CN112259407B - 高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置及工作方法，装置主要包括：机构绝缘输出杆、传动套、输出连接杆、主轴拐臂、主轴、传动连接杆、传动连接件、传动杆、斥力机构分合闸线圈和斥力盘等结构。该合分闸传动保持装置分别与三相动触头结构相连，通过传动套部件结构的特殊设计，避免了在合闸过程中由于三相传动部件尺寸链误差累积所导致的仅单相关合问题，同时又去掉了触头弹簧结构，在不降低快速真空断路器分闸速度的同时，提高了三相断路器运行可靠性。此外通过拐臂结构的设计，降低了机构运动部件的质量，提高了机构的机械寿命。

Description

高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置及工作方法

技术领域

本发明属于快速真空开关技术领域，尤其涉及一种高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置。

技术背景

我国国民经济的持续增长和高端制造业的快速发展，对电力系统安全稳定运行水平提出了更高的要求。现阶段随着电网规模的不断扩大，各电压等级电力系统短路电流水平持续攀升，严重威胁系统和设备的安全可靠运行。受现有断路器开断容量不足以及合分闸时间过长等限制，系统超标短路电流的治理困难，系统运行的稳定性难以有效保障，电能质量难以显著提升。快速真空开关相比传统机械式开关，具有更低的合分闸时间和分散度，更快的合分闸速度等特点，可实现电力系统短路故障的快速切除，缩减故障引起供电电压暂降和供电中断时间，大幅提升系统运行的暂态稳定性和供电质量，在高压交、直流开断领域具有广阔的应用前景，是现阶段直流开断与高压交流开断技术领域的研究热点。

然而，在高压三相交流系统中现有快速真空开关大都采用分立式操动技术，即单台真空灭弧室配单个操动机构，一方面操动机构经济成本大幅增加；另一方面分离式操动技术加剧了三相快速真空开关运行可靠性风险，限制了快速真空开关在现有电力系统的推广应用。而三相共机构快速真空开关能够同时兼顾经济与可靠性，在电力系统中发挥着重要作用。但现有三相共机构快速真空开关的操动机构零部件之间采用刚性连接的方式，并在触头位置添加触头弹簧，这大大提高了快速开关的分闸时间，降低了快速开关的固有优势，而如果直接去掉触头弹簧，会出现由三相传动部件尺寸链误差累积所导致的仅单相关合问题，这也大大降低了三相共机构快速真空开关的可靠性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置，该合分闸传动保持装置分别与三相动触头结构相连，去掉了传统操动机构的连接在绝缘输出杆上端和灭弧室之间的触头弹簧，使得机构在接收分闸信号后，能快速进行分闸操作，提高操动机构分闸的快速性；该装置通过在传动套下方开一键型孔，并添加双稳弹簧配合驱动传动套，避免了当三相处于合闸位时，由于三相传动部件尺寸链误差累积所导致的仅单相关合的问题；输出连接杆、主轴拐臂和主轴之间通过销轴的连接方式以及主轴转动而非运动的设计，降低了机构的运动质量，提高了运动部件的机械寿命，同时实现了三相同步快速合分闸的功能，具有结构简单、成本低、可靠性高的特点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置，包括：机构绝缘输出杆1、传动套2、输出连接杆4、主轴拐臂6、主轴7、传动连接件8、传动连接杆10、传动杆12、斥力机构上盖板13、斥力机构分闸线圈14、传动支撑套15、斥力机构合闸线圈16、斥力机构下盖板17、电磁斥力盘18、第一销轴3、第二销轴5、第三销轴9及螺母11；

所述传动套2套在机构绝缘输出杆1外，传动套2下端开有一长键孔19，第一销轴3穿过长键孔19将传动套2与输出连接杆4连接，形成单相传动部件，三个单相传动部件组成三相传动部件；每个单相传动部件通过连接在输出连接杆4下端的主轴拐臂6套接在主轴7上，中间相传动部件的主轴拐臂6和输出连接杆4下端分别与传动连接件8上端通过第二销轴5同轴相连，其余两相传动部件的主轴拐臂6和各自的输出连接杆4下端同轴相连，传动连接件8下端与传动连接杆10通过第三销轴9连接，传动连接杆10与传动杆12通过螺母11连接，传动杆12下端与电磁斥力盘18固定连接，斥力机构上盖板13与斥力机构分闸线圈14通过螺钉固定到传动支撑套15内部的上端，斥力机构下盖板17与斥力机构合闸线圈16通过螺钉固定到传动支撑套15内部的下端，电磁斥力盘18位于传动支撑套15内部的斥力机构分闸线圈14和斥力机构合闸线圈16之间，不工作时，电磁斥力盘18与斥力机构合闸线圈16接触。

