CN106024495A - 触头装置及使用该触头装置的灭弧室和断路器 - Google Patents

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勾国营
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史峰涛
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Abstract

本发明涉及一种触头装置及使用该触头装置的灭弧室和断路器,以解决现有技术中的主操作杆与电阻操作杆上均设有动力输入端造成的触头装置结构复杂的问题。本发明的断路器在主操作杆与电阻操作杆之间设有实现两者同步运动的传动件,传动件、主操作杆与电阻操作杆的其中一个与操动机构相连并被操动机构驱动的过程中,传动件的分别与主操作杆及电阻操作杆连接的两个端部均会沿前后方向同步运动,进而带动主操作杆与电阻操作杆同步前移或后移,极大地简化了灭弧室的结构,有利于提高灭弧室的使用寿命及主操作杆与电阻操作杆之间的传动可靠性。

Description

触头装置及使用该触头装置的灭弧室和断路器
技术领域
本发明涉及一种触头装置及使用该触头装置的灭弧室和断路器。
背景技术
随着百万伏线路联网等重大工程的发展建设,作为输变电领域中重要的安全保护装置550KV SF6断路器得到了越来越广泛地应用。断路器主要是依靠触头的分合闸实现主回路的切断或导通,但在断路器分合闸的过程中会产生瞬态过电压,瞬态过电压一方面可能破坏自身或相邻设备的绝缘状态,另一方面也会影响电力系统的稳定运行。现有技术中通常在主回路中并联合闸电阻,通过控制合闸电阻先于主回路接入电力系统的方式降低合闸过程中的流过主回路的电流。并联合闸电阻的工作原理如图1所示,控制电阻断口1先于主断口2接通,断路器合闸瞬间的大电流会直接作用于合闸电阻3上而以热量的形式消耗;当主断口2接通后,合闸电阻3被短接而不再消耗电网中电能。
中国专利200620078617.6公开了一种800千伏双断口罐式断路器的灭弧室,包括主回路静触头(包括静主触头及静弧触头)、与主回路静触头配合以连通主断口并导通主回路的主断口动触头(包括动主触头及静主触头),电阻静触头及与电阻静触头配合以导通合闸电阻所在的电阻回路的电阻动触头,被操动机构所驱动的绝缘拉杆通过传动装置分别连接与电阻动触头固定连接的电阻操作杆及与主断口动触头固定连接的主操作杆。电阻操作杆、电阻动触头、主操作杆、主断口动触头及相应的传动装置一起组成了触头装置。但在该灭弧室中,电阻动触头与主断口动触头均直接由操动机构直接驱动,相当于电阻操作杆与主操作杆上均设有供操动机构的动力输入的动力输入端,故为保证电阻动触头与主断口动触头的运动同步,需要设计较为复杂的传动装置且对传动装置的精度要求较高,这就造成了灭弧室的组成零部件数量多、传动性能不可靠、寿命低及成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单的触头装置以解决现有技术中的主操作杆与电阻操作杆上均设有动力输入端造成的触头装置结构复杂的问题;本发明的目的还在于提供使用上述触头装置的灭弧室和断路器。
为实现上述目的,本发明触头装置的技术方案是:
触头装置,包括主断口动触头、用于带动主断口动触头在前后方向上移动的主操作杆、电阻动触头及用于带动电阻动触头在前后方向上移动的电阻操作杆,所述主操作杆与电阻操作杆之间连接有用于实现电阻动触头与主断口动触头同步运动的传动件,传动件、主操作杆和电阻操作杆中的任意一个上设有供相应操动机构的动力输入的动力输入端。
进一步地,所述传动件包括沿垂直于主操作杆的运动方向延伸的杆状的传动杆。
进一步地,所述传动杆包括固定于主操作杆和电阻操作杆的其中一个上的固定端及铰接连接于主操作杆与电阻操作杆的另外一个上的铰接端,铰接轴线垂直于前后方向且垂直于传动杆的延伸方向。
进一步地,所述传动杆的固定端设有沿前后方向延伸的横边,横边使传动杆的整体结构呈T型,横边上设有用于与主操作杆固定连接的连接结构。
进一步地,所述横边固定于主操作杆的中部,主操作杆的后端形成供操动机构的动力输入的动力输入端。
