CN109346373B - 三工位高压真空断路器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三工位高压真空断路器，包括底盘，设置在底盘是的开关操作机构、多个柱型绝缘壳体，所述柱型绝缘壳体内上部设置真空灭弧室，真空灭弧室下方设绝缘拉杆，真空灭弧室内设置有导电杆并由上至下依次设置有高压侧静触头、动触头、环形接地静触头，动触头安装在导电杆上端，导电杆下端贯穿真空灭弧室下端并与绝缘拉杆上端相连接，环形接地静触头套在导电杆外并固定在灭弧室内，高压侧静触头连接上出线端子，导电杆下端连接下出线端子；开关操作机构与经杠杆连接绝缘拉杆，本断路器接地开关和真空开关共用一个动触头，密封在同一个真空灭弧室内，不存在误合接地的操作，减小开关柜体积，提高了开关设备的可靠性，减小了总体制造成本。

Description

三工位高压真空断路器及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种三工位高压真空断路器及其工作方法。

背景技术

目前用于电力系统的开关大多数为真空断路器，接地开关为传统的机械接地开关和近几年出现的电动接地开关，由于接地开关和真空断路器都需要独立的安装隔室，接地开关的断口是在空气中，诸多因素使得开关柜无法缩小体积。传统的开关柜存在因五防联锁设计不合理、不可靠产生误操作的安全隐患。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有短路开断和短路关合接地功能的三工位高压真空断路器及其工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种三工位高压真空断路器，包括底盘，设置在底盘是的开关操作机构、多个柱型绝缘壳体，所述柱型绝缘壳体内上部设置真空灭弧室，真空灭弧室下方设绝缘拉杆，真空灭弧室内设置有导电杆并由上至下依次设置有高压侧静触头、动触头、环形接地静触头，动触头安装在导电杆上端，导电杆下端贯穿真空灭弧室下端并与绝缘拉杆上端相连接，环形接地静触头套在导电杆外并固定在灭弧室内，高压侧静触头连接上出线端子，导电杆下端连接下出线端子；所述开关操作机构包括两个双稳态永磁机构，两个双稳态永磁机构输出杆下端分别连接杠杆A两端，杠杆A中部与连杆上端铰接，连杆下端经球头与拐臂一端铰接，拐臂另一端与主轴相连接，主轴上设置有与柱型绝缘壳体一一对应设置的三工位开关机构，所述三工位开关机构包括偏心轮、拉杆、杠杆B，偏心轮上外周设置有弧形槽，弧形槽内设置销柱，销柱安装在拉杆上端，拉杆下端与杠杆B一端铰接，杠杆B另一端与绝缘拉杆铰接，杠杆B中部与底座铰接。

进一步的，弧形槽一端靠近转轴的轴心线，另一端远离转轴的轴心线。

进一步的，所述开关操作机构安装在柜体内，双稳态永磁机构左右设置并固定安装在柜体内上部，转轴经轴承座安装柜体内。

进一步的，拉杆上端与摆杆一端铰接，摆杆另一端与柜体铰接。

进一步的，所述双稳态永磁机构包括由内至外依次套设输出杆、铁芯、线圈组件、导磁圈，线圈组件包括由上至下依次设置的上线圈、磁铁组件、下线圈，磁铁圈组件包括内磁铁、套设在内磁铁圈外的外磁铁，导磁圈上下两端设置有端盖，输出杆上下端穿设上下两端的端盖，铁芯的长度小于导磁圈的长度。

进一步的，端盖与柜体相邻连接。

进一步的，底盘周侧设置拉手，底部设置有行走轮。

一种三工位高压真空断路器的工作方法：

合闸：当左侧双稳态永磁机构中的下线圈瞬间得电时，左侧双稳态永磁机构的铁芯在强磁场力作用下向下运动，将左侧双稳态永磁机构的输出杆推至下限位，此时右侧双稳态永磁机构的输出杆在磁场力作用下保持不动，左侧双稳态永磁机构的输出杆推动杠杆左端绕其右端逆时针运动，将连杆推至下工位，销柱位于弧形槽远心端，连杆带动拐臂，拐臂带动主轴顺时针旋转，主轴带动偏心轮顺时针旋转，在弧形槽和摆杆的组合作用下拉杆向下运动推动杠杆B绕销其中部铰接点顺时针旋转，杠杆B推动绝缘拉杆和动触头向上运动，动触头与静触头产生端面接触，完成断路器操作；

