CN109003858B - 高压隔离开关快速断弧装置及其在合分闸时的动作方法 - Google Patents

Abstract

高压隔离开关快速断弧装置及其在合分闸时的动作方法。该装置包括静侧拉弧装置（2）和动侧拉弧装置（3），所述静侧拉弧装置（2）安装于静侧安装支架（1）上并位于主静触头（5）的前方一侧，所述动侧拉弧装置（3）安装于主刀动触头（4）上。本发明还包括所述高压隔离开关快速断弧装置在合分闸时的动作方法。该高压隔离开关快速断弧装置具有结构新颖、性能优良、成本低廉、安装方便等优点。

Description

高压隔离开关快速断弧装置及其在合分闸时的动作方法

技术领域

本发明主要涉及高压开关技术领域，特指一种高压隔离开关快速断弧装置及其在合分闸时的动作方法，具体说是一种适用于高压隔离开关在分闸过程中快速拉开严重工况下的高压电弧的装置及其在合分闸时的动作方法。

背景技术

高压隔离开关在无负载电流的分闸过程中，一般具备在额定断口电压下开断1-2A的小电流的能力，采用硬拉弧即可正常分闸断弧，不会导致触头烧损；而对于母线转换电流工况，断口电压一般为400V以内，转换电流则达到1600A。对于此种工况，隔离开关则采用耐电弧烧蚀的高温合金作为辅助触头，使其最后脱离断开，由于电压很低，虽然电流很大，但电弧时间很短，因此采用与隔离开关触头分离速度相同的断开速度即可正常开断。随着直流输电工程电压等级的提高，位于直流换流站滤波器高压端的高压直流隔离开关其作用是将滤波器组接通投入直流输电线路和断开退出直流输电线路，由于其特殊工况，开断过程中断口电压等级可达60-80kV，电流等级也达到200-300A，以往采用隔离开关加辅助触头随主触头同步分闸最后脱离断弧的方式难以满足工况要求，由于端口间电压太高，导致弧电流在隔离开关触头慢速分离过程中烧蚀时间过长，甚至会烧蚀到弧触头以外的主触头上，造成主触头烧损或辅助触头烧蚀过于严重，导致失效。

电弧是高温高导电率的游离气体，如何在分闸时使产生电弧的两部件之间的距离快速增加，减小游离气体的密度，使电弧快速熄灭，加速灭弧，是目前待解决的问题。

发明内容

为了克服以上隔离开关触头慢速分离过程中烧蚀时间过长，烧蚀严重导致失效的问题，本发明提供了一种高压隔离开关快速断弧装置及其在合分闸时的动作方法，具有结构简单、成本低、断弧效果良好，安装难度低等优点。

本发明采用的技术方案是：

高压隔离开关快速断弧装置，包括静侧拉弧装置和动侧拉弧装置，所述静侧拉弧装置安装于静侧安装支架上并位于主静触头前方一侧，所述动侧拉弧装置安装于主刀动触头上。

所述静侧拉弧装置包含静弧支架、摆杆支架、静侧引流线、左复位扭簧、右复位扭簧、扭簧固定销、静拉弧杆、缓冲弹簧装置、静拉弧杆转轴；所述静拉弧杆通过静拉弧杆转轴安装于摆杆支架上，静拉弧杆可以绕静拉弧杆转轴转动；所述左复位扭簧靠近静拉弧杆的一端和右复位扭簧靠近静拉弧杆的一端均固定在静拉弧杆下端的固定接头上，左复位扭簧远离静拉弧杆的一端和右复位扭簧远离静拉弧杆的一端均固定在安装于摆杆支架上的扭簧固定销上；所述左复位扭簧和右复位扭簧对静拉弧杆施加压缩缓冲弹簧装置的预扭力矩，使静拉弧杆保持紧靠于缓冲弹簧装置上，缓冲弹簧装置安装于静弧支架上，静弧支架与摆杆支架固连；静拉弧杆在外力下可以克服左复位扭簧、右复位扭簧的预扭力矩向远离缓冲弹簧装置的外侧方向摆动；所述静拉弧杆下端的固定接头通过静侧引流线与摆杆支架导电连接。

