CN110828227B - 全工况智能型固封式高压交流真空断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供全工况智能型固封式高压交流真空断路器，属于高压开关技术领域，包括传动室、绝缘筒、灭弧室，绝缘筒内设有灭弧室，灭弧室上下两端分别连接有支撑杆与动导电杆，支撑杆顶部连接封板，动导电杆底部连接碟簧的顶端，碟簧下端连接绝缘拉杆。本发明可使灭弧室内的上下触头在分闸时反方向运动，减少了触头的烧损的同时也有效的减小了分闸后的晃动，延长了触头的使用寿命。

Description

全工况智能型固封式高压交流真空断路器

技术领域

本发明属于高压开关技术领域，具体涉及全工况智能型固封式高压交流真空断路器。

背景技术

高压真空断路器一般包括支架、真空灭弧室、导电回路、传动机构、绝缘支撑以及操动机构，支架用于安装各个功能组件，真空灭弧室用于熄灭触头在关合与开断时产生的电弧，导电回路用于与真空灭弧室的动端及静端连接构成电流通道，传动机构用于把操动机构的运动传输至真空灭弧室，实现合、开闸，绝缘支撑用于将各个功能元件架接起来以满足绝缘要求，操动机构是用于实现断路器分合的动力驱动装置。

目前，无论是分体式还是联体式，一台高压真空断路器多则由数百个机械和电气元件组成，而每一个零部件的加工和工艺缺陷、相互配合链接咬合都将直接影响高压真空断路器的机械特性。比如，现在大部分的高压真空断路器采用连杆作为传动机构，而主拐臂连接的轴头间隙会随着使用时间的增加而变大，当操动机构做出动作后，其动力并不能实时地反映到传动机构上，即真空灭弧室内的触头并不能被带动，进而不能实现断路器的分合闸操作，导致出现拒合、拒分故障，断路器的检修周期及使用寿命相应缩短。

发明内容

本发明的目的在于提供全工况智能型固封式高压交流真空断路器，可使上下触头在分闸时反方向运动，减少了触头的烧损的同时也有效的减小了分闸后的晃动，延长了触头的使用寿命。

本发明为实现上述目的所采取的方案为：全工况智能型固封式高压交流真空断路器，包括传动室、绝缘筒、灭弧室，绝缘筒内设有灭弧室，灭弧室上下两端分别连接有支撑杆与动导电杆，支撑杆顶部连接封板，动导电杆底部连接碟簧的顶端，碟簧下端连接绝缘拉杆。本发明的断路器结构简单，智能化程度高，使用范围广，灭弧器内的上下触头可在分闸时同时断开，极大缩短了分闸时间，由于支撑杆支撑于灭弧室的一端可明显减少触头分闸时所产生的晃动，保证了断路器的稳定性，绝缘筒内设置有灭弧器，该双层的设置解决了断路器密封性的问题，大大的提高了灭弧室的密封性，在灭弧室的密封性得到保证的情况下可冲入干燥的空气，保证了断路器在全工况下可正常运行。

作为优选，灭弧室内设有静触头、动触头、动导电杆、静导电杆，静导电杆一端连接静触头，另一端连接波纹管屏蔽罩，波纹管屏蔽罩与波纹管底部活动连接，波纹管顶部连接导向套，静触头的相对侧设有动触头，动触头底部连接动导电杆，动导电杆穿过灭弧室底部的动盖板连接碟簧。当遇到电路故障时，为了提高分断速度，采用静触头与动触头双动的结构设计，使两个触头同时反向运动，动触头由电动导杆拉动，拉动的行程可由灭弧器底部的动盖板确定，静触头由产生的吸力带动，上述设置即可较好的实现触头的分开、合并，有效的缩短了分闸时间。

作为优选，灭弧室内壁套设有线圈，线圈内部连接于静铁芯，静铁芯下方设有衔铁，衔铁固接于波纹管屏蔽罩外侧。线圈套设在灭弧室内壁，在遇到故障时，线圈通电，在衔铁、静铁芯气隙中构成磁路，产生吸力趋使衔铁带动波纹管屏蔽罩与连接波纹管屏蔽罩的静导电杆向分闸方向运动，达到分闸位置，两个触头即可实现电路分断。