分闸：当左侧双稳态永磁机构中的上线圈瞬间得电时，左侧双稳态永磁机构的铁芯在强磁场力作用下向上运动，将左侧双稳态永磁机构输出杆推至上限位，此时右侧双稳态永磁机构的输出杆在磁场力作用下保持不动，左侧双稳态永磁机构的输出杆推动杠杆左端绕其右端顺时针运动，将连杆推至中间工位，销柱位于弧形槽中部，连杆带动拐臂，拐臂带动主轴逆时针旋转，主轴带动偏心轮逆时针旋转，在弧形槽和摆杆的组合作用下拉杆向上运动，推动杠杆B绕销其中部铰接点逆时针旋转，杠杆B推动绝缘拉杆和动触头向下运动，动触头与静触头分离完成分闸操作；

接地：当右侧双稳态永磁机构的上线圈瞬间得电时，右侧双稳态永磁机构铁芯在强磁场力作用下向下运动，将右侧双稳态永磁机构的输出杆推至上限位，此时左侧双稳态永磁机构的输出杆在磁场力作用下保持不动，右侧双稳态永磁机构输出杆推动杠杆右端绕其左端逆时针运动，将连杆推至上工位，销柱位于弧形槽近心端，连杆带动拐臂，拐臂带动主轴逆时针旋转，主轴带动偏心轮逆时针旋转，在弧形槽和摆杆的组合作用下拉杆向上运动推动杠杆B绕销其中部铰接点逆时针旋转，杠杆B推动绝缘拉杆和动触头向下运动，动触头下端面与环形接地静触头产生端面接触完成接地操。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构设计简单、合理，接地开关和真空开关共用一个动触头，密封在同一个真空灭弧室内，不存在误合接地的操作，既减小开关柜体积又提高了开关设备的可靠性，减小了开关柜总体制造成本。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为分闸工位结构状态示意图一；

图2为分闸工位结构状态示意图二；

图3为合闸工位结构状态示意图一；

图4为合闸工位结构状态示意图二；

图5为接地工位结构状态示意图一；

图6为接地工位结构状态示意图。

图中：

1-绝缘拉杆；2-；柱型绝缘壳体3-导电杆；4-环形接地静触头；5-动触头；6-高压侧静触头；7-真空灭弧室；8-主轴；9-杠杆A；10-柜体；11-双稳态永磁机构；1101-端盖；1102-导磁圈；1103-上线圈；1104-下线圈；1105-铁芯；1106-输出杆1107-内磁铁；1108-外磁铁；12-连杆；13-拐臂；14-销柱；15-弧形槽；16-偏心轮；17-拉杆；18-杠杆B；19-拉手；20-行走轮；21-底盘。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1-6所示，一种三工位高压真空断路器，包括底盘，设置在底盘是的开关操作机构、多个柱型绝缘壳体，所述柱型绝缘壳体内上部设置真空灭弧室，真空灭弧室下方设绝缘拉杆，真空灭弧室内设置有导电杆并由上至下依次设置有高压侧静触头、动触头、环形接地静触头，动触头安装在导电杆上端，导电杆下端贯穿真空灭弧室下端并与绝缘拉杆上端相连接，环形接地静触头套在导电杆外并固定在灭弧室内，高压侧静触头连接上出线端子，导电杆下端连接下出线端子；所述开关操作机构包括两个双稳态永磁机构，两个双稳态永磁机构的输出杆下端分别连接杠杆A两端，杠杆A中部与连杆上端铰接，连杆下端经球头与拐臂一端铰接，拐臂另一端与主轴相连接，主轴上设置有与柱型绝缘壳体一一对应设置的三工位开关机构，所述三工位开关机构包括偏心轮、拉杆、杠杆B，偏心轮上外周设置有弧形槽，弧形槽内设置销柱，销柱安装在拉杆上端，拉杆下端与杠杆B一端铰接，杠杆B另一端与绝缘拉杆铰接，杠杆B中部与底座铰接。