进一步，所述静拉弧杆由耐高温材料制成，如耐热不锈钢管0Cr25Ni20等，静拉弧杆的耐温材料的选定可根据实际工况恶劣程度确定。

进一步，所述静拉弧杆为空心杆，以利于减轻静拉弧杆的重量，使得静拉弧杆的回弹复位快速且有力。静拉弧杆的回弹复位由左复位扭簧、右复位扭簧驱动，若静拉弧杆的质量太大则会造成回弹很慢且无力，且回弹后缓冲减速也难。

所述动侧拉弧装置包含动侧拉弧触头、动弧触头摆杆、动弧触头转块、动弧触头转轴、动弧触头复位扭簧、动弧触头安装抱箍、动弧触头安装板、扭簧固定板、动弧触头限位柱、动弧触头引流线，所述动侧拉弧装置通过动弧触头安装抱箍安装到主刀动触头上；所述动侧拉弧触头固定于动弧触头摆杆的一端，动弧触头摆杆的另一端与动弧触头转块固连；安装在动弧触头安装板上的动弧触头转轴穿过动弧触头转块，动侧拉弧触头、动弧触头摆杆和动弧触头转块的整体可以绕动弧触头转轴转动，所述动弧触头复位扭簧的下端固定在动弧触头转块上，动弧触头复位扭簧的上端固定在扭簧固定板上，动弧触头限位柱设于动弧触头摆杆一侧并固定于动弧触头安装板上，扭簧固定板与动弧触头限位柱固连；动弧触头复位扭簧给动弧触头转块提供扭矩，使动弧触头转块紧靠动弧触头限位柱；动侧拉弧触头在外力下可以向远离动弧触头限位柱的方向摆动；动弧触头转块通过动弧触头引流线与安装抱箍导电连接。

所述动侧拉弧触头通过螺钉固定于动弧触头摆杆的一端。

所述动弧触头转块上设有安装孔，动弧触头摆杆的另一端卡入安装孔中实现动弧触头摆杆与动弧触头转块固连。

如前所述高压隔离开关快速断弧装置在合分闸时的动作方法，包括如下步骤：

主刀动触头与高压隔离开关的主静触头进行合闸时，主刀动触头往合闸方向运动，动侧拉弧触头碰触静拉弧杆后，由于静拉弧杆被缓冲弹簧装置限制不能往动触头的合闸方向运动，而动侧拉弧触头可绕动弧触头转轴转动，因此在动侧拉弧触头碰触静拉弧杆后，动侧拉弧触头开始向远离动弧触头限位柱的方向摆动从而绕过静拉弧杆；待动侧拉弧触头绕过静拉弧杆后，动侧拉弧触头在动弧触头复位扭簧的作用下实现复位；

主刀动触头与高压隔离开关的主静触头进行分闸时，主刀动触头往分闸方向运动，主静触头与主刀动触头断开，动侧拉弧触头碰触静拉弧杆后，动侧拉弧触头将静拉弧杆钩住并往外拉，静拉弧杆往外即分闸方向摆动并保持与动侧拉弧触头的导电连接，从而使得主静触头与主刀动触头在分离时相互之间不会产生电弧；当主刀动触头与主静触头之间达到足够距离耐受工况电压时，静拉弧杆与动侧拉弧触头开始脱离并产生电弧，静拉弧杆在左复位扭簧和右复位扭簧的扭矩作用下快速回弹，使得静拉弧杆与动侧拉弧触头之间因电弧产生的游离气体密度减小，从而快速拉断静拉弧杆与动侧拉弧触头之间的电弧电流，大大缩短烧蚀时间减少烧损；静拉弧杆在左复位扭簧、右复位扭簧的作用下回弹复位，静拉弧杆回弹复位后快速碰撞缓冲弹簧装置，在缓冲弹簧装置的缓冲作用下静拉弧杆快速稳定停止摆动，分闸断弧过程完成。

与常规耐烧弧触头技术方案相比，本发明的优点在于：

本发明结构新颖、简单，成本低，断弧效果良好，安装难度低；使用本发明，加快了动侧拉弧触头和静拉弧杆分闸脱离的速度，能够快速切断一定工况下的电弧电流，从而减少触头的电弧烧蚀时间，减轻触头的烧损，延长使用寿命。

