CN105869945A - 一种高压开关及其断路器单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压开关及其断路器单元。该高压开关一个或至少两个相串联的断路器单元，断路器单元包括具有动弧触头的主灭弧室，主灭弧室上并联有分流开关，分流开关包括开关静触头和与动弧触头联动的开关动触头，主灭弧室为双动灭弧室，主灭弧室还包括通过传动机构与动弧触头传动连接以能和动弧触头相对和相背运动的随动弧触头，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头合闸之前合闸，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头合闸之后合闸。主灭弧室为双动灭弧室，在合闸时动弧触头和随动弧触头相对运动，在分闸时动弧触头和随动弧触头相背运动，这样加快了动、随动弧触头分合闸速度，缩短了动、随动弧触头的分合闸改时间，有助于提高主灭弧室的灭弧能力。

Description

一种高压开关及其断路器单元
技术领域
本发明专利属于高压开关设备、高压电器制造领域，具体涉及一种高压开关及其断路器单元。
背景技术
现有的高压开关的通流能力有限，不能满足需要额定通流电流较大的场合的需求。申请公布号为CN 102568910 A，名称为一种1100V特高压串补旁路开关的中国专利公开了一种旁路开关。该旁路开关包括一个双断口断路器，双断口断路器包括两个灭弧室，两个灭弧室上分别并接有一个独立的分流开关，两个分流开关的开关动触头上传动连接有开关拉杆，开关拉杆与对应的灭弧室内的拉杆同步、同向传动装配在一起，双断口断路器先于分流开关合闸，滞后于分流开关分闸，也就是旁路开关的灭弧是由双断口断路器来承担的。 分流开关和双断口断路器在合闸后，分流开关分担了一部分的额定通流电流，减小了双断口断路器需承担的通流电流，解决了旁路开关可承受的额定通流电流小的问题。但是，灭弧室的动、静触头的分合闸速度慢，灭弧室的动、静触头的分合闸时间较长，不利于灭弧。此外，灭弧室内的动、静触头之间断口距离小于分流开关的动、静触头之间断口距离以使灭弧室先于分流开关合闸滞后于其分闸，也就是在保证灭弧室的断口距离的前提下必须增大分流开关的断口距离，这会使分流开关的轴向尺寸较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压开关以缩短灭弧室的动、静触头的分合闸时间。本发明的目的还在于提供一种断路器单元。
本发明中断路器单元的技术方案：一种断路器单元，包括具有动弧触头的主灭弧室，主灭弧室上并联有分流开关，分流开关包括开关静触头和与动弧触头通过联动传动机构相联动的开关动触头，其特征在于：主灭弧室为双动灭弧室，主灭弧室还包括通过传动机构与动弧触头传动连接以能和动弧触头相对和相背运动的随动弧触头，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头合闸之前合闸，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头分闸之后分闸。
动弧触头与开关动触头通过联动传动机构同步运动，动弧触头与随动弧触头之间的断口距离不小于开关动触头与开关静触头之间的断口距离。
断路器单元包括联动轴，联动轴上间隔设有主驱动拐臂和分流驱动拐臂，主驱动拐臂与主灭弧室的动触头拉杆传动相连，分流驱动拐臂与分流开关的开关拉杆传动相连。
主灭弧室和分流开关并列设置，主灭弧室靠近随动弧触头的一端与对应分流开关靠近开关静触头的一端之间连接有第一导电连接板，主灭弧室的随动弧触头与对应分流开关的开关静触头通过第一导电连接板导电连接，主灭弧室靠近动弧触头的一端与对应分流开关靠近开关动触头的一端之间连接有第二导电连接板，主灭弧室的动弧触头与对应分流开关的开关静触头通过第二导电连接板导电连接。