作为以上任意一个方案的优化,触头装置还包括与电阻动触头导电连接的合闸电阻,所述合闸电阻设置于主断口动触头的下方。
作为第一个方案的优化方案,所述传动杆为金属件,电阻操作杆包括沿前后方向延伸的绝缘段。
进一步地,电阻操作杆包括金属材料制成的第一连杆,所述绝缘段的前端铰接连接于第一连杆的后端,绝缘段的后端与传动件铰接连接。
本发明灭弧室的技术方案是:
灭弧室,包括基体及触头装置,触头装置包括主断口动触头、用于带动主断口动触头在前后方向上移动的主操作杆、电阻动触头及用于带动电阻动触头在前后方向上移动的电阻操作杆,所述主操作杆与电阻操作杆之间连接有用于实现电阻动触头与主断口动触头同步运动的传动件,传动件、主操作杆和电阻操作杆中的任意一个上设有供相应操动机构的动力输入的动力输入端。
进一步地,所述传动件包括沿垂直于主操作杆的运动方向延伸的杆状的传动杆。
进一步地,所述传动杆包括固定于主操作杆和电阻操作杆的其中一个上的固定端及铰接连接于主操作杆与电阻操作杆的另外一个上的铰接端,铰接轴线垂直于前后方向且垂直于传动杆的延伸方向。
进一步地,所述传动杆的固定端设有沿前后方向延伸的横边,横边使传动杆的整体结构呈T型,横边上设有用于与主操作杆固定连接的连接结构。
进一步地,所述横边固定于主操作杆的中部,主操作杆的后端形成供操动机构的动力输入的动力输入端。
作为以上任意一个方案的优化,触头装置还包括与电阻动触头导电连接的合闸电阻,所述合闸电阻设置于主断口动触头的下方。
作为第一个方案的优化方案,所述传动杆为金属件,电阻操作杆包括沿前后方向延伸的绝缘段。
进一步地,电阻操作杆包括金属材料制成的第一连杆,所述绝缘段的前端铰接连接于第一连杆的后端,绝缘段的后端与传动件铰接连接。
本发明断路器的技术方案是:
断路器,包括灭弧室及用于带动灭弧室内的相应触头运动的操动机构,灭弧室包括基体及触头装置,触头装置包括主断口动触头、用于带动主断口动触头在前后方向上移动的主操作杆、电阻动触头及用于带动电阻动触头在前后方向上移动的电阻操作杆,所述主操作杆与电阻操作杆之间连接有用于实现电阻动触头与主断口动触头同步运动的传动件,传动件、主操作杆和电阻操作杆中的任意一个上设有供相应操动机构的动力输入的动力输入端。
进一步地,所述传动件包括沿垂直于主操作杆的运动方向延伸的杆状的传动杆。
进一步地,所述传动杆包括固定于主操作杆和电阻操作杆的其中一个上的固定端及铰接连接于主操作杆与电阻操作杆的另外一个上的铰接端,铰接轴线垂直于前后方向且垂直于传动杆的延伸方向。
进一步地,所述传动杆的固定端设有沿前后方向延伸的横边,横边使传动杆的整体结构呈T型,横边上设有用于与主操作杆固定连接的连接结构。
进一步地,所述横边固定于主操作杆的中部,主操作杆的后端形成供操动机构的动力输入的动力输入端。
作为以上任意一个方案的优化,触头装置还包括与电阻动触头导电连接的合闸电阻,所述合闸电阻设置于主断口动触头的下方。
作为第一个方案的优化方案,所述传动杆为金属件,电阻操作杆包括沿前后方向延伸的绝缘段。
进一步地,电阻操作杆包括金属材料制成的第一连杆,所述绝缘段的前端铰接连接于第一连杆的后端,绝缘段的后端与传动件铰接连接。
本发明的有益效果是:本发明的断路器在主操作杆与电阻操作杆之间设有实现两者同步运动的传动件,传动件、主操作杆与电阻操作杆的其中一个与操动机构相连并被操动机构驱动的过程中,传动件的分别与主操作杆及电阻操作杆连接的两个端部均会沿前后方向同步运动,进而带动主操作杆与电阻操作杆同步前移或后移,极大地简化了灭弧室的结构,有利于提高灭弧室的使用寿命及主操作杆与电阻操作杆之间的传动可靠性。
附图说明
图1为并联合闸电阻的电路原理图;
图2为本发明的断路器的一个实施例的灭弧室在合闸状态下的结构示意图;
图3为图2中的灭弧室的在合闸初期的结构示意图;
图4为图2中的灭弧室在合闸末期的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的断路器的具体实施例,如图2至图4所示,包括灭弧室及操动机构,灭弧室包括基体3及设置于基体3上的并联设置的主回路和电阻回路。基体3包括中部的轴线沿前后方向延伸的绝缘筒3-1、同轴固设于绝缘筒3-1后端的主断口动触头支撑3-2、处于绝缘筒3-1前侧的用于围设于主断口静触头外围的静端壳体及处于绝缘筒3-1后侧的用于围设于主断口动触头外围的动端壳体。灭弧室还包括沿前后方向设置于绝缘筒3-1内的主断口静弧触头1-1和主断口动弧触头1-2、用于带动动弧触头1-2沿前后方向导向移动的主操作杆1-3,主操作杆1-3的伸出绝缘筒3-1的后端开设有用于与操动机构的动力输出端相连接的连接孔1-4。