附图说明

图1本发明高压隔离开关快速断弧装置的总体结构示意图；

图2 本发明静侧拉弧装置结构示意图；

图3 本发明动侧拉弧装置结构示意图；

图4 本发明合闸过程主刀动触头、主静触头运动示意图；

图5本发明合闸过程完成状态示意图；

图6本发明分闸过程主刀动触头、主静触头运动示意图；

图7本发明分闸过程触头脱离示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

高压隔离开关快速断弧装置，包括静侧拉弧装置2和动侧拉弧装置3，所述静侧拉弧装置2安装于静侧安装支架1上并位于主静触头5的前方一侧，所述动侧拉弧装置3安装于主刀动触头4上。

所述静侧拉弧装置2包含静弧支架6、摆杆支架7、静侧引流线8、左复位扭簧9、右复位扭簧10、扭簧固定销11、静拉弧杆12、缓冲弹簧装置13、静拉弧杆转轴14；所述静拉弧杆12通过静拉弧杆转轴14安装于摆杆支架7上，静拉弧杆12可以绕静拉弧杆转轴14转动；所述左复位扭簧9靠近静拉弧杆12的一端和右复位扭簧10靠近静拉弧杆12的一端均固定在静拉弧杆12下端的固定接头上，左复位扭簧9远离静拉弧杆12的一端和右复位扭簧10远离静拉弧杆12的一端均固定在安装于摆杆支架7上的扭簧固定销11上；所述左复位扭簧9和右复位扭簧10对静拉弧杆12施加使得缓冲弹簧装置13压缩的预扭力矩，使静拉弧杆12保持紧靠于缓冲弹簧装置13上，缓冲弹簧装置13安装于静弧支架6上，静弧支架6与摆杆支架7固连；静拉弧杆12在外力下可以克服左复位扭簧9、右复位扭簧10的预扭力矩向远离缓冲弹簧装置13的外侧方向摆动；所述静拉弧杆12下端的固定接头通过静侧引流线8与摆杆支架7导电连接。

所述静拉弧杆12由空心耐高温材料制成，如耐热不锈钢管0Cr25Ni20等，静拉弧杆12的耐温材料的选定可根据实际工况恶劣程度确定。

所述静拉弧杆12为空心杆，以利于减轻静拉弧杆12的重量，使得静拉弧杆12的回弹复位快速且有力。静拉弧杆12的回弹复位由左复位扭簧9、右复位扭簧10驱动，若静拉弧杆12的质量太大则会造成回弹很慢且无力，且回弹后缓冲减速也难。

所述动侧拉弧装置3包含动侧拉弧触头15、动弧触头摆杆16、动弧触头转块17、动弧触头转轴18、动弧触头复位扭簧19、动弧触头安装抱箍20、动弧触头安装板21、扭簧固定板22、动弧触头限位柱23、动弧触头引流线24，所述动侧拉弧装置3通过动弧触头安装抱箍20安装到主刀动触头4上；所述动侧拉弧触头15固定于动弧触头摆杆16的一端，动弧触头摆杆16的另一端与动弧触头转块17固连；安装在动弧触头安装板21上的动弧触头转轴18穿过动弧触头转块17，动侧拉弧触头15、动弧触头摆杆16和动弧触头转块17的整体可以绕动弧触头转轴18转动，所述动弧触头复位扭簧19的下端固定在动弧触头转块17上，动弧触头复位扭簧19的上端固定在扭簧固定板22上，动弧触头限位柱23设于动弧触头摆杆16一侧并固定于动弧触头安装板21上，扭簧固定板22与动弧触头限位柱23固连；动弧触头复位扭簧19给动弧触头转块17提供扭矩，使动弧触头转块17紧靠动弧触头限位柱23；动侧拉弧触头15在外力下可以向远离动弧触头限位柱23的方向摆动；动弧触头转块17通过动弧触头引流线24与安装抱箍20导电连接。

