CN102360985A

CN102360985A - 高压真空断路器

Info

Publication number: CN102360985A
Application number: CN2011102724659A
Authority: CN
Inventors: 王德华
Original assignee: SICHUAN QITONG ELECTRICAL COMPLETE SET EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: Changsha Nanwang Electric Co., Ltd.; Sichuan Qitong Electrical Complete Set Equipment Co., Ltd.
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2031-09-15
Also published as: CN102360985B

Abstract

本发明公开了一种高压真空断路器，属于电气技术领域的开关设备。该高压真空断路器,包括操作机构、安装于该操作机构上方的电流互感器系统、位于该电流互感器系统上方的真空灭弧室单元，以及位于该真空灭弧室单元与电流互感器系统之间用于支撑该真空灭弧室单元的支撑机构,和连接所述操作机构与电流互感器系统的传动机构。本发明通过对真空灭弧室单元、分闸系统、跪式缓冲限位装置和传动机构的改进，有效地提高了系统的安全性和可靠性，进而大大提高了真空灭弧室的实用价值。

Description

高压真空断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器，具体地说，是涉及一种高压真空断路器。

背景技术

真空断路器是电气系统中常见的开关设备之一，其结构主要包括操作机构、内置有电流互感器的灭弧室单元和传动机构等，由于现有的真空断路器具有分、合闸速度快，结构紧凑，能够快速有效地控制电气系统的通断等特点，因此被广泛应用于各种高压电气系统之中。

但是，现有的高压真空断路器也仍然存在很多缺陷，主要缺陷在于：

（1）灭弧室和内置式电流互感器通过硅油加干燥剂来防止凝露滋生，虽然使用了O形胶圈进行密封，但是，设备的老化和热膨胀还是会导致硅油外溢，进而造成环境污染；

（2）缓冲限位装置设计在断路器每相下出线座的中心位置上，使得调试、检修都很麻烦，而且，非专业人士无法进行调试、检修；另外，缓冲限位装置的设置，使内部空间变得相当狭窄，极易引起电流互感器的进出端出现闪弧，进而影响测量精度；同时，电流互感器的进出端出现闪弧，还很容易造成安全事故，并且使分闸反弹不稳定，最终影响断路器的性能；

（3）断路器配用的操作机构一般选用CT19、CT10和CD10型机构作为动力源，使得传动系统设计复杂化，机构十分臃肿；而且，上述传动系统的动力功率耗散过大，并不利于断路器的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压真空断路器，解决现有技术中存在的问题，使真空断路器在精简结构的同时，提高其性能和应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

高压真空断路器,包括操作机构、安装于该操作机构上方的电流互感器系统、位于该电流互感器系统上方的真空灭弧室单元，以及位于该真空灭弧室单元与电流互感器系统之间用于支撑该真空灭弧室单元的支撑机构,和连接所述操作机构与电流互感器系统的传动机构。

进一步地，所述操作机构包括机构箱，安装于该机构箱内部的主轴、跪式缓冲限位装置、合闸系统、分闸系统、动力装置和储能簧，其中，跪式缓冲限位装置、合闸系统和分闸系统分别与主轴连接，而动力装置则分别与合闸系统和储能簧连接，同时，所述分闸系统还通过传动机构与电流互感器系统连接。

所述跪式缓冲限位装置包括安装于主轴上的缓冲器和用于固定缓冲器的第一支架，以及安装于该第一支架上的限位块，和一端与该限位块转动连接、另一端与所述主轴连接的连杆。其中，所述限位块为三角形结构，且其三个角均设置为圆弧形；其中一个角上设置有通孔，主轴穿过该通孔，而连杆的一端则连接于该限位块的另外两个角之一上。

