CN111524760A - 一种快速断路器及新型跌落式速断器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速断路器及新型跌落式断路器，所述新型跌落式速断器，包括基座、跌落机构和快速断路器，所述快速断路器包括可分离式导电件结构、推动机构和检测控制模块。本发明的有益效果在于本发明的结构简单，工作可靠，瞬时断路。

Description

一种快速断路器及新型跌落式速断器

技术领域

本发明涉及一种断路装置，特别是一种基于真空灭弧技术的快速断路器及跌落式速断器。

背景技术

目前在中低压配电线路和配电变压器中安装跌落式熔断器作为短路保护开关，可缩小停电范围，因其有一个明显的断开点，具备了隔离开关的功能，给检修段线路和设备创造了一个安全作业环境，提高了检修人员的安全性。其安装在配电变压器上，可以作为配电变压器的主保护，在中高压配电线路和配电变压器中普遍使用。

跌落式熔断器工作原理是熔丝管两端的动触头依靠熔丝(熔体)系紧，将上动触头推入“鸭嘴”凸出部分后，磷铜片等制成的上静触头顶着上动触头，故而熔丝管牢固地卡在“鸭嘴”里。当短路电流通过熔丝使其熔断时，会产生电弧，熔丝管内衬的铜纸管在电弧作用下产生大量的气体。因熔丝管上端被封死，气体向下端喷出，吹灭电弧。由于熔丝熔断，熔丝管的上下动触头失去熔丝的系紧力，在熔丝管自身重力和上、下静触头弹簧片的作用下，熔丝管迅速跌落，使电路断开，切除故障段线路或者故障设备。

这种跌落式熔断器使用中存在一些问题：

1、后段设备出现短路故障时，熔体开断弧前时间较长，有极大的可能会出现熔体在变电站出线开关切断故障电流前无法熔断的情况，导致跌落式熔断器无法正确隔离故障点，线路重合闸时故障设备再次短路，造成线路重合闸失败，全线停电。

2、受灭弧介质及熔管内壁产气材质影响，产气量少、速率低，电弧产生时不能有效吹弧和冷却，造成灭弧能力差。

3、跌落式熔断器普遍安装在户外，受自然环境风雨影响，熔管内消弧管易受潮膨胀，发生内径减小或堵塞等情况。当发生故障时，熔丝烧断，但由于消弧管内径减小或出现堵塞，堵塞部位会将已熔断的熔丝连接导线夹紧，导致当熔丝熔断时熔管仍较长时间保持原状态，不能快速跌落，而电弧在熔管中未被切断，最终出现连续电弧，使得保险管烧坏，造成线路重合闸失败，全线停电。

因此，有必要采取措施以便尽可能快速、可靠的切断隔离故障点，保障电网运行。当出现短路故障时，熔断器要在变电站出线开关启动重合闸(通常60ms)前，可靠切断故障线路，使变电站出线开关合闸成功，无故障线路能正常供电，不受故障线路的影响。

首先，可以通过适当的设计，改变断口形成方式，能够可靠，快速断开故障线路，其次可以借助于合适的传感器来更快更准确监测到电流的异常。

为实现在60ms以内断开故障线路，出现了一种通过炸药爆炸推动割刀运动，切断熔丝形成断口，切断故障线路的方式。此方式在空气中切断熔丝，在高压环境下极易拉弧，燃弧时间过长，无法完全切断故障电流，同时拉弧会产生高温，会发生爆炸和产生明火，损坏设备或发生火灾，若要及时灭弧，技术难度大，成本高。

CN200820028343.9公开了一种基于火药爆炸的原理的切断隔离装置，它通过火药直接炸断熔丝，起到快速切断的效果。

上述专利采用火药爆炸的威力直接炸断熔丝的方式，该方法虽然直接快速，但是火药安装在导流排上，在变化的大电流产生的电磁场影响下，可能引起火药爆炸，造成误动作，导流排在变化的大电流作用下会发热，也可能引起火药爆炸，造成误动作；使整个装置失效，造成严重的损失。上述专利采用将导流排炸开翻转的方式形成断口，需要的空间较大，因此产品的体积过大。另外开关炸开动作后，整个开关需更换，使用成本过高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供快速断路器以及包含该快速断路器的跌落式速断器，其能够快速(25ms内)、准确、可靠切断故障线路，能有效防止变电站出线开关合闸失败，使无故障线路能正常供电，不受故障线路的影响，提高装置安全可靠性和经济性，可应用于中低压配电线路分支线和配电变压器的断路保护。

本发明采用的技术方案为：

一种快速断路器，包括可分离式导电件结构、推动机构和检测控制模块；

所述可分离式导电结构包括绝缘外壳、静触头和动触头，绝缘外壳内设置有真空腔，静触头和动触头的一端在真空腔内电接触，静触头的另一端与设置在绝缘外壳上的导电杆电连接，动触头的另一端伸出绝缘外壳；

