CN1020522C - 带有变压器的断路器 - Google Patents

Abstract

本发明为紧凑组合型断电器，其容器包围至少两对触头且与之绝缘。电气操作机构驱动触头对的合、断，至少一个电压变换器向操作机构供电。上述部件装在一个电气接地罩内，罩上有绝缘端子分别接到各触头。由于电气操作机构和电压变换器位于接地罩与断电器间的空间内，且该变换器连接罩端子予以供电，使断电器单元比现有技术装置紧凑且小得多，还能保障人身及设备的安全。另外，器件的绝缘水平可以较低，利用于降低成本。

Description

本发明涉及一种带有至少一个电压变换器的断电器（elec-tric    interrupter），特别是涉及具有一个操动该断电器的电气操作机构及具有至少一个电压变换器向该电气操作机构提供合适电压的一种断电器。

在：Mitsubishi-denkigihou”62卷1988年第3号第8页（198）图4中，表示一种断电器的电路，它包括两个电压变换器，向与图中未示出的主控制器电气相连的接口装置提供合适的电压。在这断电器中，每一个电压变换器的输入端都连到该断电器的一个端子，而每一个电压变换器的输出端都连到接口装置。1988年出版的“Denki-kougaku”手册第1240页图33中，也示出了一种装置，它包括一个电压变换器和一个断电器，后者可切断向电压变换器供电的电流并由延伸到此装置外部的一个杠杆来驱动。

在“Yasukana-denki”47卷179期第2号第104页上，示出另外一种断电器，它包括多对触头，其每对触头都由一个操作机构驱动，以便开断或导通电流;它还包括一个收容这些触头的容器。此容器的两个水平边各有一套绝缘子，各对触头就在其间动作，以开断或 导通经绝缘子支撑的供电电流。这些触头对都收容在各自的绝缘模压件中。操作机构中有一弹簧装置，其储存的潜能用来驱动触头对，以开断电流;操作机构中还有一个电磁驱动装置，它驱动触头对，以导通电流并驱动弹簧装置，使它重新储能。日本实用新型早期公开的第60-112043号和日本专利早期公开第61-99226号揭示出另外一种断电器，其结构与上述结构类似，但并不包括上述的绝缘模压件。

在如前述的常规断电器中，既然电磁驱动机构驱动触头对以导通电流，并驱动弹簧装置以在其上储能，为了使电磁驱动机构能产生足够的功率以及驱动触头对及弹簧装置，提供给电磁驱动机构的电磁线圈上的电流就必需很大，或者，电磁线圈的匝数需要很大。电磁线圈的匝数一大，这个电磁线圈的尺寸就变得很大。当向电磁线圈提供大电流时，向此电磁线圈提供电流的变压器尺寸也就很大。

况且，在先有技术中，由于供应从断电器到断电器控制器电流的变压器安排得远离该断电器，并通过相当长的电缆接到此断电器，以便在变压器和断电器之间维持一个良好的绝缘条件，这样，包括变压器、电缆和带有断电器控制器的断电器先有技术中的这种断电器单元尺寸就很大。

本发明的一个目的就是，提供一种断电器单元，它包括一个断电器，一个用来驱动该断电器的电气操作机构，至少一个电压变换器，它向电气操作机构提供变换得合适的电压，这种断电器单元的尺寸， 比前述先有技术中的断电器单元的尺寸要小，同时，它仍保持断电器单元的安全条件。

根据本发明的断电器单元包括有：

一个断电器，它包括至少两对触头和一个包围这些触头对的断电器容器，它防止了各触头对之间的电气接触;每对触头都有一个第一触头和一个能够与第一触头相接或相离的第二触头，使得第一触头与第二触头之间或者可以流过电流，或者不能流过电流。

一个电气操作机构装置，用来驱动触头对，以使第二触头或与第一触头相接，或与第一触头相离;

至少一个电压变换器，它变换输入电压并将适当变压的电压施加给电气操作机构装置，以使电气操作机构装置能驱动各触头对;

其中，该断电器单元进一步包括;

一个在电气上接地的罩子，它包围此断电器并有第一罩端子，此端子在电气上分别与第一触头相连但与此接地罩绝缘;它有第二罩端子，此端子在电气上分别与第二触头相连而与此接地罩也绝缘;电气操作机构装置和电压变换器就布置在接地罩和断电器之间形成的空间里;电压变换器在电气上与接地罩上的罩端子相连，以输入电力。