再进一步地，所述分闸系统包括安装于第二支架下方的分闸电磁铁和第二支架上方的过流电磁铁，以及通过轴承安装于第二支架上的拐臂，在所述支架上还设置有位于所述分闸电磁铁与所述过流电磁铁之间的分闸装置，该分闸装置一端与所述拐臂连接，另一端与所述传动机构连接。其中，所述分闸装置包括安装于第二支架上的分闸转轴，安装于该分闸转轴上的弯板，以及分别与该弯板和所述拐臂正对的中间制子；且所述分闸转轴为一根通过转动轴承安装于第二支架上的轴，而所述弯板安装于该轴上。

更进一步地，所述真空灭弧室单元包括上出线座、安装于该上出线座上的上磁套，位于该上磁套内部的真空泡，以及无缝隙填充于所述上磁套与真空泡之间用于保证散热性能、提高抗老化性能和绝缘性能的填充物。所述填充物为再生塑料颗粒和硅橡胶固化液混合制成。

更进一步地，所述传动机构包括横杆，安装于该横杆两端的中间拐臂，以及连接其中一个中间拐臂与电流互感器系统的绝缘拉杆，和连接另一个中间拐臂与主轴的牵引杆；另外，在所述两个中间拐臂之间的横杆上还设置有至少一个中间拐臂。

所述电流互感器系统包括上端伸入支撑机构内的电流互感器，位于所述支撑机构内部并与该电流互感器的上端连接的软连接，以及通过合闸簧与该软连接连接的合闸拐臂；所述绝缘拉杆与该合闸拐臂连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明整体结构设计合理，机构得到了有效简化，操作更为方便；

2.本发明通过对操作机构的重新设计，使其功能更加全面，既可通过交流或直流操作，也可通过手动操作，十分灵活；

3.本发明通过无缝隙填充方式对真空灭弧室单元进行了巧妙填充，使其能有效地防止了外界水蒸气和其他污染物进入真空泡与上磁套之间，保证了真空灭弧室单元的外绝缘性能；

4.本发明选择再生塑料颗粒作为真空灭弧室的填充物之一，使填充后的真空灭弧室单元具有了良好的绝缘性能，并且实现了塑料的废物利用，减少了白色污染，净化了环境；

5. 本发明通过向上磁套与真空泡之间填充硅橡胶固化液，从而使真空灭弧室单元具有了良好的散热性能和抗老化性能，并进一步提高了绝缘性能；

6. 本发明有效地解决了设备老化与热膨胀带来的性能下降问题，为真空断路器的长时间安全工作奠定了坚实的基础，从而大大提高了真空断路器的实用价值；

7.本发明对操作机构中的分闸系统进行了巧妙地改进，利用分闸转轴的转动，巧妙地使弯板发生动作，带动与之正对的中间制子动作，进而使与中间制子一端正对的拐臂转动，最终达到促使限位装置压死缓冲器、实现分闸的效果；在整个过程中，分闸转轴巧妙地利用轴承来实现了分闸过程的阻力最小化，并保证了各分闸点均匀受力，从而有效地提高了分闸的可靠性，简化了操作机构的机械结构，降低了功率损耗，提高了应用价值；

8.本发明将缓冲限位装置设置于操作机构中，使调试、维修变得更加简单、方便，也保证了下出线座的空间大小，有效地防止了电流互感器的进出端出现闪弧，提高了真空断路器的整体性能；

9.本发明将缓冲限位装置设计成跪式结构，并利用这种跪式限位机构来逐步减小缓冲器瞬时冲量带来的反作用力，使最终达到主轴的反作用力达到最小，从而达到保证真空断路器彻底分闸、避免电流互感器的输出端出现闪弧的目的，进而提高真空断路器的性能，避免因缓冲器瞬时冲量带来的反作用力而造成安全事故；

10.本发明由于可有效减少断路器的分闸反弹，从而有效防止了断路器灭弧室内因分闸产生动静触头重燃的可能性；

11. 本发明通过对真空灭弧室单元、分闸系统和跪式缓冲限位装置的设计，使整个真空断路器的性能大大提升，不仅检修、调试方便，而且分闸反弹小，操纵安全可靠，机械性能良好，寿命长，无爆炸危险。

