CN106449265B - 真空断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空断路器，包括真空开关管、触头弹簧、触头弹簧座、固定于触头弹簧座外侧用于测量触头弹簧压缩量的激光位移传感器、操动机构以及智能控制装置，所述触头弹簧座下端与绝缘拉杆上端固定连接，触头弹簧位于触头弹簧座内，触头弹簧上方的加长杆与触头弹簧座活动连接，加长杆上端和真空开关管的动导电杆下端固定连接，加长杆中部安装有圆形反射片。本发明通过激光位移传感器来检测触头开闭状态下的弹簧压缩量，通过弹簧压缩量来判断触头的磨损情况，提醒用户进行更换。本发明通过温度传感器检测加长杆温度，将加长杆温度换算成触头弹簧温度，根据触头弹簧温度判断弹簧的永久变形情况，并根据弹簧变形情况判断是否需要更换触头弹簧。

Description

真空断路器

技术领域

本发明属于供配电电气设备领域，具体涉及一种真空断路器。

背景技术

断路器是电力系统中的重要开关设备，在运行电网中，用于控制电力线路或设备的投入与退出，保护线路正常运行。在所有的电网运行事故中，高压断路器所造成的事故无论是在次数上，还是在事故所造成的停电时间上都占有相当大的比重。 因此，对断路器进行在线监测，代替传统的定期检修方式，及时了解断路器的工作状态对提高供电可靠性有决定性的意义。

智能断路器综合了现代高电压零飞弧技术、电子技术、电气自动化技术、网络通信技术、计算机及其软件技术等。智能化断路器是集保护、测量、监控于一体的多功能脱扣器,它主要由微处理器单元、信号检测采集单元、开关量输入单元、显示和键盘单元、执行输出单元、通信接口、电源等几个部分组成。由于断路器一次线路具有高电压、大电流以及强磁场环境的特点，实现断路器的在线监测比较困难。目前断路器机械参数的监测，通常是通过检测断路器的动触头来实现的，但是，这种检测方式对于断路器的触头磨损、触头压缩弹簧的疲劳变形没法测量，触头磨损以及弹簧变形都将导致断路器的触头的接触压力变小，增长触头合闸时的弹跳时间，同时，造成一次回路的电阻增大，直接影响断路器的长期工作温升。

对于真空断路器，一般采用对接式接触方式（对接触头）。动触头碰上静触头之后就不能再前进了，触头接触压力是由每极触头压缩弹簧(有时称作合闸缓冲弹簧)提供的。触头压缩弹簧的作用，一是令触头压缩弹簧受压而向对接触头提供接触压力；二是保证在触头磨损后仍然保持一定的接触压力，使之可靠接触，三是防止合闸弹跳。当触头压缩弹簧失效时，就会造成断路器失效或故障。因此，实现触头压缩弹簧的在线监测，对于断路器的监控有实际意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种能够在线监测断路器触头磨损情况以及触头弹簧疲劳状态的真空断路器。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种真空断路器，包括真空开关管、触头弹簧、操动机构以及用于检测和控制断路器状态的智能控制装置，所述触头弹簧安装于真空开关管与操动机构的绝缘拉杆之间，还包括触头弹簧座以及固定于触头弹簧座外侧用于测量触头弹簧压缩量的激光位移传感器，所述触头弹簧座下端与绝缘拉杆上端固定连接，触头弹簧位于触头弹簧座内，触头弹簧上方安装加长杆，加长杆与触头弹簧座活动连接，加长杆上端和真空开关管的动导电杆下端固定连接，所述加长杆中部安装有圆形反射片，反射片中心线与加长杆中心线重合。

进一步的，所述触头弹簧座包括上盖和座体，上盖和座体固定连接，座体上开有中心孔，中心孔的下部为内螺纹，座体通过内螺纹与绝缘拉杆的上端螺纹连接固定，触头弹簧位于中心孔中，上盖上开有孔，孔的直径小于中心孔的直径，并且当上盖和座体装配连接后，孔的中心线与中心孔的中心线重合。

进一步的，所述加长杆为长圆杆，加长杆下端为导向凸台结构，导向凸台的直径与座体的中心孔直径相匹配，加长杆中上端直径与上盖上孔的直径相匹配，加长杆下端通过上盖限位安装于触头弹簧座中。

