CN104201069A - 一种特高压断路器连杆传动机构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器传动机构及控制方法，尤其是涉及一种特高压断路器连杆传动机构及控制方法，包括接头、连杆、下拐壁、下连板、密封杆、绝缘拉杆、上拐壁、上连板、动触头杆。传动机构采用双断口结构，绝缘拉杆以上至动触头位于特高断路器的灭弧室中，各个构件之间采用铰接。在合闸位置与分闸位置时，接头与连杆、下连板与密封杆、密封杆与绝缘拉杆及动触头杆与上连板之间的夹角均为0°，使构件保持在一条直线上。接头与液压系统的液压缸直接相连，是传动机构的载荷输入点，实现断路器动触头与灭弧室静触头的接合与分离。本发明的特高压断路器连杆传动机构可靠性强，开断性能好，效率高，且传动机构结构紧凑，使断路器整体体积小，重量轻。

Description

一种特高压断路器连杆传动机构及控制方法

技术领域

本发明涉及一种断路器传动机构及控制方法，尤其是涉及一种特高压断路器连杆传动机构及控制方法。

背景技术

特高压输电主要用于大容量的远距离输电，它能够缩小线路走廊、降低输电损失、节约投资和运行费用、减轻局部环境污染、提高电网运行的可靠性和实现能源资源的优化配置，具有巨大的经济效益和社会效益，是世界电网技术的重要发展方向。随着我国经济的快速发展，对电力的发展要求也不断提升。但是由于我国目前的主要电力负荷区与电力资源区存在严重的分配不均，大规模的电力工程需要特高压电网支撑，使得发展特高压输电变得十分的必要和紧迫。高压断路器是电力系统中最重要、最复杂的电器开关设备，它直接控制电网线路的运行和退出，能够快速切断故障线路，是保障电网系统正常可靠运行的关键设备。高压断路器一般由操动机构、传动机构、开断元件、支撑绝缘体及基座等5部分组成。其传动机构的可靠性极为重要，要求能在任何工作环境、线路条件下成功地分合电路，对机构寿命、运动精度及构件强度有很高的要求，传动机构运动不平稳、运动不到位都会产生巨大的损失，据统计，所有类型断路器机械故障所占比例非常高，同时机械故障往往会造成电气系统故障。断路器的可靠性很大程度上取决于系统的机械性能的可靠性，即传动机械的可靠性。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种在分合闸过程所受到的侧向力小，能够防止运动过程中发生卡滞的特高压断路器连杆传动机构及控制方法。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的等的技术问题；提供了一种传动效率高、尺寸小，零件少，所占用的空间小，使断路器的整体体积减小，且重量轻的特高压断路器连杆传动机构及控制方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种特高压断路器连杆传动机构，其特征在于，包括接头、连杆、下拐壁、下连板、密封杆、第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆、第一上拐壁、第二上拐壁、第一上连板、第二上连板、第一动触头杆、以及第二动触头杆；

该特高压断路器连杆传动机构采用双断口形式，第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆及以上构件具有对称性；

所述的接头的后端直接与液压系统的液压缸直接相连，接头的前端与连杆的后端铰接，连杆的前端与下拐壁的OB端铰接；下拐壁在设定位置通过固定销轴O铰接，下拐壁的OC端与下连板下端铰接，下联板的上端与密封杆的下端铰接，在密封杆上设置滑移副；

所述密封杆的上端与第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆下端铰接；第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆的上端分别与第一上拐壁、第二上拐壁下端铰接；上拐壁、分别在设定位置通过固定销轴N、M铰接；第一上拐壁、第二上拐壁的上端分别与第一上连板、第二上连板的下端铰接，第一上连板、第二上连板的上端分别与第一动触头杆、以及第二动触头杆的一端铰接，在第一动触头杆、以及第二动触头杆的上设置滑移副。