附图说明

图1为本发明的整体结构主视图。

图2为本发明的整体结构侧视图。

图3为本发明中操作机构的结构示意图。

图4为图3中跪式缓冲限位装置的主视图。

图5为图4的侧视图。

图6为图3中分闸系统的主视图。

图7为分闸系统与主轴连接状态的侧视图。

图8为本发明中分闸转轴的结构示意图。

图9为本发明中弯板的结构示意图。

图10为本发明中真空灭弧室单元的结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-机构箱，2-主轴，3-储能簧，4-第一支架，5-缓冲器，7-限位块，8-连杆，9-分闸电磁铁，10-过流电磁铁，11-拐臂，12-分闸转轴，13-弯板，14-中间制子，15-上出线座，16-上磁套，17-真空泡，18-填充物，19-横杆，20-中间拐臂，21-绝缘拉杆，22-牵引杆，23-电流互感器，24-软连接，25-合闸簧，26-合闸拐臂，27-第二支架，28-减速器，29-电动机，30-推杆。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1和图2所示，高压真空断路器，主要包括操作机构、安装于该操作机构上方的电流互感器系统、位于该电流互感器系统上方的真空灭弧室单元，以及位于该真空灭弧室单元与电流互感器系统之间用于支撑该真空灭弧室单元的支撑机构,和连接所述操作机构与电流互感器系统的传动机构。

在上述结构中，操作机构如图3所示，其整体结构包括机构箱1，安装于该机构箱1内部的主轴2、跪式缓冲限位装置、合闸系统、分闸系统、动力装置和储能簧3。

其中，如图4、图5所示，所述跪式缓冲限位装置包括安装于主轴2上的缓冲器5和用于固定缓冲器5的第一支架4，以及安装于该第一支架4上的限位块7，和一端与该限位块7转动连接、另一端与所述主轴2连接的连杆8。而所述限位块7为三角形结构，且其三个角均设置为圆弧形；其中一个角上设置有通孔，主轴2穿过该通孔，而连杆8的一端则连接于该限位块7的另外两个角之一上。

如图6至图9所示，所述分闸系统包括安装于第二支架27下方的分闸电磁铁9和第二支架27上方的过流电磁铁10，以及通过轴承安装于第二支架27上的拐臂11，在所述第二支架27上还设置有位于所述分闸电磁铁9与所述过流电磁铁10之间的分闸装置，该分闸装置一端与所述拐臂11连接，另一端与所述传动机构连接。具体地说，所述分闸装置包括安装于第二支架27上的分闸转轴12，安装于该分闸转轴12上的弯板13，以及分别与该弯板13和所述拐臂11正对的中间制子14；且所述分闸转轴12为一根通过转动轴承安装第二支架27上的轴，而所述弯板13安装于该轴上。

如图10所示，所述真空灭弧室单元包括上出线座15、安装于该上出线座15上的上磁套16，位于该上磁套16内部的真空泡17，以及无缝隙填充于所述上磁套16与真空泡17之间用于保证散热性能、提高抗老化性能和绝缘性能的填充物18。所述填充物18为再生塑料颗粒和硅橡胶固化液混合制成。

从图1和图2可以看出，整个真空断路器中设置有三个电流互感器系统，每个电流互感器系统均包括上端伸入支撑机构内的电流互感器23，位于所述支撑机构内部并与该电流互感器23的上端连接的软连接24，以及通过合闸簧25与该软连接24连接的合闸拐臂26；所述绝缘拉杆21与该合闸拐臂26连接。相应地，每个电流互感器系统配置有一个真空灭弧室单元，以及一个支撑机构，为了保证三个电流互感器在分闸、合闸过程中的一致性，本发明还对所述传动机构进行了巧妙地改进。在本发明中，传动机构包括横杆19，安装于该横杆19两端的中间拐臂20，以及连接其中一个中间拐臂20与电流互感器系统的绝缘拉杆21，和连接另一个中间拐臂20与主轴2的牵引杆22；同时，在所述两个中间拐臂20之间的横杆19上还设置有一个中间拐臂。如此，三个中间拐臂20连接于同一根横杆19上，只需要控制任意一个中间拐臂20动作，即可实现三个中间拐臂20同时动作，而两端的中间拐臂分别与主轴2和绝缘拉杆21连接，因此，在控制主轴2动作时，即可带动所有的中间拐臂20动作，进而使绝缘拉杆21、合闸拐臂26、合闸簧25、软连接24发生动作，最终控制电流互感器的通断。

