CN108242371B - 气体断路器 - Google Patents

Abstract

一种气体断路器，以最小限度的重量增加来实现适当地设定电极动作并使断路性能最大化的槽凸轮形状。气体断路器在密封箱内(100)相向地设置驱动侧电极(2)和被驱动侧电极(4)，驱动侧电极具有驱动侧主电极和驱动侧电弧电极，被驱动侧电极具有被驱动侧主电极(3)和被驱动侧电弧电极(5)，驱动侧电弧电极与操作器(1)连接，被驱动侧电弧电极与双方向驱动机构部(10)连结，其中，双方向驱动机构部具备接受来自驱动侧电极的驱动力的驱动侧连结杆(11)；与被驱动侧电弧电极连接的被驱动侧连结杆(13)；使被驱动侧连结杆相对于驱动侧连结杆的动作向相反方向动作，绕旋转轴向操作器侧折曲的杠杆(12)；和规定驱动侧连结杆和被驱动侧连结杆的动作的导向件(14)。

Description

气体断路器

技术领域

本发明涉及适用了将电极向相互相反方向驱动的双方向驱动机构的气体断路器。

背景技术

用于高电压的电力系统的气体断路器，一般使用如下的被称为喷气形的气体断路器，即，通过利用断开动作途中的消弧气体压力上升，并将压缩气体吹到在电极之间产生的电弧上，将电流断路。

为了一面维持喷气形气体断路器的断路性能一面降低操作力(成本)，提出了使相向的电极的相对背离速度变大的驱动方式。

在专利文献1中提出了仅使与驱动源连结的可动零件中的电极仅在对断路所需要的动作区间中加速的驱动方式。这是杠杆与可动部一起沿被固定的槽凸轮移动，在动作需要区间中沿槽凸轮曲面转动，使电极向与驱动方向相同的方向加速的驱动方式。

另外，在专利文献2中，提出了使与和驱动源连结的可动部(驱动侧)相向配置的以往的固定的电极(被驱动侧)向与驱动方向相反的方向动作的驱动方式(双方向驱动方式)。这是将旋转轴固定在与可动部的运动联动地运动的销上的叉型杠杆转动并使相向电极向与驱动方向相反的方向加速的驱动方式。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-109480号公报

专利文献2：美国专利第6271494号说明书

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1中记载的向与驱动方向相同的方向运动的方式中，因为使用槽凸轮，所以能与断路性能一致地适当地设定动作区间的在各时刻的电极位置，但因为需要将电极加速的驱动机构安装在可动部，所以重量增大，不能使驱动源的操作力变得足够小。

在专利文献2记载的方式中，因为驱动机构与可动部独立地被固定，所以能将可动部的重量增加抑制在最小限度，使驱动源的操作力变得足够小，但由于叉型杠杆的形状仅由直线部和圆弧部构成，所以不能适当地设定被驱动侧电极的在各时刻的位置。

为了解决课题的手段

为了解决前述课题，本发明是一种气体断路器，所述气体断路器在密封箱内相向地设置驱动侧电极和被驱动侧电极，前述驱动侧电极具有驱动侧主电极和驱动侧电弧电极，前述被驱动侧电极具有被驱动侧主电极和被驱动侧电弧电极，前述驱动侧电弧电极与操作器连接，前述被驱动侧电弧电极与双方向驱动机构部连结，其特征在于，前述双方向驱动机构部具备接受来自前述驱动侧电极的驱动力的驱动侧连结杆；与前述被驱动侧电弧电极连接的被驱动侧连结杆；使前述被驱动侧连结杆相对于前述驱动侧连结杆的动作向相反方向动作，绕旋转轴向操作器侧折曲的杠杆；和规定前述驱动侧连结杆和前述被驱动侧连结杆的动作的导向件，使可动销与前述驱动侧连结杆具有的槽凸轮和被设置在前述导向件上的销连通部连通，前述可动销由前述驱动侧连结杆的动作在前述槽凸轮内移动，由此，使前述杠杆转动，将前述被驱动侧连结杆向与前述驱动侧连结杆相反的方向驱动，将与前述被驱动侧连结杆连接的前述被驱动侧电弧电极向与和前述驱动侧连结杆连接的前述驱动侧电极的前述驱动侧电弧电极相反的方向驱动。

