CN102779682A - 一种真空断路器 - Google Patents

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一种真空断路器，包括真空灭弧室，真空断路器的每一相均有两个真空灭弧室，分别为第一真空灭弧室和第二真空灭弧室，两真空灭弧室串联；第一真空灭弧室的静导杆及第二真空灭弧室的静导杆与一固定支架连接；第二真空灭弧室的动导杆与一连杆连接，连杆的末端与一圆柱套筒连接，圆柱套筒内设有活塞，活塞的运行方向与第二真空灭弧室动导杆、第一真空灭弧室动导杆的运动方向一致；活塞与活塞杆连接，活塞杆伸出圆柱套筒外；还包括用于带动活塞杆和第一真空灭弧室的动导杆运动的动支架，动支架与活塞杆及第一真空灭弧室的动导杆连接。本发明将开断性能与抗熔焊性能分开，有效提高真空灭弧室抗熔焊性能和减少真空灭弧室容性电流开断重击穿概率。

Description

一种真空断路器
(一)技术领域
本发明涉及一种真空断路器。
(二)背景技术
真空断路器的一般包括一个真空灭弧室，真空灭弧室包括由绝缘外壳、动端端盖、静端端盖构成的一个密闭空间，密闭空间内部为真空状态。动导杆从动端端盖穿出，静导杆动静端端盖穿出。动导杆的末端设有动触头，静导杆的末端设有静触头，动触头与静触头相对且均位于密闭空间内。合闸时动导杆运动使动触头和静触头接触，分闸时动导杆运动使动触头和静触头分离。
在中压无功补偿系统运行过程中，因电网负载情况波动频繁，为调整系统功率因素、减少谐波、稳定电压和降低损耗，将会频繁地投入和切除容性负载。根据我国电网运行经验，每发出1kW的有功功率需1.2kvar～1.4kvar的无功才能维持电网的正常工作电压。据国外研究调查，真空断路器应用于容性电流操作每年可达300～700次，即每日有1～2次的合分操作。对于如此频繁的操作任务，比起其他气体开关，真空断路器本身的优点使得其更加适用于无功补偿系统中容性负载的投切操作。其优点：第一、真空断路器具有上万次的机械动作寿命；第二，真空断路器运行过程中触头无需维护；第三，真空断路器受环境影响小且对环境无任何污染；第四，真空灭弧室内部小开距能耐受高电压。由此，真空断路器容性电流开断技术也成为当前国际电力开关设备领域的研究热点之一。容性负载关合过程中会产生4250Hz、20kA的高频率涌流，其预击穿电弧会局部烧蚀触头表面并使触头发生熔焊；开断电容器组时，开断电流有几百A，此时熔焊区域被拉开，然后破裂最终在触头表面形成微突起。开断电流过零后，真空灭弧室触头两端会承受直流恢复电压，开断单相电容器组或三相负载中性点接地电容器组的峰值会达到2倍系统电压Um，开断三相负载中性点不接地电容器组的峰值会达到2.5倍系统电压Um。这使得真空断路器在开断容性电流后可能会发生重击穿现象，甚至于开断电流过零几秒后仍会发生延时重击穿现象。而重击穿产生的过电压会严重损坏开关本身以及其他电力系统设备，甚至造成人员伤亡。
据绍兴试验站李电等人统计得出40.5kV真空灭弧室重击穿概率很高，一般在5％以上，2002年后有所改善，降至2.6％(真空断路器投切电容器组性能的现状与对策.高压电器.Vol.39，No.5，pp44-46.2003)。目前研究发现产生重击穿的原因与投切过程中产生的高频涌流密切相关，原因在于高频涌流会在合闸过程中，局部烧蚀触头表面，使触头发生熔焊，破环触头表面结构，增大了触头表面场致发射系数β。
研究表明合闸涌流与重击穿现象之间有着必然的联系，重击穿的产生主要决定于真空断路器容性电流开断后的绝缘耐压水平，而真空断路器在合闸预击穿过程中涌流会烧蚀破坏触头表面进而影响真空灭弧室的绝缘强度，因此合闸涌流成为引发真空断路器容性电流开断重击穿现象的主要因素。
(三)发明内容
为了克服现有真空断路器的真空灭弧室重击穿现象较严重的不足，本发明提供一种将真空灭弧室的电流开断功能和抗熔焊性能分开以实现真空灭弧室的容性负载投切的目的、降低真空灭弧室重击穿率的真空断路器。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种真空断路器，包括真空灭弧室，所述真空断路器的每一相均有两个真空灭弧室，分别为第一真空灭弧室和第二真空灭弧室，所述的第一真空灭弧室和第二真空灭弧室串联；
所述的第一真空灭弧室的静导杆及第二真空灭弧室的静导杆与一固定支架连接；
所述第二真空灭弧室的动导杆与一连杆连接，所述连杆的末端与一圆柱套筒连接，所述的圆柱套筒内设有活塞，所述活塞的运行方向与所述第二真空灭弧室的动导杆的运动方向、第一真空灭弧室的动导杆的运动方向一致；
所述的活塞与活塞杆连接，所述的活塞杆伸出所述的圆柱套筒外；
还包括用于带动所述活塞杆和第一真空灭弧室的动导杆运动的动支架，所述的动支架与所述的活塞杆及第一真空灭弧室的动导杆连接。
