CN102623235B - 一种40.5kv的户外高压真空断路器 - Google Patents

Abstract

一种40.5KV的户外高压真空断路器，其总体结构为三相分立瓷套支柱式，瓷套支柱分为上下两部分，其内部装有真空灭弧室、导电触头、触头弹簧和绝缘拉杆，三相瓷套支柱上的传动拐臂由两组水平连杆联接起来，其中间相的传动拐臂和永磁操动机构的输出拐臂，通过一个活动连杆联接在一起。永磁操动机构位于机架底部的操作箱内，永磁操动机构是由一个支架以及装在支架上部的传动机构和装在支架中部的永磁机构以及装在支架外侧的分闸弹簧所组成，本发明有效地减少了断路器的操动机构维护工作量，提高其操动机构的工作可靠性和运行寿命；提高断路器分合闸时间的一致性和重复性，使之可以应用在具有精确快速合分闸时间控制要求的输配电系统中。

Description

一种40.5KV的户外高压真空断路器

技术领域

本发明涉及一种40.5KV级别的户外高压真空断路器。

背景技术

目前，在现有技术中，40.5KV级别的户外高压真空断路器，其产品结构都是三相联动式的弹簧操动机构断路器。最新版的《高压电器产品手册》(中国西安高压电器研究院2008年出版)中，公布了ZW30-40.5型等典型户外高压真空断路器的性能参数和整体结构等产品信息。采用弹簧操动机构的户外高压真空断路器，由于其操动机构的结构特性，决定了其运动部件不仅易于磨损，使其维护工作量较大、可靠性较差和寿命较短；而且配有这种弹簧操动机构的高压真空断路器，其合分闸时间的一致性较差，特别是合分闸时间的重复性较差。因此，这种户外高压真空断路器只能应用于要求不高的输配电系统中，而不能应用于要求较高的，具有精确快速合分闸时间控制的输配电系统中。

发明内容

本发明的目的就是提供一种采用永磁操动机构的40.5KV的户外高压真空断路器，以减少断路器的操动机构维护工作量，提高其操动机构的工作可靠性和运行寿命；提高断路器分合闸时间的一致性和重复性，使之可以应用在具有精确快速合分闸时间控制要求的输配电系统中。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种40.5KV的户外高压真空断路器，其总体结构为三相分立瓷套支柱式，瓷套支柱分为上下两部分，上瓷套内装有真空灭弧室、导电触头，下瓷套内装有触头弹簧和绝缘拉杆，上瓷套的顶部由端板、上接线板及联接件封住，上下瓷套的联接处由下接线板及上、下联接件联接后封住，下瓷套的下端部联接着一个传动箱，传动箱由箱体、端盖及轴承和水平输出轴及其分合闸拐臂等组成，三相瓷套支柱装在一个共同的机架上，每一相瓷套支柱底部的传动箱均伸到机架的内部，机架的两端装有两个底脚支架，三个传动箱的传动轴上分别装有传动拐臂和缓冲拐臂，三个传动拐臂由两组水平连杆联接起来，其中间相的传动拐臂和操动机构的输出拐臂相联，而操动机构位于机架下部的操作箱内，其特征在于：

(a)操动机构是一个由支架以及装在支架上部的由轴承、花键轴、分合闸驱动拐臂、输出拐臂和拉簧拐臂等构成的传动机构和装在支架中部的永磁机构以及装在支架外侧的分闸弹簧所组成的永磁操动机构；

(b)永磁操动机构可以采用一个永磁机构而单独工作，也可以采用两个或两个以上的永磁机构而同时工作；

(c)永磁操动机构上的传动机构与其永磁机构相联接的拐臂可以是一套，也可以是两套或两套以上；

(d)永磁操动机构上的永磁机构与传动机构上的分合闸驱动拐臂是通过一个两端带有正反扣螺纹的螺杆及联接头和一个固定连杆联接在一起的。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1)采用永磁操动机构代替弹簧操动机构以后，由于永磁操动机构采用的是永磁锁扣装置，无机械磨损，相比于弹簧操动机构中的机械锁扣装置来说，永磁操动机构工作起来更稳定，性能参数不易变化，维护工作量大大减小，而工作可靠性大大增加，机械寿命因此也更长些。

2)采用永磁操动机构代替弹簧操动机构以后，由于永磁操动机构的性能非常稳定，因此，断路器的分合闸时间的一致性非常好，重复性也非常好。使断路器可以应用于具有精确快速时间控制要求的系统中。

