CN109585212B - 一种断路器的绝缘拉杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器的绝缘拉杆，属于断路器技术领域，包括绝缘杆、与断路器的动触头连接的滑块，以及与绝缘杆连接的导杆，绝缘杆上开设有滑槽，滑块滑动安装在滑槽内，且滑块与滑槽之间安装有阻尼件，绝缘杆顶端安装有限位环，滑块与动触头之间连接有柔性件，柔性件一端与滑块螺纹连接，另一端与动触头螺纹连接，且柔性件位于限位环外侧。本发明的目的是提供一种断路器的绝缘拉杆，绝缘拉杆上增加具有缓冲功能的柔性件，柔性件的抗拉强度大，机械强度高，且具有缓冲作用，减少绝缘拉杆在合闸时受到的瞬时载荷，延长绝缘拉杆的使用寿命。

Description

一种断路器的绝缘拉杆

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种断路器的绝缘拉杆。

背景技术

随着国民经济的不断发展，电网结构和负荷特性日益繁复。我国电力事业不断发展、完善，对电能质量和运行可靠性提出了严格的要求。目前高压电网中，对标准化、简单化的需求日趋明显，这样有助于提高可靠性和降低安装运行成本。断路器作为电力系统中不可缺少的主要控制和保护设备，可靠性高、开断容量大、检修周期长，适合频繁操作，它已经在电力工业、工矿企业和铁道运输等各个领域都得到了越来越广泛的应用。其中，绝缘拉杆是断路器的重要部件，对其电气性能和机械性能都有很高的要求，绝缘拉杆的好坏直接影响到断路器的可靠性和电网的安全运行。

目前，35kV断路器绝缘拉杆采用不饱和聚酯玻璃纤维或者环氧树脂制成，产品抗拉强度为15Mpa。在断路器分闸、合闸过程中，分合不到300次拉杆就会断裂，抗开断次数远远满足不了抗开断3000次的设计要求，造成断路器在正常的使用情况下分合困难，给用电带来了很大的安全隐患。并且，绝缘拉杆是断路器传递能量和动力及绝缘的元件，是联系断路器本体部分和机构部分的纽带。在高压断路器中，绝缘拉杆在合闸工作时受力为瞬时突加载荷，运动过程中反力为变载荷，由于种种因素，绝缘拉杆还受到一定的扭曲应力，故要求绝缘拉杆的刚性较大，机械强度高。通常提高机械强度，势必会增大机械尺寸，进而引起一系列的零件尺寸增大，造成材料浪费，增加产品成本，还不满足高压电器产品小型化发展的趋势，所以目前急需解决的问题是，不增加机械尺寸的同时，满足断路器绝缘拉杆产品的机械强度。

在合闸过程中还会出现合闸弹跳这一现象，断路器中的动、静触头之间出现的循环性的分/合现象，产生较高的电压，对断路器乃至整个供电系统造成严重影响，而且在触头反复的分合过程中极易造成触头的熔焊现象，也会对整个系统产生危害，连续的对触头进行冲击，会把触头打变形，对真空泡造成机械损伤，严重影响其绝缘特性。所以，消除合闸弹跳是绝缘拉杆也需要解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种断路器的绝缘拉杆，绝缘拉杆上增加具有缓冲功能的柔性件，柔性件的抗拉强度大，机械强度高，质量轻，且具有缓冲作用，减少绝缘拉杆在合闸时受到的瞬时载荷，消除合闸弹跳，延长绝缘拉杆的使用寿命。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种断路器的绝缘拉杆，绝缘杆、与断路器的动触头连接的滑块，以及与绝缘杆连接的导杆，绝缘杆上开设有滑槽，滑块滑动安装在滑槽内，且滑块与滑槽之间安装有阻尼件，绝缘杆顶端安装有限位环，滑块与动触头之间连接有柔性件，柔性件一端与滑块螺纹连接，另一端与动触头螺纹连接，且柔性件位于限位环外侧。

