CN102017040A - 真空断路器 - Google Patents

Abstract

真空断路器要求减少可动及固定电极的接触面的损耗，在提高电极间的耐压性能及断开性能的同时，延长其使用寿命。本发明的真空断路器，在维持真空状态的绝缘容器(11)内，把固定在通电导体(13)的顶端的固定电极(12)和固定在通电导体(16)的顶端的可动电极(15)，对置各接触面而组成阀本体(10)。在操作可动电极(15)的通电导体(16)的操动系统内，设置压接弹簧(20)和使可动电极(15)的初始断开速度增加的辅助压接弹簧(21)。辅助压接弹簧(21)，配置成在可动电极(15)的断开动作途中结束弹簧压力的赋能，且在合闸动作途中开始弹簧压的储能。

Description

真空断路器 

技术领域

本发明关于真空断路器，尤其是关于具备在可动及固定触头之间给予接触压力的压接弹簧的真空断路器。 

背景技术

一般情况下，真空断路器由于可以以小型结构断开大电流，因此多用在变电和配电设备等。真空断路器的阀本体部分，由在维持真空状态的陶瓷等绝缘容器内，固定在通电导体的一端的固定电极和同样固定在通电导体的一端的可动电极相互对置而组成。这个阀本体，配置在大气中或者配置在绝缘气体氛围中，又，在阀本体的附近具备驱动操作可动电极的操动机，作为真空断路器使用。 

用于真空断路器的操动机，使旋转轴的旋转以杠杆等为中介直线运动，直线挪动可动电极，进行和固定电极之间的闭合断开。也就是说，操动机，根据来自控制装置的断开指令，使可动电极脱离固定电极而执行断开指令，又根据合闸指令执行使可动电极接触固定电极的合闸操作，另外还设有称之为压接弹簧或者滑动弹簧的弹簧。 

压接弹簧等，可以顺利执行可动电极的断开及合闸操作，而且，在可动及固定电极的合闸操作结束时加上规定的接触压力，又用于防止把可动电极合闸到固定电极时损伤各电极接触面的抖震。 

作为真空断路器中使用压接弹簧的例子，有日本的特许公开公报平成8-298040号(特许文献1)。在这个真空断路器中，在操动机的旋转轴上固定操作可动电极的通电导体的杠杆，且，在杠杆的顶端部分设置凸轮装置。另外，把一端和这个凸轮装置结合的压接弹簧，配置在可动电极的通电导体的延长线上。 还有压接弹簧采用如下结构，即杠杆从电极断开的位置移动到电极闭合的位置的期间，凸轮装置作用于压接弹簧而储能使之加上推压力，相反，当从电极闭合的位置移动到电极断开的位置时，慢慢解除压接弹簧的推压力。 

又，在日本的特许公开公报平成6-103863号(特许文献2)的真空断路器结构如下，即在操动机的旋转轴上通过杠杆连接变换结构，通过这个变换结构由水平方向的往返运动转换为垂直方向的往返运动，操作固定可动电极的通电导体。还有，设置在可动电极的通电导体的延长线上的绝缘操动杆的末端，采用通过滑动弹簧的结构，使之可以顺利执行可动及固定电极之间的断开闭合操作。 

但是，记述在上述特许文献1及特许文献2上的真空断路器，无论哪个都在杠杆和操动机构的部分上设置了1个压接弹簧。这样，使用1个压接弹簧，即使想顺利执行通过操动机的可动电极的断开及合闸操作，也有限度。 

使用1个压接弹簧，适当调整加在可动及固定电极间的接触压力的推压力比较困难，如果弹簧压力不足，则不能充分辅助操动机的操动力。而且，研究如图5所示的可动电极的动作时间T和机械冲击St之间的关系所表述的机械冲击特性后发现，以往的真空断路器的可动电极的机械冲击性能如S1。 

也就是说，以往的真空断路器的可动电极，从分闸动作时(图中左侧)的动作的开始时点To到断开动作结束时点To1为止，合闸动作时(图中右侧)的动作开始时点Te到合闸动作结束时点Te1为止的两种，都成为以一定比例直线变化的机械冲击特性。 

结果，即使以操动机操作可动电极，1个压接弹簧也难以加大初始断开速度，不能提高断开特性。又，不能降低可动电极的合闸速度，因此由常数k和可动电极侧的质量m、冲撞时的速度v求得的撞击能量E＝(＝kmv2)很大，易产生损伤可动及固定电极间的接触面的抖震，就有了各电极的接触面损伤显著的问题。 