本发明中高压开关的技术方案：一种高压开关，包括一个或至少两个相串联的断路器单元，断路器单元包括具有动弧触头的主灭弧室，主灭弧室上并联有分流开关，分流开关包括开关静触头和与动弧触头通过联动传动机构相联动的开关动触头，其特征在于：主灭弧室为双动灭弧室，主灭弧室还包括通过传动机构与动弧触头传动连接以能和动弧触头相对和相背运动的随动弧触头，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头合闸之前合闸，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头合闸之后合闸。
动弧触头与开关动触头通过联动传动机构同步运动，动弧触头和随动弧触头之间的断口距离不小于开关动触头和开关静触头之间的断口距离。
断路器单元包括联动轴，联动轴上间隔设有主驱动拐臂和分流驱动拐臂，主驱动拐臂与主灭弧的动触头拉杆传动相连，分流驱动拐臂与分流开关的开关拉杆传动相连。
主灭弧室和分流开关并列设置，主灭弧室靠近随动弧触头的一端与对分流开关靠近开关静触头的一端之间连接有第一导电连接板，主灭弧室的随动弧触头与对应分流开关的开关静触头通过第一导电连接板导电连接，主灭弧室靠近动弧触头的一端与对应分流开关靠近开关动触头的一端之间连接有第二导电连接板，主灭弧室的动弧触头与对应分流开关的开关静触头通过第二导电连接板导电连接。
两个第一导电连接板上均设有接线板。
断路器单元的数量有两个，两个断路器单元的主灭弧室同轴且左右相对设置，两个主灭弧室之间设有三联传动箱，三联传动箱包括箱体，箱体通过左右设置的左法兰面、右法兰面分别与两个主灭弧室固定连接，箱体上转动装配有两个联动轴，两个联动轴分别向两个断路器单元传递动力。
本发明的有益之处：主灭弧室为双动灭弧室，在合闸时动弧触头和随动弧触头相对运动，在分闸时动弧触头和随动弧触头相背运动，这样加快了动、随动弧触头分合闸速度，缩短了动、随动弧触头的分合闸改时间，有助于提高主灭弧室的灭弧能力。
进一步地，由于主灭弧室为双动灭弧室，主灭弧室的合闸速度大于分流开关的合闸速度，动弧触头与随动弧触头之间的断口距离不小于开关动触头与开关静触头之间的断口距离的情况下，主灭弧室也可先于分流开关合闸，在保证主灭弧室的断口距离的同时不用增大分流开关的轴向尺寸。
附图说明
图1为本发明中高压开关的实施例的结构示意图；
图2为本发明中高压开关的实施例中三联箱的结构示意图；
图3为本发明中高压开关的实施例中主灭弧室的内部的结构示意图；
图4为本发明中高压开关的实施例中分流开关的结构示意图；
图5为本发明中高压开关的实施例中拐臂盒的结构示意图；
图6为本发明中高压开关的实施例中拐臂盒的另一个视角的结构示意图。
图中：1、主灭弧室；2、分流开关；3、三联传动箱；4、箱体；5、联动轴；6、主驱动拐臂；7、第一连杆；8、第二连杆；9、分流驱动拐臂；10、第一套管；11、第二套管；12、拐臂盒；13、第三连杆；14、开关拉杆；15、动触头拉杆；16、动弧触头；17、压气缸；18、喷口；19、随动弧触头；20、拔叉；21、联动杆；22、开关动触头；23、开关静触头；24、开关动触头座；25、左法兰面；26、右法兰面；27、第一导电连接板；28、接线板；29、外壳；30、第二导电连接板；31、驱动销；32、长孔。
具体实施方式
本发明中高压开关的实施例如图1-6所示。高压开关包括两个相串联的断路器单元，断路器单元包括主灭弧室1，主灭弧室1上并联有分流开关2，两个主灭弧室1同轴且左右相对设置，主灭弧室1和分流开关2并列设置，两个分流开关2分别位于主灭弧室1的前后两侧。