进一步，所述柔性件是以聚酰胺纤维作为骨架，以乙丙胶作为填充物形成的，所述骨架为立体网状骨架。

进一步，所述聚酰胺纤维中掺杂有铜离子和铁离子，所述铜离子和铁离子的总含量为聚酰胺纤维的2-5％。

进一步，所述柔性件的制备方法如下：

丙烯酸树脂塑化后，与乙丙胶白炭黑、轻质碳酸钙、石蜡油、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、氧化钙一起于温度85℃混炼10min，随后于45℃的辊温下薄通四遍，放厚辊距到5mm，加入二乙基二硫代氨基甲酸锌、2-硫醇基苯并噻唑、硫磺捣胶混匀，随后窄片，挂在胶架上通风冷却，停放12小时后，设置挤出机机头温度70℃，机筒的一段温度为80℃，二段、三段及螺杆温度以5℃的温度梯度依次降低后，挤出于装在模具内的聚酰胺纤维骨架上，然后将聚酰胺纤维骨架放入硫化箱中硫化，硫化后经冷却水槽冷却后，得到柔性件。

进一步，所述柔性件的制备方法中，硫化箱的各段温度为210℃。

进一步，所述骨架的制备方法如下：

将聚酰胺纤维加热至熔融状态，挤出于骨架模具内，待冷却至70-80℃时，从模具内取出，于恒温30-35℃、相对湿度为30％的环境下喷洒2次硬化剂，完全固化后得到骨架。

进一步，所述聚酰胺纤维的制备方法如下：

将粉末状的聚酰胺放入捏合机内，于60-80℃加热10-20min，再加入有机胺型铜基离子溶液，混合均匀后加热至150-160℃混练10-20min后，加入饱和氯化铁溶液、十溴二苯醚，加热至190-195℃再混练10-15min，完成后加入硼酸，搅拌均匀，真空脱泡60-80min，挤出机挤出聚酰胺纤维。

进一步，所述聚酰胺纤维的制备方法中，挤出聚酰胺纤维的具体操作方法如下：

挤出机从前到后的温度设置分别为215-220℃、225-230℃、235-240℃、245-250℃、255-256℃，机头温度设置为258-260℃，挤出0.5-2mm的聚酰胺纤维，经水冷后在100℃下鼓风干燥1小时，恒温25℃、相对湿度40％条件下自然风干12-24h。

进一步，所述有机胺型铜基离子溶液的制备如下：等物质的量的Et₃NHCl与无水CuCl₂在室温下混合搅拌，于80℃加热直至固体全部溶解，得到有机胺型铜基离子溶液。

本发明的有益效果如下：

一、动触头的材质一般为铜，质量较重，将动触头和滑块之间用柔性件连接后，整体重量下降。在合闸时，动触头撞击力是决定产生合闸弹跳的关键因素，根据牛顿力学理论可知，减小撞击力可采用降低动触头的质量，来达到消除合闸弹跳的目的。柔性件质轻，且占据部分动触头的空间以进行缓冲，减小撞击力，消除合闸弹跳，减少对真空泡的损伤，延长使用寿命。

二、绝缘组件在合闸时受到了突然增大的瞬时载荷，是导致绝缘拉杆断裂的主要原因，将柔性件安装于动触头与滑块之间，可以起到缓冲作用，减少绝缘组件中绝缘杆所承受的力，保护绝缘杆。柔性件采用聚酰胺纤维骨架和乙丙胶的复配物，聚酰胺纤维质轻，具有优良的机械强度、耐磨性及较好的耐腐蚀性，可以增强柔性件的刚性，乙丙胶具有耐老化性、抗候性、安定性等优点，采用熔融填充的方式使其与聚酰胺纤维骨架复配，可以提高柔性件的抗老化性能。

三、在制备聚酰胺纤维时添加有机胺型铜基离子溶液和氯化铁溶液，带有金属离子的溶液可以提供电子受体空轨道，酰胺键上的羰基原子核氨基氮原子都含有孤对电子，使金属离子与酰胺基团发生络合配位，降低聚酰胺纤维的熔点和提高流动性，提高在常温下的冲击强度，采用有机胺型铜离子溶液，是为了减弱经硫化后的乙丙胶在高温熔融状态下对聚酰胺纤维制备的骨架的侵蚀作用，防止骨架形变，且提高乙丙胶和聚酰胺之间的界面剪切强度和层间剪切强度，防止乙丙胶和聚酰胺之间分层，而加入的十溴二苯醚不可以作为阻燃剂添加进入柔性件中，起到阻燃作用。