优选的，所述激光位移传感器通过传感器支架固定于触头弹簧座上，激光位移传感器的外侧面涂覆有电磁屏蔽层。

进一步的，还包括安装于加长杆上的温度传感器。

进一步的，所述智能控制装置包括微处理器单元和信号检测采集单元，其中信号检测采集单元通过激光位移传感器检测触头弹簧的压缩量，送入微处理器单元进行计算并与设定参数进行比较，发出提醒信息，信号检测采集单元通过温度传感器检测加长杆的温度，送入微处理器单元换算为触头弹簧的温度，并判断弹簧的永久变形情况。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是： 本发明通过激光位移传感器来检测触头开闭状态下的弹簧压缩量，通过弹簧压缩量来判断触头的磨损情况，如果触头磨损严重，发出提醒信息，提醒用户进行更换。本发明通过温度传感器检测加长杆温度，将加长杆温度换算成触头弹簧温度，根据触头弹簧温度判断弹簧的永久变形情况，并根据弹簧变形情况判断是否需要更换触头弹簧。

附图说明

图1是本发明真空断路器触头监控部分的结构示意图；

其中：1、真空开关管，2、温度传感器，3、反射片，4、激光位移传感器，5、传感器支架，6、绝缘拉杆，7、座体，8、触头弹簧，9、上盖，10、加长杆，11、动导电杆。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明涉及一种真空断路器，该断路器是一种智能断路器，可以实时在线监测触头磨损情况以及触头弹簧受热产生永久变形的情况，及时提醒用户更换触头和触头弹簧，减少断路器故障引起的事故率。

对于触头的磨损情况监测，目前，还没有关于触头磨损情况监测的文献和技术。通常情况下，真空断路器采用电动储能弹簧操作机构，绝缘拉杆的行程（位移）不是很稳定，同时真空开关管动触头的行程由于触头的磨损也不稳定，因此，业内对于触头磨损的在线监测还是空白。本发明通过测量触头的压缩量来间接测量触头的磨损量，测量数据稳定准确，为维护人员提供了可靠的触头更换判断依据。

如图1所示，本发明真空断路器包括真空开关管1、触头弹簧8、操动机构、触头弹簧座、固定于触头弹簧座外侧用于测量触头弹簧压缩量的激光位移传感器4以及用于检测和控制断路器状态的智能控制装置，所述触头弹簧8安装于真空开关管1与操动机构的绝缘拉杆6之间，所述触头弹簧座下端与绝缘拉杆6上端固定连接，触头弹簧8位于触头弹簧座内，触头弹簧8上方安装加长杆10，加长杆10与触头弹簧座活动连接，加长杆10上端和真空开关管的动导电杆11下端固定连接，所述加长杆10中部安装有圆形反射片3，反射片3中心线与加长杆10中心线重合。

由于真空断路器具有高电压、大电流以及强磁场环境的特点，加上断路器的体积限制，监测机构的设置以及传感器的选择需要慎重考虑，要选择尺寸合适的传感器，并合理设计传感器的安装位置。因此，为方便检测并合理利用空间，所述激光位移传感器4选用微型的激光位移传感器，激光位移传感器4固定于传感器支架5上，传感器支架5固定于触头弹簧座外侧面上，为防止传感器中的电路受到强磁环境的影响，而影响测量准确度，所述激光位移传感器的外侧面涂覆有电磁屏蔽层。

为便于触头弹簧的固定、触头弹簧压缩量的测量、与绝缘拉杆的连接以及与动导电杆的连接，所述触头弹簧座包括上盖9和座体7，上盖9和座体7固定连接，座体7上开有中心孔，中心孔的下部为内螺纹，座体7通过内螺纹与绝缘拉杆的上端螺纹连接固定，触头弹簧8位于中心孔中，上盖9上开有孔，孔的直径小于中心孔的直径，并且当上盖9和座体7装配连接后，孔的中心线与中心孔的中心线重合。

所述加长杆10为长圆杆，加长杆下端为导向凸台结构，导向凸台的直径与座体的中心孔直径相匹配，加长杆中上端直径与上盖上孔的直径相匹配，加长杆下端通过上盖9限位安装于触头弹簧座中。

