列并串联在一起，连接板通过连杆拐臂机构与设置在中间支撑绝缘支柱底端的驱动装置传动连接，两分断器的连接板通过软导线电连接。

所述的绝缘套筒包括外筒以及套装在外筒中的内筒，内筒为分段结构，绝缘导向板、内绝缘支撑板和外绝缘支撑板安装在内筒各分段的连接处；

在分闸状态下，主触点与主动触点之间的距离最大，灭弧触点与灭弧动触点之间的距离其次，电阻触点与电阻动触点之间的距离最小；

灭弧触点位于绝缘导向板的中心，多个主触点和电阻触点环绕在灭弧触点的周围；

灭弧动触点和电阻动触点的一侧设置有吹弧管，吹弧管的顶端分别朝向灭弧动触点和电阻动触点的顶端，其下端贯穿灭弧动触点或电阻动触点上的活塞；活塞上带有安装有单向阀的排气口。

驱动装置为液压缸驱动装置，其动力轴通过绝缘拉杆和拐臂机构与连接板连接。

在分断器位于中间绝缘支柱的一侧安装有光能电子电流互感器，所述的光能电子电流互感器包括缠绕在环形铁芯上的感应线圈和光缆，环形铁芯和感应线圈套装在连接板上，光缆缠绕在中间支撑绝缘支柱上，感应线圈连接到模拟数字转换器的信号输入端，模拟数字转换器的信号输出端连接到光调制器的信号输入端，光调制器的信号输出端通过光缆连接到光解调器的信号输入端，光解调器的信号输出端连接到信号读取装置，光解调器和信号读取装置安装在中间支撑绝缘支柱的底座上。

驱动装置为永磁闭锁液压操作机构，包括差动式液压缸、由液压缸驱动的动力轴，液压缸的有杆腔油道口通过油管与主储压器连通，液压缸的无杆腔油道口通过主换向阀连接主储压器，主换向阀的一个通道两边分别通过管道连接液压缸的无杆腔油道口和主储压器，另一个通道的两边分别通过管道连接液压缸的无杆腔油道口和油箱，油箱的出油口通过液压泵和单向阀与主储压器连通；动力轴通过销轴连接有闭锁机构；

所述的闭锁机构包括机构外壳、安装在机构外壳中的铁芯、环绕铁芯设置在机构外壳中的永磁体，永磁体固定安装在机构外壳的内壁上，其磁极与铁芯的轴线垂直设置，铁芯的两端带有闭锁驱动轴，闭锁驱动轴穿过两侧端盖，其中一端的闭锁驱动轴通过销轴和杠杆与动力轴连接。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

1、采用组合绝缘支柱，可以利用超高压绝缘支柱组装成特高压支柱，有效降低生产成本和加工难度，且支柱的抗弯能力强1倍以上。

2、电阻采用分组分断，能同时满足合闸和分闸对电阻阻值的要求，能降低电阻消耗的功率60％以上，并使分、合闸过电压值接近最理想值。

3、采用组合柱式断路器可免去绝缘套管，解决了特高压断路器制造的一个巨大难题。

4、采用光能电子互感器，断路器保护中不需单独设置电流互感器。特高压电流互感器生产的技术要求非常高、成本大，这种方式在降低成本的同时，还能利用光缆支柱增强断路器的机械强度。

5、使用永磁闭锁操作机构，使液压回路大幅度简化，并进一步提高了开关的可靠性。

6、采用单一操作机构，简化了特高压断路器操作系统，并提高了分级操作的精度。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