附图说明

图1为绝缘拉杆剖视图；

其中，动触头1、真空泡2、柔性件3、滑块4、阻尼件5、绝缘杆6、滑槽7、限位环8、导杆9。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和附图1对本发明进行详细说明：

本实施例的绝缘拉杆，包括绝缘杆6、与断路器的动触头1连接的滑块4，以及与绝缘杆6连接的导杆9，绝缘杆6上开设有滑槽7，滑块4滑动安装在滑槽7内，且滑块4与滑槽7之间安装有阻尼件5，绝缘杆6顶端安装有限位环8，滑块4与动触头1之间连接有柔性件3，柔性件3一端与滑块4螺纹连接，另一端与动触头1螺纹连接，且柔性件3位于限位环8外侧。

在合闸过程中，绝缘拉杆带动动触头1向上移动，当动触头1与静触头接触碰撞回弹瞬间，柔性件3受力压缩吸收冲击动能，起到缓冲作用，动触头1回弹的最大距离减小，从而降低合闸弹跳次数和时间，同时绝缘组件继续向上运动压缩阻尼件5，阻尼件5压缩滑块4，滑块4在滑槽7内滑动完成合闸。

实施例1：骨架制备一：

按照以下方法制备骨架：

等物质的量的Et₃NHCl与无水CuCl₂在室温下混合搅拌，于80℃加热直至固体全部溶解，得到有机胺型铜基离子溶液；

将粉末状的聚酰胺2000g放入捏合机内，于60℃加热20min，再加入有机胺型铜基离子溶液80ml，混合均匀后加热至150℃进行混练，混练20min后，加入饱和氯化铁溶液80ml、十溴二苯醚100g，加热至190℃后进行二次混练，二次混练的时间为15min，完成后加入硼酸20g，搅拌均匀，真空脱泡80min，脱泡完成后利用挤出机挤出聚酰胺纤维，挤出机从前到后的温度设置分别为215℃、225℃、235℃、245℃、255℃，机头温度设置为258℃，挤出0.5mm的聚酰胺纤维，经水冷后在100℃下鼓风干燥1小时，恒温25℃、相对湿度40％条件下自然风干12h，得到聚酰胺纤维；

将制备的聚酰胺纤维加热至熔融状态，挤出于骨架模具内，待冷却至70℃时，从模具内取出，于恒温30℃、相对湿度为30％的环境下喷洒2次硬化剂，全完固化后得到骨架。

实施例2：骨架制备二：

按照以下方法制备骨架：

等物质的量的Et₃NHCl与无水CuCl₂在室温下混合搅拌，于80℃加热直至固体全部溶解，得到有机胺型铜基离子溶液；

将粉末状的聚酰胺1500g放入捏合机内，于70℃加热15min，再加入有机胺型铜基离子溶液50ml，混合均匀后加热至155℃进行混练，混练15min后，加入饱和氯化铁溶液60ml、十溴二苯醚60g，加热至192℃后进行二次混练，二次混练的时间为13min，完成后加入硼酸20g，搅拌均匀，真空脱泡70min，脱泡完成后利用挤出机挤出聚酰胺纤维，挤出机从前到后的温度设置分别为217℃、227℃、237℃、247℃、256℃，机头温度设置为259℃，挤出1mm的聚酰胺纤维，经水冷后在100℃下鼓风干燥1小时，恒温25℃、相对湿度40％条件下自然风干20h，得到聚酰胺纤维；