发明的效果

根据上述结构，能以最小限度的重量增加来实现适当地设定电极动作并使断路性能最大化的槽凸轮形状以及实际安装了它的驱动机构。

另外，通过将杠杆绕旋转轴向操作器侧折曲，能使通过旋转产生的开闭轴方向的位移变大，在被驱动侧的行程长度与以往相同的情况下，能使与开闭轴垂直的方向的宽度变小。

如上所述，根据本发明，可实现一面确保断路性能一面使操作器的能量为最小的那样的槽凸轮形状，与以往的驱动方式相比，能使操作能量变小。另外，因为能缓和作用于可动销的过度的力，所以能实现可靠性高的双方向驱动机构。

附图说明

图1是表示在有关实施例1的气体断路器的双方向驱动机构的断开途中，被驱动侧电极即将动作前的状态的详细图。

图2是表示有关实施例1的气体断路器的闭合状态的图。

图3是有关实施例1的气体断路器的双方向驱动机构的分解立体图。

图4是表示有关实施例1的气体断路器的行程特性的图。

图5是表示在有关实施例1的气体断路器的断开途中，被驱动侧电弧电极即将动作前的状态的图。

图6是表示在有关实施例1的气体断路器的断开途中，被驱动侧电弧电极的动作结束的状态的图。

图7是表示有关实施例1的气体断路器的断开状态的图。

图8是表示有关实施例1的气体断路器的驱动侧电弧电极和被驱动侧电弧电极的速度比的图。

具体实施方式

为了实施发明的方式

下面，参照附图，说明有关本发明的实施方式的气体断路器。另外，下述只不过是实施例，并不是意图将发明的内容限定于下述具体形态的意思。发明本身可以根据权利要求书记载的内容以各种形态进行实施。在下面的实施例中，列举具有机械性的压缩室及热膨胀室的断路器的例子进行说明，但也可以将本申请发明适用于例如仅具有机械性的压缩室的断路器。

[实施例1]

图2是表示本发明的实施方式1中的气体断路器的合闸状态。

在密封箱100内，呈同轴状地相向地设置驱动电极和被驱动电极。驱动侧电极具有驱动侧主电极2和驱动侧电弧电极4，被驱动电极具有被驱动侧主电极3和被驱动侧电弧电极5。

与密封箱100邻接地设置操作器1。在操作器1上连结轴6，在轴6的前端设置驱动侧电弧电极4。轴6和驱动侧电弧电极4贯通机械性的压缩室7及热膨胀室9内地设置。

在热膨胀室9的断路部侧，设置驱动侧主电极2及喷嘴8。与驱动侧电弧电极4相向地在同轴上设置被驱动侧电弧电极5。被驱动侧电弧电极5的一端和喷嘴8的前端部被连结在双驱动机构部10。

如图2所示，气体断路器在合闸状态下被设定于通过基于操作器1的油压、弹簧的驱动源使驱动侧主电极2和被驱动侧主电极3导通的位置，构成通常时的电力系统的回路。

在将因雷击等产生的短路电流断路时，将操作器1向断开方向驱动，经轴6将驱动侧主电极2和被驱动侧主电极3拉开。此时，在驱动侧电弧电极4和被驱动侧电弧电极5之间生成电弧。通过由机械性的压缩室7进行的机械性的消弧气体喷吹和由热膨胀室9进行的利用了电弧热的消弧气体喷吹，对电弧进行消弧，由此将电流断路。

