CN102280303B - 一种高压真空断路器 - Google Patents

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Abstract

一种高压真空断路器，克服了现有技术中用于126kV高电压系统的断路器均为六氟化硫断路器，在开断过程中触头烧蚀较严重，需要定期维护，且需要能量较大的操作机构，维护量较大以及密封性能不可靠的问题，特征是采用环氧树脂将下屏蔽电极、下绝缘筒、上出线端、上绝缘筒和上屏蔽环牢固连接在一起制成极柱外罩，在极柱外罩内装配真空灭弧室，机构转换装置每相由两套四杆机构串联组成，与现有技术相比有益效果是实现了在126kV电压等级采用真空开断替代了六氟化硫开断，提高了断路器开断短路电流的能力、密封性能和机构输出的机械利益，灭弧室可重复使用，且更换灵活方便，实现了断路器的免维护，提高了供电的连续性和安全性。

Description

一种高压真空断路器
技术领域
本发明属于高压电器技术领域，特别涉及用于126kV高电压系统的一种高压真空断路器。
背景技术
现有技术中，126kV高电压系统的带充气金属外壳的断路器均为六氟化硫断路器，使用六氟化硫灭弧室，这类断路器的灭弧介质为高压力（0.4～0.5MPa）的六氟化硫气体，开断时，依靠操作机构提供较大的压力去推动灭弧室内部的六氟化硫气体流动用以冷却电弧，在交流电流过零时，电弧熄灭，六氟化硫气体绝缘性能恢复，实现开断，在整个开断过程中，电弧一直在电弧触头上的固定点燃烧，触头烧蚀较严重，需要定期维护，而且，灭弧室的外绝缘仍为高压力的六氟化硫气体，这类断路器需要能量较大的操作机构，一般采用液压机构、液压弹簧机构或气动机构，操作机构比较复杂，操作机构的维护量也较大，由于气体的充入压力较大，特别是开断过程中还将产生更大的压力，对密封结构的密封性能会造成一定影响，一旦出现了气体较大的泄漏，断路器将自动实现闭锁，不允许操作，只能靠上级断路器跳闸实现电路的断开，扩大了事故范围，降低了供电的连续性和可靠性。
发明内容
本发明所要解决的问题是，克服现有技术以高压力（0.4～0.5MPa）六氟化硫气体为绝缘介质和电弧开断介质存在的不足和缺陷，提供可以实现126kV电压等级真空开断的一种带充气金属外壳的高压真空断路器。
本发明所采用的技术解决方案包括气箱、真空灭弧室极柱、连接母线、断路器操作机构、机构转换装置和导电套，所述真空灭弧室极柱包括上屏蔽环、下屏蔽电极、上绝缘筒、下绝缘筒以及上出线端和下出线端，在上屏蔽环与上绝缘筒相互连接的部位、上绝缘筒与上出线端相互连接的部位、上出线端与下绝缘筒相互连接的部位以及下绝缘筒与下屏蔽电极相互连接的部位各设有环氧树脂灌注点，通过环氧树脂和固化剂将所述下屏蔽电极、下绝缘筒、上出线端、上绝缘筒和上屏蔽环牢固连接在一起制成极柱外罩，在极柱外罩内装配真空灭弧室，所述真空灭弧室极柱上端固定在安装法兰上、下端通过导电套与第二组碟式套管电气连接，真空灭弧室极柱的上出线端通过连接母线与第一组碟式套管电气连接，所述机构转换装置一端与断路器操作机构相连、另一端与操作拉杆连接。
所述机构转换装置每相由两套四杆机构串联组成，即由第一拐臂、安装底座、长连杆和第一短连杆组成第一套四杆机构,由第一短连杆、第二短连杆、第二拐臂和支撑架组成第二套四杆机构，在支撑架上设有导向槽和限位螺钉。
所述断路器操作机构通过机构安装板固定在气箱的外部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明采用真空灭弧室作为主回路开断元件，实现了在126kV电压等级采用真空开断替代了六氟化硫开断，电弧在真空介质中开断，提高了断路器开断短路电流的能力，在不检修的情况下，满容量开断次数超过20次（同电压等级的六氟化硫断路器短路开断开断最多10次），触头烧蚀很小，单独装配好的真空灭弧室组件整体置于0.1～0.2MPa的六氟化硫气体中，开断能力不受六氟化硫气体压力的限制，六氟化硫气体只解决相间和相对地的绝缘问题，不参与电弧的开断，无有毒有害气体产生，有利于人身健康和环境保护。
（2）灭弧室外绝缘采用复合绝缘的极柱外罩，灭弧室装配在极柱外罩内，灭弧室极柱各部件经环氧树脂粘接而成，无需专用模具，可重复使用，且更换灭弧室灵活方便，一旦灭弧室自身出现质量问题，只需更换灭弧室即可，外部的极柱外罩仍可继续使用，而且极柱制作过程中不需要任何模具，大大降低了制造成本，各连接件的形状均经过电场分析和计算，不但满足了通流能力和机械强度的要求，而且电极间的电场分布非常合理，电压耐受能力高于国家标准的要求。