将制备的聚酰胺纤维加热至熔融状态，挤出于骨架模具内，待冷却至75℃时，从模具内取出，于恒温34℃、相对湿度为30％的环境下喷洒2次硬化剂，全完固化后得到骨架。

实施例3：骨架制备三：

按照以下方法制备骨架：

等物质的量的Et₃NHCl与无水CuCl₂在室温下混合搅拌，于80℃加热直至固体全部溶解，得到有机胺型铜基离子溶液；

将粉末状的聚酰胺1000g放入捏合机内，于80℃加热20min，再加入有机胺型铜基离子溶液30ml，混合均匀后加热至160℃进行混练，混练10min后，加入饱和氯化铁溶液40ml、十溴二苯醚50g，加热至195℃后进行二次混练，二次混练的时间为10min，完成后加入硼酸15g，搅拌均匀，真空脱泡80min，脱泡完成后利用挤出机挤出聚酰胺纤维，挤出机从前到后的温度设置分别为220℃、230℃、240℃、250℃、256℃，机头温度设置为260℃，挤出2mm的聚酰胺纤维，经水冷后在100℃下鼓风干燥1小时，恒温25℃、相对湿度40％条件下自然风干24h，得到聚酰胺纤维；

将制备的聚酰胺纤维加热至熔融状态，挤出于骨架模具内，待冷却至80℃时，从模具内取出，于恒温34℃、相对湿度为30％的环境下喷洒2次硬化剂，全完固化后得到骨架。

实施例4：柔性件制备一：

按照以下方法制备柔性件：

将丙烯酸树脂500g在开炼机上进行塑化，再将乙丙胶1500g、塑化后的丙烯酸树脂、白炭黑20g、轻质碳酸钙50g、石蜡油20ml、氧化锌10g、硬脂酸10g、聚乙二醇20ml、氧化钙10g、投入密炼机中进行混炼，混炼时间为10min，混炼温度为85℃，将混炼后的原料装入开炼机中在45℃的辊温下薄通4遍，放厚辊距到5mm，加入二乙基二硫代氨基甲酸锌20ml、2-硫醇基苯并噻唑15ml、硫磺20g，进行倒胶混匀，在开炼机下窄片，挂在胶架上通风自然冷却，停放12小时后挤出备用，将挤出机机头温度预设为70℃，设置机筒的一段温度为80℃，二段温度为75℃、三段温度为70℃、螺杆温度为65℃，将产品挤出于装在模具内的骨架内部，然后将骨架放入硫化箱中硫化，硫化箱的各段温度为210℃，硫化后经冷却水槽冷却后，得到柔性件。

实施例5：柔性件制备二：

按照以下方法制备柔性件：

将丙烯酸树脂600g在开炼机上进行塑化，再将乙丙胶1400g、塑化后的丙烯酸树脂、白炭黑15g、轻质碳酸钙40g、石蜡油25ml、氧化锌15g、硬脂酸10g、聚乙二醇15ml、氧化钙5g、投入密炼机中进行混炼，混炼时间为10min，混炼温度为85℃，将混炼后的原料装入开炼机中在45℃的辊温下薄通4遍，放厚辊距到5mm，加入二乙基二硫代氨基甲酸锌25ml、2-硫醇基苯并噻唑10ml、硫磺18g，进行倒胶混匀，在开炼机下窄片，挂在胶架上通风自然冷却，停放12小时后挤出备用，将挤出机机头温度预设为70℃，设置机筒的一段温度为80℃，二段温度为75℃、三段温度为70℃、螺杆温度为65℃，将产品挤出于装在模具内的骨架内部，然后将骨架放入硫化箱中硫化，硫化箱的各段温度为210℃，硫化后经冷却水槽冷却后，得到柔性件。