为了降低此喷气形气体断路器的操作能量，设置将以往被固定的被驱动侧电弧电极向与驱动侧电极的驱动方向相反的方向驱动的双方向驱动机构部10。下面，基于图1及图3、图4对本实施例1中的双方向驱动方式进行说明。

本发明的双方向驱动机构10，如图1及图3所示，将被驱动侧连结杆13和驱动侧连结杆11一面由导向件14在断路动作方向移动自由地保持，一面由转动自由地设置在导向件14上的杠杆12连结而构成。

在驱动侧连结杆11上切入第一槽凸轮16，从操作器侧看，第一槽凸轮16由第二直线部16C、连结部16B、第一直线部16A构成。第一直线部16A和第二直线部16C被设置在相互不同的轴线上，在其之间设置连结部16B。另外，连结部16B的形状可与断路部的动作特性相应地任意地设计，例如，考虑做成曲线、直线。

驱动侧连结杆11由设置在导向件14上的槽限制上下方向的位移(参照图3的槽14A、槽14B)，仅可在断路部的动作轴和水平方向移动。

将驱动侧可动销17与在杠杆12上切入的圆孔26和槽凸轮16连通。此时，通过设置导向件切口部14C，防止了驱动侧可动销17和导向件14的干涉。此导向件切口部14C也可以做成将驱动侧可动销17的可动范围覆盖的连通孔。通过做成连通孔，能使导向件14的机械性的强度提高。另外，在杠杆12上具有圆孔27，将被驱动侧可动销18与杠杆12和被驱动侧连结杆13连通。驱动侧可动销17，利用驱动侧可动销六角头23，将驱动侧可动销紧固螺钉24与驱动侧可动销固定螺母25紧固。

通过驱动侧可动销17在驱动侧连结杆11的槽凸轮16内移动，杠杆12以杠杆固定销15为旋转轴旋转。通过此旋转运动，在杠杆12上切入的杠杆被驱动侧导向槽19向被安装在被驱动侧连结杆13上的被驱动侧可动销18传递力，由此，将与被驱动侧电弧电极5连结的被驱动侧连结杆13向与驱动侧连结杆11相反的方向驱动。

双方向驱动机构部10和驱动侧的连结，例如做成下述的构造，即，在喷嘴8上安装紧固环20，在紧固环20上设置驱动侧连结杆11的前端部贯通的孔，并由螺母拧紧驱动侧紧固螺钉21。

杠杆固定销15也可以做成由一根部件贯通导向件14及杠杆12的结构，但希望如图3所示，做成如下的结构：作为2根部件分别设置在导向件14的两端，从两侧转动自由地保持杠杆12。为了使得杠杆固定销15不从导向件14脱落，例如，通过在销的两端切入槽，并将杠杆固定销挡圈22分别嵌入来实现。通过做成这样的结构，由于可不担心杠杆固定销15与驱动侧连结杆11干涉地进行设计，所以设计自由度提高。

将杠杆12以90度以上不足180度的角度θa向操作器侧折曲。此角度θa以提高力的传递效率为目的，被设定成使被驱动侧臂长L1和驱动侧臂长L2的比L1/L2尽量变小，且纳入断路器，使驱动侧连结杆和被驱动侧连结杆的间隔D尽量变小。另外，希望Y轴和将杠杆固定销15、被驱动侧可动销18连结的直线的角度θb被设定成使被驱动侧臂长L1尽量变小，使杠杆转动开始时和结束时的相对于Y轴的角度相等。

图1所示的被驱动侧电弧电极5的在即将动作前的状态下的驱动侧的臂长相对于Y轴位于操作器1侧(θc＿1＞0)，图6所示的被驱动侧电弧电极5的在动作结束的状态下的驱动侧的臂长相对于X轴位于驱动侧连结杆11侧(θc＿2＞0)。这是因为，当驱动侧可动销17在第一槽凸轮16的连结部16B运动时，总是由从第一槽凸轮16的面接受的力向杠杆12施加单方向的旋转力。

