CN101527223B - 高压真空断路器 - Google Patents

Abstract

一种高压真空断路器，包括框架、主轴、操作机构及其四连杆组件、主回路和分闸缓冲器，主回路设置了触头簧的弹簧罩和导向杆，上、下触头接触面改为球面接触，分闸缓冲器活塞杆的动作行程为21-24mm。本发明高压真空断路器的优点是：延伸了上导电杆的导向长度，减少了上触头和上导电杆的晃动即轴向侧向力的影响，改善了运动的轴向特征；上、下触头接触面为球面接触，接触表面增大，分闸时更有利于熄弧；通过更改分闸缓冲器活塞杆的行程，使主轴拐臂在两触头分开2mm后接触上分闸缓冲器，降低分闸速度，使分闸到底的时间为20ms左右，获得了平稳的分闸特性，保证了高压真空断路器分断电流的可靠性，使分闸运动更符合高压真空断路器对电气性能的要求。

Description

高压真空断路器

技术领域

本发明涉及高压开关领域，尤指一种高压真空断路器。

背景技术

在专利200720128983.2《一种高压真空断路器的主回路结构》中，如图6所示，主回路包括出线51、触头簧59、真空灭弧室52、上波纹管582、上导电杆53、上触头54、下触头56、下波纹管581及下导电杆57，真空灭弧室52内设有磁壳55，磁壳55固定在出线51上，触头簧59上端固定在出线51上，其下端固定于上导电杆53上端，上触头54固定于上导电杆53下端，下触头56固定于下导电杆57的上端，上波纹管582设置于上导电杆53上，下波纹管581设置于下导电杆57上，下导电杆57与断路器的操作回路连接。

上述主回路结构在分闸过程中的缺陷主要表现为：由于触头簧59只是压缩在上部，导电杆的导向部分较短，所以上触头54和上导电杆53运动时常在轴向发生左右晃动，在开断大电流时，会产生较大的电动力，引起轴向侧向力，造成在真空灭弧室中上、下触头54、56接触不佳。同时，如图5所示，现有技术中上、下触头结构是上、下触头54、56接触面为平面接触，由于触头之间不能很好地接触，产生偏移，熄弧能力差，甚至会导致开断失败，这些都使断路器不能获得良好的分闸特性。

另外，目前，高压真空断路器首开相燃弧时间一般为4-6ms，后开相灭弧将为9-11ms，分闸到底的时间一般为8～12ms，后开相燃弧时间要比首开相多5ms。这样后开相在灭弧区便进入了分闸到底的机械震动区，灭弧环境极为恶劣，触头烧损自然严重一些。从图7的分闸特性曲线可清楚地看到其不利于后开相的开断，a为已知技术的分闸特性曲线，在触头运动时间为t1＝1-3ms的阶段，其分开距离只有s1＝0.5mm，特性曲线呈平缓过渡状态，分闸时对触头的表面烧损严重。同时，现有断路器在两触头分开6mm左右以后才能接触上分闸缓冲器，而分闸缓冲器活塞杆的动作行程一般为18mm左右，造成分闸速度较高，分闸到底的时间较短，一般为8～12ms，导致后开相灭弧时开距太大，截流水平高，不利于开断电感小电流；分闸到底时机械震动区和后开相的灭弧区重叠，对后开相熄弧不利，对单相开断尤为严重，这更是断路器不能获得良好分闸特性的重要原因。

发明内容

本发明的目的是克服以上缺陷，提供一种可以减少上触头和上导电杆的晃动，改善其上下运动的轴向特征，同时可以减少触头的烧损和获得平稳的分闸特性，保证断路器分断电流可靠性的高压真空断路器。

为达到上述目的，本发明提供的高压真空断路器，包括框架、主轴、操作机构及其四连杆组件、主回路和分闸缓冲器，所述主轴与所述四连杆组件的一端连接；所述主回路包括上支架、上出线、软连接、触头簧、上导电杆、上触头、下触头及下导电杆，所述上导电杆穿过所述上支架，所述软连接的一端固定于所述上导电杆的上端，另一端与所述上出线连接，所述触头簧的下端抵在所述软连接上，所述上触头固定于所述上导电杆下端，所述下触头固定于所述下导电杆的上端，所述下导电杆的下端与所述四连杆组件的另一端连接；所述分闸缓冲器包括活塞杆，所述主回路还包括用于内置所述触头簧的弹簧罩和位于所述触头簧中的导向杆，所述导向杆下端与所述上导电杆固定在一起，所述弹簧罩顶部中心设有与所述导向杆活动配合的导向孔，所述触头簧的上端压在所述弹簧罩的顶端；