实施例6：柔性件制备二：

按照以下方法制备柔性件：

将丙烯酸树脂800g在开炼机上进行塑化，再将乙丙胶1200g、塑化后的丙烯酸树脂、白炭黑10g、轻质碳酸钙35g、石蜡油20ml、氧化锌10g、硬脂酸15g、聚乙二醇10ml、氧化钙5g、投入密炼机中进行混炼，混炼时间为10min，混炼温度为85℃，将混炼后的原料装入开炼机中在45℃的辊温下薄通4遍，放厚辊距到5mm，加入二乙基二硫代氨基甲酸锌20ml、2-硫醇基苯并噻唑15ml、硫磺22g，进行倒胶混匀，在开炼机下窄片，挂在胶架上通风自然冷却，停放12小时后挤出备用，将挤出机机头温度预设为70℃，设置机筒的一段温度为80℃，二段温度为75℃、三段温度为70℃、螺杆温度为65℃，将产品挤出于装在模具内的骨架内部，然后将骨架放入硫化箱中硫化，硫化箱的各段温度为210℃，硫化后经冷却水槽冷却后，得到柔性件。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.一种断路器的绝缘拉杆，其特征在于，包括绝缘杆、与断路器的动触头连接的滑块，以及与绝缘杆连接的导杆，绝缘杆上开设有滑槽，滑块滑动安装在滑槽内，且滑块与滑槽之间安装有阻尼件，绝缘杆顶端安装有限位环，滑块与动触头之间连接有柔性件，柔性件一端与滑块螺纹连接，另一端与动触头螺纹连接，且柔性件位于限位环外侧，所述柔性件是以聚酰胺纤维作为骨架，以乙丙胶作为填充物形成的，所述骨架为立体网状骨架。

2.根据权利要求1所述的一种断路器的绝缘拉杆，其特征在于，所述聚酰胺纤维中掺杂有铜离子和铁离子，所述铜离子和铁离子的总含量为聚酰胺纤维的2-5％。

3.根据权利要求2所述的一种断路器的绝缘拉杆，其特征在于，所述柔性件的制备方法如下：

丙烯酸树脂塑化后，与乙丙胶白炭黑、轻质碳酸钙、石蜡油、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、氧化钙混匀，于温度85℃混炼10min，随后于45℃的辊温下薄通四遍，放厚辊距到5mm，加入二乙基二硫代氨基甲酸锌、2-硫醇基苯并噻唑、硫磺捣胶混匀，随后窄片，挂在胶架上通风冷却，停放12小时后，设置挤出机机头温度70℃，机筒的一段温度为80℃，二段、三段及螺杆温度以5℃的温度梯度依次降低后，挤出于装在模具内的聚酰胺纤维骨架上，然后将聚酰胺纤维骨架放入硫化箱中硫化，硫化后经冷却水槽冷却后，得到柔性件。

4.根据权利要求3所述的一种断路器的绝缘拉杆，其特征在于，所述柔性件的制备方法中，硫化箱的各段温度为210℃。

5.根据权利要求4所述的一种断路器的绝缘拉杆，其特征在于，所述骨架的制备方法如下：

将聚酰胺纤维加热至熔融状态，挤出于骨架模具内，待冷却至70-80℃时，从模具内取出，于恒温30-35℃、相对湿度为30％的环境下喷洒2次硬化剂，完全固化后得到骨架。

6.根据权利要求5所述的一种断路器的绝缘拉杆，其特征在于，所述聚酰胺纤维的制备方法如下：

将粉末状的聚酰胺放入捏合机内，于60-80℃加热10-20min，再加入有机胺型铜基离子溶液，混合均匀后加热至150-160℃混练10-20min后，加入饱和氯化铁溶液、十溴二苯醚，加热至190-195℃再混练10-15min，完成后加入硼酸，搅拌均匀，真空脱泡60-80min，挤出机挤出聚酰胺纤维。

7.根据权利要求6所述的一种断路器的绝缘拉杆,其特征在于，所述聚酰胺纤维的制备方法中，挤出聚酰胺纤维的具体操作方法如下：

挤出机从前到后的温度设置分别为215-220℃、225-230℃、235-240℃、245-250℃、255-256℃，机头温度设置为258-260℃，挤出0.5-2mm的聚酰胺纤维，经水冷后在100℃下鼓风干燥1小时，恒温25℃、相对湿度40％条件下自然风干12-24h。

8.根据权利要求7所述的一种断路器的绝缘拉杆，其特征在于，所述有机胺型铜基离子溶液的制备如下：等物质的量的Et₃NHCl与无水CuCl₂在室温下混合搅拌，于80℃加热直至固体全部溶解，得到有机胺型铜基离子溶液。