附图说明

图1是40.5KV户外高压真空断路器的结构示意图。

图2是三相瓷套支柱的传动机构结构示意图。

图3是永磁操动机构(单永磁机构)及瓷套支柱的结构示意图。

图4是永磁操动机构(双永磁机构)及瓷套支柱的结构示意图。

图5是传动箱的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的40.5KV户外高压真空断路器，其总体结构与现有产品相似，为三相分立瓷套支柱式。三相瓷套支柱装在一个共同的机架10上，机架10的下部联接有一个操作箱11，机架的两端装有两个底脚支架12。每一相瓷套支柱分为上下两部分，上瓷套4的上端部用端盖1和上接线板2及其联接件3封住，上瓷套4的下部和下瓷套8的上部用下接线板6及其联接件5和联接件7联接起来，上下瓷套内依次装有真空灭弧室13、导电触头14、触头弹簧15和绝缘拉杆16。下瓷套8的下端部用联接件9和传动箱17联接起来。传动箱17嵌装在机架10上。绝缘拉杆16的下端伸到了传动箱17的内部。传动箱17的腔体内有一根水平传动轴28，传动轴28上有一个分合闸拐臂26，分合闸拐臂26的端部有一个孔，伸到此处的绝缘拉杆16的下端部也有一个孔，这个孔和分合闸拐臂26上的孔用一个销轴29联在了一起。传动轴28的两端从传动箱17的两个端盖27上的轴承30中穿出去。中间相的传动轴27上两端分别装着两个传动拐臂18。而其余两相的传动轴上，其两端分别装着传动拐臂18和缓冲拐臂。机架10上对应着缓冲拐臂的地方装有缓冲器。三相传动轴上的传动拐臂18用两组水平连杆联接起来(见图2)，而中间相的传动拐臂18与操作箱11内的操动机构输出拐臂23，用一个可以调节长短的活动联杆22联接起来。

以上所述是本发明的40.5KV户外高压真空断路器的总体结构，而本发明的特征在于断路器所配用的操动机构是一种永磁操动机构，其特征体现在如下的两个实施例里：

实施例一(见图3)，是断路器所配用的永磁操动机构只有一个永磁机构。该永磁操动机构有一个“H”形的机构支架，而为了增加结构强度，整个机构支架焊装在了另一块铁板上。在机构支架的两个侧壁的上部各有一个孔，孔上装有轴承。轴承上穿有一根花键轴，花键轴上装有一个分合闸驱动拐臂19、输出拐臂23和拉簧拐臂20。这些轴承、花键轴、分合闸驱动拐臂19、输出拐臂23和拉簧拐臂20等构成了永磁操动机构的传动机构。其中输出拐臂23与中间相的瓷套支柱的传动拐臂18，通过一根可以调节长短的活动联杆22联接起来；拉簧拐臂20上联着一根分闸弹簧21，分闸弹簧21的另一端挂在了永磁操动机构支架的侧壁上。在“H”形的机构支架中部的横向支架板上，吊装着一个永磁机构25，永磁机构25的输出顶杆从横向支架板中部的孔中向上伸了出来，并通过一个两端带有正反扣螺纹的螺杆24及联接头和一个固定长度的连杆，与分合闸驱动拐臂19联接起来。永磁机构采用的是现有技术中的成熟产品，它可以是双稳态型的永磁机构，也可以是单稳态型的永磁机构；而永磁机构内部的线圈，即可以是双线圈方式的，也可以是单线圈方式的。这种结构形式的永磁机构在很多专业刊物上都有详细的介绍和设计计算。

实施例二(见图4)，其整体结构与实施例之一大同小异，其最大的区别是该永磁操动机构采用两个永磁机构25。因此，其相应的传动机构、分闸弹簧21等都有相应的变动。其具体的结构是：该永磁操动机构的支架是在实施例之一的“H”形支架中间再竖向加装一块安装板。该安装板可以使机构支架形成两个空间。在每一个空间里，都安装有一个永磁机构25。而在传动机构的花键轴上，也相应的增加了一个分合闸驱动拐臂19和拉簧拐臂20，同时，也增加了一个带有正反扣螺纹的螺杆24及联接头和固定连杆以及分闸弹簧21。其增加的分合闸拐臂19、拉簧拐臂20、螺杆24及联接头和固定连杆、分闸弹簧21的联接方式和安装方法都与实施例之一相同。所配用的永磁机构25与实施例一中的也完全相同。

本发明的40.5KV户外高压真空断路器，其电气控制装置采用的是以IGBT器件为核心的控制系统。IGBT器件的功率以能够满足永磁操动机构所需要的电压电流为准，再配以市售的相应驱动电路板和+15V稳压电源。而IGBT器件的集电极工作电源采用的是储能电源，由若干个直流电解电容器和相应的整流电路板所组成。如果永磁机构采用的是单线圈方式工作的，其电气控制系统中的IGBT器件就要采用四只且要接成“H”形的桥式电路，永磁机构线圈接在桥路的中间；如果永磁机构采用的是双线圈方式工作的，其电气控制系统中的IGBT器件就只要采用两只，且每只IGBT与永磁机构的一个线圈接成普通的串联电路就可以了。当采用双永磁机构时，其相应功能的永磁机构线圈并联在一起，也可以按照前述的方法进行接线和安装。