在真空断路器中，希望考虑上述情况，使用压接弹簧提高断开性能，同时减少抖震引起的可动及固定电极的接触面的损耗，力争提高电极间的耐压性能 及断开性能的同时可以长时间使用。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种可增加可动电极的初始断开速度以提高断开性能的同时减少可动及固定电极的接触面的损耗，并提高电极间的耐压性能及断开性能的同时可延长使用寿命的真空断路器。 

本发明是一种真空断路器，在维持真空状态的绝缘容器内，把固定在通电导体的顶端的固定电极和固定在通电导体的顶端的可动电极，配置成其各接触面相互对置，由此组成阀本体，并且在上述可动电极的通电导体的操动系统内具备压接弹簧，这种真空断路器的特征在于，上述操动系统上设有辅助压接弹簧，上述辅助压接弹簧配置成，在可动电极的断开动作的途中结束弹簧压力的赋能，且使其从合闸动作的途中开始弹簧压的储能。 

较为理想的是，采用如下组成为特征，即在上述可动电极的通电导体上，连接形成上述操动系统的一部分的中间连接棒，在上述可动电极的通电导体和中间连接棒之间的结合部上，同心配置上述主压接弹簧及辅助压接弹簧。 

更为理想的是，采用如下组成为特征，即上述辅助压接弹簧是由弹簧常数比上述压接弹簧的弹簧常数还要大的弹簧组成。 

发明效果

如本发明所示，当使用压接弹簧及辅助压接弹簧而组成真空断路器时，在可动电极脱离的断开操作之际，即使可动电极离开了固定电极之后，辅助压接弹簧也继续伸展，因此，可以加大可动电极的初始断开速度，由此可以提高断开性能，又因没有必要大型化操动机，可降低制作成本。又，可动电极合闸之际，由于辅助压接弹簧的作用，可以适当降低可动电极的合闸速度，由此可以回避可动及固定电极间的抖震，大幅减少两电极的损耗，可提高电极间的耐压性能及断开性能的同时延长真空断路器的使用寿命。 

附图说明

图1是显示本发明的一个实施例的瓷管内置型真空断路器的一部分的概略 纵断剖面图； 

图2是放大显示图1的要件部分的概略纵断图； 

图3是a到e顺序表示有关本发明真空断路器的电极的分闸动作时的过程的模式图； 

图4是a到e顺序表示有关本发明真空断路器的电极的合闸动作时的过程模式图； 

图5是真空断路器的可动电极的机械冲击特性图。 

具体实施方式

实施本发明的最佳实施例

本发明的真空断路器，在维持真空状态的绝缘容器内，把固定在通电导体的顶端的固定电极和固定在通电导体的顶端的可动电极，配置成其各接触面相互对置，由此组成阀本体。上述可动电极的通电导体的操动系统具备压接弹簧，且上述操动系统上设有辅助压接弹簧，上述辅助压接弹簧配置成，在可动电极的断开动作的途中结束弹簧压力的赋能，且使其从合闸动作的途中开始弹簧压的储能。 

实施例1 

下面，使用图示所示的实施例说明有关本发明的真空断路器。图1的真空断路器例子是，阀本体10内置在瓷管1内，在瓷管1的上下端面上配置端子2、3，并密封绝缘气体的瓷管型真空断路器的结构。 

瓷管1，被中空的支持绝缘子4支持而确保绝缘距离，又，由贯通这个支持绝缘子4连接在操动机的杠杆(未示出)等上的绝缘操作杆5，进行阀本体10的开闭操作。 

真空断路器的主要部件阀本体10，和通常情况一样，使用陶瓷制的维持内部真空状态的绝缘容器11。配置为，固定在绝缘容器11的一端的通电导体13的顶端上固定固定电极12，又固定于设在绝缘容器11的另一端上的波纹管14上的通电导体16的顶端上固定可动电极15，这些固定电极12及可动电极15的接触面相互对置。 

图1的例子中，把可动电极15的通电导体16，连接在被接续导体18保持的集电子17上。由此可以使之形成从端子2-通电导体13-固定电极12-可动电极15-通电导体16-集电子17-接续导体18-端子3的电气回路。 