根据本发明的断电器单元中，由于断电器单元还包括包围该断电器的接地罩，此罩具有第一罩端子，此端子分别与第一触头在电气上相连而又与接地罩在电气上绝缘，同样，它的第二罩端子分别与第 二触头在电气上相连而又与接地罩在电气上绝缘;电气操作机构装置和电气变换器布置在接地罩和断电器之间形成的空间内;电压变换器在电气上与接地罩的罩端子相连;所以，导电物质很难从断电器单元之外进入接地罩，去破坏下列器件和部位中的绝缘：电气操作机构装置，电压变换器和/或断电器，接地罩与断电器之间，断电器与电压变换器之间，接地罩与电压变换器之间，电压变换器与电气操作机构装置之间，以及接地罩与电气操作机构装置之间。进一步来说，既使它们之间的绝缘被导电物质或局部放电所破坏，以及其本身结构中的任何绝缘强度降低或者本来就低，从而其本身结构中的任一部位的电气绝缘被破坏，接地罩都能避免其上的电压增加得高于地电压。这样，接地罩与断电器之间的距离，断电器与电压变换器之间的距离，接地罩与电压变换器之间的距离，电压变换器与电气操作机构装置之间的距离，以及接地罩与电气操作机构装置之间的距离都可以很小，同时又保持它们之间的电气绝缘或者是保持这一断电器单元的安全条件，更主要的是保持了断电器单元外面的人员安全。而且，电压变换器，电气操作机构装置和断电器都可以各自采用小绝缘强度结构，同时又维持这一断电器单元的安全条件。因此，根据本发明制成的断电器单元的尺寸，可以小于先有技术的断电器单元的尺寸，而又保持断电器单元的安全条件。

图1是一个局部截面图，表示根据本发明断电器单元的一个实施例;

图2是一个接线图，表示图1所示实施例的电路;

图3是沿图1中线Ⅲ-Ⅲ所取的截面图;

图4是一个局部截面图，表示本发明断电器单元的另一实施例;

图5是一个接线图，表示本发明断电器又一实施例的电路;

图6，7，8和9是局部截面图，分别表示本发明的其他实施例;

图11和12是接线图，分别表示本发明其他实施例的电路。

图1和图3表示根据本发明实施的断电器单元的方案，接地罩1包围一个断电器2，它由金属制成的支持件30固定在接地罩1里面。断电器2有一金属制成的容器31，一对陶瓷制成的绝缘套筒5a和5b，以及三对触头3，4。断电器绝缘套筒5a和5b分别封闭容器31的轴向开口端。每一对触头3，4都有一静触头3和动触头4，后者竖向移动，通过联杆机构依靠操作机构装置9，使之接触或者离开静触头3，操作机构装置9设置在断电器2和电气接地罩1之间，于是，断电器2可被操作成导通或切断电流。操作机构装置9最好是一个由金属罩包围的电磁螺线管。另一方面，操作机构装置9也可以是一个直线马达或者直线驱动器，包括有一个旋转电动机和一个螺栓一螺母装置，用来将电动机的旋转转化为螺栓或螺母的直线运动。金属支持件30延伸于容器31和接地罩1之间，使得金属容器31也通过支持件30实现电气接地。触头3和4穿过绝缘套筒5a和5b分别延伸到断电器2之外，并通过各自的外皮绝缘导线6a和6b在电气 上联至各自的外罩套筒7a和7b，通过它们，分别联结到外皮绝缘的导线6a和6b上的导电杆延伸到接地罩1之外，以输入电流;套筒7a和7b都是水平布置的。三对触头3，4布置成一直线，而两个绝缘壁中的每个都置于相邻两对触头3，4之间。三种彼此不同的气体可以分别注入由绝缘壁、容器31和断电器绝缘套筒5a和5b隔成的断电器室内。接地罩1的上部用上盖11覆盖，它靠螺栓32紧压在接地罩上，而释压弹簧12布置在螺栓32和上盖11之间，使得上盖11可在接地罩1内部预定的压力下打开。接地罩1的下部用一个电磁噪声屏蔽盘28来复盖，在盘的下边，布置操作机构控制器10，用以根据主控制器（未示出）输出的信号来操作和驱动该操作机构装置9。