一种特高压断路器连杆传动控制方法，其特征在于，具体方法如下：

合闸过程中，接头通过液压系统的液压缸作为传动机构的载荷输入点，驱动连杆运动，连杆驱动下拐壁绕着O端顺时针转动，下拐壁驱动下连板运动，下连板驱动密封杆向上滑动，密封杆驱动绝缘拉杆运动，绝缘拉杆驱动上拐壁分别绕着M、N端顺时针转动，上拐壁驱动上连板运动，上连扳驱动动触头杆分别向两端做滑动，实现动触头与静触头的接合；

分闸过程中，接头通过液压系统的液压缸作为传动机构的载荷输入点，驱动连杆运动，连杆驱动下拐壁绕着O端逆时针转动，下拐壁驱动下连板运动，下连板驱动密封杆向下滑动，密封杆驱动绝缘拉杆运动，绝缘拉杆驱动上拐壁分别绕着M、N端逆时针转动，上拐壁驱动上连板运动，上连扳驱动动触头杆分别向两端做滑动，实现动触头与静触头的分离；

其中，合闸或分闸过结束时，即特高压断路器连杆传动机构在分闸与合闸位置时，接头与连杆的夹角为0°，接头与连杆保持在一条直接上，下连扳与密封杆的夹角为0°，下连扳与密封杆保持在一条直接上，第一上连板、第二上连板分别与第一动触头杆、以及第二动触头杆的夹角为0°，第一上连板、第二上连板分别与动触头杆第一动触头杆、以及第二动触头杆各自保持在一条直接上；特高压断路器连杆传动机构在分闸和合闸位置时，连杆和下拐壁的OB端的夹角与下连板和下拐壁的OC端夹角相等；第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆和两个上拐壁FM、F'N端的夹角相等；第一上连板、第二上连板和两个上拐壁NG、HM端的夹角相等，第一上拐壁、第二上拐壁与下拐壁的各自拐壁夹角均为90°。

因此，本发明具有如下优点：1、特高压断路器连杆传动机构的密封杆、动触头杆在分合闸过程所受到的侧向力小，防止运动过程中发生卡滞；2、在传动过程中，连杆与接头、下连板与密封杆、上连板与动触头杆的传动角均接近90°，从而达到理想的传动效果，传动效率高；3、传动机构所占的尺寸小，零件少，所占用的空间小，使断路器的整体体积减小，且重量轻。

附图说明

附图1是本发明传动机构合闸位置时的结构示意图。

附图2是本发明传动机构分闸位置时的结构示意图。

附图3是本发明传动机构传动过程中的结构示意图。

附图4是为密封杆受力分析示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

参阅图1,2,3所示：本发明提供了一种特高压断路器连杆传动机构，包括接头1、连杆2、下拐壁3、下连板4、密封杆5、绝缘拉杆6、7、上拐壁8、9、上连板10、11、动触头杆12、13。

其特征在于采用双断口形式，绝缘拉杆6、7及以上构件具有一定的对称性。所述的接头1的后端直接与液压系统的液压缸直接相连，接头1的前端与连杆2的后端铰接轴A，连杆2的前端与下拐壁3的OB端铰接轴B；下拐壁3在设定位置通过固定销轴O铰接，下拐壁3的OC端与下连板4下端铰接轴C，下联板4的上端与密封杆5的下端铰接轴D，在密封杆5的设定位置设置滑移副，密封杆5的上端与绝缘拉杆6、7下端铰接轴E、E'，绝缘拉杆6、7的上端分别与上拐壁8、9下端铰接F、F'，上拐壁8、9分别在设定位置通过固定销轴N、M铰接，上拐壁8、9的上端分别与上连板10、11的下端铰接轴G、H，上连扳10、11的上端分别与动触头杆12、13的一端铰接I、J。在动触头杆12、13的设定位置设置滑移副。特高压断路器连杆传动机构在分闸和合闸传动过程中，接头1与连杆2的夹角、下连扳4与密封杆5的夹角、上连扳10、11分别与动触头杆12、13的夹角取值均在很小的角度范围内。特高压断路器连杆传动机构在分闸和合闸位置时，接头1与连杆2的夹角、下连扳4与密封杆5的夹角、上连扳10、11分别与动触头杆12、13的夹角均为0°，连杆2和下拐壁的OB端的夹角与下连板和下拐壁的OC端夹角相等，绝缘拉杆(6)、(7)和上拐壁FM、F'N端的夹角与上连板10、11和上拐壁NG、HM端的夹角相等。上拐壁8、9与下拐壁3的各自拐壁夹角均为90°，主要起到改变传递运动、力的方向、传动比的作用。