所述动侧拉弧触头15通过螺钉固定于动弧触头摆杆16的一端。

所述动弧触头转块17上设有安装孔，动弧触头摆杆16的另一端卡入安装孔中实现动弧触头摆杆16与动弧触头转块17固连。

如前所述高压隔离开关快速断弧装置在合分闸时的动作方法，包括如下步骤：

主刀动触头4与高压隔离开关的主静触头5进行合闸时，合闸过程如图4、图5所示，主刀动触头4沿箭头方向往合闸方向运动，动侧拉弧触头15碰触静拉弧杆12后，由于静拉弧杆12被缓冲弹簧装置13限制不能往动触头的合闸方向运动，而动侧拉弧触头15可绕动弧触头转轴18转动，因此在动侧拉弧触头15碰触静拉弧杆12后，动侧拉弧触头15开始向远离动弧触头限位柱23的方向摆动从而绕过静拉弧杆12；待动侧拉弧触头15绕过静拉弧杆12后，动侧拉弧触头15在动弧触头复位扭簧19的作用下实现复位。

主刀动触头4与高压隔离开关的主静触头5进行分闸时，分闸过程如图6、图7所示，主刀动触头4沿箭头方向往分闸方向运动，主静触头5与主刀动触头4断开，动侧拉弧触头15碰触静拉弧杆12后，动侧拉弧触头15将静拉弧杆12钩住并往外拉，静拉弧杆12往外即分闸方向摆动并保持与动侧拉弧触头15的导电连接，从而使得主静触头5与主刀动触头4在分离时相互之间不会产生电弧；当主刀动触头4与主静触头5之间达到足够距离耐受工况电压时，静拉弧杆12与动侧拉弧触头15开始脱离并产生电弧，静拉弧杆12在左复位扭簧9和右复位扭簧10的扭矩作用下快速回弹，使得静拉弧杆12与动侧拉弧触头15之间因电弧产生的游离气体密度减小，从而快速拉断静拉弧杆12与动侧拉弧触头15之间的电弧电流，大大缩短烧蚀时间减少烧损；静拉弧杆12在左复位扭簧9、右复位扭簧10的作用下回弹复位，静拉弧杆12回弹复位后快速碰撞缓冲弹簧装置13，在缓冲弹簧装置13的缓冲作用下静拉弧杆12快速稳定停止摆动，分闸断弧过程完成。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.高压隔离开关快速断弧装置，其特征在于，包括静侧拉弧装置（2）和动侧拉弧装置（3），所述静侧拉弧装置（2）安装于静侧安装支架（1）上并位于主静触头（5）的前方一侧，所述动侧拉弧装置（3）安装于主刀动触头（4）上；

所述静侧拉弧装置（2）包含静弧支架（6）、摆杆支架（7）、静侧引流线（8）、左复位扭簧（9）、右复位扭簧（10）、扭簧固定销（11）、静拉弧杆（12）、缓冲弹簧装置（13）、静拉弧杆转轴（14）；所述静拉弧杆（12）通过静拉弧杆转轴（14）安装于摆杆支架（7）上，静拉弧杆（12）可以绕静拉弧杆转轴（14）转动；所述左复位扭簧（9）靠近静拉弧杆（12）的一端和右复位扭簧（10）靠近静拉弧杆（12）的一端均固定在静拉弧杆（12）下端的固定接头上，左复位扭簧（9）远离静拉弧杆（12）的一端和右复位扭簧（10）远离静拉弧杆（12）的一端均固定在安装于摆杆支架（7）上的扭簧固定销（11）上；所述左复位扭簧（9）和右复位扭簧（10）对静拉弧杆（12）施加压缩缓冲弹簧装置（13）的预扭力矩，使静拉弧杆（12）保持紧靠于缓冲弹簧装置（13）上，缓冲弹簧装置（13）安装于静弧支架（6）上，静弧支架（6）与摆杆支架（7）固连；静拉弧杆（12）在外力下可以克服左复位扭簧（9）、右复位扭簧（10）的预扭力矩向远离缓冲弹簧装置（13）的外侧方向摆动；所述静拉弧杆（12）下端的固定接头通过静侧引流线（8）与摆杆支架（7）导电连接。