两个主灭弧室1的结构相同。主灭弧室1为双动灭弧室，双动灭弧室为现有技术，具体结构如下。主灭弧室1包括主动触头、主静触头、动弧触头16和随动弧触头19。主灭弧室1还包括与动弧触头16相固定的压气缸17、设于动弧触头16上的喷口18、第一套管10。主灭弧室1还包括与动弧触头16相连的动触头拉杆15，随动弧触头19与动弧触头16通过传动机构传动相连，在合闸时随动弧触头19与动弧触头16相对运动，在分闸时随动弧触头19与动弧触头16相背运动。传动机构包括转动连接于随动弧触头19上的拨叉20和固设于喷口18上的且用于驱动拔叉20转动的联动杆21。随动弧触头19与拔叉20相连接的一端开设有长度沿前后方向延伸的长孔32，拨叉20与随动弧触头19相连接的一端可在长孔32中移动，拨叉20的另一端为开口端，联动杆21上设有与拨叉20的开口端顶推配合的驱动销31。图3为动弧、随动弧触头合闸时的示意图，当动弧、随动弧触头分闸时，操纵机构动作，动触头拉杆15带动动弧触头16向右移动，通过压气缸和喷口18带动联动杆21向右移动，联动杆21上的驱动销顶推拨叉20，使拔叉20顺时针转动，拔叉20带动随动弧触头19向左移动，加速分闸。
两个分流开关2的结构相同。分流开关2包括开关动触头22和开关静触头23，还包括罩设于开关动触头22和开关静触头23外部的第二套管11。开关动触头22包括用于与开关静触头23导电插接的接触段和用于与开关动触头座24导向滑动配合的滑动配合段，接触段和滑动配合段为一体式结构，这样可以减少接触电阻，也可降低接触热阻。开关动触头22滑动导向装配于开关动触头座24内。开关动触头22与开关拉杆14相连，第二套管11远离开关静触头23的一端通过法兰连接有拐臂盒12。
主灭弧室1靠近随动弧触头19的一端与对应分流开关2靠近开关静触头23的一端之间连接有第一导电连接板27，主灭弧室1的随动弧触头19与对应分流开关2的开关静触头23通过第一导电连接板27导电连接，主灭弧室1靠近动弧触头16的一端与对应分流开关2靠近开关动触头22的一端之间连接有第二导电连接板30，主灭弧室1的动弧触头16与对应分流开关2的开关静触头23通过第二导电连接板30导电连接。两个第一导电连接板27上均设有接线板28。
两个主灭弧室1之间设有三联传动箱3，三联传动箱3包括箱体4，箱体4通过左右设置的左法兰面25、右法兰面26分别与两个主灭弧室1固定连接。灭弧室1的动弧触头和分流开关2的开关动触头通过联动传动机构实现同步运动，联动传动机构包括转动装配于箱体4上的两个联动轴5，两个联动轴5平行且间隔设置。联动轴5的外周面设有外壳29，联动轴5为花键轴，联动轴5与外壳29转动配合。联动轴5上间隔设有与动触头拉杆15传动相连的主驱动拐臂6和与开关拉杆14传动相连的分流驱动拐臂9。主驱动拐臂6为L型结构，L型结构的一边通过第一连杆7与操纵机构传动相连，L型结构的另一边通过第二连杆8与对应主灭弧室1内的动触头拉杆15相连，第二连杆8的一端与主驱动拐臂6相铰接，另一端与对应主灭弧室1内的动触头拉杆15相铰接。分流驱动拐臂9位于拐臂盒12内，分流驱动拐臂9通过第三连杆13与开关拉杆14传动相连，第三连杆13的一端与分流驱动拐臂9相铰接，另一端与开关拉杆14铰接。主驱动拐臂6与第二连杆8相铰接点到联动轴5的距离等于分流驱动拐臂9与第三连杆13相铰接点到联动轴的距离，因此，联动轴5上的主驱动拐臂6和分流驱动拐臂9同步分别带动动触头拉杆15和开关拉杆14动作，主灭弧室1的动弧触头和分流开关2的开关动触头同步运动。
主灭弧室1承担分、合闸时的灭弧功能，分流开关2主要承担合闸之后的通流功能，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头合闸之前合闸，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头合闸之后合闸。因为主灭弧室1承担分、合闸时的灭弧功能，所以对主灭弧室1的分合闸速度要求较高，主灭弧室1采用动、随动弧触头在分合闸时向相反方向移动的双动形式以实现快速分合闸以减小电弧产生时间。主灭弧室1采用双动灭弧室主灭弧室1的动、随动弧触头的分合闸速度大于分流开关2的分合闸速度。动弧触头与随动弧触头之间的断口距离为L1，开关动触头与开关静触头之间的断口距离为L2，L1不小于L2，也就是动弧触头与随动弧触头之间的断口距离等于或大于开关动触头与开关静触头之间的断口距离，合理设计主灭弧室1的合闸速度和分流开关的合闸速度以使主灭弧室先于分流开关2合闸，滞后于分流开关2分闸。