所述支撑机构为绝缘瓷瓶，而电流互感器的安装方式包括内置式和外置式两种，用户可自行选择，本实施例中采用的是内置式安装方式。

本发明的动作关系如下：

本发明中，合闸系统和储能机构均为现有技术，其中，合闸系统主要包括合闸闭锁杆、合闸按钮、合闸线圈、合闸制子；储能机构由动力装置和储能簧3组成，而动力装置则包括减速器和电动机。储能机构的主体为一个外壳为铸铝的减速箱，减速箱内有两套蜗轮蜗杆，储能轴横穿减速箱中，与蜗轮蜗杆无机械联系；储能轴上套一轴承，此轴承套用键连在大蜗轮上，且轴承套上安装有一轴销，轴销上装一棘爪，在储能轴的右端装有一凸轮，凸轮上有一缺口，棘爪通过此缺口来带动凸轮转动；在储能轴的左端装有一曲柄，储能簧的一端挂在此曲柄上。减速箱的轴销上装一个三角形杠杆，杠杆上装一滚针轴承，凸轮将储能簧的能量传给此轴承上，三角形杠杆的另一孔中用轴销与一连杆连接，该连杆的另一端装在主轴2的拐臂11上，形成一四连杆机构，合闸力通过该机构传递给主轴2，减速箱的轴销上还装有一滚针轴承，作为锁住合闸制子用。

在图1所示的中间拐臂20上装有分闸弹簧和牵引杆22，主轴2上有四对拐臂11，其中三对分别作用在合闸闭锁杆、牵引杆22和跪式缓冲限位装置的连杆8上，另一对拐臂11上装一滚针轴承作为锁住分闸系统的中间制子14用。

本发明中，储能方式包括电机储能和手动储能，其中，电机储能过程为：接通电动机电源，轴套由减速箱中的大蜗轮带动使其转动，轴套上所安装棘爪迅速进入凸轮上的缺口，此时，带动储能轴转动，储能簧3被拉起而储能。当储能簧3被拉到最高点后被合闸制子锁住，曲柄上的连杆带动弯板13压下微动开关，电机电源被切断，储能指示显示在面板孔中，整个储能时间小于15s。手动储能过程为：将手摇把插入减速箱前方孔中，顺时针摇转约25圈，这时，棘爪进入了凸轮的缺口，并带动储能轴转动，再继续用力摇转手把25圈，合闸系统储能完毕，卸下手把。

由于合闸部分并非本发明的重点，在此不作详细说明，本发明下面主要说明分闸系统的工作过程。

接通分闸电磁铁9的电源或用手按压分闸按扭，分闸制子解脱，主轴2在分闸弹簧和动触头弹簧力的作用下逆时针旋转至拐臂11，经连杆8使限位块7转动压死跪式缓冲限位装置上的缓冲器5，断路器处于分闸状态；“分闸指示”显示在面板孔中。

在上述分闸过程中，分闸装置通过各轴承使分闸过程中的阻力实现了最小化，同时，分闸转轴保证了各分闸点受力的均匀性，提高了分闸的可靠性。而跪式缓冲限位装置为分闸位置限制的一种缓冲装置，其功用在于：一方面，防止断路器机构过分动作而使真空灭弧室单元拉坏，另一方面，降低真空断路器的分闸反弹。由于分闸力和惯性动量的缘故，作用于缓冲器5上的瞬时冲量会产生一定大小的反作用力作用于限位块7上，由于限位块7、连杆8的分力作用，作用于主轴2上的反作用力就变的非常小，因此在分闸力一定的情况下，跪式缓冲限位装置可大幅度降低断路器的分闸反弹，有效提高断路器的分断可靠性。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明，而本发明的实施方式包括但不限于上述实施例。