真空断路器除了触头磨损之外，还会因为触头弹簧压力不够，增长触头合闸时的弹跳时间，同时，造成一次回路的电阻增大，影响真空断路器的长期工作温升，使断路器触头加速磨损，还会影响触头弹簧的弹性，使触头弹簧在压缩状态下受热退火，产生永久变形，进一步影响触头接触压力。因此还需要对触头弹簧温度进行监测，为便于监测以及温度传感器的安装，所述温度传感器2安装于加长杆上，更确切的是安装于加长杆外表面（嵌入式安装）。

为了实现实时监测，还要对智能控制装置编制控制程序，所述智能控制装置包括微处理器单元和信号检测采集单元，其中信号检测采集单元通过激光位移传感器检测触头弹簧的压缩量，送入微处理器单元进行计算并与设定参数进行比较，发出提醒信息，信号检测采集单元通过温度传感器检测加长杆的温度，送入微处理器单元换算为触头弹簧的温度，并判断弹簧的永久变形情况。

对于弹簧压缩量的检测，通常是根据闭合信号，进行延时测量，将测量值与设定值（断路器第一次使用，闭合状态下弹簧长度）进行比较，当测量值与设定值的差值大于2.5mm时，进行提醒，提醒用户更换触头，当测量值与设定值的差值大于3mm时，进行报警，警告用户必须更换触头或停用。

对于触头弹簧温度的检测，首先通过检测加长杆的温度，然后进行修正，换算成触头弹簧的温度，并每24小时记录一次最高温度，如果最高温度小于设置值A，不触发计数器，如果最高温度大于设置值A且小于设置值B，触发计数器进行计数，当计数器计数值达到一定数值时，判断弹簧失效，提醒用户更换，如果最高温度大于设置值B，直接判断弹簧失效，提醒用户更换，设置值A、设置值B以及计数器的判断弹簧失效的计数值都是根据触头弹簧的特性来确定的。

Claims (3)

1.一种真空断路器，包括真空开关管（1）、触头弹簧（8）、操动机构以及用于检测和控制断路器状态的智能控制装置，所述触头弹簧（8）安装于真空开关管（1）与操动机构的绝缘拉杆（6）之间，其特征在于：还包括触头弹簧座以及固定于触头弹簧座外侧用于测量触头弹簧压缩量的激光位移传感器（4），所述触头弹簧座下端与绝缘拉杆（6）上端固定连接，触头弹簧（8）位于触头弹簧座内，触头弹簧（8）上方安装加长杆（10），加长杆（10）与触头弹簧座活动连接，加长杆（10）上端和真空开关管（1）的动导电杆（11）下端固定连接，所述加长杆（10）中部安装有圆形反射片（3），反射片（3）中心线与加长杆（10）中心线重合；所述激光位移传感器（4）通过传感器支架（5）固定于触头弹簧座上，激光位移传感器（4）的外侧面涂覆有电磁屏蔽层；所述加长杆（10）上安装温度传感器（2）；所述触头弹簧座包括上盖（9）和座体（7），上盖（9）和座体（7）固定连接，座体（7）上开有中心孔，中心孔的下部为内螺纹，座体通过内螺纹与绝缘拉杆的上端螺纹连接固定，触头弹簧（8）位于中心孔中，上盖（9）上开有孔，孔的直径小于中心孔的直径，并且当上盖（9）和座体（7）装配连接后，孔的中心线与中心孔的中心线重合。

2.根据权利要求1所述的真空断路器，其特征在于所述加长杆（10）为长圆杆，加长杆下端为导向凸台结构，导向凸台的直径与座体的中心孔直径相匹配，加长杆中上端直径与上盖上孔的直径相匹配，加长杆下端通过上盖限位安装于触头弹簧座中。

3.根据权利要求1所述的真空断路器，其特征在于所述智能控制装置包括微处理器单元和信号检测采集单元，其中信号检测采集单元通过激光位移传感器检测触头弹簧的压缩量，送入微处理器单元进行计算并与设定参数进行比较，发出提醒信息，信号检测采集单元通过温度传感器检测加长杆的温度，送入微处理器单元换算为触头弹簧的温度，并判断弹簧的永久变形情况。