CN109065406A - 一种带内置隔离断口的真空灭弧室组件及真空断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带内置隔离断口的真空灭弧室组件，包括真空灭弧室，还包括内置隔离断口和联动装置，真空灭弧室和内置隔离断口分别与联动装置连接。本发明还公开了一种真空断路器，包括操作机构，通过操作操作机构完成真空断路器的合闸和分闸，真空断路器包括带内置隔离断口的真空灭弧室组件，真空灭弧室组件与操作机构连接。本发明提供的带内置隔离断口的真空灭弧室组件及真空断路器，在现有柱上真空断路器基础上增加了内置隔离断口，保证了断路器分闸的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及输配电设备中断路器技术领域，尤其涉及一种带内置隔离断口的真空灭弧室组件及真空断路器。
背景技术
断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能在规定时间内承载和开断异常回路条件(包括短路条件)下的电流的开关装置，而柱上断路器是输电线路建设中，在电线杆上安装和操作的断路器，主要用于输配电线路区间的分段投切、控制和保护。
现有的采用真空灭弧、SF6绝缘型的柱上断路器，是配电自动化的关键元件，用于自动切除供电线路故障，上传供电线路的状态信息，远程监控，其最主要的功能是分断线路。
但现有柱上真空断路器的灭弧室分断断口距离一般只有8到10毫米，断口距离比较小。在分闸状态时，当供电线路上产生很高的过电压时，分断断口很可能被击穿，使开关另一侧再次带电，造成事故；在主干线路上，这一隔离不可靠的现象更为明显，威胁更大。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种带内置隔离断口的真空灭弧室组件及真空断路器，在现有柱上真空断路器基础上增加了内置隔离断口，保证了断路器分闸的可靠性。
本发明一方面提供了一种带内置隔离断口的真空灭弧室组件，包括真空灭弧室，所述真空灭弧室内设有灭弧室静触头和灭弧室动触头，所述灭弧室静触头和所述灭弧室动触头分别与导电杆组件连接，其特征在于：所述灭弧室静触头与所述导电杆组件间设有内置隔离装置，或者所述灭弧室动触头与所述导电杆组件间设有内置隔离装置。
以上技术方案优选的，所述内置隔离装置设于所述灭弧室动触头与所述导电杆组件间。
以上技术方案优选的，所述内置隔离装置包括内置隔离断口和联动装置，所述内置隔离断口与所述真空灭弧室分别与所述联动装置连接。
以上技术方案优选的，所述内置隔离断口包括能够开合连接的静触头和隔离刀片，所述静触头与所述导电杆组件连接，所述隔离刀片与所述联动装置连接。
以上技术方案优选的，所述联动装置包括导向支架和隔离刀座，所述导向支架上设有导向槽，所述隔离刀片与所述导向槽滑动连接，所述隔离刀片与所述隔离刀座转动连接。
以上技术方案优选的，所述真空灭弧室包括灭弧室箱体和所述灭弧室动触头，所述灭弧室动触头的一端穿过并伸出所述灭弧室箱体，所述导向支架设于所述灭弧室箱体外侧，所述隔离刀座与所述灭弧室动触头的一端固定连接。
以上技术方案优选的，所述导向槽设置为所述真空灭弧室分断到位时所述隔离刀片与所述静触头仍接合的形状。
以上技术方案优选的，所述真空灭弧室组件还包括绝缘盒，所述真空灭弧室、内置隔离断口和联动装置均设于所述绝缘盒内。
以上技术方案优选的，分闸到位状态下，所述静触头和所述隔离刀片的间距大于或等于35mm。