所述推动机构包括：设置在绝缘外壳内可供活塞移动的缸体、活塞，缸体的顶部设置有推力发生器，所述活塞上设置有推力杆，推力杆端部伸出绝缘外壳与连板相连，连板的另一端与动触头相连。

按上述方案，所述绝缘外壳上还设置有限位管，推力杆穿过限位管。

按上述方案，所述活塞的轴线与动触头的轴线平行。

按上述方案，还包括限位结构件，所述限位结构件的一端通过转轴安设绝缘外壳上，转轴上设置有扭簧，使限位结构件与连板紧接触，所述限位结构件与连板接触的一侧设置有限位槽，连板在推力杆的推动下可卡在限位槽内。

按上述方案，所述推力发生器为气体发生器或电磁阀。

按上述方案，所述动触头上设置有压簧，通过压簧将动触头和静触头压紧电接触。

按上述方案：还包括跌落开锁机构，包括固定在外壳上的基杆，与基杆转动连接摇杆，摇杆端部设置有挂钩，摇杆上设置有腰圆孔，摇杆的腰圆孔与设置在动触头端部的销轴活动连接，摇杆端部的挂钩可挂住跌落机构的锁止片，防止跌落机构松开。

按上述方案，所述推力杆与绝缘外壳接触的区域设置有两个绝缘环。

一种新型跌落式速断器，包括基座、跌落机构和快速断路器，所述快速断路器为上述任意一种快速断路器。

本发明的动作原理在于：

1、检测控制模块通过电流互感器采集线路电流信号并检测判断电流峰值(或有效值)。当线路发生过负载或短路故障，电流超出设定定值时，检测控制模块发出驱动信号，推力发生器产生推力，推动活塞向下移动，推力杆在活塞的带动下同步向下移动，推力杆的推力通过连板传给动触头，动触头同步向下移动，从而使动触头和静触头分开，实现断电。

2、动触头向下移动的同时，带动摇杆逆时针转动，摇杆端部的挂钩不再限位锁止片，从而使跌落机构松开，跌落式速断器的右半部分(导电杆、可分离式导电结构、推动机构等)在重力的作用下翻转，实现可视化断口。

3、推力杆向下移动的同时，带动连板同步向下移动，由于限位机构在扭簧的作用下紧挨着连板，连板就会卡入到限位结构的限位槽内，可有效防止动触头回退与静触头电接触，也可防止因推力发生器产生的推力过大，导致动触头位移过大而破坏真空腔。

本发明专利的技术优势在于：

1、跌落式速断器安装在中低压配电线路分支线上，出现过负载或短路故障时，在25ms内可靠断开故障线路，避免上级断路开关重合闸失效，造成大面积停电；

2、线路产生故障后，产品断口在真空灭弧室内形成，燃弧时间极短(10ms以内)，产品不会在空气中产生电弧和高温气体及其它物质，避免电气火灾和电气爆炸，不会污染环境；

3、产品采用检测控制电路对线路中的电流进行监测和控制，反应灵敏度高，控制精准；可根据用户需求设置产品动作条件；

4、跌落机构采用传统跌落式熔断器的跌落机构和基座，配套技术成熟，直接替换，并且具有传统跌落式熔断器可视化断口的特点，维修工人肉眼可观察；

5、由于设置了限位结构件，在连板向下运动到一定位置后，限位结构件在扭簧作用下逆时针绕轴旋转，连板运动到一定位置后被旋转后的限位结构件的限位槽的下端面挡住，停止向下运动，在压簧作用下动触头向上回退，防止动触头超行程运动而使真空管漏气，导致断口拉弧，延长切断电流的时间；连板回退到一定位置后被旋转后的限位结构件的限位槽的上端面卡住，动触头停止，使动触头与静触头形成稳定的安全距离，可靠切断故障电流；

6、由于设置了限位管，防止推力杆在移动过程中发生偏移从而损坏缸体，也保证连板传导给动触头的力与推力杆的推力同向。

7、整体结构简单、紧促可靠。

附图说明

图1本发明跌落式速断器结构简图；

图2本发明跌落式速断器结构简图(部分剖视)；

图3本发明快速断路器结构简图；

图4图3A向局部视图；

图5图2的局部放大图；

图6本发明检测控制模块电路结构简图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。

图1至6具体示出了本专利的结构特点，下面结合图1和图6具体说明本发明实施例。

一种新型跌落式速断器，包括基座100、跌落机构200和快速断路器300。

所述快速断路器300，包括可分离式导电件结构、推动机构和检测控制模块；所述可分离式导电结构包括绝缘外壳11、静触头10和动触头8，绝缘外壳11内设置有真空腔9，静触头10和动触头8的一端在真空腔9内电接触，静触头10的另一端与设置在绝缘外壳11上的导电杆19电连接，动触头8的另一端伸出绝缘外壳11；