操动系统的一部分中间连接棒19介于被接续导体18包围的通电导体16和绝缘操作杆5之间。另外，对这个通电导体16的顶部和中间连接棒19之间的连接部分上，辅助来自操动机的可动电极15的接触断开的操作力，配置在固定电极12和可动电极15之间增加接触压力的压接弹簧20，另外还配置辅助压接弹簧21。辅助压接弹簧21设置成，辅助如后所述的压接弹簧20的弹簧压力，以便为增加初始断开速度而动作。 

使用图2更加具体地说明上述结构，看到通电导体16设有这个下端的一部分形成的细细的结合部16A。这个结合部16A采用如下结构，即结合成可以沿着形成在中间连接棒19的顶部的结合沟19A滑动，还可以通过结合突起部16B不脱离连接。 

不仅如此，增加固定电极12和可动电极15之间的接触压力的压接弹簧20及辅助压接弹簧21，同心配置在结合部16A上。辅助压接弹簧21，是帮助压接弹簧20的动作的装置，因此至少要使用和压接弹簧20一样可增加压力的弹簧，比较理想的是辅助压接弹簧21使用这个弹簧常数比压接弹簧20的弹簧常数还要大的弹簧，使之可以执行所希望的动作。 

图2所示的辅助压接弹簧21采用如下结构，即其一端被设在中间连接棒19的顶端部分的弹簧支座23所支持，另一端被配置在通电导体16的下端部分而可以滑动的滑动弹簧支座24所支持。 

通过采用这种组成，在断开两电极12、15之间的断开动作的初期，基于压接弹簧20的弹簧压力加上辅助压接弹簧压力21的弹簧压力而产生的大压力，起到增加初始断开速度的作用。另外，辅助压接弹簧21，在通电导体16的移动途中(电极间的断开途中)，和结合停止部18A之间的结合被解除，还只移动间隔l。 

而且，这个接续导体18的结合停止部18A和滑动弹簧支座24之间的间隔 l，由给辅助压接弹簧21的弹簧压力储能的折弯量d和可动电极15的断开距离S(＝l+d)决定。 

又相反，滑动弹簧支座24，在通电导体16移动操作到上方而两电极12、15闭合的合闸动作的途中，和形成在接续导体18的一部分上的结合停止部18A结合，辅助压接弹簧21开始弹簧压力的储能。然后，随着通电导体16及中间连接棒19的移动，辅助压接弹簧21，可以进行弹簧压力的充分储能，合闸动作结束时，和压接弹簧20联动，在电极12、15之间增加推压力以此增加接触压力，又可利用于下一次的分闸动作中。 

下面，关于真空断路器，使用图3的a到e，依次说明可动电极15断开的分闸动作过程，又，使用图4的a到e，依次说明可动电极15的合闸动作过程。 

根据来自控制装置的断开指令，在操动机开始操作之前，两电极12、15处于合闸状态，如图3a所示，配置在操动系统上的压接弹簧20及辅助压接弹簧21的双方，同时被压缩激发弹簧压力。 

接着，在如图3b所示的断开可动电极15的断开动作的当初状态，中间连接棒19移动到下方，固定及可动电极12、15处于接触状态，通过压接弹簧20及辅助压接弹簧21的双方同时伸展，辅助操动系统的操动力，增加初期的断开速度。 

断开可动电极15时，如图3b所示，压接弹簧20和辅助压接弹簧21就会保持放能状态，继续增加初期的初始断开速度。如图3c所示，先是在压接弹簧20伸展到最大长度的时候，该力处于放能状态，之后，辅助压接弹簧21会继续保持放能状态，使辅助弹簧21伸展到最大长度，以此维持初始断开速度。 

如图3d所示，这之后，连接在操动机的杠杆等上的分闸弹簧(没有图示)继续伸展，可动电极15，脱离压接弹簧20和辅助压接弹簧21进行分闸动作。最终，如图3e所示，可动电极15，完全移动断开，成为结束分闸动作的状态。 

在这个可动电极15分闸动作时，本发明的真空断路器，如图5所示的特性曲线S2所示，比起分闸动作时(图中左侧)的动作的开始时点To，压接弹簧20和辅助压接弹簧21的弹簧推压力加在了操动系统的操作力上，可动电极15 的初始断开速度加快，因此到分闸动作结束时点To2为止的时间变短，因此提高了断开性能。 

再有，受到来自控制装置的投入合闸指令，操作器开始工作，如图4a所示，可动电机15就会从断开状态向如图4b所示的中间连接棒19的上方移动。之后，如图4c所示，辅助压接弹簧21与结合停止部18A接触。因此，随着中间连接棒19的移动，被压缩的辅助压接弹簧21，率先开始弹簧压力的储能。 