所述下触头的上端面为一球形弧面，所述上触头的下端面为一与所述球形弧面相配合的凹形弧面；

所述分闸缓冲器安装在所述框架的底部，所述活塞杆的行程为21-24mm，所述主轴上安装有与所述活塞杆相配合的拐臂。

本发明高压真空断路器，其中所述球形弧面具有一球缺面，所述球缺面与所述凹形弧面之间形成间隙。

本发明高压真空断路器，其中所述活塞杆的行程为22.5mm。

本发明高压真空断路器，其中所述导向杆下端设有外螺纹，上导电杆上端设有内螺纹，导向杆与上导电杆通过内、外螺纹固定在一起。

本发明高压真空断路器，其中所述触头簧与软连接之间安装有触头簧座。

本发明高压真空断路器，其中所述上导电杆与上支架的通孔之间套装有绝缘环。

本发明高压真空断路器由于增设了导向杆，延伸了上导电杆的导向长度，这一结构可以明显减少上触头和上导电杆的晃动，减少了轴向侧向力的影响，改善了其上下运动的轴向特征；而上、下触头接触面改为球面接触，使触头接触表面增大，分闸时更有利于熄弧；同时，通过更改传统分闸缓冲器活塞杆的行程，使主轴拐臂在两触头分开2mm后接触上分闸缓冲器，降低分闸速度，使分闸到底的时间为20ms左右，这些都使高压真空断路器获得了平稳的分闸特性，保证了高压真空断路器分断电流的可靠性，使分闸运动更符合高压真空断路器对电气性能的要求。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明高压真空断路器的主视图；

图2是本发明高压真空断路器的右侧局部剖视图；

图3是图1中A-A局部放大剖视图；

图4是上、下触头的结构剖视图(合闸状态)；

图5是现有技术中上、下触头的结构剖视图(合闸状态)；

图6是现有技术中主回路合闸状态的结构原理示意图；

图7是本发明高压真空断路器开关特征与现有技术断路器开关特征比较的分闸特征曲线图。

具体实施方式

参阅图1及图2，本发明高压真空断路器包括框架1、主轴90、操作机构60及其四连杆组件603、主回路80和分闸缓冲器10。主轴90与四连杆组件603的一端连接，四连杆组件603的另一端与主回路80连接。

主回路80包括上支架800、上出线801、软连接803、触头簧802、用于内置触头簧802的弹簧罩804、触头簧座8011、上导电杆805、上触头806、下触头807及下导电杆808和位于触头簧802中的导向杆8010。上导电杆805穿过上支架800的通孔，上导电杆805与上支架800的通孔之间套装有绝缘环8012。软连接803的一端固定于上导电杆805的上端，另一端与上出线801连接。弹簧罩804固定于上支架800的上面，弹簧罩804顶部中心设有与导向杆8010活动配合的导向孔，导向杆8010上端穿过导向孔并与导向孔活动配合。导向杆8010下端设有外螺纹，上导电杆805上端设有内螺纹，导向杆8010与上导电杆805通过内、外螺纹固定在一起。触头簧802的下端安装有触头簧座8011并抵装在软连接803上，另一端压在弹簧罩804的顶端。上触头806固定于上导电杆805下端，下触头807固定于下导电杆808的上端，下导电杆808的下端与四连杆组件603连接。

本发明高压真空断路器在合分闸时，导向杆8010在弹簧罩804的导向孔中上下滑动，从而增加了上导电杆805的导向长度。这一结构可以明显减少上触头和上导电杆的晃动，减少了轴向侧向力的影响，改善了其上下运动的轴向特征。

在本发明高压真空断路器的实施例中，参阅图4，下触头807的上端面为一球形弧面，上触头806的下端面为一与球形弧面相配合的凹形弧面，球形弧面具有一球缺面，球缺面与凹形弧面之间形成间隙809，间隙809更加有利于上、下触头接触面上的电场分布。上、下触头接触面改为球面接触，使触头接触表面增大，这对分闸时的熄弧更为有利。

参阅图3，分闸缓冲器10安装在框架1的底部，分闸缓冲器10包括活塞杆100，主轴90上安装有与活塞杆100相配合的拐臂901，活塞杆100的行程为h＝21-24mm。在本发明高压真空断路器优选的实施例中，活塞杆100的行程为h＝22.5mm。