图2是图1的D-D剖视图；

图3是分断装置的结构示意图；

图4是图3的B-B剖视图；

图5是电阻箱的结构示意图；

图6是图5的A-A剖视图；

图7是光能电子电流互感器的结构示意图；

图8是光能电子电流互感器的电原理图；

图9是永磁闭锁液压操作机构的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的双断口组合柱式特高压倍速分断断路器包括绝缘支柱和安装在绝缘支柱顶端的分断装置，分断装置上并联有均压电容。所述的分断装置包括串联的两个分断器B1、B2，分断器B1、B2上各并联一组均压电容C1、C2，均压电容C1、C2的作用是可以将电压平均分配到两个分断器B1、B2。绝缘支柱包括分别支撑在分断器B1、B2上的侧绝缘支柱和支撑在两个分断器公共端的中间绝缘支柱；各绝缘支柱和分断器B1、B2的外表面均带有绝缘磁环。如图2所示，侧绝缘支柱包括呈三角形排列的三根侧支撑绝缘支柱A1，中间绝缘支柱包括平行设置的绝缘拉杆支柱A2和中间支撑绝缘支柱A3。这种结构使得单根支柱的直径大幅度减小，既便于生产加工，又可以提高整体结构的抗弯度和可靠性，单根支柱出现故障的时候整体结构仍然可以保持稳定。三根侧支撑绝缘支柱A1只起到支撑的作用，绝缘拉杆支柱A2在具有支撑分断器B1、B2作用的同时还兼有容纳绝缘拉杆A6的作用，中间支撑绝缘支柱A3不仅具有支撑分断器B1、B2的作用同时还是光缆T7的支撑杆。

如图3-6所示，本发明所述的分断装置包括绝缘外壳1、安装在绝缘外壳1中的绝缘套筒7以及设置在绝缘套筒7中的静触头和动触头，以及固定安装在绝缘外壳1一端的电阻箱35。绝缘外壳1的外侧带有磁裙，绝缘外壳1与绝缘套筒7之间带有气室77，气室77中可以填充SF₆等绝缘气体，也可以填充绝缘胶，以提高绝缘效果。

另外，为便于安装，还可以将绝缘套筒7设计成可以分段安装的结构。绝缘套筒7包括外筒以及套装在外筒中的内筒，内筒为分段结构，绝缘导向板34、内绝缘支撑板72和外绝缘支撑板73等横向设置的部件安装在内筒各分段的连接处。生产过程中，只要将一段一段的组件分段组装在一起即可。当然，绝缘套筒7也可以设计成不分段的一体化结构。

静触头包括固定设置在绝缘套筒7中的绝缘导向板34以及插装在绝缘导向板34上的主触点31、电阻触点32和灭弧触点33、固定设置在绝缘套筒7端面的端盖板50。灭弧触点33位于绝缘导向板34的中心，弹簧10套装在灭弧触点33上，并通过固定在灭弧触点33上的弹簧座将弹簧10固定在弹簧座与绝缘导向板34之间，弹簧座下方的绝缘导向板34上固定有筒状的定位筒101，套在弹簧10的外面。主触点31、电阻触点32和灭弧触点33均采用这种相似的结构分别通过弹簧与绝缘导向板34弹性连接。定位筒101的作用一方面是可以将弹簧定位，另一方面通过调整定位筒101的高度也就可以调整灭弧触点33的运动间隙，以便与其他触点的时差相配合。主触点31和电阻触点32各有三个，间隔环绕设置在灭弧触点33的周围。通过这种环形设置，可使灭弧触点33的直径大幅增加，顶端的曲率减小，能有效减少容性电弧的复燃。另外，主触点31和电阻触点32分离设置后，触头的运动惯性减小，有利于提高分、合闸的速度。主触点31与灭弧触点33通过软导线电连接，主触点31的末端与固定插装在端盖板50中的连接杆37电连接，灭弧触点33可滑动地插装在连接杆37中；设计各触点的长度时，使主触点31与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙小于灭弧触点33与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙；电阻触点32与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙大于灭弧触点33与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙；电阻触点32的末端通过软导线与固定插装在端盖板50中的电阻接线柱51电连接；

如图3所示，动触头包括固定设置在绝缘套筒7中的内绝缘支撑板72、外绝缘支撑板73以及插装在两层绝缘支撑板中可以上下滑动的灭弧动触点143、插装在内绝缘支撑板72中可以滑动的主动触点141和电阻动触点142。在灭弧动触点143上位于内绝缘支撑板72和外绝缘支撑板73之间的部分固定安装有导电盘1421，主动触点141和电阻动触点142通过该导电盘1421与灭弧动触点143固定连接在一起。如图4所示，主动触点141、电阻动触点142、灭弧动触点143分别可滑动地插装在内绝缘支撑板72上、其位置分别与主触点31、电阻触点32、灭弧触点33相对应，内绝缘支撑板72上与电阻动触点142、灭弧动触点143相对应的位置设置有汽缸套144。电阻动触点142和灭弧动触点143的中段带有活塞、并分别位于各自的汽缸套144中，与汽缸套的内壁形成活塞配合。为了利用汽缸套144中的压缩气体提高灭弧的效率，在电阻动触点142和灭弧动触点143的活塞上设置有贯通活塞的吹弧管145，吹弧管145的上端开口分别朝向电阻动触点142和灭弧动触点143的顶端。为了减少合闸阻力，在活塞上设置带有单向阀的排气口41。为了便于与其他设备连接，在灭弧动触点143的末端带有连接板1422。