 (3) 采用操作功率较小、体积较小、性能可靠的操作机构，每相通过两套串联的四连杆机构和连杆机构连接角度的变化，在合闸触头接触行程段快速的提高了机构输出的机械利益，且负荷较小，大大延长了断路器的机械寿命，所述断路器的机械寿命可达10000次以上。
（4）充气金属外壳采用厚度为4mm的不锈钢板经激光切割和激光气密焊接制成，内部的绝缘气体充入压力较低（0.1～0.2MPa），大大减小了密封难度，可保证终生不漏气，真正实现了断路器的免维护，提高了供电的连续性和安全性。
附图说明
图1是本发明的主视图，
图2是图1的C-C剖视图，
图3是图1的D-D剖视图，
图4是图2的E部放大图，
图5是本发明的极柱结构示意图，
图6是本发明的断路器机构转换装置结构示意图。
图中：
1. 气箱，
2.封板，
3.断路器操作机构，
4. 充气阀，
5.防爆膜，
6.真空灭弧室极柱，
61.下出线端，62.下屏蔽电极，
63.上出线端，64.上屏蔽环，
65.上绝缘筒，66.下绝缘筒，
67.真空灭弧室，68. 环氧树脂灌注点。
7.母线，               
7-1.A相母线，7-2.B相母线，7-3.C相母线，
8.机构转换装置，
81.第一拐臂，82. 安装底座，
83.长连杆，84. 第一短连杆，
85.第二短连杆，86.第二拐臂，
87.支撑架，88.限位螺钉，
9. 机构安装板，
10.第一组碟式套管，
11.导电套，12. 第二组碟式套管，
13.操作拉杆，14.连接杆，
15.压超程机构，16.安装法兰。
具体实施方式
下面结合附图提供本发明的具体实施方式。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明包括气箱1、真空灭弧室极柱6、连接母线7、断路器操作机构3、机构转换装置8和导电套11，为了保证气箱1较高的气密性和机械强度的要求，所述气箱1由4mm厚无磁不锈钢板经激光切割和激光焊接而成，在气箱1的前面上部开口处安装带有加强筋的封板2，在气箱1的前面下部安装有充气阀4，在气箱1的后面下部安装有用于泄放气箱1内非正常过高压力的防爆膜5，在气箱1的后面上部开口处安装有第一组碟式套管10，在气箱1的底面开口处安装有第二组碟式套管12，在气箱1的顶部开口处安装有安装法兰16，上述结构形成本发明的充气金属外壳；
如图5所示，所述真空灭弧室极柱6包括上屏蔽环64、下屏蔽电极62、上绝缘筒65、下绝缘筒66以及上出线端63和下出线端61，在上屏蔽环64与上绝缘筒65相互连接的部位、上绝缘筒65与上出线端63相互连接的部位、上出线端63与下绝缘筒66相互连接的部位以及下绝缘筒66与下屏蔽电极62相互连接的部位各设有两道环形沟槽组成的环氧树脂灌注点68，每个环氧树脂灌注点68的两道环形沟槽上各加工有两个注料圆孔，通过每道环形沟槽上其中一个注料圆孔将预混好的环氧树脂和固化剂的混合料注入两道环形沟槽内，经常温固化后将下屏蔽电极62、下绝缘筒66、上出线端63、上绝缘筒65和上屏蔽环64牢固连接在一起制成极柱外罩，形成真空灭弧室极柱的绝缘结构，在极柱外罩内装配真空灭弧室67，如图2所示，所述真空灭弧室极柱6下端通过导电套11与第二组碟式套管12实现电气连接，真空灭弧室极柱6的上出线端23通过连接母线7与第一组碟式套管10电气连接，进而构成断路器的主回路；
如图3所示，本发明连接母线7共有三相，分别为A相母线7-1， B相母线7-2，C相母线7-3，每相机构转换装置8由两套四杆机构串联组成，如图6所示，机构转换装置8由第一拐臂81、安装底座82、长连杆83和第一短连杆84组成第一套四杆机构,由第一短连杆84、第二短连杆85、第二拐臂86和支撑架87组成第二套四杆机构，在支撑架87上设有导向槽，以保证操作拉杆13垂直运动，支撑架87上还设有限位螺钉88，以防止断路器操作机构通过死点过冲；如图2所示，第一拐臂81与断路器操作机构3相连接，第二拐臂86通过支撑架87和连接杆14、压超程机构15与操作拉杆13连接，在真空断路器合闸后半程，通过四连杆机构角度的变化，提高机构输出的机械利益，放大真空断路器操作机构3的输出力，所述操作机构3通过机构安装板9固定在气箱1的外部，通过机构转换装置8和操作拉杆13实现与真空灭弧室极柱6的机械传动连接。