电压变换器8a和8b布置在接地罩1和断电器2之间。如图2所示，每一个电压变换器8a和8b的输入线圈都在电气上通过外罩套筒7a或7b，或者通过触头3和4，或者通过将外罩套筒7a或7b电气联接至触头3或4上的外皮绝缘的导线6a或6b，联接到三相交流电（A.C）的两相上。同时，电压变换器8a和8b的每一个输出线圈，都通过安装在电磁噪声屏蔽盘28上的接线栓29a和29b和一个整流器电路与操作机构控制器10实现电气联接，使得适当变换过的电压可以施加在操作机构控制器10上。当电压变换器8a被励磁时，继电器35就被激励，接点35a动作导通电流，触头35b动作开断电流。当电压变换器8a不被励磁时，继电器35就不被激励，此时接 点35a动作而开断电流，接点35b动作导通电流。因此，操作机构控制器10和操作机构装置9即从电压变换器8a和8b中的一个得到供电。操作机构装置9通过外皮绝缘导线在电气上与操作机构控制器10相联，而操作机构控制器10通过另外的外皮绝缘导线与主控制器相联。这些外皮绝缘的导线并未在图中示出。

如图1，8和9所示，电气操作机构装置9以及电压变换器8a和8b位于接地罩1和断电器2之间所形成的空间内;电压变换器8a和8b在接地罩1里分别电联到外罩套筒端子7a和7b，或者联结到触头3和4，或者联接到外皮绝缘导线6a和6b上，其绝缘外皮在与电压变换器8a和8b电气联结处是剥掉的。

如图4所示，电压变换器8a和8b可以操作机构装置9综合而成一体。在接地罩1中，断电器布置在外罩套筒端子7a和7b之间，而断电器2的纵轴为水平布置。动触头4（未在图4示出）也沿水平方向运动。用来驱动触头4的操作机构装置9包括与动触头机械相连的杠杆14，以及电磁线圈13和一个弹簧机构（未示出）。电磁线圈13包围着另一个电磁线圈40，后者与电压变换器8a和8b配合，以输出变换后的电压。电磁线圈40的输出电压经过整流电路和一个在断电器2运行时导通电流的开关（未示出），向电磁线圈13供电。由于电压变换器8a和8b与操作机构装置9形成一体，这一断电器单元的尺寸与前述的常规断电器单元相比就可以小得多。

在断电器单元中使用的另一种电路，示于图5。由于在电压变换 器8a的输出线圈33中安置了一个抽头，而接点34就在此抽头和线圈33的一端之间移动，所以输出线圈33中一定数量的励磁匝数可以改变，于是电压变换器8a的变换后的输出电压也就是可变的。接点34移向减小输出电压的抽头是通过记忆形合金实现的，在接点18a不正常地熔化现象发生时，线圈电流20的持续流动引起记忆形合金温度的升高，此合金随之皱缩。因此，避免了整流器16的过热。线圈33经过整流器16联到操作电磁线圈17，并布置了一个电磁开关18与操作电磁线圈17并联、与整流器16串联。

在图6所示的一个实施例中，电压变换器8a和8b安排在容器31和断电器2的容器31中的触头对之间，容器31是电气上接地的，而操作机构装置9和操作机构控制器10就安装在容器31上。接地的容器31包围着触头对3，4，后者用陶瓷套筒以避免与接地容器31电气导通。由于电压变换器8a和8b被安装在电气接地的容器31里面，既使其本身结构中任一部位绝缘强度降低，或者本来就低，从而它们本体结构中任一部位的电气绝缘被破坏，电气接地的容器31也能使容器31上的电压不会增加得大于接地电压，于是，容器31和触头3、和4之间的距离，触头对3和4与电压变换器8a和8b之间的距离，容器31和电压变换器8a和8b之间的距离，以及触头对3和4与电气操作机构装置9之间的距离，都可以很小，同时又保持其间的电气绝缘，或者说保持这一断电器单元的安全条件，特别是断电器单元外面人员的安全;同样，电压变换器8a和8b以及电气操作机构装 置9也可以分别采用小绝缘强度结构，而又保持断电器单元的安全条件。因此，根据这个方案，断电器单元的尺寸能够很小，同时保持断电器单元的安全条件。