作为优选，静导电杆内部中空，静导电杆内部设有散热块，散热块与静触头内开设的散热凹槽相匹配，散热块顶部连接压缩弹簧一端，压缩弹簧的另一端连接支撑杆，支撑杆穿过波纹管连接封板底面。本发明将散热体安装在静导电杆内，静触头分闸收缩时散热体会与静触头一面紧贴，此时，散热体将静触头所产生的热量吸走，减小了静触头上的热量，散热体可将吸收的热量快速消失，从而避免了高压真空断路器温度过高而影响波纹管的疲劳强度，确保波纹管具有较长的使用寿命，同时真空灭弧室具有较好的真空度。

作为优选，静触头与动触头表面开设有至少三条斜槽，且斜槽与触头平面呈30°-35°斜角，斜槽两侧侧壁粘附有活性炭层，静触头底部向下凸起与动触头顶部的凹槽相配合。在工作状态下，静触头底面的凸起与动触头顶部的凹槽相互配合，由于合闸时速度较快，合闸的瞬间会动静触头会发生弹跳，上述设计的动静触头一方面可减小触头在合闸过程中产生的弹跳，有效的防止了触头的烧损，另一方面使动静触头接触表面增大，接触后更为牢固，确保了合闸后断路器的正常运作，触头表面开设有斜槽，利用触头表面开设的斜槽将电弧分成多段，以增大电弧与冷空气的接触面，迅速散热而灭弧，同时在保证触头自身强度的情况下减少了触头的磨损也减缓了触头物质的偏移，最大程度上缩短了灭弧时间，斜槽两侧侧壁粘附有活性炭层可对灭弧时产生的有害气体进行吸附，确保了周边环境。

作为优选，传动室内设有分闸电磁阀，分闸电磁阀通过导线连接四连杆机构，四连杆机构转动端连接绝缘拉杆。当遇到过载、短路等情况时分闸电磁阀会迅速做出反应，并带动四连杆机构运动，四连杆机构带动绝缘拉杆及动导电杆，使动静触头断开，极大的提升了分断速度和分断能力，减少了分、合闸电弧。

作为优选，灭弧室底部外侧的动导电杆表面设有夹紧块，夹紧块一侧设有下出线座，灭弧室顶部一侧设有上出线座。灭弧室底部外侧的夹紧块起到紧固作用，上下出线座可连接外部组件。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的断路器结构简单，智能化程度高，使用范围广，分闸时采用了动静触头同事反向运动的设计，合闸时可减小触头在合闸过程中产生的弹跳，有效的防止了触头的烧损，还可使动静触头接触表面增大，接触后更为牢固，确保了合闸后断路器的正常运作，动静触头的特殊设置在保证强度的同时还增大了与空气的接触面积，最大程度上缩短了灭弧时间。

本发明采用了上述技术方案提供的全工况智能型固封式高压交流真空断路器，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

附图说明

图1为本发明全工况智能型固封式高压交流真空断路器的结构示意图；

图2为本发明灭弧室的内部结构示意图；

图3为本发明静导电杆的内部结构示意图；

图4为本发明静触头与动触头的结构示意图；

图5为本发明实验数据图。

附图标记说明：1传动室；2分闸电磁阀；3四连杆机构；4绝缘拉杆；5碟簧；6夹紧块；7下出线座；8软连接；9绝缘筒；10灭弧室；11上出线座；12封板；13动触头；14静触头；15动导电杆；16衔铁；17静铁芯；18线圈；19波纹管屏蔽罩；20波纹管；21导向套；22支撑杆；23静导电杆；24动盖板；25压缩弹簧；26散热块；27散热凹槽；28斜槽。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

如图1-5所示，全工况智能型固封式高压交流真空断路器，包括传动室1、绝缘筒9、灭弧室10，绝缘筒9内设有灭弧室10，灭弧室10上下两端分别连接有支撑杆22与动导电杆15，支撑杆22顶部连接封板12，动导电杆15底部连接碟簧5的顶端，碟簧5下端连接绝缘拉杆4。本发明的断路器结构简单，智能化程度高，使用范围广，灭弧器内的上下触头可在分闸时同时断开，极大缩短了分闸时间，由于支撑杆支撑于灭弧室的一端可明显减少触头分闸时所产生的晃动，保证了断路器的稳定性，绝缘筒内设置有灭弧器，该双层的设置解决了断路器密封性的问题，大大的提高了灭弧室的密封性，在灭弧室的密封性得到保证的情况下可冲入干燥的空气，保证了断路器在全工况下可正常运行。