在合闸分闸过程中，对密封杆受力进行分析：

传动机构运动过程中，密封杆受连板作用力而产生运动，密封杆与连板的位置关系与受力分析如图4所示。分、合闸过程中，密封杆受连板作用力为F，连板与竖直方向的夹角为θ₂，根据下拐臂、连板、密封杆三个构件的位置关系，可得出在t时刻三个构件的运动方程

l₁cosθ₁+l₂cosθ₂+l₃＝D₁         (1)

l₁sinθ₁-l₂sinθ₂＝D₂

D₁、D₂分别为下拐臂的转动中心与密封槽中心y、x方向的距离，当下拐臂转动中心与密封槽位置固定后，D₁、D₂为已知量。下拐臂的转动角速度为ω₁，密封杆竖直运动速度为v₃，根据式(1)可求得密封杆的位移方程及连板竖直方向夹角θ₂方程

l₃＝f₁(ω₁,l₁,l₂)        (2)

θ₂＝f₂(ω₁,l₁,l₂)

${\mathrm{\ω}}_1=\frac{d{\mathrm{\θ}}_1}{\mathrm{dt}}---\left(3\right)$

$v_3=\frac{{\mathrm{dl}}_3}{\mathrm{dt}}$

当t＝0时，初始条件为

ω₁＝0

θ₁＝θ₁′          (4)

v₃＝0

l₃＝l₃′

采用准静态方法对密封杆进行受力分析。杆x方向作用力为

F_x＝Fsinθ₂(5)

t时刻密封杆侧向转角θ₂可表示为：

$\mathrm{\θ}=\frac{F_x{l}_3^2}{2\mathrm{EI}}=f_3({\mathrm{\ω}}_1,l_1,l)---\left(6\right)$

通过分析得出，机构运动过程中某时刻密封杆的弯曲变形受连板对其的侧向力影响。通过公式5可知，特高压断路器连杆传动机构在分闸、合闸的传动过程中，减小θ₂，可以使密封杆受到的侧向力变小，从而减少密封杆与密封槽之间摩擦力，减少摩擦做功。通过公式6可知，在不改变构件杆长、拐壁转动角速度时，通过减少侧向力，可以减少密封杆的侧向转角。特高压断路器连杆传动机构在分闸和合闸位置时，下连扳与密封杆的夹角为0°，下连扳与密封杆均保持在一条直接上，可使在分合闸传动过程中，可使θ₂达到很小的取值范围，从而减少摩擦力做功，达到更好的传动效果，提高传动效率。并且减少侧向力，从而减小密封杆的侧向转角，减小密封杆的弯曲变形。受力减小，从而提高机构的可靠性，耐磨性。同理可知，传动机构中上连扳分别与动触头杆的夹角为0°，上连扳分别与动触头杆各自保持在一条直线上，同样可使动触头杆与滑槽之间减少摩擦力做功，达到更好的传动效果，提高传动效率。减小动触头杆的侧向转角，减小动触头杆的弯曲变形，减少动触头杆的端部振动，使动触头杆的纵向弹跳减小，提高传动机构分合闸的可靠性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一种特高压断路器连杆传动机构，其特征在于，包括接头（1）、连杆（2）、下拐壁（3）、下连板（4）、密封杆（5）、第一绝缘拉杆（6）、第二绝缘拉杆（7）、第一上拐壁（8）、第二上拐壁（9）、第一上连板（10）、第二上连板（11）、第一动触头杆（12）、以及第二动触头杆（13）；

