CN103531399B - 基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器，主要包括操作机构、安装于该操作机构上方的绝缘传动与支撑系统、安装于该绝缘传动与支撑系统上的真空灭弧室单元，以及位于该真空灭弧室单元和绝缘传动与支撑系统之间、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和绝缘传动与支撑系统的传动机构，其特征在于，所述操作机构内还设置有用于调节分闸振幅的机械式开关燃弧智能调控装置。通过上述方案，本发明消除了真空断路器分闸二次重燃的必要条件，大大提高了真空断路器的安全性和可靠性，具有很高的实用价值和推广价值。

Description

基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器

技术领域

本发明涉及一种真空断路器，具体地说，是涉及一种能够有效消除重燃条件的基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器。

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、内置有真空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，现有真空断路器，在分闸过程中，受瞬间冲量的影响，其分闸振幅很大，很容易导致真空断路器因分闸振幅过大而自动回到合闸位置方向，从而引起重燃。一旦出现这种情况，就相当于分闸失败，很可能出现重大安全事故。

发明内容                   

本发明的目的在于提供一种基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器，主要解决现有技术中真空断路器容易因分闸振幅过大而引起重燃的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器，主要包括操作机构、安装于该操作机构上方的绝缘传动、支撑系统和安装于该系统上的真空灭弧室单元，以及位于该真空灭弧室单元与绝缘传动、支撑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绝缘传动、支撑系统的传动机构，所述操作机构内还设置有用于调节分闸振幅的机械式开关燃弧智能调控装置。

进一步地，所述操作机构内设置有主轴，该主轴上分别连接有合闸装置、分闸装置、缓冲限位装置，以及一端固定在该主轴上而另一端为悬空端的拐臂；所述机械式开关燃弧智能调控装置包括安装在所述拐臂的悬空端上的智能传动杆，和位于该智能传动杆下方用于调节所述拐臂振幅的阻尼式振幅调节器。

确切地说，所述智能传动杆包括固定于所述拐臂的悬空端上的支撑杆，和安装于该支撑杆端部的单向轴承；所述阻尼式振幅调节器包括固定于所述支撑杆下方的基座，该基座内部设置有空腔，上端开设有与该空腔连通的通孔，在该空腔内安装有阻尼弹簧，该阻尼弹簧上端连接有可在所述通孔内自由伸缩的阻尼舌；所述拐臂的悬空端移动至所述主轴的正下方时，所述支撑杆上的单向轴承与所述阻尼舌的上端接触。

优选地，所述阻尼舌的上端为球面形，其下端为圆柱形。

再进一步地，所述缓冲限位装置包括一端与所述主轴连接的连杆，连接于该连杆另一端上的限位块，以及位于该限位块下方的缓冲机构；所述连杆与所述限位块之间的夹角大于0°而小于90°。

其中，所述缓冲机构包括位于所述限位块下方并固定于操作机构上的弹簧座，安装于该弹簧座与所述限位块之间的弹簧，和下端穿过所述弹簧座、上端贯穿该弹簧的调节杆。

为了提高缓冲性能，降低分闸振动噪音，避免弹簧受损，所述弹簧与弹簧座之间还通过螺栓固定有聚氨酯缓冲垫。同时，所述螺栓与弹簧之间还设置有垫片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明通过巧妙的设计，以机械式开关燃弧智能调控装置来对分闸过程中的拐臂进行柔性、阻尼式减速，以达到逐步消耗分闸过程中系统产生的瞬间正、负冲量的目的，最终使断路器的分闸振幅控制在了极小的范围内，从而有效消除了断路器产生重燃的必要条件，真正实现了断路器无重燃运营的目的，使得断路器的安全性能大大提高。

（2）本发明设计的机械式开关燃弧智能调控装置，其目的不在于将拐臂的振动直接阻死，而在于对拐臂进行柔性减速，采用逐步消耗能量的方式来控制拐臂的振幅，其避免直接阻止拐臂振动可能带来的无法合闸的问题，保证了断路器的正常工作。

（3）本发明设计的机械式开关燃弧智能调控装置，其阻尼舌在受到拐臂上的单向轴承的滚压之后，将自动向下运动，缩回基座的通孔内；而当拐臂移动到阻尼舌的另一侧后，阻尼舌在其下方阻尼弹簧的作用下，又自动伸出至基座外部；由于单向轴承的单向转动特性，使得此时其与阻尼舌之间的阻力大增，如此便对单向轴承形成了有效阻挡，即对拐臂形成了有效阻挡，这一过程中，分闸产生的瞬间冲量被逐步消耗，拐臂的振幅被限制在了一个极小的范围内，重燃条件被有效消除；如此，便对分闸过程中拐臂的振幅实现了自我调节，并达到了良好的效果。

（4）本发明设计的缓冲限位装置，以弹簧为主要结构，克服了现有技术中采用油缓冲在高寒地区易于冰冻的缺点，提高了真空断路器对环境的适应能力，扩大了真空断路器的适用范围。