为了保证在合闸时主触点31不产生电弧、保证灭弧电阻352的有效接入时间、防止合闸过电压，在分闸状态下，应该保证主触点31与主动触点141之间的距离最大，灭弧触点33与灭弧动触点143之间的距离其次，电阻触点32与电阻动触点142之间的距离最小。也就是说，如本实施例所示，在动触头各触点长度相同的情况下，静触头上的主触点31最短，灭弧触点33次之，电阻触点32最长。

灭弧电阻352分组设置，固定安装在电阻箱35中。如图5所示，电阻箱35包括壳体351和固定安装在壳体351中的灭弧电阻352、连接杆延长杆371。壳体351为金属外壳，壳体351的两端分别固定安装绝缘材料制成的电阻箱端盖353、354，灭弧电阻352和连接杆延长杆371的两端均插装在电阻箱端盖353、354中，伸出电阻箱端盖353、354的部分带有插头，其一端插头与静触头上的电阻接线柱51以及连接杆37相配合，另一端插头与金属端帽355插接在一起。装配完成以后，通过壳体351和绝缘外壳1端部的法兰盘将两者固定连接在一起，使连接杆延长杆371插在连接杆37上，灭弧电阻352插在电阻接线柱51上。灭弧电阻352和壳体351通过金属端帽355连接在一起，形成等电位。当灭弧电阻352的长度较长时，还可以在电阻箱35中设置支撑板，支撑在灭弧电阻352的腰部。

如图6所示，灭弧电阻352共分三组，分别通过导线、电阻接线柱51与三个电阻触点32电连接。主触点31和电阻触点32的安装方法与灭弧触点33相同，只是根据其不同的作用，各触点的运动间隙有所不同。主触点31与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙小于灭弧触点33与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙；电阻触点32与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙大于灭弧触点33与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙。具体的数值可以根据需要计算得出。在此不做进一步的论述。

当然，主动触点141、电阻动触点142的数量不局限于三个，也可以是两个或者更多。或者通过调整动触头上各触点的长度来改变各触点之间的距离，只要各触点之间的距离关系与上述一致即可。

另外，在绝缘套筒7中还可以设置分子筛71等装置。本实施例中将分子筛71嵌装在绝缘导向板34上。当然，也可以采用其他的安装方式，例如还可以将分子筛71作为单独的一层设置在绝缘套筒7中。

当触头初始在接合状态，主触点31与主动触点141接触，电流直接通过主动触点141和主触点31导通。当接到分断信号时，操作机构带动动触头向下运动，静触头在动触头各触点摩擦力作用下克服弹簧的弹力一起向下运动。与此同时，弹簧10在各触点的作用下被压缩，当静触头各触点上的弹簧座下端运动到定位筒101处时，被定位筒101阻挡，不再向下运动，而动触头继续向下运动。

因为主触点31的活动间隙最小，因此首先断开的是主触点31和主动触点141。而此时，电阻触点32、灭弧触点33还分别与电阻动触点142、灭弧动触点143接合，绝大部分电流经过灭弧触点33和灭弧动触点143，因此主触点31和主动触点141分断的时候不会产生电弧。

这时，动触头继续向下运动，灭弧触点33和灭弧动触点143分离，在分闸机构动力和弹簧弹力的双重作用下，灭弧触点33和灭弧动触点143以两倍于分闸机构的相对速度向相反方向移动，电弧迅速熄灭。当切断大电流时，电弧产生的热能使灭弧室气体迅速膨胀，推动动触头加速向下运动，使电弧更加迅速熄灭。为进一步提高小电流时的灭弧效率，在灭弧动触点143的一侧设置了吹弧管145，当灭弧动触点143向分闸方向移动时在汽缸套144里产生压缩气体，这些气体通过吹弧管145吹向灭弧动触点143顶端，将电弧吹灭。设置排气口41的作用是当灭弧动触点143向合闸方向移动的时候可以通过排气口41进气，避免在汽缸套144中产生真空，影响合闸的速度。