电阻回路包括相互配合以切断或连通电阻断口的电阻动触头2-4和电阻静触头2-3。电阻静触头2-3通过复位弹簧2-2连在电阻静触头座2-12的后侧,电阻静触头座2-12固定连接于基体3的前下侧且位于主断口静弧触头1-1的下方,电阻静触头座2-12的前侧还连有用于控制复位弹簧2-2的复位速度的阻尼装置2-1。电阻静触头座2-12与电阻静触头2-3一起组成了电阻断口静端组件,主断口静弧触头1-1和主断口动弧触头1-2统称为主断口静触头,主断口静触头、相应的支撑及设置于主断口静触头外围的静端壳体一起组成了主断口静端组件。
基体3的下方通过绝缘子2-5固定连接有孤立于主回路之外的导向支撑2-6,电阻动触头2-4固定于第一连杆2-14上,第一连杆2-14沿前后方向导向移动地安装在导向支撑2-6上。第一连杆2-14的后端通过沿左右方向延伸的铰接轴铰接有由绝缘材料制成的绝缘拉杆2-8,绝缘拉杆2-8的后端通过沿左右方向延伸的铰接轴铰接连有沿上下方向延伸的金属材料制成的T型的传动杆2-10,传动杆2-10的下端与绝缘拉杆2-8铰接连接而构成了铰接端,传动杆2-10由金属材料制成有利于保证传动杆2-10的与主操作杆及绝缘拉杆2-8连接处的连接强度,T型的传动杆2-10的上端的横边固定连接于主操作杆1-3的后侧相应位置处而构成固定端。绝缘拉杆2-8与第一连杆2-14一起组成了用于带动电阻动触头2-4运动的电阻操作杆,由绝缘材料制成的绝缘拉杆2-8的设置在保证了传动杆2-10两端连接强度的同时也有利于保证主回路与电阻回路之间的绝缘性能。主断口动触头1-2、主断口动触头支撑3-2、主操作杆1-3及设置于主断口动触头1-2外围的动端壳体一起组成了主断口动端组件,电阻动触头2-4与导向支撑2-6及电阻操作杆一起组成了电阻断口动端组件。为保证第一连杆2-14在运动的过程中能与导向支撑2-6可靠电连接,导向支撑2-6中设有用于箍紧第一连杆2-14的表带触指,合闸电阻2-7包括串联设置的左合闸电阻和右合闸电阻,右合闸电阻与导向支撑2-6接触电连接而形成了与电阻断口动端组件导电连接的第二接触导电部。
为进一步减小灭弧室的轴向尺寸,合闸电阻2-7设置于主操作杆1-3与电阻操作杆之间且与主操作杆1-3在前后方向上尽量重合。左合闸电阻上设有与主断口动触头支撑3-2接触导电连接以实现合闸电阻2-7与主断口动触头1-2导电连接的第一接触导电部,为保证主断口动触头1-2在沿主断口动触头支撑3-2导向移动的过程中两者能够可靠电连接,主断口动触头支撑3-2上设有用于箍紧主断口动触头1-2的触指。合闸电阻2-7上分别设有与导向支撑2-6及主断口动触头支撑3-2接触电连的第二接触导电部及第一接触导电部实现了主断口动触头1-2与电阻动触头2-4通过合闸电阻2-7的导电连接。合闸电阻2-7的后端经绝缘子2-11与主回路孤立地固定设置于基体上。主操作杆、电阻操作杆、电阻动触头2-4及主断口动弧触头1-2共同组成了触头装置。
当操动机构带动主操作杆1-3及主断口动触头1-2向前移动时,传动杆1-10随之向前运动并通过绝缘拉杆2-8带动电阻动触头2-4与主断口动触头1-2同步向前运动。由于绝缘拉杆2-8的前后两端分别通过沿前后方向延伸的铰接轴铰接于电阻动触头2-4及传动杆2-10上,所以当主断口动触头1-2的导向移动路径与电阻动触头2-4的导向移动路径之间不能严格平行的情况下,绝缘拉杆2-8沿铰接轴线在竖直面内微小摆动以避免传动杆2-10与绝缘拉杆的连接处产生过大的应力而破坏。为保证传动杆2-10能随主操作杆1-3沿前后方向导向移动而不出现偏斜现象,基体3上平行于主操作杆1-3和绝缘拉杆2-8且于两者之间还设有供传动杆2-10沿其导向滑动的导向杆2-9。