本发明中的高压开关具有以下特点：
（1）高压开关的通流能力得到大幅度提高。如果某一高压开关的额定通流能力为8000A，温升试验加载电流8000A。如果采用本发明中的高压开关，理想分流关系为主灭弧室3600A，分流开关4000A。实测断路器各个接触点接触电阻的测量值，主灭弧室内的动触头的接触电阻为6μΩ，而分流开关的开关动触头为一体式结构，这样不仅减少了接触电阻，而且大大降低了接触热阻。实测得到的主灭弧室的电阻值为43μΩ，分流开关的电阻值不大于35μΩ。由于分流开关电阻值小于主灭弧室的电阻值，且两者为并联关系，故分流开关分得的电流将大于总电流的1/2，即大于4000A，分流开关按通流能力4400A设计，可以满足通流能力要求；主灭弧室分流将小于4000A。
（2）高压开关在产品在轻量化、小型化等特性上具有更显著的优势。分流开关并联在主灭弧室上，不会改变主灭弧室的结构，而且分流开关的体积小，需要的操作功小，分流开关与主灭弧室采用相同的操纵机构，原有的操纵机构就可以满足要求，操纵机构不需要向大体积、高操作功方向改动。 产品在成本，运输，安装，维护，检修等方面具有更显著的优势，增强产品市场竞争力。
（3）采用双动式的主灭弧室形式可大幅减小操作功。主灭弧室开断时，动弧、随动弧触头的反向运动，使断口的开断速度等于动弧、随动弧触头的运动速度之和，因此可以在满足原有的分闸速度情况下可以大幅减小动弧触头的运动速度。因为动能与速度的平方成正比，所以当运动速度减小一半时动能将减小四分之三，理论上可以将操作功减小四分之三。但是由于辅助压气，摩擦阻力，传动机构质量等多种因素操作功可以降低65%左右。
（4）采用双动式的主灭弧室形式，主灭弧室的开断能力增强。受操纵机构限制，现国内110kV 产品刚分速度普遍只能达到7m/s 左右，采用双动式的灭弧室可以在几乎不增加操作功的基础上，使刚分速度达到10m/s 以上，保证了大电流的开断，同时可确保切容性电流无重击穿。
本发明中高压开关的其他实施例中，断路器单元的数量只有一个或大于两个。
本发明中高压开关的其他实施例中，联动传动机构包括移动轴，移动轴上间隔铰接有主驱动连板和分流驱动连板，主驱动连板的另一端与主灭弧室的动触头拉杆相铰接，分流驱动连板的另一端与分流开关的开关拉杆相铰接，通过移动轴的直线运动带动动触头拉杆和开关拉杆的直线运动，主驱动连板与移动轴的铰接点到主驱动连板与动触头拉杆的铰接点的距离和分流驱动连板与移动轴的铰接点到分流驱动连板与分流拉杆的铰接点的距离相等，通过联动传动机构实现了动触头拉杆15和开关拉杆14的同步运动。
本发明中高压开关的其他实施例中，主灭弧室的动弧触头和分流开关的开关动触头为不是同步运动的联动。比如将主驱动拐臂6与第二连杆8相铰接点到联动轴5的距离设置的不等于分流驱动拐臂9与第三连杆13相铰接点到联动轴的距离；还比如联动传动机构包括移动轴，移动轴上间隔铰接有主驱动连板和分流驱动连板，主驱动连板的另一端与主灭弧室的动触头拉杆相铰接，分流驱动连板的另一端与分流开关的开关拉杆相铰接，通过移动轴的直线运动带动动触头拉杆和开关拉杆的直线运动，主驱动连板与移动轴的铰接点到主驱动连板与动触头拉杆的铰接点的距离和分流驱动连板与移动轴的铰接点到分流驱动连板与分流拉杆的铰接点的距离不相等；还比如在动弧触头上设置弹簧，在动弧触头与随动弧触头合闸时动弧触头与随动触头的端面接触，动弧触头与随动触头的端面接触之后，动弧触头在弹簧的作用下会就不会继续向前移动。