图7表示根据本发明的断电器单元的另一个实施例，接地罩，1包围着断电器2，后者用金属制成的支持件30固定在接地罩1里面。触头3和4分别经过绝缘套筒5a和5b延伸到断电器2之外，并在电气上分别通过外皮绝缘导线6a和6b，联接到各自的外罩套筒7a和7b，通过后者，分别与外皮绝缘的导线6a和6b相联的导电杆延伸到接地罩1外面。电压变换器8a和8b以及避雷器22a和22b分别电联接到触头3和4。电压探测器25电气联结到静触头3或动触头4。过电流探测器23包围着外罩套筒7a。零值电流探测器24环绕着外罩套筒7b。接地罩1用上盖11盖紧，上盖11靠螺栓32和安置在螺栓32和上盖11之间的释压弹簧12紧压在接地罩1上面，所以释压弹簧12是紧缩的;而当短路电流31起外罩1里面压力增高时，上盖11就打开。电气接地罩1也用一个电磁噪声屏蔽盘28封住，其下布置操作机构控制器10，于是，操作机构控制器10受到保护，不受断电器2运行及高压部份产生的电磁噪声的干扰。由于操作机构装置9、探测器等等都沿接地罩纵轴方向的环绕布置，罩1里的空间得到充分利用，以容纳操作机构装置9，探测器等等，从而外罩1可以是圆柱形的。

如果外罩1里充以惰性气体，比如是六氟化硫（SF₆），外罩的形 状还可比前面提到的外罩更小。

图8和图9表示本发明的又一个实施例，两个电压变换器8a和8b都安置在外罩1的上部或下部之一，而操作机构装置安置在另外的那部分。由于断电器2和外罩套筒7a和7b之间的距离很短，外罩1的形状就苗条了。

如果在本发明的这一实施例中的任何条件下仅向外罩套筒7a供电，只有电压变换器8a包括在断电器单元中，如图10所示。图11表示用于图10所示方案的电路图。

图12表示图2所示电路图的一种改进。电压变换器8a和8b每一个的输入端之一，在电气上联至外罩套筒7a之一或者外罩套筒7b之一，而电压变换器8a和8b每个的另一输入端则电气接地。

Claims (5)

1、一个断路器单元包括：

一个断路器，具有包围至少两个触头的一个电气上接地的断路器壳体，后者包围这些触头对并在电气上避免与这些触头对相接，每对触头具有一个第一触头和一个第二触头，后者与所述第一触头相接触或相离开，使得电流可以在第一触头与第二触头之间流过，或者不能在第一触头与第二触头之间流过；

用来驱动触头对的电气操作机构装置，使第二触头与第一触头接触，或者与第一触头离开；

至少一个电压变换器，它变换输入电压并将变换过的适当电压供给电气操作机构装置，以使电气操作机构装置驱动这些触头对；

这个断路器单元还进一步包括：

一个电气接地的罩子，它包围着该断路器，并具有第一外罩端子，第一外罩端子分别与第一触头电气相联，但与接地罩电气上绝缘；还有第二外罩端子，第二外罩端子分别与第二触头电气相联，但也与接地罩电气绝缘；电气操作机构装置和电压变换器位于由接地罩和断路器之间所形成的空间内，电压变换器在电气上联至接地罩上的外罩端子，以输入电力。

2、根据权利要求1所述的断路器单元，在每一对外罩端子中罩端子之间的轴向延伸线实际上垂直于该断电器的轴线，触头对在此轴线上被驱动。

3、根据权利要求1所述的断路器单元，其中用来操作电气操作机构装置的操作机构控制器安置在电气接地罩之下，在电气接地罩与操作机构控制器之间布置一个电磁噪声屏蔽盘。

4、根据权利要求1所述的断路器单元，其中的电气操作机构装置包括一个用来操作断电器的插杆和一个用来驱动此插杆的电磁线圈，此电磁线圈与电压变换器合成一体。

5、根据权利要求1所述的断路器单元，其中的电压变换器包括有在线圈电流持续流通时用来减少此电压变换器的一个输出线圈中励磁匝数的装置。

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