（5）本发明中缓冲限位装置设计巧妙，不仅可通过调节杆对弹簧的长度进行轻松调节，还设置有聚氨酯缓冲垫何垫片对弹簧进行全面保护，确保了缓冲限位装置的使用寿命，提高了真空断路器的可靠性和耐用性。

（6）本发明通过对机械式开关燃弧智能调控装置和缓冲限位装置的设计，使得真空断路器的综合性能得到了极大的提升，相比现有的真空断路器，具有十分明显的优势，尤其是机械式开关燃弧智能调控装置的设计，为真空断路器的技术研究提供了新方向，是真空断路器发展史上的一大革新，具有十分重大的意义。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中主轴、缓冲限位装置和机械式开关燃弧智能调控装置的连接示意图。

图3为图2的侧视图。

图4为本发明中机械式开关燃弧智能调控装置的结构示意图。

图5为本发明中缓冲限位装置的结构示意图。

图6为本发明与现有技术的分闸全程拐臂的时间位置曲线分析对比图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-操作机构，2-真空灭弧室单元，3-机械式开关燃弧智能调控装置，4-主轴，5-拐臂，6-支撑杆，7-单向轴承，8-基座，9-阻尼弹簧，10-阻尼舌，11-连杆，12-限位块，13-弹簧座，14-弹簧，15-调节杆，16-螺栓，17-聚氨酯缓冲垫，18-垫片。

具体实施方式

下面结合附图和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～图5所示，基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器，从整体上来看，主要包括操作机构、安装于该操作机构上方的绝缘传动与支撑系统、安装于该绝缘传动与支撑系统上的真空灭弧室单元，以及位于该真空灭弧室单元和绝缘传动与支撑系统之间、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和绝缘传动与支撑系统的传动机构。

本发明的设计要点在于，对操作机构的内部结构进行了巧妙的设计，以克服现有技术中分闸过程中因瞬间冲量的原因而使得真空断路器分闸振幅过大，导致很容易引起分闸二次重燃的问题。确切地说，是在所述操作机构内设置用于调节分闸振幅的机械式开关燃弧智能调控装置。如图4所示，该机械式开关燃弧智能调控装置主要包括一智能传动杆和一阻尼式振幅调节器。该智能传动杆由一根支撑杆和一个单向轴承组成；而该阻尼式振幅调节器则包括基座、阻尼弹簧和阻尼舌。其中，所述拐臂一端固定在操作机构内的主轴上，另一端为悬空端，所述支撑杆的中部便固定在该拐臂的悬空端上，而所述单向轴承则安装在该支撑杆的一端端头。整个阻尼式振幅调节器安装在支撑杆的下方，其中基座固定在操作机构内，基座内部开设空腔，所述阻尼弹簧安装于该空腔中，所述阻尼舌下端与所述阻尼弹簧的上端连接，在阻尼弹簧的自然状态下，所述阻尼舌的上端伸出至基座外部，且当拐臂移动到主轴的正下方时，所述单向轴承与所述阻尼舌的上端接触，并产生摩擦。为了提高效果，本实施例将阻尼舌的上端设计成球面形，其下端形状则与基座上的通孔相配合，一般情况下，通孔和阻尼舌的下端都设计成圆柱形，两者的大小需要保证阻尼舌能够在通孔内自由伸缩，但通孔也不能过大，导致阻尼舌在通孔内左右晃动。

本发明的另一个设计要点在于操作机构内的缓冲限位装置，如图5所示，从大体上说，该缓冲限位装置包括一连杆、一限位块和一缓冲机构，连杆一端连接于主轴上，另一端与限位块的一端连接，而缓冲机构整体位于限位块的下方。连杆与限位块之间的夹角大于0°而小于90°，一般取45°至60°为佳。

而所述缓冲机构则包括一弹簧座、一弹簧和一调节杆，所述弹簧座固定于操作机构内，而调节杆为“T”形，其竖直部分从所述弹簧的中心穿过，且下端与弹簧座螺纹连接，同时，在弹簧的下端与弹簧座之间设置聚氨酯缓冲垫，而该聚氨酯缓冲垫的四周又通过螺栓固定在弹簧座上，在该螺栓与弹簧之间又设置垫片。如此，受调节杆上端的横向部分限制，弹簧将只能在调节杆上端与弹簧座之间做伸缩运动，而弹簧的运动必将带动调节杆移动，实现自动缓冲。

