CN104599892A - 一种全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，包括上导电杆、下导电杆、真空灭弧室固封极柱、断路器机架及操动机构，真空灭弧室固封极柱安装于断路器机架上，真空灭弧室固封极柱包括真空灭弧室、固封极柱和绝缘拉杆，真空灭弧室301位于固封极柱内并固封成为一整体；绝缘拉杆位于固封极柱的下部，绝缘拉杆的一端连接于固封后真空灭弧室的动端，绝缘拉杆的另一端连接有操作杆；上导电杆的后端电气连接真空灭弧室的静端，真空灭弧室的动端与滑动连接组件相连，下导电杆的后端与滑动连接组件相连。本发明具有结构简单紧凑、可靠性好、智能化成度高、适用范围广等优点。

Description

一种全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器

技术领域

本发明主要涉及到电力系统高压开关设备领域，特指一种全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器。

背景技术

在电力系统高压开关设备领域中，高压真空断路器是输变电设备中应用最为广泛的产品。真空断路器以其高可靠的灭弧性能和长寿命，以及对环境和人身没有污染的优点，已完全占领了40.5kV及以下系统的市场，并且由于其体积小、防污染得到了广大用户的认可。

然而，据不完全统计，由于外绝缘引起的事故已占到40.5kV及以下的50%以上，因此如何有效的保证开关的绝缘水平，是减小电力系统安全事故的重要手段之一。因为我国占据了世界上九种气候类型分类的六种气候区，包括湿热、亚湿热、暖温、寒温、寒冷、干热；特有的高海拔地区，海拔超过2000m的高原面积占国土面积的33%;海拔超1000m的面积达58％，有1800公里跨越湿热带到寒冷区域的海岸线，470万平方公里的近海大陆架及石油资源蕴藏丰富的塔克拉玛干沙漠，因此我国的高压开关设备60%以上均运行在特殊的环境要求下。

传统的真空断路器大多为中性点直接接地系统，设备运行环境要求又低，因此其外绝缘水平明显十分低，很难适用于可靠性要求高以及地下、高原、沿海地区等自然环境和条件相对恶劣的场合。同时，随着智能电网建设，对相关电力设备的发展与技术水平又提出了更新的挑战，例如，如何提高设备的智能化水平，使用现代传感技术、微处理技术以及状态监测与故障诊断技术，明显提高开关的小型化、可靠性、自动化和智能化，使真空断路器能在恶劣环境下安全运行，同时又具备有智能化、免维护的功能，这些均已成为开关行业急待解决的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、可靠性好、适用范围广的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，包括上导电杆、下导电杆、真空灭弧室固封极柱、断路器机架及操动机构，所述真空灭弧室固封极柱安装于断路器机架上，所述真空灭弧室固封极柱包括真空灭弧室、固封极柱和绝缘拉杆，所述真空灭弧室位于固封极柱内并固封成为一整体；所述绝缘拉杆位于固封极柱的下部，所述绝缘拉杆的一端连接于固封后真空灭弧室的动端，绝缘拉杆的另一端连接有操作杆；所述上导电杆的后端电气连接真空灭弧室的静端，所述真空灭弧室的动端与滑动连接组件相连，所述下导电杆的后端与滑动连接组件相连。

作为本发明的进一步改进：所述绝缘拉杆朝向操作杆的一端紧固有压注成的密封垫，所述密封垫的周边通过压块紧固于固封极柱上。

作为本发明的进一步改进：所述固封极柱的底部嵌入有充气组件。

作为本发明的进一步改进：所述固封极柱内植入有监测真空度的离子柱，所述固封极柱上连接有光电隔离器件，经过光电隔离器件光电隔离后将信号传送到真空度在线监测器。

作为本发明的进一步改进：所述上导电杆和下导电杆的表面设有绝缘用硅橡胶导管进行隔离，所述上导电杆和下导电杆与真空灭弧室固封极柱连接时采用压紧式连接，在接口处增设了流体硅胶密封。

作为本发明的进一步改进：所述操动机构包括断路器主传动轴、传动拐臂、分合闸拐臂、合闸位置传感器、分闸位置传感器、分合闸拉杆、智能控制器；所述断路器主传动轴、传动拐臂、分合闸拐臂、分合闸拉杆依次相连并带动分合闸拉杆作上下运动完成分、合闸；所述合闸位置传感器、分闸位置传感器用来检测分、合闸位置信号，并将位置信号输入到智能控制器。

作为本发明的进一步改进：所述上导电杆、下导电杆的前端装有温度传感器，采集温度信号后发送到智能控制器。

作为本发明的进一步改进：所述断路器机架的底部配备了电动底盘车。

作为本发明的进一步改进：所述电动底盘车上设有手动控制底盘车运动的手车摇柄。

作为本发明的进一步改进：所述断路器机架的顶端设置有航空插座。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，结构简单紧凑、智能化成度高、适用范围广，除了真空灭弧室与主导电回路采用了先进的固封极柱技术外，与灭弧室相连的上、下导电杆采用了双重固封极柱式技术，且整个固封极柱是全密封的，并可充干燥的空气，保证了断路器在全工况的情况下安全运行。同时，在保证各项性能及绝缘水平的情况下，断路器的相间距离可做得更小，有利于断路器的小型化。