由于电阻触点32的弹性运动间隙最大，因此在分闸过程中电阻触点32和电阻动触点142最后分离。在灭弧触点33和灭弧动触点143分离后大约30毫秒电阻触点32和电阻动触点142才分离，使灭弧电阻352在分闸时保证有效接入时间，可以防止产生分闸过电压。当然，具体的参数可以根据实际需要设置，在此不做进一步描述。例如，合闸时3个电阻触头同时接触，降低合闸过电压；而分闸时可调整到两个提前分离、一个滞后30毫秒分离，在降低分闸过电压的同时还能减少电阻容量。

由于主触点31、电阻触点32和灭弧触点33都是通过弹簧浮动连接在绝缘导向板34上，因此这三个触点在分离的时候都具有倍速分断的能力，即在分离的过程中动触头和静触头分别向相反的方向移动，相对运动速度快，灭弧效果好。

合闸动作时，驱动装置A5带动动触头向上运动，由于电阻触点32最长，也就是说电阻触点32与电阻动触点142之间的距离最小，因此，电阻触点32与电阻动触点142首先接通，将灭弧电阻352接入电路，电阻触点32与电阻动触点142接通后约10毫秒，灭弧触点33与灭弧动触点143接通，主电路接通，主电路中的电流通过灭弧触点33和灭弧动触点143导通；最后才是主触点31与主动触点141接通。由于主电路接通前灭弧电阻352先行接入，对线路进行了充电，使主电路导通时线路电压波形变化的陡度变缓，从而避免产生合闸过电压。合闸时，如果合闸在电网故障电路上，会产生较大的合闸电弧，但由于灭弧触点33先接通，因此大部分的电弧都产生在灭弧触点33上，主触点31在几乎同电位的情况下与主动触点141接通，不会产生电弧，保护主触点31不被烧坏。

以上是分断器B1、B2的工作原理。

两个分断器B1、B2的动触头相对成一字形排列并串联在一起，连接板1422通过连杆拐臂机构与设置在中间支撑绝缘支柱A3底端的驱动装置A5传动连接。驱动装置A5为液压缸驱动装置，其动力轴A52通过绝缘拉杆A6和拐臂机构与连接板1422连接。两个连接板1422通过软导线连接在一起。均压电容C1、C2的一端与电阻箱35的金属壳体351电连接，另一端通过软导线与连接板1422电连接。

驱动装置A5为永磁闭锁液压操作机构，包括液压缸A51、由液压缸A51驱动的动力轴A52，所述的液压缸A51为差动式液压缸，液压缸A51的有杆腔油道口通过油管与主储压器A53连通，液压缸A51的无杆腔油道口通过主换向阀A54连接主储压器A53，主换向阀A54的一个通道两边分别通过管道连接液压缸A51的无杆腔油道口和主储压器A53，另一个通道的两边分别通过管道连接液压缸A51的无杆腔油道口和油箱A55，油箱A55的出油口通过液压泵A58和单向阀A59与主储压器A53连通；动力轴A52通过销轴连接有闭锁机构A56。液压缸A51的有杆腔油道口与主储压器A53之间的油路上还连接有备用转换阀A510，该备用转换阀A510为旋转换向阀，备用转换阀A510的一个通道两边分别通过管道连接液压缸A51的有杆腔油道口和主储压器A53，另一个通道的两边分别通过管道连接液压缸A51的有杆腔油道口和备用储压器A511，还有一个通道串接在主储压器A53与主换向阀A54之间，备用转换阀A510的旋转轴101上带有手动转换机构。

本发明采用两个储压器提供动力能源，正常工作时，液压泵A58通过单向阀A59、A591分别向主储压器A53和备用储压器A511压油，使两个储压器都保持一定的压力。但此时，备用储压器A511与液压缸A51的有杆腔油道口之间的通道被备用转换阀A510关闭。液压油只能由主储压器A53经过备用转换阀A510内的通道进入液压缸A51的有杆腔。断路器分、合闸依靠主储压器A53供油。

断路器合闸时，操纵主换向阀A54，使液压缸A51的无杆腔油道口和主储压器A53之间的通道打开，同时关闭液压缸A51的无杆腔油道口与油箱A55之间的通道。这样，液压缸A51两侧的压力相同，但由于活塞两侧受压面积不等，无杆腔一侧受压面积大，因而活塞向有杆腔一侧移动，带动动力轴A52轴向移动，断路器合闸。