在合闸过程中，先对第一真空灭弧室进行合闸，然后再对第二真空灭弧室进行合闸：操作动支架，第一真空灭弧室在机构作用下直接合闸，第二真空灭弧室的动导杆保持不动，在活塞运动到圆柱套筒的另一端后，推动第二真空灭弧室的动导杆开始合闸，实现后合；分闸过程中，第一真空灭弧室在机构作用下直接分闸，第二真空灭弧室的动导杆保持不动，在活塞运动到圆柱套筒的另一端后，带动第二真空灭弧室动导杆开始分闸，实现后分。
在合闸过程中可使得第二真空灭弧室比第一真空灭弧室后合，先关合第一真空灭弧室，此时电路未导通，无任何电流出现。然后关合第二真空灭弧室，当第二真空灭弧室的动静触头运动到一定位置，触头间的绝缘强度要低于施加在触头间的电压时，预击穿电弧就会在第二真空灭弧室触头表面产生，并烧蚀破坏触头表面；当触头闭合后第二真空灭弧室触头表面会发生熔焊，而第一真空灭弧室触头未受到涌流的破坏。
在分闸过程中可使得第二真空灭弧室比第一真空灭弧室后分，先打开第一真空灭弧室，触头间会形成工频开断电流电弧(400A～1600A)，研究表明此电流具有老炼作用；电流过零后，恢复电压会施加于第一真空灭弧室触头两端；因第一真空灭弧室触头表面未受涌流的破坏作用，所以具有良好的耐压性能。然后打开第二真空灭弧室，应用双断口技术保证低重击穿概率。
本实施例中所述的固定支架包括与所述第一真空灭弧室的静导杆连接的第一连接杆、与所述第二真空灭弧室的静导杆连接的第二连接杆，还包括固定杆，所述第一连接杆的尾部、第二连接杆的尾部均与所述的固定杆连接。
本发明还具有如下附加技术特征：所述的第一连接杆上设有第一弹簧套筒，所述的第一弹簧套筒内设有第一弹簧，所述第一真空灭弧室的静导杆与所述第一弹簧的端部连接。
所述的动支架与所述第一真空灭弧室的动导杆之间设有第二弹簧。
所述的第二弹簧设于第二弹簧套筒内，所述的第二弹簧套筒设于定位杆上。
所述的活塞与所述的圆柱套筒之间设有缓冲件。
本发明的有益效果在于：将开断性能与抗熔焊性能分开，可有效提高真空灭弧室抗熔焊性能和减少真空灭弧室容性电流开断重击穿概率。
(四)附图说明
图1是实施例一的真空断路器的结构示意图。
图2是实施例二的真空断路器的结构示意图。
图3是实施例三的真空断路器的结构示意图
图4是实施例四的真空断路器的结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例一
参照图1，一种真空断路器，包括真空灭弧室，所述真空断路器的每一相均有两个真空灭弧室，分别为第一真空灭弧室1和第二真空灭弧室2，所述的第一真空灭弧室1和第二真空灭弧室串联2，本实施例中第一真空灭弧室1和第二真空灭弧室2并排竖向设置，第一真空灭弧室1及第二真空灭弧室2均是静导杆在上、动导杆在下。
所述的第一真空灭弧室的静导杆3及第二真空灭弧室的静导杆4与一固定支架连接。本实施例中，所述的固定支架包括与所述第一真空灭弧室的静导杆3连接的第一连接杆5、与所述第二真空灭弧室的静导杆4连接的第二连接杆6，还包括固定杆7，所述第一连接杆5的尾部、第二连接杆6的尾部均与所述的固定杆7连接。
所述第二真空灭弧室的动导杆8与一连杆9连接，所述连杆9的末端与一圆柱套筒10连接，所述的圆柱套筒10内设有活塞11，所述活塞11的运行方向与所述第二真空灭弧室的动导杆8的运动方向、第一真空灭弧室的动导杆12的运动方向一致。
所述的活塞11与活塞杆13连接，所述的活塞杆13伸出所述的圆柱套筒10外。所述的活塞11与所述的圆柱套筒10之间可设缓冲件(如缓冲弹簧)以减少冲击。
还包括用于带动所述活塞杆13和第一真空灭弧室的动导杆12运动的动支架14，所述的动支架14与所述的活塞杆13及第一真空灭弧室的动导杆12连接。
在合闸过程中，先对第一真空灭弧室1进行合闸，然后再对第二真空灭弧室2进行合闸：操作动支架14，第一真空灭弧室1在机构作用下直接合闸，第二真空灭弧室的动导杆8保持不动，在活塞11运动到圆柱套筒10的另一端后，推动第二真空灭弧室的动导杆8开始合闸，实现后合；分闸过程中，第一真空灭弧室1在机构作用下直接分闸，第二真空灭弧室的动导杆8保持不动，在活塞11运动到圆柱套筒10的另一端后，带动第二真空灭弧室的动导杆8开始分闸，实现后分。
实施例二
参照图2，在第一连接杆5上设有第一弹簧套筒15，所述的第一弹簧套筒15内设有第一弹簧16，所述第一真空灭弧室的静导杆3与所述第一弹簧16的端部连接。其余结构和实施方式与实施例一相同。
实施例三
参照图3，所述的动支架14与所述第一真空灭弧室的动导杆12之间设有第二弹簧17。所述的第二弹簧17设于第二弹簧套筒18内，所述的第二弹簧套筒18设于定位杆19上。其余结构和实施方式与实施例一相同。
实施例四
参照图4，在本实施例中，第一真空灭弧室1和第二真空灭弧室2横向设置，第一真空灭弧室的动导杆12和第二真空灭弧室的动导杆8相对，动支架14位于第一真空灭弧室的动导杆12和第二真空灭弧室的动导杆8之间且与第一真空灭弧室的动导杆12、活塞杆13相接触，且相接触的面为斜面，通过斜面引导第一真空灭弧室的动导杆12、活塞杆13的运动。其余结构和实施方式与实施例一相同。