2、本发明的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，由于安装有多种传感装置，与智能控制器结合，可方便地实现断路器的在线监控和远程监测、故障预测，有效地保证了系统的安全运行。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明的侧视结构示意图。

图3是本发明的后视结构示意图。

图4是图3中A-A处的剖视结构示意图。

图5是本发明中智能控制器的结构示意图。

图例说明：

1、上导电杆；2、下导电杆；210、温度传感器；3、真空灭弧室固封极柱；301、真空灭弧室；302、固封极柱；303、绝缘拉杆；304、滑动连接组件；305、操作杆；306、密封垫；307、充气组件；308、离子柱；309、光电隔离器件；310、真空度在线监测器；4、手车摇柄；5、电动底盘车；6、断路器机架；7、操动机构；701、断路器主传动轴；702、传动拐臂；703、分合闸拐臂；704、合闸位置传感器；705、分闸位置传感器；706、分合闸拉杆；8、航空插座；9、智能控制器。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1～图5所示，本发明的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，包括上导电杆1、下导电杆2、真空灭弧室固封极柱3、断路器机架6及操动机构7，真空灭弧室固封极柱3安装于断路器机架6上，真空灭弧室固封极柱3包括真空灭弧室301、固封极柱302和绝缘拉杆303，真空灭弧室301位于固封极柱302内并通过环氧树脂采用先进的APG自动凝胶固封极柱技术，固封成为一整体。

上导电杆1的后端通过上导电体电气连接真空灭弧室301的静端，真空灭弧室301的动端与滑动连接组件304相连，下导电杆2的后端通过下导电体、触指弹簧与滑动连接组件304相连，从而组成了真空断路器的主回路。绝缘拉杆303位于固封极柱302的下部，绝缘拉杆303的一端连接于固封后真空灭弧室301的动端，绝缘拉杆303的另一端连接有操作杆305，操作杆305伸出固封极柱302之外。

在绝缘拉杆303朝向操作杆305的一端紧固有硅橡胶压注成的密封垫306。密封垫306的周边通过压块紧固于固封极柱302上，以保证真空灭弧室301的下端不与外部环境接触，从而达到了固封极柱302的全密封。

固封极柱302的底部嵌入有充气组件307，可进行抽真空和加注干燥空气或氮气，使整个主回路完全不受外界影响，并可定期更换干燥空气或氮气达到了全工况下都能安全运行的目的。同时，通过充气组件307还可以对密封空间进行抽真空和充干燥空气处理，保证了固封极柱302不受外部环境的影响，特别是凝露情况下。绝缘性能满足小型化的要求，同时减化了真空灭弧室301的装配工作量，便于质量控制和批量生产。

本实施例中，上导电杆1和下导电杆2的表面采用硅橡胶导管隔离的绝缘技术，与真空灭弧室固封极柱3连接时采用压紧式连接，并封上硅胶将对接口全部密封住，保证了上导电杆1和下导电杆2在极小的相间距离和对地距离下仍能满足高水平的绝缘要求。由于以上设计的实现，使真空断路器的固封极柱302达到了全密封和全绝缘，因而可在极其严酷的环境条件下安全运行。

本实施例中，操动机构7包括断路器主传动轴701、传动拐臂702、分合闸拐臂703、合闸位置传感器704、分闸位置传感器705、分合闸拉杆706、智能控制器9。断路器的操动机构7在进行动作时，断路器主传动轴701转动，断路器主传动轴701通过传动拐臂702、分合闸拐臂703带动分合闸拉杆706作上下运动，从而使断路器完成分、合闸功能。当分合闸拉杆706运动时，合闸位置传感器704、分闸位置传感器705将会检测到分、合闸位置信号，位置信号输入到智能控制器9，智能控制器9通过输入信号转换为分、合闸的时间，与预输入的出厂时行程通过计量可得出分合闸速度。通过三组传感器的动作信号比较可得出断路器的分合闸不同期。智能控制器9可以通过分、合闸信号存储计算同样可以记录存储分、合闸次数，通过预设的寿命周期，可对断路器的检修周期和寿命终了进行预告，因而实现了断路器主要机械特性智能监控。

本实施例中，在固封极柱302内植入有监测真空度的离子柱308，与固封极柱302相连的有光电隔离器件309，同时可作为支撑固封极柱302用，以提高断路器的动、热稳定水平。光电隔离后将信号传送到真空度在线监测器310，真空度在线监测器310再将信号传送到真空断路器智能监控装置，真空度监测可在100pa～10^-3pa，当真空度低于10^-2pa时发出提示报警，当真空度低于10^-1pa时发出长时间报警或断开断路器。