灭弧室10内设有静触头14、动触头13、动导电杆15、静导电杆23，静导电杆23一端连接静触头14，另一端连接波纹管屏蔽罩19，波纹管屏蔽罩19与波纹管20底部活动连接，波纹管20顶部连接导向套21，静触头14的相对侧设有动触头13，动触头13底部连接动导电杆15，动导电杆15穿过灭弧室10底部的动盖板24连接碟簧5。当遇到电路故障时，为了提高分断速度，采用静触头与动触头双动的结构设计，使两个触头同时反向运动，动触头由电动导杆拉动，拉动的行程可由灭弧器底部的动盖板确定，静触头由产生的吸力带动，上述设置即可较好的实现触头的分开、合并，有效的缩短了分闸时间。

灭弧室10内壁套设有线圈18，线圈18内部连接于静铁芯17，静铁芯17下方设有衔铁16，衔铁16固接于波纹管屏蔽罩19外侧。线圈套设在灭弧室内壁，在遇到故障时，线圈通电，在衔铁、静铁芯气隙中构成磁路，产生吸力趋使衔铁带动波纹管屏蔽罩与连接波纹管屏蔽罩的静导电杆向分闸方向运动，达到分闸位置，两个触头即可实现电路分断。

静导电杆23内部中空，静导电杆23内部设有散热块26，散热块26与静触头14内开设的散热凹槽27相匹配，散热块26顶部连接压缩弹簧25一端，压缩弹簧25的另一端连接支撑杆，支撑杆穿过波纹管20连接封板12底面。本发明将散热体安装在静导电杆内，静触头分闸收缩时散热体会与静触头一面紧贴，此时，散热体将静触头所产生的热量吸走，减小了静触头上的热量，散热体可将吸收的热量快速消失，从而避免了高压真空断路器温度过高而影响波纹管的疲劳强度，确保波纹管具有较长的使用寿命，同时真空灭弧室具有较好的真空度。

静触头14与动触头13表面开设有至少三条斜槽28，且斜槽28与触头平面呈30°-35°斜角，斜槽28两侧侧壁粘附有活性炭层，静触头14底部向下凸起与动触头13顶部的凹槽相配合。在工作状态下，静触头底面的凸起与动触头顶部的凹槽相互配合，由于合闸时速度较快，合闸的瞬间会动静触头会发生弹跳，上述设计的动静触头一方面可减小触头在合闸过程中产生的弹跳，有效的防止了触头的烧损，另一方面使动静触头接触表面增大，接触后更为牢固，确保了合闸后断路器的正常运作，触头表面开设有斜槽，利用触头表面开设的斜槽将电弧分成多段，以增大电弧与冷空气的接触面，迅速散热而灭弧，同时在保证触头自身强度的情况下减少了触头的磨损也减缓了触头物质的偏移，最大程度上缩短了灭弧时间，斜槽两侧侧壁粘附有活性炭层可对灭弧时产生的有害气体进行吸附，确保了周边环境。

传动室1内设有分闸电磁阀2，分闸电磁阀2通过导线连接四连杆机构3，四连杆机构3转动端连接绝缘拉杆4。当遇到过载、短路等情况时分闸电磁阀会迅速做出反应，并带动四连杆机构运动，四连杆机构带动绝缘拉杆及动导电杆，使动静触头断开，极大的提升了分断速度和分断能力，减少了分、合闸电弧。

灭弧室10底部外侧的动导电杆15表面设有夹紧块6，夹紧块6一侧设有下出线座7，灭弧室10顶部一侧设有上出线座11。灭弧室底部外侧的夹紧块起到紧固作用，上下出线座可连接外部组件。

实施例2：

本发明全工况智能型固封式高压交流真空断路器在实际使用过程中：分闸时，分闸电磁阀2会迅速做出反应，并带动四连杆机构运动3，四连杆机构3带动绝缘拉杆4及动导电杆15，使动触头13向下运动，与此同时灭弧室10内壁的线圈18通电，在衔铁16、静铁芯17气隙中构成磁路，产生吸力趋使衔铁16带动波纹管屏蔽罩19与连接波纹管屏蔽罩的静导电杆23向分闸方向运动，达到分闸位置，两个触头即可实现电路分断，该双向运动的分闸可缩短分闸时间，由于动静触头的特殊设置增大电弧与冷空气的接触面，迅速散热而灭弧，同时在保证触头自身强度的情况下减少了触头的磨损也减缓了触头物质的偏移，合闸时，分闸电磁阀2推动动导电杆15顶部的向动触头13上运动，线圈18失电，静触头14通过自身重力与动触头13合并，确保了合闸后断路器的正常运作。