在触头簧802释放的过程中，通过更改传统分闸缓冲器活塞杆的行程，使断路器在两触头分开2mm后接触上分闸缓冲器，降低分闸速度，使分闸到底的时间为20ms左右，减轻了触头的烧损。具体的工作过程和特性曲线的形成过程如下：

在高压真空断路器分闸时，触头簧802的压缩量先行释放，在其压缩力作用下，两触头806、807同时向下运动，当两触头开始分离而上触头806停止运动时，下触头807已经获得了一定的初速度(V0＞0)而继续运动，从而保证了两触头在分开0-2mm阶段的快速运动，达到迅速熄弧的目的。参阅图7，b为本发明高压真空断路器的分闸特性曲线，在这一过程中，高压真空断路器分闸特性曲线b获得了陡度增大的前段。然后，在操作机构60分闸力作用下，主轴90通过四连杆组件603带动下触头807继续向下运动，在分开2mm左右的位置，主轴90的拐臂901与分闸缓冲器10的活塞杆100上部接触。由于高压真空断路器通过将行程改进为h＝22.5mm的活塞杆100来保证在两触头在分开3～4mm阶段上降低下触头807的运动速度，所以当拐臂901与分闸缓冲器10的活塞杆100上部接触后，分闸缓冲器10使下触头807的运动速度降低，以使分闸到底的时间维持在16～25ms之内，从而使高压真空断路器的后开相获得了比较平稳的分断环境。在这一过程中，高压真空断路器分闸特性曲线b获得了平稳的后段，保证了高压真空断路器分断电流的可靠性，使分闸运动更符合高压真空断路器对电气性能的要求。

以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高压真空断路器，包括框架(1)、主轴(90)、操作机构(60)及其四连杆组件(603)、主回路(80)和分闸缓冲器(10)，所述主轴(90)与所述四连杆组件(603)的一端连接；所述主回路(80)包括上支架(800)、上出线(801)、软连接(803)、触头簧(802)、上导电杆(805)、上触头(806)、下触头(807)及下导电杆(808)，所述上导电杆(805)穿过所述上支架(800)的通孔，所述软连接(803)的一端固定于所述上导电杆(805)的上端，所述软连接(803)的另一端与所述上出线(801)连接，所述触头簧(802)的下端抵在所述软连接(803)上，所述上触头(806)固定于所述上导电杆(805)下端，所述下触头(807)固定于所述下导电杆(808)的上端，所述下导电杆(808)的下端与所述四连杆组件(603)的另一端连接；所述分闸缓冲器(10)包括活塞杆(100)，其特征在于：

所述主回路(80)还包括用于内置所述触头簧(802)的弹簧罩(804)和位于所述触头簧(802)中的导向杆(8010)，所述弹簧罩(804)固定于所述上支架(800)的上面，所述导向杆(8010)下端与所述上导电杆(805)固定在一起，所述弹簧罩(804)顶部中心设有与所述导向杆(8010)活动配合的导向孔，所述触头簧(802)的上端压在所述弹簧罩(804)的顶端；

所述下触头(807)的上端面为一球形弧面，所述上触头(806)的下端面为一与所述球形弧面相配合的凹形弧面；

所述分闸缓冲器(10)安装在所述框架(1)的底部，所述活塞杆(100)的行程为21-24mm，所述主轴(90)上安装有与所述活塞杆(100)相配合的拐臂(901)。

2.如权利要求1所述的高压真空断路器，其特征在于：其中所述球形弧面具有一球缺面，所述球缺面与所述凹形弧面之间形成间隙(809)。

3.如权利要求1或2所述的高压真空断路器，其特征在于：其中所述活塞杆(100)的行程为22.5mm。

4.如权利要求3所述的高压真空断路器，其特征在于：其中所述导向杆(8010)下端设有外螺纹，所述上导电杆(805)上端设有内螺纹，所述导向杆(8010)与所述上导电杆(805)通过内、外螺纹固定在一起。

5.如权利要求4所述的高压真空断路器，其特征在于：其中所述触头簧(802)与软连接(803)之间安装有触头簧座(8011)。 

6.如权利要求5所述的高压真空断路器，其特征在于：其中所述上导电杆(805)与上支架(800)的通孔之间套装有绝缘环(8012)。 

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