合闸指令发出后,操动机构带动主操作杆1-3及主断口动弧触头1-2向前运动,在传动杆2-10的带动下,电阻动触头2-4与主断口动弧触头1-2同步向前运动。电阻动触头2-4与电阻静触头2-3之间的开距小于主断口动弧触头1-2与主回路静弧触头1-1之间的开距以使得合闸的过程中电阻断口先于主断口闭合,主操作杆1-3继续向前运动的过程中电阻静触头2-3在电阻动触头2-4的顶推作用下压缩复位弹簧而向前运动至主断口动、静弧触头合闸到位。此过程中电阻动、静触头会一直保持接触导通的状态,主断口接通后合闸电阻2-7被短接而不会再消耗电能。因电阻断口先于主断口闭合,故合闸过程中产生的瞬时过电流会因合闸电阻2-7变成热量消散,有效地避免了主回路中流经电流过大而烧坏主回路中的相应触头。
当断路器发出分闸指令后,操动机构带动主操作杆1-3及主断口动弧触头1-2向后运动,在传动杆2-10的带动下,电阻动触头2-4与主断口动弧触头1-2同步向后运动。主断口动、静触头完全分开需要一定的时间差,而在阻尼装置2-1的作用下复位弹簧2-2缓慢复位而使得电阻动触头2-4与电阻静触头2-3瞬间脱离接触,从而保证了电阻断口会先于主断口而断开。
在其他实施例中,导向杆还可以被开设有沿前后方向延伸的导向移动结构以供传动杆沿前后方向导向移动的其他形式的导向件代替。当然,导向杆也可以省去;在电阻动触头的导向移动方向与主断口动弧触头的导向移动方向平行度较高的情况下,传动杆的下端还可以与绝缘拉杆固定连接,此时绝缘拉杆与电阻动触头也可以固定连接;当传动杆由强度较高的绝缘材料制成并能保证主回路与电阻回路的绝缘性能时,绝缘拉杆也可省去而是将传动杆的下端直接铰接于第一连杆的后端;传动杆还可以是由多根杆状物刚性连接形成的架体或其他结构形式的传动件代替。
本发明的灭弧室的实施例:本发明的灭弧室的具体结构与断路器的实施例中灭弧室的具体结构相同,具体可参考图2至图4,在此不再详述。
本发明的触头装置的实施例:本发明的触头装置的具体结构与断路器的实施例中触头装置的具体结构相同,具体可参考图2至图4,在此不再详述。

Claims (10)

1.触头装置,包括主断口动触头、用于带动主断口动触头在前后方向上移动的主操作杆、电阻动触头及用于带动电阻动触头在前后方向上移动的电阻操作杆,其特征在于:所述主操作杆与电阻操作杆之间连接有用于实现电阻动触头与主断口动触头同步运动的传动件,传动件、主操作杆和电阻操作杆中的任意一个上设有供相应操动机构的动力输入的动力输入端。
2.根据权利要求1所述的触头装置,其特征在于:所述传动件包括沿垂直于主操作杆的运动方向延伸的杆状的传动杆。
3.根据权利要求2所述的触头装置,其特征在于:所述传动杆包括固定于主操作杆和电阻操作杆的其中一个上的固定端及铰接连接于主操作杆与电阻操作杆的另外一个上的铰接端,铰接轴线垂直于前后方向且垂直于传动杆的延伸方向。
4.根据权利要求3所述的触头装置,其特征在于:所述传动杆的固定端设有沿前后方向延伸的横边,横边使传动杆的整体结构呈T型,横边上设有用于与主操作杆固定连接的连接结构。
5.根据权利要求4所述的触头装置,其特征在于:所述横边固定于主操作杆的中部,主操作杆的后端形成供操动机构的动力输入的动力输入端。
6.根据权利要求1~5中任一项的述的触头装置,其特征在于:触头装置还包括与电阻动触头导电连接的合闸电阻,所述合闸电阻设置于主断口动触头的下方。
7.根据权利要求1所述的触头装置,其特征在于:所述传动杆为金属件,电阻操作杆包括沿前后方向延伸的绝缘段。
8.根据权利要求7所述的触头装置,其特征在于:电阻操作杆包括金属材料制成的第一连杆,所述绝缘段的前端铰接连接于第一连杆的后端,绝缘段的后端与传动件铰接连接。
9.灭弧室,包括基体及触头装置,触头装置包括主断口动触头、用于带动主断口动触头在前后方向上移动的主操作杆、电阻动触头及用于带动电阻动触头在前后方向上移动的电阻操作杆,其特征在于:所述触头装置的具体结构与权利要求1~8中任一项所述的触头装置的具体结构相同。
10.断路器,包括灭弧室及用于带动灭弧室内的相应触头运动的操动机构,灭弧室包括基体及触头装置,触头装置包括主断口动触头、用于带动主断口动触头在前后方向上移动的主操作杆、电阻动触头及用于带动电阻动触头在前后方向上移动的电阻操作杆,其特征在于:所述触头装置的具体结构与权利要求1~8中任一项所述的触头装置的具体结构相同。
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