断路器分闸时，操纵主换向阀A54，使液压缸A51的无杆腔油道口和主储压器A53之间的通道关闭，同时打开液压缸A51的无杆腔油道口与油箱A55之间的通道。这样，液压缸A51的无杆腔通过油箱A55泻压，而有杆腔仍然维持高压，因而活塞向无杆腔一侧移动，带动动力轴A52轴向移动，断路器分闸。

当主储压器A53供油系统发生故障或失压时，压力控制器A531发出报警信号，此时，主液压系统的分、合闸功能已完全丧失。当工作人员确认急需分闸时，可以操纵手动转换机构将备用转换阀A510切换到备用储压器A511。此时，备用转换阀A510同时切断液压缸A51与主储压器A53之间的两个通道，同时接通液压缸A51有杆腔油道口与备用储压器A511之间的通道，由于液压缸A51无杆腔油道口已失压，活塞带动动力轴A52快速向分闸方向移动，实现主液压系统故障时完成一次应急分闸的目的。

手动转换机构的结构可以采取多种形式，例如，本人的另一专利申请“特高压断路器永磁闭锁液压操作机构CN200510112963.1”曾公开了一种快速双稳态转换的手动操作机构。在此不再重复。

闭锁机构A56的作用是使动力轴A52操作到位后、在下一次操作之前保持闭锁状态。如图9所示，闭锁机构A56包括圆桶状的机构外壳A561、安装在机构外壳A561中的圆柱体铁芯A562、环绕铁芯A562设置在机构外壳A561中的永磁体A563，永磁体A563固定安装在机构外壳A561的内壁上，其磁极与铁芯A562的轴线垂直设置，铁芯A562的两端带有闭锁驱动轴A564，闭锁驱动轴A564穿过两侧端盖，其中一端的闭锁驱动轴A564通过销轴和杠杆A521与动力轴A52连接。

铁芯A562在永磁体A563的磁力作用下具有位于机构外壳A561的一端，当铁芯A562移动时必须要克服永磁体A563的磁力，而一旦铁芯A562移动到永磁体A563的中间位置并越过中点以后，磁力就会推动铁芯A562向另一侧移动，直到吸附在端盖上。断路器操作完成后，即使液压缸A51中的压力发生变化，只要这种变化不足以克服永磁体A563的磁力就可以保证断路器的闭锁。另一方面，在断路器的操作过程中，当动力轴A52移动的时候带动铁芯A562移动越过磁力平衡点以后，永磁体A563的磁力作用会加快动力轴A52移动的速度，有助于提高刚分刚合速度。

主换向阀A54的作用是通过油路的转换实现分、合闸操作，可以选用旋转换向阀，也可以选用滑动换向阀。

以上是驱动装置A5的结构及其工作原理描述。

在分断器B1、B2位于中间绝缘支柱的一侧安装有光能电子电流互感器E。如图7、图8所示，所述的光能电子电流互感器E包括安装在互感器高压端即套装在连接板1422上的铁芯和感应线圈、模拟数字转换器T2、光调制器T3，感应线圈连接到模拟数字转换器T2的信号输入端，模拟数字转换器T2的信号输出端连接到光调制器T3的信号输入端，光调制器T3的信号输出端通过光缆T7连接到光解调器T4的信号输入端，光解调器T4的信号输出端连接到信号读取装置T41，光解调器T4和信号读取装置T41安装在中间支撑绝缘支柱A3的底座A31上。信号读取装置T41可以连接到微机控制和计量系统，构成信号采集端，供电力控制、保护和计量使用。

上述的感应线圈包括保护信号感应线圈T11和计量信号感应线圈T12，还有电源偶合线圈T13，电源偶合线圈T13连接到稳压电源电路T5，稳压电源电路T5的输入端还连接有太阳能电池板T6，稳压电源电路T5的输出端与模拟数字转换器T2和光调制器T3的电源端连接。