该特高压断路器连杆传动机构采用双断口形式，第一绝缘拉杆（6）、第二绝缘拉杆（7）及以上构件具有对称性；

所述的接头（1）的后端直接与液压系统的液压缸直接相连，接头（1）的前端与连杆（2）的后端铰接，连杆（2）的前端与下拐壁（3）的OB端铰接；下拐壁（3）在设定位置通过固定销轴O铰接，下拐壁（3）的OC端与下连板（4）下端铰接，下连板（4）的上端与密封杆（5）的下端铰接，在密封杆（5）上设置滑移副；

所述密封杆（5）的上端与第一绝缘拉杆（6）、第二绝缘拉杆（7）下端铰接；第一绝缘拉杆（6）、第二绝缘拉杆（7）的上端分别与第一上拐壁（8）、第二上拐壁（9）下端铰接；上拐壁（8）、（9）分别在设定位置通过固定销轴N、M铰接；第一上拐壁（8）、第二上拐壁（9）的上端分别与第一上连板（10）、第二上连板（11）的下端铰接，第一上连板（10）、第二上连板（11）的上端分别与第一动触头杆（12）、以及第二动触头杆（13）的一端铰接，在第一动触头杆（12）、以及第二动触头杆（13）的上设置滑移副。

2.一种特高压断路器连杆传动控制方法，其特征在于，具体方法如下：

合闸过程中，接头（1）通过液压系统的液压缸作为传动机构的载荷输入点，驱动连杆（2）运动，连杆（2）驱动下拐壁（3）绕着O端顺时针转动，下拐壁（3）驱动下连板（4）运动，下连板（4）驱动密封杆（5）向上滑动，密封杆（5）驱动绝缘拉杆运动，绝缘拉杆驱动上拐壁分别绕着M、N端顺时针转动，上拐壁驱动上连板运动，上连扳驱动动触头杆分别向两端做滑动，实现动触头与静触头的接合；

分闸过程中，接头（1）通过液压系统的液压缸作为传动机构的载荷输入点，驱动连杆（2）运动，连杆（2）驱动下拐壁（3）绕着O端逆时针转动，下拐壁（3）驱动下连板（4）运动，下连板（4）驱动密封杆（5）向下滑动，密封杆（5）驱动绝缘拉杆运动，绝缘拉杆驱动上拐壁分别绕着M、N端逆时针转动，上拐壁驱动上连板运动，上连扳驱动动触头杆分别向两端做滑动，实现动触头与静触头的分离；

其中，合闸或分闸过结束时，即特高压断路器连杆传动机构在分闸与合闸位置时，接头（1）与连杆（2）的夹角为0°，接头（1）与连杆（2）保持在一条直接上，下连扳（4）与密封杆（5）的夹角为0°，下连扳（4）与密封杆（5）保持在一条直接上，第一上连板（10）、第二上连板（11）分别与第一动触头杆（12）、以及第二动触头杆（13）的夹角为0°，第一上连板（10）、第二上连板（11）分别与动触头杆第一动触头杆（12）、以及第二动触头杆（（13）各自保持在一条直接上；特高压断路器连杆传动机构在分闸和合闸位置时，连杆（2）和下拐壁的OB端的夹角与下连板和下拐壁的OC端夹角相等；第一绝缘拉杆（6）、第二绝缘拉杆（7）和两个上拐壁FM、F'N端的夹角相等；第一上连板（10）、第二上连板（11）和两个上拐壁NG、HM端的夹角相等，第一上拐壁（8）、第二上拐壁（9）与下拐壁（3）的各自拐壁夹角均为90°。