本发明另一方面提供一种真空断路器，包括操作机构，通过操作所述操作机构完成所述真空断路器的合闸和分闸，其特征在于：所述真空断路器包括前述的所述的带内置隔离断口的真空灭弧室组件，所述真空灭弧室组件与所述操作机构连接。
本发明具有的优点和积极效果是：
(1)在现有真空灭弧室基础上增加了内置隔离装置，控制真空灭弧室与导电杆组件间的开合，在分闸状态时，当供电线路上产生很高的过电压时，即便灭弧室分断断口被击穿，由于内置隔离断口为分闸状态，且内置隔离断口的断口距离大于或等于35mm，能够保证内置隔离断口不被击穿，另一侧导电杆组件不带电，从而保证了断路器分闸的可靠性；
(2)工作可靠，内置隔离断口与灭弧室断口的串联联动过程是由导向支架的导向槽来保证，由于内置隔离断口无灭弧结构，其物理结构保证了不会产生误动作，保证隔离断口不会带电分、合闸；
(3)结构简单，本发明的内置隔离断口采用刀闸式结构，隔离刀座直接连在真空灭弧室动端，省去了常规的软连接，零件少，故障点少，工作可靠；
(4)绝缘性好，本发明的真空灭弧室组件的所有零部件都集成封闭在一个绝缘盒内，顶部加盖，绝缘可靠，装于断路器箱体内时，可以不再充有污染的SF6气体进行绝缘加强，更加环保；
(5)互换性好且经济实用，本发明可以方便的与现有的柱上真空断路器产品进行互换，其操作机构无需任何改动，方便现有老产品升级改造。
附图说明
图1是本发明一实施例的真空断路器的结构示意图；
图2是本发明一实施例的真空灭弧室组件的结构示意图；
图3是图2的主剖视图；
图4是图2的俯剖视图；
图5是本发明一实施例的真空灭弧室组件的合闸状态示意图；
图6是本发明一实施例的真空灭弧室组件的开始分闸的状态示意图；
图7是本发明一实施例的真空灭弧室组件的分闸中的状态示意图；
图8是本发明一实施例的真空灭弧室组件的分闸完成的状态示意图；
图9是本发明一实施例的真空断路器的分闸到位的状态示意图；
图10是本发明一实施例的真空断路器的合闸到位的状态示意图。
其中：1.真空灭弧室组件；2.机构主操作轴；3.绝缘拉杆；4.分合闸缓冲器；11.隔离刀片；12.绝缘盒盖；13.绝缘拉杆连接板；14.轴销组件；141.滚动轴承；142.刀片压簧；143.轴销；144.螺钉；15.隔离刀座；16.绝缘盒；17.真空灭弧室；171.灭弧室静触头；172.灭弧室断口；173.灭弧室动触头；18.导电杆组件；19.导向支架；191.导向槽；110.静触头；111.内置隔离断口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本实施例一方面提供一种带内置隔离断口的真空灭弧室组件，如图3所示，包括真空灭弧室17，真空灭弧室17包括灭弧室箱体、灭弧室静触头171和灭弧室动触头173，灭弧室静触头的右端穿过并伸出灭弧室箱体的右侧壁，与右端的导电杆组件18连接，灭弧室动触头的左端穿过并伸出灭弧室箱体的左侧壁，现有技术中，灭弧室动触头的左端与左端的导电杆组件连接。本申请对此改进，在灭弧室静触头与右端的导电杆组件间设有内置隔离装置，或者灭弧室动触头与左端的导电杆组件间设有内置隔离装置。
内置隔离装置的设置用于开合真空灭弧室17与导电杆组件18的连接，在现有真空灭弧室基础上增加了内置隔离装置，控制真空灭弧室与导电杆组件间的开合，在分闸状态时，当供电线路上产生很高的过电压时，即便灭弧室的分断断口被击穿，由于内置隔离断口为分闸状态，且内置隔离断口的断口距离大于或等于35mm，能够保证内置隔离断口不被击穿，另一侧导电杆组件不会带电，从而保证了断路器分闸的可靠性。