光能电子电流互感器E的工作原理如下：高压一次电流经过一次线圈产生交变磁场，交变磁场穿过电流互感器的二次线圈，在二次线圈中产生电势。这个电势加在取样电阻上便产生感应电流，取样电阻采用温度补偿电阻，其阻值不受环境温度变化的影响。根据变压器的原理，这个感应电流在有效荷载内与一次电流成正比。通过取样电阻两端电压的大小就可以计算出实际一次电流的大小。感应电压信号输入到模拟数字转换器T2转换成数字信号后通过光调制器T3和光纤电缆传递到光解调器T4至控制保护和计量系统。模拟数字转换器T2和光调制器T3的工作电源采用电源偶合线圈T13和太阳能电池板T6输出的电源经过稳压电源电路T5稳压后再经过蓄电池蓄能，最后输出稳定、连续的工作电源。

由于高压端与信号读取端完全分离，中间只有绝缘性能优良的光缆连接，彻底解决了特高压电力电流互感器存在的绝缘问题。消除了特高压电流互感器容易爆炸的事故隐患。

以上是光能电子电流互感器E的结构及工作原理描述。

当然，光能电子电流互感器E只是本发明的一个辅助部分。本发明并不局限于使用这种结构的电流互感器，其他各种结构的电流互感器也可以使用。如使用单独的其他形式的互感器或不使用互感器。

Claims (6)

1、双断口组合柱式特高压倍速分断断路器，包括绝缘支柱和安装在绝缘支柱顶端的分断装置，分断装置上并联有均压电容，其特征在于：所述的分断装置包括串联的两个分断器(B1、B2)，分断器(B1、B2)上各并联一组均压电容(C1、C2)，绝缘支柱包括分别支撑在分断器(B1、B2)上的侧绝缘支柱和支撑在两个分断器公共端的中间绝缘支柱；侧绝缘支柱包括呈三角形排列的三根侧支撑绝缘支柱(A1)，中间绝缘支柱包括平行设置的绝缘拉杆支柱(A2)和中间支撑绝缘支柱(A3)。

2、根据权利要求1所述的双断口组合柱式特高压倍速分断断路器，其特征在于：所述的分断器(B1、B2)包括绝缘外壳(1)、安装在绝缘外壳(1)中的绝缘套筒(7)以及设置在绝缘套筒(7)中的静触头和动触头；在绝缘外壳(1)位于静触头的一侧固定连接电阻箱(35)；

静触头包括固定设置在绝缘套筒(7)中的绝缘导向板(34)以及插装在绝缘导向板(34)上的主触点(31)、电阻触点(32)和灭弧触点(33)、固定设置在绝缘套筒(7)端面的端盖板(50)，主触点(31)、电阻触点(32)和灭弧触点(33)分别通过弹簧与绝缘导向板(34)弹性连接，主触点(31)与灭弧触点(33)通过软导线电连接，主触点(31)的末端与固定插装在端盖板(50)中的连接杆(37)电连接；主触点(31)与绝缘导向板(34)之间的弹性运动间隙小于灭弧触点(33)与绝缘导向板(34)之间的弹性运动间隙；电阻触点(32)与绝缘导向板(34)之间的弹性运动间隙大于灭弧触点(33)与绝缘导向板(34)之间的弹性运动间隙；电阻触点(32)的末端通过软导线与固定插装在端盖板(50)中的电阻接线柱(51)电连接；

动触头包括固定设置在绝缘套筒(7)中的内绝缘支撑板(72)、外绝缘支撑板(73)以及插装在两层绝缘支撑板中的灭弧动触点(143)，灭弧动触点(143)上固定安装有导电盘(1421)，导电盘(1421)位于内绝缘支撑板(72)和外绝缘支撑板(73)之间；主动触点(141)和电阻动触点(142)通过该导电盘(1421)与灭弧动触点(143)固定连接在一起，主动触点(141)、电阻动触点(142)、灭弧动触点(143)插装在内绝缘支撑板(72)上、其位置分别与主触点(31)、电阻触点(32)、灭弧触点(33)相对应，内绝缘支撑板(72)上与电阻动触点(142)、灭弧动触点(143)相对应的位置设置有汽缸套(144)，电阻动触点(142)、灭弧动触点(143)的中段带有活塞，并与汽缸套(144)的内壁形成活塞配合，灭弧动触点(143)的末端带有连接板(1422)；