实施例3：

选取本发明的真空断路器(实验组)与市场上同类型的真空断路器(对照组)进行灭弧时间的测试实验，两组断路器的线圈电压为DC220V、主触头约定发热电流为150A、动静触头的开距、接触行程、触头接触压力、平均合闸时间等参数都设为一致，通过多次不同实验电流来判断灭弧时间，其测试的时间常数为L/R＝0.8ms。

由附图5可以看出，实验组与对照组在常数为L/R＝0.8时，实验组灭弧整体的灭弧时间在1.3ms-1.7ms之间而对照组的整体灭弧整体的灭弧时间在1.63ms-1.88ms之间，实验组的灭弧时间明显优于对照组。

上述实施例1-3中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不作详细叙述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (3)

1.全工况智能型固封式高压交流真空断路器，包括传动室(1)、绝缘筒(9)、灭弧室(10)，其特征在于：所述绝缘筒(9)内设有灭弧室(10)，所述灭弧室(10)上下两端分别连接有支撑杆(22)与动导电杆(15)，所述支撑杆(22)顶部连接封板(12)，所述动导电杆(15)底部连接碟簧(5)的顶端，所述碟簧(5)下端连接绝缘拉杆(4)；

灭弧室(10)内设有静触头(14)、动触头(13)、动导电杆(15)、静导电杆(23)，所述静导电杆(23)一端连接静触头(14) ，另一端连接波纹管屏蔽罩(19) ，所述波纹管屏蔽罩(19)与波纹管(20)底部活动连接，所述波纹管(20)顶部连接导向套(21)，所述静触头(14)的相对侧设有动触头(13)，所述动触头(13)底部连接动导电杆(15)，所述动导电杆(15)穿过灭弧室(10)底部的动盖板(24)连接碟簧(5)；

所述静触头(14)与动触头(13)表面开设有至少三条斜槽(28)，且斜槽(28)与触头平面呈30°-35°斜角，所述斜槽(28)两侧侧壁粘附有活性炭层，所述静触头(14)底部向下凸起与动触头(13)顶部的凹槽相配合；

所述静导电杆(23)内部中空，所述静导电杆(23)内部设有散热块(26)，所述散热块(26)与静触头(14)内开设的散热凹槽(27)相匹配，所述散热块(26)顶部连接压缩弹簧(25)一端，所述压缩弹簧(25)的另一端连接支撑杆，所述支撑杆穿过波纹管(20)连接封板(12)底面；

全工况智能型固封式高压交流真空断路器使用方法为：分闸时，分闸电磁阀（2）做出反应，并带动四连杆机构运动（3），四连杆机构（3）带动绝缘拉杆（4）及动导电杆（15），使动触头（13）向下运动，与此同时灭弧室（10）内壁的线圈（18）通电，在衔铁（16）、静铁芯（17）气隙中构成磁路，产生吸力趋使衔铁（16）带动波纹管屏蔽罩（19）与连接波纹管屏蔽罩的静导电杆（23）向分闸方向运动，达到分闸位置，两个触头即可实现电路分断，双向运动的分闸缩短分闸时间，由于动静触头的设置增大电弧与冷空气的接触面，迅速散热而灭弧，合闸时，分闸电磁阀（2）推动动导电杆（15）顶部的向动触头（13）上运动，线圈（18）失电，静触头（14）通过自身重力与动触头（13）合并；

所述传动室(1)内设有分闸电磁阀(2)，所述分闸电磁阀(2)通过导线连接四连杆机构(3)，所述四连杆机构(3)转动端连接绝缘拉杆(4)。

2.根据权利要求1所述的全工况智能型固封式高压交流真空断路器，其特征在于：所述灭弧室(10)内壁套设有线圈(18)，所述线圈(18)内部连接于静铁芯(17)，所述静铁芯(17)下方设有衔铁(16)，所述衔铁(16)固接于波纹管屏蔽罩(19)外侧。

3.根据权利要求1所述的全工况智能型固封式高压交流真空断路器，其特征在于：所述灭弧室(10)底部外侧的动导电杆(15)表面设有夹紧块(6)，所述夹紧块(6)一侧设有下出线座(7)，所述灭弧室(10)顶部一侧设有上出线座(11)。

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