CN105629163B - 一种弹簧断路器故障模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹簧断路器故障模拟装置，包括储能电机(1)、小链轮(2)、大链轮(3)、凸轮(4)、限位销(5)、保持挚子(6)、主轴(7)、同步轴(8)、合闸电磁铁(9)、合闸弹簧(14)、解除保持片(11)和固定座(10)，所述保持挚子(6)通过螺栓通孔(13)固定装配在同步轴(8)上，所述保持挚子(6)的六个限位块用于对主轴(7)上的限位销(5)进行限位；解除保持片(11)通过紧固螺纹孔(12)紧固在同步轴(8)上。本发明在采用ZN‑63户内固封式高压真空断路器的弹簧操动机构的形式基础上，通过改变保持挚子的限位块的长度，在不同的位置对主轴上的限位销进行限位，改变合闸弹簧的拉伸长度，减少合闸弹簧储存的能量，进而在断路器短时间的工作周期内模拟合闸弹簧的松弛现象，改变断路器的合闸的时间、速度等，得到此种故障的特征信号。

Description

一种弹簧断路器故障模拟装置

技术领域

本发明涉及弹簧断路器，具体地说涉及一种弹簧断路器故障模拟装置。

背景技术

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。弹簧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。

弹簧断路器易发生的故障之一是当配电系统需要或发生故障时，断路器不能够在相应时间内接通或开断电路。弹簧的松弛是造成这种故障的原因之一。弹簧断路器的弹簧在工作期间，会受到较高应力状态作用，其弹性应变会逐渐发生塑性变形，使得弹簧的储能能力下降，最终导致合闸和分闸速度过慢。国内外对断路器的故障研究有很多，但大都停留在理论阶段，断路器的实际故障信号获取非常困难，使得断路器的故障仿真模型因缺少确切的实验数据支撑而缺乏说服力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种弹簧断路器故障模拟装置，该装置能够模拟因弹簧操动机构的弹簧元件松弛而造成的合闸过慢甚至合不上闸的故障，为计算机仿真分析提供确切的实验依据，使计算机的仿真结果更具说服力，同时也能提供此种故障类型的典型信号，为断路器的状态监测打下坚实的基础。

本发明一种弹簧断路器故障模拟装置，包括储能电机1、小链轮2、大链轮3、凸轮4、限位销5、保持挚子6、主轴7、同步轴8、合闸电磁铁9、合闸弹簧14、解除保持片11和固定座10，所述储能电机1与小链轮2相连，小链轮2与大链轮3通过链条连接，凸轮4和限位销5固定在主轴7上，合闸弹簧14一端与主轴7的端部固定连接在一起，合闸弹簧14另一端与机架连接，主轴7、合闸电磁铁9和固定座10固定在机架上；所述保持挚子6通过螺栓通孔13固定装配在同步轴8上，所述保持挚子6的六个限位块用于对主轴7上的限位销5进行限位；解除保持片11通过紧固螺纹孔12紧固在同步轴8上。

所述保持挚子6上均布有六个限位块，第一限位块6-1的长度与ZN-63型断路器的限位块长度相等，第二限位块6-2、第三限位块6-3、第四限位块6-4、第五限位块6-5、第六限位块6-6的长度依次增大并均大于第一限位块6-1的长度。

所述解除保持片11与合闸电磁铁9的伸缩杆保持接触。

本发明的工作原理如下：弹簧断路器的蓄能过程是通过电机带动主轴旋转，联接在主轴上的合闸弹簧被拉伸，进行蓄能，当限位销运动到保持挚子的位置时，保持挚子的限位块对限位销限位，此时电机断电，合闸弹簧蓄能完毕；

合闸弹簧在工作期间会受到循环作用的拉力，在工作较长时间之后，弹簧会发生松弛现象，即弹簧的一部分弹性形变转变为塑性变形，使得弹簧拉伸同样的长度所存储的能量减少，从而使得断路器合闸的时间、速度等发生变化；