2.根据权利要求1所述的高压隔离开关快速断弧装置，其特征在于，所述动侧拉弧装置（3）包含动侧拉弧触头（15）、动弧触头摆杆（16）、动弧触头转块（17）、动弧触头转轴（18）、动弧触头复位扭簧（19）、动弧触头安装抱箍（20）、动弧触头安装板（21）、扭簧固定板（22）、动弧触头限位柱（23）、动弧触头引流线（24），所述动侧拉弧装置（3）通过动弧触头安装抱箍（20）安装到主刀动触头（4）上；所述动侧拉弧触头（15）固定于动弧触头摆杆（16）的一端，动弧触头摆杆（16）的另一端与动弧触头转块（17）固连；安装在动弧触头安装板（21）上的动弧触头转轴（18）穿过动弧触头转块（17），动侧拉弧触头（15）、动弧触头摆杆（16）和动弧触头转块（17）的整体可以绕动弧触头转轴（18）转动，所述动弧触头复位扭簧（19）的下端固定在动弧触头转块（17）上，动弧触头复位扭簧（19）的上端固定在扭簧固定板（22）上，动弧触头限位柱（23）设于动弧触头摆杆（16）一侧并固定于动弧触头安装板（21）上，扭簧固定板（22）与动弧触头限位柱（23）固连；动弧触头复位扭簧（19）给动弧触头转块（17）提供扭矩，使动弧触头转块（17）紧靠动弧触头限位柱（23）；动侧拉弧触头（15）在外力下可以向远离动弧触头限位柱（23）的方向摆动；动弧触头转块（17）通过动弧触头引流线（24）与安装抱箍（20）导电连接。

3.根据权利要求2所述的高压隔离开关快速断弧装置，其特征在于，所述动侧拉弧触头（15）通过螺钉固定于动弧触头摆杆（16）的一端。

4.根据权利要求2或3所述的高压隔离开关快速断弧装置，其特征在于，所述动弧触头转块（17）上设有安装孔，动弧触头摆杆（16）的另一端卡入安装孔中实现动弧触头摆杆（16）与动弧触头转块（17）固连。

5.如权利要求1-4任一项所述高压隔离开关快速断弧装置在合分闸时的动作方法，其特征在于，包括如下步骤：

主刀动触头（4）与高压隔离开关的主静触头（5）进行合闸时，主刀动触头（4）往合闸方向运动，动侧拉弧触头（15）碰触静拉弧杆（12）后，由于静拉弧杆（12）被缓冲弹簧装置（13）限制不能往动触头的合闸方向运动，而动侧拉弧触头（15）可绕动弧触头转轴（18）转动，因此在动侧拉弧触头（15）碰触静拉弧杆（12）后，动侧拉弧触头（15）开始向远离动弧触头限位柱（23）的方向摆动从而绕过静拉弧杆（12），待动侧拉弧触头（15）绕过静拉弧杆（12）后，动侧拉弧触头（15）在动弧触头复位扭簧（19）的作用下实现复位；

主刀动触头（4）与高压隔离开关的主静触头（5）进行分闸时，主刀动触头（4）往分闸方向运动，主静触头（5）与主刀动触头（4）断开，动侧拉弧触头（15）碰触静拉弧杆（12）后，动侧拉弧触头（15）将静拉弧杆（12）钩住并往外拉，静拉弧杆（12）往外即分闸方向摆动并保持与动侧拉弧触头（15）的导电连接，从而使得主静触头（5）与主刀动触头（4）在分离时相互之间不会产生电弧；随着主刀动触头（4）与主静触头（5）之间的距离增大，静拉弧杆（12）与动侧拉弧触头（15）开始脱离并产生电弧，静拉弧杆（12）在左复位扭簧（9）和右复位扭簧（10）的扭矩作用下快速回弹，使得静拉弧杆（12）与动侧拉弧触头（15）之间因电弧产生的游离气体密度减小，从而快速拉断静拉弧杆（12）与动侧拉弧触头（15）之间的电弧电流；静拉弧杆（12）在左复位扭簧（9）、右复位扭簧（10）的作用下回弹复位，静拉弧杆（12）回弹复位后快速碰撞缓冲弹簧装置（13），在缓冲弹簧装置（13）的缓冲作用下静拉弧杆（12）快速稳定停止摆动，分闸断弧过程完成。