在本实施例中，拉杆上可设置有双向受力弹簧，双向受力弹簧其两端受压和受拉时均受压缩力。

在本实施例中，弧形槽一端靠近转轴的轴心线，另一端远离转轴的轴心线。

在本实施例中，所述开关操作机构安装在柜体内，柜体安装在底盘上，双稳态永磁机构左右设置并固定安装在柜体内上部，转轴经轴承座安装柜体内。

在本实施例中，拉杆上端与摆杆一端铰接，摆杆另一端与柜体铰接。

在本实施例中，所述双稳态永磁机构包括由内至外依次套设输出杆、铁芯、线圈组件、导磁圈，线圈组件包括由上至下依次设置的上线圈、磁铁组件、下线圈，磁铁圈组件包括内磁铁、套设在内磁铁圈外的外磁铁，导磁圈上下两端设置有端盖，输出杆上下端穿设上下两端的端盖，铁芯的长度小于导磁圈的长度。

在本实施例中，端盖与柜体相邻连接。

在本实施例中，底盘周侧设置拉手，底部设置有行走轮。

一种三工位高压真空断路器的工作方法：

合闸：当左侧双稳态永磁机构中的下线圈瞬间得电时，左侧双稳态永磁机构的铁芯在强磁场力作用下向下运动，将左侧双稳态永磁机构的输出杆推至下限位，此时右侧双稳态永磁机构的输出杆在磁场力作用下保持不动，左侧双稳态永磁机构的输出杆推动杠杆左端绕其右端逆时针运动，将连杆推至下工位，销柱位于弧形槽远心端，连杆带动拐臂，拐臂带动主轴顺时针旋转，主轴带动偏心轮顺时针旋转，在弧形槽和摆杆的组合作用下拉杆向下运动推动杠杆B绕销其中部铰接点顺时针旋转，杠杆B推动绝缘拉杆和动触头向上运动，动触头与静触头产生端面接触，完成断路器操作；

分闸：当左侧双稳态永磁机构中的上线圈瞬间得电时，左侧双稳态永磁机构的铁芯在强磁场力作用下向上运动，将左侧双稳态永磁机构输出杆推至上限位，此时右侧双稳态永磁机构的输出杆在磁场力作用下保持不动，左侧双稳态永磁机构的输出杆推动杠杆左端绕其右端顺时针运动，将连杆推至中间工位，销柱位于弧形槽中部，连杆带动拐臂，拐臂带动主轴逆时针旋转，主轴带动偏心轮逆时针旋转，在弧形槽和摆杆的组合作用下拉杆向上运动，推动杠杆B绕销其中部铰接点逆时针旋转，杠杆B推动绝缘拉杆和动触头向下运动，动触头与静触头分离完成分闸操作；

接地：当右侧双稳态永磁机构的上线圈瞬间得电时，右侧双稳态永磁机构铁芯在强磁场力作用下向下运动，将右侧双稳态永磁机构的输出杆推至上限位，此时左侧双稳态永磁机构的输出杆在磁场力作用下保持不动，右侧双稳态永磁机构输出杆推动杠杆右端绕其左端逆时针运动，将连杆推至上工位，销柱位于弧形槽近心端，连杆带动拐臂，拐臂带动主轴逆时针旋转，主轴带动偏心轮逆时针旋转，在弧形槽和摆杆的组合作用下拉杆向上运动推动杠杆B绕销其中部铰接点逆时针旋转，杠杆B推动绝缘拉杆和动触头向下运动，动触头下端面与环形接地静触头产生端面接触完成接地操。

本三工位高压真空断路器除了传统断路器功能之外，还具有接地功能的新型断路器，能同时替代传统断路器和接地开关与KYN28-12开关柜配套使用，使开关柜减少接地开关和五防联锁结构，最大限度的减小开关柜空间尺寸，它具有接地开关和真空开关一体化设计的特点，真空断开关和接地开关的动静触头固封在同一个真空灭弧室里面，依靠同一个机构操作控制，可完全避免带电合接地的误操作，使开关柜整体安全性和可靠性大大提高。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种三工位高压真空断路器，包括底盘，设置在底盘是的开关操作机构、多个柱型绝缘壳体，其特征在于：所述柱型绝缘壳体内上部设置真空灭弧室，真空灭弧室下方设绝缘拉杆，真空灭弧室内设置有导电杆并由上至下依次设置有高压侧静触头、动触头、环形接地静触头，动触头安装在导电杆上端，导电杆下端贯穿真空灭弧室下端并与绝缘拉杆上端相连接，环形接地静触头套在导电杆外并固定在灭弧室内，高压侧静触头连接上出线端子，导电杆下端连接下出线端子；所述开关操作机构包括两个双稳态永磁机构，两个双稳态永磁机构输出杆下端分别连接杠杆A两端，杠杆A中部与连杆上端铰接，连杆下端经球头与拐臂一端铰接，拐臂另一端与主轴相连接，主轴上设置有与柱型绝缘壳体一一对应设置的三工位开关机构，所述三工位开关机构包括偏心轮、拉杆、杠杆B，偏心轮上外周设置有弧形槽，弧形槽内设置销柱，销柱安装在拉杆上端，拉杆下端与杠杆B一端铰接，杠杆B另一端与绝缘拉杆铰接，杠杆B中部与底座铰接；弧形槽一端靠近转轴的轴心线，另一端远离转轴的轴心线；底盘周侧设置拉手，底部设置有行走轮。