下面对本发明消除分闸二次重燃必要条件的过程进行说明。

在开关分闸过程中，分闸动力源驱使主轴逆时针转动，在接近分闸位置的过程中，智能传动杆上的单向轴承滚压阻尼式振幅调节器的阻尼舌，阻尼舌受压后向下运动，缩回基座的通孔内，而单向轴承受阻尼舌的影响，开始柔性减速。由于主轴转动，通过连杆与主轴连接的限位块开始旋压缓冲机构的调节杆至分闸位置，实现平稳分闸。同时，缓冲限位装置的分闸瞬间冲量产生的分闸反弹力将消耗大部分系统能量。由于支撑杆上的单向轴承只能单向转动，分闸后，阻尼舌在阻尼弹簧的作用下，回复到初始位置，在分闸前期单向轴承与阻尼舌之间作逆时针滚压运动，摩擦阻力很小，起减缓系统分闸冲量的作用，对分闸速度的影响很小；而在分闸后的回弹期，单向轴承运动到了阻尼舌的另一侧，此时由于方向变化使得阻力性质发生了质的变化，支撑杆上的单向轴承不能反向转动，因此与阻尼舌之间出现拖动擦滑运动，其回复阻力大增，整个智能调节杆便被阻尼舌轻易地限制在了分闸位置方向上的极小范围内。通过设置阻尼弹簧的弹力大小，可实现对阻尼舌的回复效率进行控制，从而实现对单向轴承与阻尼舌之间的距离进行控制，即实现对系统反弹态势进行控制。本实施例中，阻尼舌设置在开关到达分闸位置前0.5-1mm前回位初始位置，以限制系统反震态势，阻止断路器传动系统向合闸位置方向移动，实现自动控制开关分闸振幅的目的，使系统部分分闸能量在开关允许的小振幅范围内消耗殆尽，从而实现开关机械性能的自控调节。通过这种方式，本发明有效消除掉了真空断路器产生分闸二次重燃的必要条件，实现了真空断路器无重燃运营关合电流的目的。

图6为本发明与现有技术真空断路器的分闸全程的时间位置曲线分析对比图，图中纵轴线H表示真空断路器在分闸过程中的振幅，横轴T表示分闸时间，实线为本发明的分闸曲线图，而虚线为现有技术真空断路器的分闸曲线图。从图中可以明显看出，在分闸后期的回笼阶段，本发明的无重燃真空断路器灭弧室动触头仅仅出现短暂的小幅度震动之后，就迅速趋于平稳状态，而现有技术则出现了长时间的大幅度震动，而本领域技术人员皆知，反震幅度越小，时间越短，真空断路器的分闸二次重燃的可能性就越小，从这一对比也可以明显看出，本发明较现有技术，具有明显的技术进步，具有很高的创造性。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器，主要包括操作机构（1）、安装于该操作机构（1）上方的绝缘传动与支撑系统、安装于该绝缘传动与支撑系统上的真空灭弧室单元（2），以及位于该真空灭弧室单元（2）和绝缘传动与支撑系统之间、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绝缘传动与支撑系统的传动机构，其特征在于，所述操作机构（1）内还设置有用于调节分闸振幅的机械式开关燃弧智能调控装置（3）；

所述操作机构（1）内设置有主轴（4），该主轴（4）上分别连接有合闸装置、分闸装置、缓冲限位装置，以及一端固定在该主轴（4）上而另一端为悬空端的拐臂（5）；所述机械式开关燃弧智能调控装置（3）包括安装在所述拐臂（5）的悬空端上的智能传动杆，和位于该智能传动杆下方、用于调节所述拐臂（5）振幅的阻尼式振幅调节器。

2.根据权利要求1所述的基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器，其特征在于，所述智能传动杆包括固定于所述拐臂（5）的悬空端上的支撑杆（6），和安装于该支撑杆（6）端部的单向轴承（7）；所述阻尼式振幅调节器包括固定于所述支撑杆（6）下方的基座（8），该基座（8）内部设置有空腔，上端开设有与该空腔连通的通孔，在该空腔内安装有阻尼弹簧（9），该阻尼弹簧（9）上端连接有可在所述通孔内自由伸缩的阻尼舌（10）；所述拐臂（5）的悬空端移动至所述主轴（4）的正下方时，所述支撑杆（6）上的单向轴承（7）与所述阻尼舌（10）的上端接触。

3.根据权利要求2所述的基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器，其特征在于，所述阻尼舌（10）的上端为球面形，其下端为圆柱形。

4.根据权利要求2或3所述的基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器，其特征在于，所述缓冲限位装置包括一端与所述主轴（4）连接的连杆（11），连接于该连杆（11）另一端上的限位块（12），以及位于该限位块（12）下方的缓冲机构；所述连杆（11）与所述限位块（12）之间的夹角大于0°而小于90°。

5.根据权利要求4所述的基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器，其特征在于，所述缓冲机构包括位于所述限位块（12）下方并固定于操作机构上的弹簧座（13），安装于该弹簧座（13）与所述限位块（12）之间的弹簧（14），和下端穿过所述弹簧座（13）、上端贯穿该弹簧（14）的调节杆（15）。

6.根据权利要求5所述的基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器，其特征在于，所述弹簧（14）与弹簧座（13）之间还通过螺栓（16）固定有聚氨酯缓冲垫（17）。

7.根据权利要求6所述的基于分闸振幅自动调节的无重燃真空断路器，其特征在于，所述螺栓（16）与弹簧（14）之间还设置有垫片（18）。