为了简化操作及机械结构，不再新增外部操作机构的次序动作来分别控制灭弧室断口172开合及内置隔离断口开合，本实施例优选的，将内置隔离装置设于灭弧室动触头173与导电杆组件18间，内置隔离装置包括内置隔离断口和联动装置，内置隔离断口与真空灭弧室分别与联动装置连接。联动装置的设置避免了对真空断路器中现有的操作机构的改进，操作现有的操作机构便能够通过联动装置使灭弧室断口172及内置隔离断口111先后开合。
内置隔离断口111采用刀闸式结构，内置隔离断口包括能够开合连接的静触头110和隔离刀片11，静触头与导电杆组件18连接，隔离刀片与联动装置连接。联动装置包括导向支架19和隔离刀座15，导向支架上设有导向槽191，隔离刀片与导向槽滑动连接，隔离刀片与隔离刀座转动连接。导向支架设于灭弧室箱体外侧，隔离刀座与灭弧室动触头173的一端固定连接。隔离刀座直接连在真空灭弧室动触头端，省去了常规的软连接，零件少，故障点少，工作可靠。
导向槽191设置为真空灭弧室分断到位时隔离刀片11与静触头110仍接合的形状。内置隔离断口与灭弧室断口的串联联动过程是由导向支架的导向槽来保证的，由于内置隔离断口无灭弧结构，导向槽的形状使分闸时，灭弧室断口172先分闸到位，后分隔离断口111，保证隔离断口不会带电分断；合闸时，先合隔离断口，后合灭弧室断口，保证隔离断口不会带电合闸，对内置隔离断口起保护作用。分闸到位状态下，静触头110和隔离刀片11的间距大于或等于35mm。如图2、3所示，真空灭弧室组件1还包括绝缘盒16，真空灭弧室17、内置隔离断口111和联动装置均设于绝缘盒内。真空灭弧室组件的所有零部件都集成封闭在一个绝缘盒内，顶部加绝缘盒盖12，绝缘可靠，装于断路器箱体内时，可以不再充有污染的SF6气体进行绝缘加强，更加环保。
真空灭弧室组件1的具体结构如图3、4所示：
导电杆组件18分别设于绝缘盒16的左右两端，真空灭弧室17放置于绝缘盒内部的右侧，真空灭弧室内设有灭弧室静触头171与灭弧室动触头173。右端的导电杆组件18与灭弧室静触头连接。左端的导电杆组件与静触头连接，其连接形式可以为螺纹连接、卡接等形式。导向支架19设于真空灭弧室的左侧，导向支架底部设有安装孔，安装孔与绝缘盒螺纹连接固定，导向支架的右端面设有支撑孔，支撑孔套设于真空灭弧室的左端，用于固定真空灭弧室，灭弧室动触头173穿过支撑孔与隔离刀座15的右端固定连接，连接形式为螺纹连接或卡接。
隔离刀座15的左端与隔离刀片11通过轴销组件14转动连接，轴销组件包括轴销143、滚动轴承141、刀片压簧142和螺钉144，具体的，隔离刀座和隔离刀片上设有连接孔，导向支架上设有水平滑槽，轴销穿过连接孔与水平滑槽滑动连接，轴销与水平滑槽连接处设有滚动轴承，滚动轴承的设置保证轴销能够在水平滑槽内自由滑动，刀片压簧套设于轴销上，且分别位于隔离刀片与导向支架之间，刀片压簧对隔离刀片施加向隔离刀座方向的作用力，保证隔离刀片与隔离刀座的可靠接触，螺钉安装于轴销的两端面。
导向支架19上设有导向槽191，隔离刀片与导向槽通过轴销组件14滑动连接，轴销组件包括轴销143、滚动轴承141、刀片压簧142和螺钉144，具体的，隔离刀片上设有通孔，轴销穿过通孔，轴销与导向槽滑动连接，轴销与导向槽连接处设有滚动轴承，滚动轴承的设置保证轴销能够在导向槽内自由滑动，螺钉安装于轴销的两端面，刀片压簧套设于轴销上，且分别位于隔离刀片与导向支架之间，刀片压簧对隔离刀片施加向静触头方向的作用力，保证隔离刀片与静触头的可靠接触。