电阻箱(35)包括壳体(351)和固定安装在壳体(351)中的灭弧电阻(352)、连接杆延长杆(371)，壳体(351)的两端分别固定安装电阻箱端盖(353、354)，灭弧电阻(352)和连接杆延长杆(371)的两端均插装在电阻箱端盖(353、354)中，灭弧电阻(352)和连接杆延长杆(371)的两端伸出电阻箱端盖(353、354)的部分带有插头，其一端的插头与静触头上的电阻接线柱(51)以及连接杆(37)相配合，另一端的插头与金属端帽(355)插接在一起；

两分断器(B1、B2)的动触头相对成一字形排列并串联在一起，连接板(1422)通过连杆拐臂机构与设置在中间支撑绝缘支柱(A3)底端的驱动装置(A5)传动连接，两分断器(B1、B2)的连接板(1422)通过软导线电连接。

3、根据权利要求2所述的双断口组合柱式特高压倍速分断断路器，其特征在于：所述的绝缘套筒(7)包括外筒以及套装在外筒中的内筒，内筒为分段结构，绝缘导向板(34)、内绝缘支撑板(72)和外绝缘支撑板(73)安装在内筒各分段的连接处；

在分闸状态下，主触点(31)与主动触点(141)之间的距离最大，灭弧触点(33)与灭弧动触点(143)之间的距离其次，电阻触点(32)与电阻动触点(142)之间的距离最小；

灭弧触点(33)位于绝缘导向板(34)的中心，多个主触点(31)和电阻触点(32)环绕在灭弧触点(33)的周围；

灭弧动触点(143)和电阻动触点(142)的一侧设置有吹弧管(145)，吹弧管(145)的顶端分别朝向灭弧动触点(143)和电阻动触点(142)的顶端，其下端贯穿灭弧动触点(143)或电阻动触点(142)上的活塞；活塞上带有安装有单向阀的排气口(41)。

4、根据权利要求2或3所述的双断口组合柱式特高压倍速分斯断路器，其特征在于：驱动装置(A5)为液压缸驱动装置，其动力轴(A52)通过绝缘拉杆(A6)和拐臂机构与连接板(1422)连接。

5、根据权利要求1或2或3所述的双断口组合柱式特高压倍速分断断路器，其特征在于：在分断器(B1、B2)位于中间绝缘支柱的一侧安装有光能电子电流互感器(E)，所述的光能电子电流互感器(E)包括缠绕在环形铁芯上的感应线圈(T11、T12)和光缆(T7)，环形铁芯和感应线圈(T11、T12)套装在连接板(1422)上，光缆(T7)缠绕在中间支撑绝缘支柱(A3)上，感应线圈(T11、T12)连接到模拟数字转换器(T2)的信号输入端，模拟数字转换器(T2)的信号输出端连接到光调制器(T3)的信号输入端，光调制器(T3)的信号输出端通过光缆(T7)连接到光解调器(T4)的信号输入端，光解调器(T4)的信号输出端连接到信号读取装置(T41)，光解调器(T4)和信号读取装置(T41)安装在中间支撑绝缘支柱(A3)的底座(A31)上。

6、根据权利要求2或3所述的双断口组合柱式特高压倍速分断断路器，其特征在于：驱动装置(A5)为永磁闭锁液压操作机构，包括差动式液压缸(A51)、由液压缸(A51)驱动的动力轴(A52)，液压缸(A51)的有杆腔油道口通过油管与主储压器(A53)连通，液压缸(A51)的无杆腔油道口通过主换向阀(A54)连接主储压器(A53)，主换向阀(A54)的一个通道两边分别通过管道连接液压缸(A51)的无杆腔油道口和主储压器(A53)，另一个通道的两边分别通过管道连接液压缸(A51)的无杆腔油道口和油箱(A55)，油箱(A55)的出油口通过液压泵(A58)和单向阀(A59)与主储压器(A53)连通；动力轴(A52)通过销轴连接有闭锁机构(A56)；

所述的闭锁机构(A56)包括机构外壳(A561)、安装在机构外壳(A561)中的铁芯(A562)、环绕铁芯(A562)设置在机构外壳(A561)中的永磁体(A563)，永磁体(A563)固定安装在机构外壳(A561)的内壁上，其磁极与铁芯(A562)的轴线垂直设置，铁芯(A562)的两端带有闭锁驱动轴(A564)，闭锁驱动轴(A564)穿过两侧端盖，其中一端的闭锁驱动轴(A564)通过销轴和杠杆(A521)与动力轴(A52)连接。

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