Claims (3)

1.一种高压真空断路器，包括气箱（1）、真空灭弧室极柱（6）、连接母线（7）、断路器操作机构（3）、机构转换装置(8)和导电套(11)，其特征在于，所述真空灭弧室极柱（6）包括上屏蔽环（64）、下屏蔽电极（62）、上绝缘筒（65）、下绝缘筒（66）以及上出线端（63）和下出线端（61），在上屏蔽环（64）与上绝缘筒（65）相互连接的部位、上绝缘筒（65）与上出线端（63）相互连接的部位、上出线端（63）与下绝缘筒（66）相互连接的部位以及下绝缘筒（66）与下屏蔽电极（62）相互连接的部位各设有环氧树脂灌注点（68），通过环氧树脂和固化剂将所述下屏蔽电极（62）、下绝缘筒（66）、上出线端（63）、上绝缘筒（65）和上屏蔽环（64）牢固连接在一起制成极柱外罩，在极柱外罩内装配真空灭弧室（67），所述真空灭弧室极柱（6）上端固定在安装法兰（16）上、下端通过导电套（11）与第二组碟式套管（12）实现电气连接，真空灭弧室极柱（6）的上出线端（63）通过连接母线（7）与第一组碟式套管（10）电气连接，所述机构转换装置（8）一端与断路器操作机构（3）相连、另一端与操作拉杆（13）连接。
2.根据权利要求1所述一种高压真空断路器，其特征在于，所述机构转换装置（8）每相由两套四杆机构串联组成，即由第一拐臂（81）、安装底座（82）、长连杆（83）和第一短连杆（84）组成第一套四杆机构,由第一短连杆（84）、第二短连杆（85）、第二拐臂（86）和支撑架（87）组成第二套四杆机构，在支撑架（87）上设有导向槽和限位螺钉（88）。
3.根据权利要求1所述一种高压真空断路器，其特征在于，所述断路器操作机构（3）通过机构安装板（9）固定在气箱（1）的外部。
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Assignee: SHENYANG HUADE HIGH TECHNOLOGY ELECTRIC Co.,Ltd.

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Denomination of invention: High-pressure vacuum breaker

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