导向槽191由两段圆弧槽依次连接组成，上方的圆弧槽的圆心与灭弧动触头173分闸到位时位于水平滑槽内的轴销的圆心相同，下方的圆弧槽的圆心位于上方的圆弧槽圆心的左上方。下方的圆弧槽的形状限制条件为：隔离刀片11在下方的圆弧槽滑动的垂直位移小于隔离刀片从刀片合闸状态至刚刚分闸状态时的垂直位移，隔离刀片在下方的圆弧槽滑动的水平位移等于动触头173从触头合闸状态至触头分闸到位时的水平位移，此限制条件时为了保证真空灭弧室17分断到位时隔离刀片11与静触头110仍部分接合。
合闸状态如图5所示，此状态下隔离断口111闭合，真空灭弧室断口172闭合，分闸时，隔离刀片11由下至上沿下方的圆弧槽滑动，隔离刀片带动隔离刀座15和灭弧室动触头173向左移动，真空灭弧室开始分闸；如图6所示，当隔离刀片滑动至下方的圆弧槽与上方的圆弧槽接合处时，灭弧室动触头处于分闸到位状态，但静触头与隔离刀片还没有分开；如图7所示，隔离刀片后续沿上方的圆弧槽滑动，由于上方的圆弧槽圆心与灭弧动触头分闸到位时位于水平滑槽内的轴销的圆心相同，即此时水平滑槽内的轴销处于上方圆弧槽的圆心处，因此隔离刀片沿上方的圆弧槽滑动，不会带动隔离刀座和灭弧室动触头左右移动，内置隔离断口继续分开；如图8所示，内置隔离断口111也分离到位，隔离断口分开距离大于35mm，隔离断口与灭弧室断口都分闸到位。分闸时，先分灭弧室断口，后分隔离断口，保证隔离断口不会带电分断。合闸过程与分闸过程相反，合闸时，先合隔离断口，后合灭弧室断口，保证隔离断口不会带电合闸，此设置保证分合闸时内置隔离断口不会带电而失效。
本发明另一方面提供一种真空断路器，包括操作机构，通过操作操作机构完成真空断路器的合闸和分闸，绝缘盒16底部设有安装孔，螺栓穿过安装孔与真空断路器螺纹连接，将前述的带内置隔离断口的真空灭弧室组件1安装于现有的真空断路器内，例如现有的ZW20-12型柱上真空断路器，真空灭弧室组件与操作机构连接。
如图1所示，真空灭弧室组件1与操作机构间通过机构主操作轴2、分合闸缓冲器4、绝缘拉杆3和绝缘拉杆连接板13连接，操作机构及机构主操作轴、分合闸缓冲器、绝缘拉杆和绝缘拉杆连接板均属于现有技术，本申请对其具体结构及连接关系没有做改进，因此相关具体结构及连接关系不在此赘述，绝缘拉杆连接板13一端与绝缘拉杆3下端固定连接，绝缘拉杆连接板13另一端设有通孔，隔离刀片11上也设有通孔，轴销143穿过隔离刀片与绝缘拉杆连接板的通孔，实现隔离刀片与绝缘拉杆连接板的转动连接，轴销与导向槽滑动连接的具体结构为前述隔离刀片与导向槽连接结构。绝缘拉杆3上端通过机构主操作轴2分别与分合闸缓冲器4和操作机构连接，绝缘拉杆用于进行分合闸操作，分合闸缓冲器用于减小分合闸弹振。安装结构简单。
本实施例的工作过程：如图10所示为真空断路器合闸到位状态图，对图10的状态进行分闸，操作操作机构，操作机构带动绝缘拉杆3和绝缘拉杆连接板13上移，绝缘拉杆连接板带动隔离刀片11在导向槽191内向上滑动，隔离刀片带动隔离刀座15和灭弧室动触头173左移，先分灭弧室断口172，后分隔离断口111，保证隔离断口不会带电分断，分闸到位状态图如图9所示；对图9的状态进行合闸，操作操作机构，操作机构带动绝缘拉杆和绝缘拉杆连接板下移，绝缘拉杆连接板带动隔离刀片在导向槽内向下滑动，隔离刀片合闸，隔离刀片不会带动灭弧室动触头移动，隔离刀片滑动至下方圆弧槽与上方圆弧槽接合处，隔离刀片与静触头接触，隔离刀片在下方圆弧槽滑动，隔离刀片带动隔离刀座和灭弧室动触头右移，灭弧室合闸，先合隔离断口，后合灭弧室断口，保证隔离断口不会带电分断。
本实施例具有的优点和积极效果是：