希望杠杆12做成左右对称的形状以便不施加与断开方向垂直的方向的力。因此，在本实施例中，做成了将杠杆下部切掉以便将驱动侧连结杆11夹入的构造。

下面，使用图4至图7，说明断开动作途中的每个状态。

图4是将时间取为横轴，将驱动侧电极行程和被驱动侧电极行程取为纵轴的图。时刻a是断开开始时刻，时刻b是被驱动侧电弧电极5的即将动作前(图5的状态)的时刻。时刻c是被驱动侧电弧电极5的动作结束的时刻(图6的状态)。时刻d是驱动侧动作完了并到达断开状态的时刻(图7的状态)。

在各时刻的两电极的行程，例如将驱动侧电弧电极4的从时刻a到时刻b为止的行程如s4ab的那样表示。

图5是表示被驱动侧电弧电极5的即将动作前的状态的图。从时刻a到时刻b为止的行程，驱动侧电弧电极4是s4ab(≠0)，被驱动侧电弧电极5是s5ab(＝0)，被驱动侧电弧电极5静止。也就是说，槽凸轮的第二直线部16C的直线部通过驱动侧可动销17的期间，实现被驱动侧电弧电极5静止的状态(下面，将此状态称为间歇驱动)。换言之，通过调整第二直线部16C的长度，能使被驱动侧仅在任意的时间区域内运动。

图6是表示被驱动侧电弧电极5的动作结束的状态的图。从时刻a到时刻c为止的行程，驱动侧电弧电极4是s4ac(＞s4ab)，被驱动侧电弧电极5是s5ac(＞s5ab)，两电极都移动。此时，驱动侧可动销17来到槽凸轮的第一直线部16A。

图7是表示断开状态的图。从时刻a到时刻d为止的行程，驱动侧电弧电极4是s4ad(＞s4ac)，被驱动侧电弧电极5是s5ad(＝s5ac)，被驱动侧电弧电极5静止。槽凸轮的第一直线部16A通过驱动侧可动销17的期间，实现被驱动侧电弧电极5静止的间歇驱动状态。

如上所述，通过驱动侧可动销17由槽凸轮的连结部16B在槽凸轮内移动，使杠杆12旋转，被驱动侧电弧电极5向与断开方向相反的方向驱动，通过驱动侧可动销17由槽凸轮16的第一直线部16A及第二直线部16C限制动作，成为被驱动侧电弧电极5静止的间歇驱动状态。

如本实施例的那样，通过以使杠杆12的相对于与开闭轴垂直的轴的摆角相等的方式设定杠杆12的折曲角度θa，能实现省空间的双方向驱动机构。

图8是将驱动侧电弧电极4的行程取为横轴，将驱动侧电弧电极4和被驱动侧电弧电极5的速度比取为纵轴的图。在本实施例中，在驱动侧电弧电极4到达了行程s4ab时，被驱动侧电弧电极5开始运动，在s4ac中，被驱动侧电弧电极5停止。另外，开始是急加速，呈二阶段地减速。这是从被驱动侧电弧电极5脱离驱动侧电弧电极4的时刻b(参照图4)使被驱动侧电弧电极5急剧地加速，在短时间内使电极之间距离变长的结构。

这样的动作，尤其对超前小电流断路有效。在超前小电流断路中，需要断路各时刻的极间绝缘破坏电压超过恢复电压。这是因为，极间绝缘破坏电压依存于各时刻的极间距离，所以需要在短时间内尽可能获取极间距离。

在本实施例中，表示了能实现对超前小电流断路所需要的行程特性的双方向驱动机构的槽凸轮形状，但对各种各样的断路任务具有最佳的行程特性，这些可通过变更本实施例的由任意曲线构成的连结部16B的形状实现。