所述推动机构包括：设置在绝缘外壳11内可供活塞2移动的缸体3、活塞2，缸体3的顶部设置有推力发生器1，所述活塞2上设置有推力杆4，推力杆4端部伸出绝缘外壳11与连板6固定连接，连板6的另一端与动触头8固定连接。

按上述方案，所述绝缘外壳11上还设置有限位管18，推力杆4穿过限位管18。

按上述方案，所述活塞2的轴线与动触头8的轴线平行。

按上述方案，还包括限位结构件13，所述限位结构件13的一端通过转轴安设绝缘外壳11上，转轴上设置有扭簧12，使限位结构件13与连板6紧接触，所述限位结构件13与连板6接触的一侧设置有限位槽，连板6在推力杆4的推动下可卡在限位槽内。

按上述方案，所述推力发生器1为气体发生器或电磁阀，本实施例中的推力发生器1为气体发生器。

按上述方案，所述动触头8上设置有压簧7，通过压簧7将动触头8和静触头10压紧电接触。

按上述方案：还包括跌落开锁机构，包括固定在绝缘外壳上的基杆17，与基杆17转动连接摇杆16，摇杆16端部设置有挂钩，摇杆16上设置有腰圆孔，摇杆的腰圆孔与设置在动触头8端部的销轴15活动连接，摇杆16端部的挂钩可挂住跌落机构的锁止片14，防止跌落机构松开。

按上述方案，所述推力杆4与绝缘外壳接触的区域设置有两个绝缘环5。

检测控制模块包括取电模块、电流测量模块、控制模块、驱动模块和通讯模块。

取电模块利用特制的取电线圈从输电线获取能量，为系统提供稳定的工作电源和驱动电源。电流测量模块实时监测线路电流，当故障发生时，线路电流超过设定的动作定值，模块输出动作信号。控制模块将电流测量模块输出的动作信号调整为规则的控制信号。驱动模块接收控制信号，驱动推力发生器迅速产生推力，推动活塞移动，迅速断开故障线路，继而速断器跌落，形成明显断点，达到切断故障电流的目的。上电保护模块用于避开线路上电时产生的励磁电流。

通讯模块可与主站或特定设备通信，上传速断器分闸、合闸状态；上传线路电流等线路状态；接收指令，远程控制速断器分闸等。

Claims (9)

1.一种快速断路器，包括可分离式导电件结构、推动机构和检测控制模块，其特征在于：

所述可分离式导电结构包括绝缘外壳、静触头和动触头，绝缘外壳内设置有真空腔，静触头和动触头的一端在真空腔内电接触，静触头的另一端与设置在绝缘外壳上的导电杆电连接，动触头的另一端伸出绝缘外壳；

所述推动机构包括：设置在绝缘外壳内可供活塞移动的缸体、活塞，缸体的顶部设置有推力发生器，所述活塞上设置有推力杆，推力杆端部伸出绝缘外壳与连板相连，连板的另一端与动触头相连。

2.根据权利要求1所述的快速断路器，其特征在于：所述绝缘外壳上还设置有限位管，推力杆穿过限位管。

3.根据权利要求1所述的快速断路器，其特征在于：所述活塞的轴线与动触头的轴线平行。

4.根据权利要求1、2或3所述的快速断路器，其特征在于：还包括限位结构件，所述限位结构件的一端通过转轴安设绝缘外壳上，转轴上设置有扭簧，使限位结构件与连板紧接触，所述限位结构件与连板接触的一侧设置有限位槽，连板在推力杆的推动下可卡在限位槽内。

5.根据权利要求1所述的快速断路器，其特征在于：所述推力发生器为气体发生器或电磁阀。

6.根据权利要求1所述的快速断路器，其特征在于：所述动触头上设置有压簧，通过压簧将动触头和静触头压紧电接触。

7.根据权利要求1所述的快速断路器，其特征在于：还包括跌落开锁机构，包括固定在外壳上的基杆，与基杆转动连接摇杆，摇杆端部设置有挂钩，摇杆上设置有腰圆孔，摇杆的腰圆孔与设置在动触头端部的销轴活动连接，摇杆端部的挂钩可挂住跌落机构的锁止片，防止跌落机构松开。

8.根据权利要求1所述的快速断路器，其特征在于：所述推力杆与绝缘外壳接触的区域设置有两个绝缘环。

9.一种新型跌落式速断器，包括基座、跌落机构和快速断路器，所述快速断路器为权利要求1至8中任意一种快速断路器。

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