Claims (6)

1.一种真空断路器，包括真空灭弧室，其特征在于：所述真空断路器的每一相均有两个真空灭弧室，分别为第一真空灭弧室和第二真空灭弧室，所述的第一真空灭弧室和第二真空灭弧室串联；
所述的第一真空灭弧室的静导杆及第二真空灭弧室的静导杆与一固定支架连接；
所述第二真空灭弧室的动导杆与一连杆连接，所述连杆的末端与一圆柱套筒连接，所述的圆柱套筒内设有活塞，所述活塞的运行方向与所述第二真空灭弧室的动导杆的运动方向、第一真空灭弧室的动导杆的运动方向一致；
所述的活塞与活塞杆连接，所述的活塞杆伸出所述的圆柱套筒外；
还包括用于带动所述活塞杆和第一真空灭弧室的动导杆运动的动支架，所述的动支架与所述的活塞杆及第一真空灭弧室的动导杆连接。
2.如权利要求1所述的真空断路器，其特征在于：所述的固定支架包括与所述第一真空灭弧室的静导杆连接的第一连接杆、与所述第二真空灭弧室的静导杆连接的第二连接杆，还包括固定杆，所述第一连接杆的尾部、第二连接杆的尾部均与所述的固定杆连接。
3.如权利要求2所述的真空断路器，其特征在于：所述的第一连接杆上设有第一弹簧套筒，所述的第一弹簧套筒内设有第一弹簧，所述第一真空灭弧室的静导杆与所述第一弹簧的端部连接。
4.如权利要求1或2所述的真空断路器，其特征在于：所述的动支架与所述第一真空灭弧室的动导杆之间设有第二弹簧。
5.如权利要求4所述的真空断路器，其特征在于：所述的第二弹簧设于第二弹簧套筒内，所述的第二弹簧套筒设于定位杆上。
6.如权利要求1或2所述的真空断路器，其特征在于：所述的活塞与所述的圆柱套筒之间设有缓冲件。
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