在短时间内弹簧断路器的弹簧的松弛可以不予考虑，为了模拟弹簧的松弛，通过改变保持挚子的限位块长度来替代弹簧的松弛，即保持挚子的不同长度的限位块能够在不同的位置对主轴上的限位销进行限位，改变合闸弹簧的拉伸长度，进而改变合闸弹簧的储能大小，以此来代替弹簧的松弛引起的蓄能能量减少的现象。通过保持挚子上的螺栓通孔在同步轴上来调节保持挚子的位置，选择需要长度的限位块，限位块的长度越长，合闸弹簧储存的能量越少，进而改变弹簧断路器的合闸时间、合闸速度等，通过数据采集装置即可采集到此种故障类型的特征信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明在采用ZN-63户内固封式高压真空断路器的弹簧操动机构的形式基础上，通过改变保持挚子的限位块的长度，在不同的位置对主轴上的限位销进行限位，改变合闸弹簧的拉伸长度，减少合闸弹簧储存的能量，进而在断路器短时间的工作周期内模拟合闸弹簧的松弛现象，改变断路器的合闸的时间、速度等，得到此种故障的特征信号。通过该装置可以很容易的获得此种故障的典型信号，大大降低了此种故障类型信号的获取难度；同时，该典型信号可以与计算机真模型的故障信号进行对比，使得仿真计算更具有说服力。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为同步轴的局部放大图；

图3为保持挚子的俯视图。

图中，1为储能电机，2为小链轮，3为大链轮，4为凸轮，5为限位销，6为保持挚子，6-1为第一限位块，6-2为第二限位块，6-3为第三限位块，6-4为第四限位块，6-5为第五限位块，6-6为第六限位块，7为主轴，8为同步轴，9为合闸电磁铁，10为固定座，11为解除保持片，12为紧固螺纹孔，13为螺栓通孔，14为合闸弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。如图1-图3所示，一种弹簧断路器故障模拟装置，包括储能电机1、小链轮2、大链轮3、凸轮4、限位销5、保持挚子6、主轴7、同步轴8、合闸电磁铁9、合闸弹簧14、解除保持片11、固定座10。该断路器故障模拟装置采用ZN-63型断路器的弹簧操动机构形式，所述储能电机1、小链轮3、大链轮3、凸轮4、限位销5、主轴7、合闸电磁铁9、合闸弹簧14和同步轴8按ZN-63断路器中的相应位置和方式固定装配。保持挚子6有6个长度不同的限位块，第一限位块6-1的长度与正常断路器的限位块长度相等，第二限位块6-2、第三限位块6-3、第四限位块6-4、第五限位块6-5、第六限位块6-6的长度大于第一限位块6-1的长度，保持挚子6通过螺栓通孔13固定装配在同步轴8的设定位置上，保持挚子6的限位块对主轴7上的限位销5进行限位，解除保持片11通过紧固螺纹孔12紧固在同步轴8上，固定座10固定在断路器的机架上。所述解除保持片11与合闸电磁铁9的伸缩杆保持接触。

模拟弹簧断路器的合闸弹簧14的松弛时，通过保持挚子6上的螺栓通孔13调节保持挚子6的位置，选择相应长度的限位块对限位销5进行限位，由于限位位置的改变，使得合闸弹簧14的拉伸长度发生变化，进而改变合闸弹簧14存储的能量，此时即模拟了合闸弹簧14松弛时引起的结果，进而通过数据采集装置得到此种故障类型的特征信号。

上述实施例中，通过调节保持挚子6在同步轴8上的位置，改变限位块的长度，使得限位块对限位销5的保持位置发生变化，进而改变合闸弹簧14的拉伸长度，成功模拟合闸弹簧14的松弛现象，这样很容易地得到了合闸弹簧14松弛引起的断路器故障的特征信号。

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 (1)

1.一种弹簧断路器故障模拟装置，包括储能电机(1)、小链轮(2)、大链轮(3)、凸轮(4)、限位销(5)、保持挚子(6)、主轴(7)、同步轴(8)、合闸电磁铁(9)、合闸弹簧(14)、解除保持片(11)和固定座(10)，所述储能电机(1)与小链轮(2)相连，小链轮(2)与大链轮(3)通过链条连接，凸轮(4)和限位销(5)固定在主轴(7)上，合闸弹簧(14)一端与主轴(7)的端部固定连接在一起，合闸弹簧(14)另一端与机架连接，主轴(7)、合闸电磁铁(9)和固定座(10)固定在机架上；其特征在于：所述保持挚子(6)通过螺栓通孔(13)固定装配在同步轴(8)上，所述保持挚子(6)的六个限位块用于对主轴(7)上的限位销(5)进行限位；解除保持片(11)通过紧固螺纹孔(12)紧固在同步轴(8)上；

所述保持挚子(6)上均布有六个限位块，第一限位块(6-1)的长度与ZN-63型断路器的限位块长度相等，第二限位块(6-2)、第三限位块(6-3)、第四限位块(6-4)、第五限位块(6-5)、第六限位块(6-6)的长度依次增大并均大于第一限位块(6-1)的长度。