本实施例中，在上导电杆1、下导电杆2的前端装有温度传感器210，可通过无线发射信号到智能控制器9，通过预设的温度上限和紧急分闸值对比，可发出温升上限报警和紧急分闸信号，从而实现了断路器的触头温升智能监控。智能控制器9的所有数据均可上传，与数据中心结合完全可实现断路器的在线监测和智能控制。

本实施例中，进一步在断路器机架6的底部配备了电动底盘车5，电动底盘车5通过电动机带动丝杆操作可以使断路器前后运行，同时可以手动操作，也可以电动操作。这样，通过智能控制器9可实现就地和远方操作，同时具有就地手动操功能，即通过手车摇柄4来进行控制。

本实施例中，进一步在断路器机架6的顶端设置有航空插座8。

综上所述，本发明的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器通过将真空灭弧室301等主导电回路采用了固封技术外，与真空灭弧室301相连的上导电杆1、下导电杆2采用了双重固封极柱式技术，整个固封极柱302是密封的，不受外界环境的影响，可在各种严酷环境下安全运行，即可在全工况下运行。断路器配有各种传感器与智能控制器9结合可在线监测断路器安全可靠方面的主要特征参数。通过安装的高灵敏度的位置传感器和真空度在线监测器310（如：真空度检测传感器），通过智能控制器9内预先输入的出厂试验数据，如断路器分、合闸时间，分，合闸速度进行对比分析，判断断路器的机械特性是否正常，分、合闸回路电流、电压是否正常。真空度传感器可实时检测真空断路器核心部件灭弧室的真空度，当真空度明显降低时，发出预报警，当真空度降到危险值时，自动断开断路器。断路器的上导电杆1、下导电杆2动触头处安装有六只温度传感器210，可在线监测运行中触头温升情况，通过预设的参数对比，可实现预报警和紧急分闸。从而保证了事故的进一步扩大。通过通讯接口所有数据均可上传，因而整个断路器完全实现了智能化的监控。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，其特征在于，包括上导电杆（1）、下导电杆（2）、真空灭弧室固封极柱（3）、断路器机架（6）及操动机构（7），所述真空灭弧室固封极柱（3）安装于断路器机架（6）上，所述真空灭弧室固封极柱（3）包括真空灭弧室（301）、固封极柱（302）和绝缘拉杆（303），所述真空灭弧室（301）位于固封极柱（302）内并固封成为一整体；所述绝缘拉杆（303）位于固封极柱（302）的下部，所述绝缘拉杆（303）的一端连接于固封后真空灭弧室（301）的动端，绝缘拉杆（303）的另一端连接有操作杆（305）；所述上导电杆（1）的后端电气连接真空灭弧室（301）的静端，所述真空灭弧室（301）的动端与滑动连接组件（304）相连，所述下导电杆（2）的后端与滑动连接组件（304）相连。

2.根据权利要求1所述的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，其特征在于，所述绝缘拉杆（303）朝向操作杆（305）的一端紧固有压注成的密封垫（306），所述密封垫（306）的周边通过压块紧固于固封极柱（302）上。

3.根据权利要求1所述的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，其特征在于，所述固封极柱（302）的底部嵌入有充气组件（307）。

4.根据权利要求1所述的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，其特征在于，所述固封极柱（302）内植入有监测真空度的离子柱（308），所述固封极柱（302）上连接有光电隔离器件（309），经过光电隔离器件（309）光电隔离后将信号传送到真空度在线监测器（310）。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，其特征在于，所述上导电杆（1）和下导电杆（2）的表面设有绝缘用硅橡胶导管进行隔离，所述上导电杆（1）和下导电杆（2）与真空灭弧室固封极柱（3）连接时采用压紧式连接，在接口处设有用胶密封。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，其特征在于，所述操动机构（7）包括断路器主传动轴（701）、传动拐臂（702）、分合闸拐臂（703）、合闸位置传感器（704）、分闸位置传感器（705）、分合闸拉杆（706）、智能控制器（9）；所述断路器主传动轴（701）、传动拐臂（702）、分合闸拐臂（703）、分合闸拉杆（706）依次相连并带动分合闸拉杆（706）作上下运动完成分、合闸；所述合闸位置传感器（704）、分闸位置传感器（705）用来检测分、合闸位置信号，并将位置信号输入到智能控制器（9）。

7.根据权利要求6所述的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，其特征在于，所述上导电杆（1）、下导电杆（2）的前端装有温度传感器（210），采集温度信号后发送到智能控制器（9）。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，其特征在于，所述断路器机架（6）的底部配备了电动底盘车（5）。

9.根据权利要求8所述的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，其特征在于，所述电动底盘车（5）上设有手动控制底盘车运动的手车摇柄（4）。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的全工况智能型固封极柱式高压交流真空断路器，其特征在于，所述断路器机架（6）的顶端设置有航空插座（8）。