本发明中高压开关的其他实施例中，动弧触头16与随动弧触头19之间的断口距离小于开关动触头22与开关静触头23之间的断口距离。
本发明中断路器单元的实施例的结构与高压开关的实施例中断路器单元的结构相同，不再在此赘述。

Claims (10)

1.一种断路器单元，包括具有动弧触头的主灭弧室，主灭弧室上并联有分流开关，分流开关包括开关静触头和与动弧触头通过联动传动机构相联动的开关动触头，其特征在于：主灭弧室为双动灭弧室，主灭弧室还包括通过传动机构与动弧触头传动连接以能和动弧触头相对和相背运动的随动弧触头，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头合闸之前合闸，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头分闸之后分闸。
2.根据权利要求1所述的断路器单元，其特征在于：动弧触头与开关动触头通过联动传动机构同步运动，动弧触头与随动弧触头之间的断口距离不小于开关动触头与开关静触头之间的断口距离。
3.根据权利要求1所述的断路器单元，其特征在于：联动传动机构包括联动轴，联动轴上间隔设有主驱动拐臂和分流驱动拐臂，主驱动拐臂与主灭弧室的动触头拉杆传动相连，分流驱动拐臂与分流开关的开关拉杆传动相连。
4.根据权利要求1所述的断路器单元，其特征在于：主灭弧室和分流开关并列设置，主灭弧室靠近随动弧触头的一端与对应分流开关靠近开关静触头的一端之间连接有第一导电连接板，主灭弧室的随动弧触头与对应分流开关的开关静触头通过第一导电连接板导电连接，主灭弧室靠近动弧触头的一端与对应分流开关靠近开关动触头的一端之间连接有第二导电连接板，主灭弧室的动弧触头与对应分流开关的开关静触头通过第二导电连接板导电连接。
5.一种高压开关，包括一个或至少两个相串联的断路器单元，断路器单元包括具有动弧触头的主灭弧室，主灭弧室上并联有分流开关，分流开关包括开关静触头和与动弧触头通过联动传动机构相联动的开关动触头，其特征在于：主灭弧室为双动灭弧室，主灭弧室还包括通过传动机构与动弧触头传动连接以能和动弧触头相对和相背运动的随动弧触头，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头合闸之前合闸，动弧触头和随动弧触头在开关静触头和开关动触头合闸之后合闸。
6.根据权利要求5所述的高压开关，其特征在于：动弧触头与开关动触头通过联动传动机构同步运动，动弧触头和随动弧触头之间的断口距离不小于开关动触头和开关静触头之间的断口距离。
7.根据权利要求5所述的高压开关，其特征在于：断路器单元包括联动轴，联动轴上间隔设有主驱动拐臂和分流驱动拐臂，主驱动拐臂与主灭弧的动触头拉杆传动相连，分流驱动拐臂与分流开关的开关拉杆传动相连。
8.根据权利要求5所述的高压开关，其特征在于：主灭弧室和分流开关并列设置，主灭弧室靠近随动弧触头的一端与对分流开关靠近开关静触头的一端之间连接有第一导电连接板，主灭弧室的随动弧触头与对应分流开关的开关静触头通过第一导电连接板导电连接，主灭弧室靠近动弧触头的一端与对应分流开关靠近开关动触头的一端之间连接有第二导电连接板，主灭弧室的动弧触头与对应分流开关的开关静触头通过第二导电连接板导电连接。
9.根据权利要求8所述的高压开关，其特征在于：两个第一导电连接板上均设有接线板。
10.根据权利要求7所述的高压开关，其特征在于：断路器单元的数量有两个，两个断路器单元的主灭弧室同轴且左右相对设置，两个主灭弧室之间设有三联传动箱，三联传动箱包括箱体，箱体通过左右设置的左法兰面、右法兰面分别与两个主灭弧室固定连接，箱体上转动装配有两个联动轴，两个联动轴分别向两个断路器单元传递动力。
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