Claims

1.高压真空断路器,其特征在于,包括操作机构、安装于该操作机构上方的电流互感器系统、位于该电流互感器系统上方的真空灭弧室单元，以及位于该真空灭弧室单元与电流互感器系统之间用于支撑该真空灭弧室单元的支撑机构,和连接所述操作机构与电流互感器系统的传动机构。

2.根据权利要求1所述的高压真空断路器，其特征在于，所述操作机构包括机构箱（1），安装于该机构箱内部的主轴（2）、跪式缓冲限位装置、合闸系统、分闸系统、动力装置和储能簧（3），其中，跪式缓冲限位装置、合闸系统和分闸系统分别与主轴（2）连接，而动力装置则分别与合闸系统和储能簧（3）连接，同时，所述分闸系统还通过传动机构与电流互感器系统连接。

3.根据权利要求2所述的高压真空断路器，其特征在于，所述跪式缓冲限位装置包括安装于主轴（2）上的缓冲器（5）和用于固定缓冲器的第一支架（4），以及安装于该第一支架（4）上的限位块（7），和一端与该限位块（7）转动连接、另一端与所述主轴（2）连接的连杆（8）。

4.根据权利要求3所述的高压真空断路器，其特征在于，所述限位块（7）为三角形结构，且其三个角均设置为圆弧形；其中一个角上设置有通孔，主轴（2）穿过该通孔，而连杆（8）的一端则连接于该限位块（7）的另外两个角之一上。

5.根据权利要求2～4中任意一项所述的高压真空断路器，其特征在于，所述分闸系统包括安装于第二支架（27）下方的分闸电磁铁（9）和第二支架（27）上方的过流电磁铁（10），以及通过轴承安装于第二支架（27）上的拐臂（11），在所述第二支架（27）上还设置有位于所述分闸电磁铁（9）与所述过流电磁铁（10）之间的分闸装置，该分闸装置一端与所述拐臂（11）连接，另一端与所述传动机构连接。

6.根据权利要求5所述的高压真空断路器，其特征在于，所述分闸装置包括安装于第二支架（27）上的分闸转轴（12），安装于该分闸转轴（12）上的弯板（13），以及分别与该弯板（13）和所述拐臂（11）正对的中间制子（14）；且所述分闸转轴（12）为一根通过转动轴承安装第二支架（27）上的轴，而所述弯板（13）安装于该轴上。

7.根据权利要求6所述的高压真空断路器，其特征在于，所述真空灭弧室单元包括上出线座（15）、安装于该上出线座（15）上的上磁套（16），位于该上磁套（16）内部的真空泡（17），以及无缝隙填充于所述上磁套（16）与真空泡（17）之间用于保证散热性能、提高抗老化性能和绝缘性能的填充物（18）。

8.根据权利要求7所述的高压真空断路器，其特征在于，所述填充物（18）为再生塑料颗粒和硅橡胶固化液混合制成。

9.根据权利要求8所述的高压真空断路器，其特征在于，所述传动机构包括横杆（19），安装于该横杆（19）两端的中间拐臂（20），以及连接其中一个中间拐臂（20）与电流互感器系统的绝缘拉杆（21），和连接另一个中间拐臂（20）与主轴（2）的牵引杆（22）；在所述两个中间拐臂（20）之间的横杆（19）上还设置有至少一个中间拐臂。

10.根据权利要求9所述的高压真空断路器，其特征在于，所述电流互感器系统包括上端伸入支撑机构内的电流互感器（23），位于所述支撑机构内部并与该电流互感器（23）的上端连接的软连接（24），以及通过合闸簧（25）与该软连接（24）连接的合闸拐臂（26）；所述绝缘拉杆（21）与该合闸拐臂（26）连接。