如图4d所示，还有当中间连接棒19移动到上方时，压接弹簧20及辅助压接弹簧21双方被压缩，分别继续给弹簧压力储能，如图4e所示，到了两电极12、15合闸结束的时点，压接弹簧20及辅助压接弹簧21双方同时结束弹簧压力的储能。 

这样，随着通电导体16及中间连接棒19的移动，辅助压接弹簧21的端部，在可动电极15接触固定电极12之前和结合停止部18A结合，把操作能量作为辅助压接弹簧21的弹簧压力而开始储能，在两电极12、15合闸结束期间继续储能。为此，本发明的真空断路器中，如图5的机械冲击特性曲线S2所示，可动电极15的机械冲击特性，在断开距离S＝(l+d)期间不一样，在合闸动作的后半部分变化。 

也就是说，可动电极15，从合闸动作时(图中右侧)的开始时点Te开始到到达间隔l为止的期间，因压接弹簧20，大致一样变化，从辅助压接弹簧21开始折弯，到折弯量d结束的合闸动作结束时点Te为止，变化情况有变动。为此，合闸结束时间被迫延迟，因此可以降低可动电极15的合闸速度。 

因此，可以大幅减少两电极12、15的接触面的冲撞能量，可以有效防止接触面的抖震。例如，可动电极15的合闸速度，比过去减少3成时，冲撞能量大致可成为过去的一半，因此在防止抖震上有效。 

在上述的实施例中，以使用瓷管型真空断路器的例子来说明了本发明的真空断路器，也可以适用在内置于空气或框体内的断路器是不言而喻的。再有，在实施例的瓷管型真空断路器中，压接弹簧20和辅助压接弹簧21，在通电导体16的顶端和中间连接棒19之间的连接部分同心配置，但是，这些配置地方 可以适当变更。例如，压接弹簧20和辅助压接弹簧21，可以在连接可动电极15的通电导体16的绝缘杆和操作杆或者在具有操动机构等的操动系统的途中适当设置，还有，结合停止部18A，也可以改变结构，设置在适当的地方。 

产业上的利用可能性

本发明的真空断路器，其优点在于加大了可动电极的初始断开速度，提高了断开性能，又因没有必要大型化操动机，可降低制作成本，可适用于变电和配电设备中各种形式的真空断路器。 

权利要求书(按照条约第19条的修改)

(按照专利合作条约第19条的修改)

1.一种真空断路器，在维持真空状态的绝缘容器内，把固定在通电导体的顶端的固定电极和固定在通电导体的顶端的可动电极，配置成其各接触面相互对置，由此组成阀本体，并且在上述可动电极的通电导体的操动系统内具备压接弹簧，该真空断路器的特征在于，上述操动系统上设有辅助压接弹簧，上述辅助压接弹簧配置成，在可动电极的断路动作的途中结束弹簧压力的赋能，且在合闸动作中，使其从上述可动电极接触之前的状态开始弹簧压的储能。

2.权利要求1所述的真空断路器，其特征在于，

在上述可动电极的通电导体上，连接形成上述操动系统的一部分的中间连接棒，在上述可动电极的通电导体和中间连接棒之间的结合部上，同心配置上述压接弹簧及辅助压接弹簧。

3.权利要求1或2所述的真空断路器，其特征在于，

辅助压接弹簧是由弹簧常数比上述压接弹簧的弹簧常数还要大的弹簧组成。

Claims (3)

1.一种真空断路器，在维持真空状态的绝缘容器内，把固定在通电导体的顶端的固定电极和固定在通电导体的顶端的可动电极，配置成其各接触面相互对置，由此组成阀本体，并且在上述可动电极的通电导体的操动系统内具备压接弹簧，该真空断路器的特征在于，上述操动系统上设有辅助压接弹簧，上述辅助压接弹簧配置成，在可动电极的断路动作的途中结束弹簧压力的赋能，且使其从合闸动作的途中开始弹簧压的储能。

2.权利要求1所述的真空断路器，其特征在于，

在上述可动电极的通电导体上，连接形成上述操动系统的一部分的中间连接棒，在上述可动电极的通电导体和中间连接棒之间的结合部上，同心配置上述压接弹簧及辅助压接弹簧。

3.权利要求1或2所述的真空断路器，其特征在于，

辅助压接弹簧是由弹簧常数比上述压接弹簧的弹簧常数还要大的弹簧组成。

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