(1)在现有柱上真空断路器基础上增加了内置隔离断口，控制真空灭弧室与导电杆组件间的开合，在分闸状态时，当供电线路上产生很高的过电压时，即便分断断口被击穿，由于内置隔离断口为分闸状态，且内置隔离断口的断口距离大于或等于35mm，能够保证内置隔离断口不被击穿，另一侧导电杆组件不带电，从而保证了断路器分闸的可靠性；
(2)工作可靠，内置隔离断口与灭弧室断口的串联联动过程是由导向支架的导向槽来保证，由于内置隔离断口无灭弧结构，其物理结构保证了不会产生误动作，保证隔离断口不会带电分、合闸；
(3)结构简单，本发明的内置隔离断口采用刀闸式结构，隔离刀座直接连在真空灭弧室动端，省去了常规的软连接，零件少，故障点少，工作可靠；
(4)绝缘性好，本发明的真空灭弧室组件的所有零部件都集成封闭在一个绝缘盒内，顶部加盖，绝缘可靠，装于断路器箱体内时，可以不再充有污染的SF6气体进行绝缘加强，更加环保；
(5)互换性好且经济实用，本发明可以方便的与现有的柱上真空断路器产品进行互换，其操作机构无需任何改动，方便现有老产品升级改造。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种带内置隔离断口的真空灭弧室组件，包括真空灭弧室，所述真空灭弧室内设有灭弧室静触头和灭弧室动触头，所述灭弧室静触头和所述灭弧室动触头分别与导电杆组件连接，其特征在于：所述灭弧室静触头与所述导电杆组件间设有内置隔离装置，或者所述灭弧室动触头与所述导电杆组件间设有内置隔离装置。
2.根据权利要求1所述的带内置隔离断口的真空灭弧室组件，其特征在于：所述内置隔离装置设于所述灭弧室动触头与所述导电杆组件间。
3.根据权利要求2所述的带内置隔离断口的真空灭弧室组件，其特征在于：所述内置隔离装置包括内置隔离断口和联动装置，所述内置隔离断口与所述真空灭弧室分别与所述联动装置连接。
4.根据权利要求3所述的带内置隔离断口的真空灭弧室组件，其特征在于：所述内置隔离断口包括能够开合连接的静触头和隔离刀片，所述静触头与所述导电杆组件连接，所述隔离刀片与所述联动装置连接。
5.根据权利要求4所述的带内置隔离断口的真空灭弧室组件，其特征在于：所述联动装置包括导向支架和隔离刀座，所述导向支架上设有导向槽，所述隔离刀片与所述导向槽滑动连接，所述隔离刀片与所述隔离刀座转动连接。
6.根据权利要求5所述的带内置隔离断口的真空灭弧室组件，其特征在于：所述真空灭弧室包括灭弧室箱体和所述灭弧室动触头，所述灭弧室动触头的一端穿过并伸出所述灭弧室箱体，所述导向支架设于所述灭弧室箱体外侧，所述隔离刀座与所述灭弧室动触头的一端固定连接。
7.根据权利要求5所述的带内置隔离断口的真空灭弧室组件，其特征在于：所述导向槽设置为所述真空灭弧室分断到位时所述隔离刀片与所述静触头仍接合的形状。
8.根据权利要求3所述的带内置隔离断口的真空灭弧室组件，其特征在于：所述真空灭弧室组件还包括绝缘盒，所述真空灭弧室、内置隔离断口和联动装置均设于所述绝缘盒内。
9.根据权利要求4所述的带内置隔离断口的真空灭弧室组件，其特征在于：分闸到位状态下，所述静触头和所述隔离刀片的间距大于或等于35mm。
10.一种真空断路器，包括操作机构，通过操作所述操作机构完成所述真空断路器的合闸和分闸，其特征在于：所述真空断路器包括根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的带内置隔离断口的真空灭弧室组件，所述真空灭弧室组件与所述操作机构连接。
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