符号的说明

1：操作器；2：驱动侧主电极；3：被驱动侧主电极；4：驱动侧电弧电极；5：被驱动侧电弧电极；6：轴；7：机械性的压缩室；8：喷嘴；9：热膨胀室；10：双方向驱动机构部；11：驱动侧连结杆；12：杠杆；13：被驱动侧连结杆；14：导向件；14C：导向件切口部；15：杠杆固定销；16：槽凸轮；16A：第一直线部；16B：连结部；16C：第二直线部；17：驱动侧可动销；18：被驱动侧可动销；19：杠杆被驱动侧导向槽；20：紧固环；21：驱动侧紧固螺钉；22：杠杆固定销挡圈；23：驱动侧可动销六角头；24：驱动侧可动销紧固螺钉；25：驱动侧可动销固定螺母；26：圆孔；27：圆孔；100：密封箱；L1：被驱动侧臂长；L2：驱动侧臂长。

Claims (9)

1.一种气体断路器，所述气体断路器在密封箱内相向地设置驱动侧电极和被驱动侧电极，前述驱动侧电极具有驱动侧主电极和驱动侧电弧电极，前述被驱动侧电极具有被驱动侧主电极和被驱动侧电弧电极，前述驱动侧电弧电极与操作器连接，前述被驱动侧电弧电极与双方向驱动机构部连结，其特征在于，

前述双方向驱动机构部具备接受来自前述驱动侧电极的驱动力的驱动侧连结杆；与前述被驱动侧电弧电极连接的被驱动侧连结杆；使前述被驱动侧连结杆相对于前述驱动侧连结杆的动作向相反方向动作，绕旋转轴向操作器侧折曲的杠杆；和规定前述驱动侧连结杆和前述被驱动侧连结杆的动作的导向件，

使可动销与前述驱动侧连结杆具有的槽凸轮和被设置在前述导向件上的销连通部连通，前述可动销由前述驱动侧连结杆的动作在前述槽凸轮内移动，由此，使前述杠杆转动，将前述被驱动侧连结杆向与前述驱动侧连结杆相反的方向驱动，将与前述被驱动侧连结杆连接的前述被驱动侧电弧电极向与和前述驱动侧连结杆连接的前述驱动侧电极的前述驱动侧电弧电极相反的方向驱动。

2.如权利要求1所述的气体断路器，其特征在于，

前述槽凸轮由第一直线部、相对于前述第一直线部设置在不同的轴上的第二直线部及将前述第一直线部和前述第二直线部相连的连结部构成。

3.如权利要求1或2所述的气体断路器，其特征在于，

前述杠杆由被分别设置在前述导向件的两侧的杠杆固定销转动自由地支承。

4.如权利要求1或2所述的气体断路器，其特征在于，

从开闭动作开始到结束的前述杠杆形成的动作角是相对于与通过前述杠杆固定销的中心点的开闭动作轴垂直的直线大致相同的角度。

5.如权利要求1或2所述的气体断路器，其特征在于，

前述可动销的中心点相对于与通过前述杠杆固定销的中心点的开闭动作轴垂直的直线位于前述操作器侧。

6.如权利要求1或2所述的气体断路器，其特征在于，

前述可动销的中心点相对于通过前述杠杆固定销的中心点的开闭动作轴位于下方侧。

7.如权利要求2所述的气体断路器，其特征在于，

当前述可动销在前述第一直线部及前述第二直线部内移动时，前述杠杆静止，

当前述可动销在前述连结部内移动时，前述杠杆以支点为中心旋转。

8.如权利要求2所述的气体断路器，其特征在于，

在断开动作中，前述可动销在前述第二直线部、前述连结部、前述第一直线部在单方向移动，

在闭合动作中，前述可动销在前述第一直线部、前述连结部、前述第二直线部在单方向移动。

9.如权利要求2所述的气体断路器，其特征在于，

前述槽凸轮的前述第一直线部、前述第二直线部和前述连结部的位置关系由被驱动侧动作的相对于驱动侧动作的速度比决定。