2.根据权利要求1所述的三工位高压真空断路器，其特征在于：所述开关操作机构安装在柜体内，双稳态永磁机构左右设置并固定安装在柜体内上部，转轴经轴承座安装柜体内。

3.根据权利要求2所述的三工位高压真空断路器，其特征在于：拉杆上端与摆杆一端铰接，摆杆另一端与柜体铰接。

4.根据权利要求2所述的三工位高压真空断路器，其特征在于：所述双稳态永磁机构包括由内至外依次套设输出杆、铁芯、线圈组件、导磁圈，线圈组件包括由上至下依次设置的上线圈、磁铁组件、下线圈，磁铁圈组件包括内磁铁、套设在内磁铁圈外的外磁铁，导磁圈上下两端设置有端盖，输出杆上下端穿设上下两端的端盖，铁芯的长度小于导磁圈的长度。

5.根据权利要求4所述的三工位高压真空断路器，其特征在于：端盖与柜体相邻连接。

6.一种三工位高压真空断路器的工作方法，包含如权利要求5所述的三工位高压真空断路器，其特征在于：

合闸：当左侧双稳态永磁机构中的下线圈瞬间得电时，左侧双稳态永磁机构的铁芯在强磁场力作用下向下运动，将左侧双稳态永磁机构的输出杆推至下限位，此时右侧双稳态永磁机构的输出杆在磁场力作用下保持不动，左侧双稳态永磁机构的输出杆推动杠杆左端绕其右端逆时针运动，将连杆推至下工位，销柱位于弧形槽远心端，连杆带动拐臂，拐臂带动主轴顺时针旋转，主轴带动偏心轮顺时针旋转，在弧形槽和摆杆的组合作用下拉杆向下运动推动杠杆B绕销其中部铰接点顺时针旋转，杠杆B推动绝缘拉杆和动触头向上运动，动触头与静触头产生端面接触，完成断路器操作；

分闸：当左侧双稳态永磁机构中的上线圈瞬间得电时，左侧双稳态永磁机构的铁芯在强磁场力作用下向上运动，将左侧双稳态永磁机构输出杆推至上限位，此时右侧双稳态永磁机构的输出杆在磁场力作用下保持不动，左侧双稳态永磁机构的输出杆推动杠杆左端绕其右端顺时针运动，将连杆推至中间工位，销柱位于弧形槽中部，连杆带动拐臂，拐臂带动主轴逆时针旋转，主轴带动偏心轮逆时针旋转，在弧形槽和摆杆的组合作用下拉杆向上运动，推动杠杆B绕销其中部铰接点逆时针旋转，杠杆B推动绝缘拉杆和动触头向下运动，动触头与静触头分离完成分闸操作；

接地：当右侧双稳态永磁机构的上线圈瞬间得电时，右侧双稳态永磁机构铁芯在强磁场力作用下向下运动，将右侧双稳态永磁机构的输出杆推至上限位，此时左侧双稳态永磁机构的输出杆在磁场力作用下保持不动，右侧双稳态永磁机构输出杆推动杠杆右端绕其左端逆时针运动，将连杆推至上工位，销柱位于弧形槽近心端，连杆带动拐臂，拐臂带动主轴逆时针旋转，主轴带动偏心轮逆时针旋转，在弧形槽和摆杆的组合作用下拉杆向上运动推动杠杆B绕销其中部铰接点逆时针旋转，杠杆B推动绝缘拉杆和动触头向下运动，动触头下端面与环形接地静触头产生端面接触完成接地操。