本发明的40.5KV户外高压真空断路器，其工作过程是这样的：当断路器的电气控制装置接到合闸指令时，就通过相应的驱动电路板驱动合闸回路的IGBT器件，使断路器的永磁机构合闸线圈得电，永磁机构开始动作。这时，永磁机构的输出顶杆通过螺杆24及联接头和固定连杆带动分合闸驱动拐臂19、拉簧拐臂20向上运动，而输出拐臂23向下运动。输出拐臂23通过活动联杆22带动传动拐臂18也向下运动，而传动拐臂18通过传动箱17的水平传动轴28带动其上的分合闸拐臂26和瓷套支柱中的绝缘拉杆16、触头弹簧15向上运动，直至真空灭弧室13闭合并依靠永磁机构的永磁保持力，稳定地保持在合闸位置上，至此，合闸过程结束。而此时，分闸弹簧21由于受到拉簧拐臂20的向上拉力而储能。当断路器的电气控制装置接到分闸指令时，就通过相应的驱动电路板驱动分闸回路的IGBT器件，使断路器的永磁机构分闸线圈得电，永磁机构开始动作。这时，永磁机构的输出顶杆通过螺杆24及联接头和固定连杆带动分合闸驱动拐臂19、拉簧拐臂20向下运动，而输出拐臂23向上运动。输出拐臂23通过活动联杆22带动传动拐臂18也向上运动，而传动拐臂18通过传动箱17的水平传动轴28带动其上的分合闸拐臂26和瓷套支柱中的绝缘拉杆16、触头弹簧15向下运动，直至真空灭弧室13分开并依靠分闸弹簧21的拉力，稳定地保持在分闸位置上，至此，分闸过程结束。

与现有技术相比，本发明的优点是：当断路器采用了永磁操动机构代替弹簧操动机构以后，由于永磁操动机构采用的是永磁锁扣装置，无机械磨损，相比于弹簧操动机构中的机械锁扣装置来说，永磁操动机构工作起来更稳定，性能参数不易变化，维护工作量大大减小，而工作可靠性大大增加，机械寿命因此也更长些；采用永磁操动机构代替弹簧操动机构以后，由于永磁操动机构的性能非常稳定，因此，断路器的分合闸时间一致性非常好，重复性也非常好，因此，断路器可以应用于具有精确快速时间控制要求的场合中，实现快速精准控制。

Claims (7)

1.一种40.5KV的户外高压真空断路器，其总体结构为三相分立瓷套支柱式，瓷套支柱分为上下两部分，上瓷套内装有真空灭弧室、导电触头，下瓷套内装有触头弹簧和绝缘拉杆，上瓷套的顶部由端板、上接线板及联接件封住，上下瓷套的联接处由下接线板及上、下联接件联接后封住，下瓷套的下端部联接着一个传动箱，传动箱由箱体、端盖及轴承和水平输出轴及其分合闸拐臂组成，三相瓷套支柱装在一个共同的机架上，每一相瓷套支柱底部的传动箱均伸到机架的内部，机架的两端装有两个底脚支架，三个传动箱的传动轴上分别装有传动拐臂和缓冲拐臂，三个传动拐臂由两组水平连杆联接起来，其中间相的传动拐臂和操动机构的输出拐臂相联，操动机构位于机架下部的操作箱内，其特征在于：所述的操动机构是一个由支架以及装在支架上部的由轴承、花键轴、分合闸驱动拐臂、输出拐臂、和拉簧拐臂构成的传动机构和装在支架中部的永磁机构以及装在支架外侧的分闸弹簧所组成的永磁操动机构；永磁操动机构上的永磁机构与传动机构上的分合闸驱动拐臂通过一个两端带有正反扣螺纹的螺杆及联接头和一个固定连杆联接在一起。

2.根据权利要求1所述的40.5KV的户外高压真空断路器，其特征在于：所述的永磁操动机构可以采用一个永磁机构单独工作，或采用两个以上的永磁机构同时工作。

3.根据权利要求1或2所述的40.5KV的户外高压真空断路器，其特征在于：所述的永磁操动机构上的传动机构与其永磁机构相联接的拐臂为一套，或两套以上。

4.根据权利要求1或2所述的40.5KV的户外高压真空断路器，其特征在于：所采用的永磁机构是双稳态永磁机构，或单稳态永磁机构。

5.根据权利要求1或2所述的40.5KV的户外高压真空断路器，其特征在于：所采用的永磁机构是单线圈方式，或双线圈方式。

6.根据权利要求1或2所述的40.5KV的户外高压真空断路器，其特征在于：装在支架外侧的分闸弹簧是一根，或两根以上。

7.根据权利要求1或2所述的40.5KV的户外高压真空断路器，其特征在于：永磁操动机构上的螺杆及联接头和固定连杆是一组，或两组以上。

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