所述传动套2采用双稳弹簧驱动，双稳弹簧一直处于压缩状态，在合闸位置时，传动套2两侧对称的双稳弹簧产生的反力作用于传动套2，经机构绝缘输出杆1传递至高压快速真空开关触头上，两边的双稳弹簧产生一个向上的合力，使得高压快速真空开关触头保持在合闸状态，在分闸位置处与合闸位置类似，双稳弹簧产生一个向下的合力，使高压快速真空开关触头能有效保持在分闸状态。

所述传动套2下端设置长键孔19，长键孔19长度的设置为第一销轴直径和三相传动部件尺寸链累积误差之和的最大值，因此在三相传动部件位于合闸位置时，传动套2在双稳弹簧的驱动力的作用下通过机构绝缘输出杆1带动高压快速真空开关触头继续向上运动，消除由于三相传动部件尺寸链累积误差所导致的仅单相关合的问题。

传动连接件8通过第二销轴5只作用于中间相传动部件的主轴拐臂6，在带动输出连接杆4运动的同时，通过带动主轴7转动，进而带动其余两相传动部件的主轴拐臂6和输出连接杆4随中间相传动部件的同步运动，实现了三相联动的合分闸传动功能；此外输出连接杆4、主轴拐臂6、传动连接件8之间采用第二销轴连接、主轴7转动代替移动的方法，降低了运动部件的质量，提高了运动部件机械寿命。

所述的高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置的工作方法，当电磁斥力机构进行合闸操作时，斥力机构合闸线圈16中通过脉冲电流，电磁斥力盘18上产生相反方向的涡流，电磁斥力盘18在电磁斥力的推动下通过传动杆12、传动连接杆10带动传动连接件8向上运动，传动连接件8通过第二销轴5带动中间相传动部件的输出连接杆4向上运动，同时传动连接件8通过第二销轴5和中间相传动部件的主轴拐臂6带动主轴7转动，主轴7的转动通过其余两相传动部件的主轴拐臂6带动其余两相传动部件的输出连接杆4随中间相传动部件的同步运动，使得每一相传动部件的输出连接杆4都通过第一销轴3顶在传动套2的长键孔19的上端，通过机构绝缘输出杆1带动每一相触头向上运动，直至合闸；当某相由于三相传动部件尺寸链累积误差而未有效合闸时，由双稳弹簧提供驱动力带动该相传动部件的传动套2继续向上运动，此时传动套2的长键孔19上端与第一销轴3脱离，直到传动套2通过机构绝缘输出杆1推动该相触头有效合闸，最后由双稳弹簧提供的驱动力保持三相触头位于有效合闸位置；

同理当电磁斥力机构接受分闸操作指令时，斥力机构分闸线圈14中通过脉冲电流，电磁斥力盘18上产生相反方向的涡流，电磁斥力盘18在电磁斥力的推动下通过传动杆12、传动连接杆10带动传动连接件8向下运动，传动连接件8通过第二销轴5带动中间相传动部件的输出连接杆4向下运动，同时传动连接件8通过第二销轴5和中间相传动部件的主轴拐臂6带动主轴7转动，主轴7的转动通过其余两相传动部件的主轴拐臂6带动其余两相传动部件的输出连接杆4随中间相传动部件的同步运动，使得每一相传动部件的输出连接杆4都通过第一销轴3顶在传动套2的长键孔19的下端，通过机构绝缘输出杆1带动每一相触头向下运动，当到达分闸位置时，双稳弹簧提供的驱动力可使得三相触头保持在分闸位置，此时第一销轴3顶在传动套2的长键孔19的上端，为下一次合闸做准备。

与现有技术相比，本发明采用三相联动合分闸传动保持装置，在不降低快速斥力机构分闸速度的同时，借助传动套部件的结构设置，避免了在合闸过程中由于三相传动部件尺寸链累积误差所导致的仅单相关合的问题，提高断路器运行可靠性，同时又去掉了触头弹簧，保证了快速真空开关分闸快速性。此外该技术通过主轴、拐臂结构的设计，降低了机构运动部件的质量，提高了机构的机械寿命，同时降低了三相断路器操动机构的成本，为三相共机构高压快速真空开关的研制提供技术支撑，同时加速助推高压快速真空开关替代传统机械式开关在电力系统的应用，促进系统安全可靠运行和电能质量的提升。

附图说明

图1为本发明高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置的示意图。

其中：1为机构绝缘输出杆、2为传动套、4为输出连接杆、6为主轴拐臂、7为主轴、8为传动连接件、10为传动连接杆、12为传动杆、13为斥力机构上盖板、14为斥力机构分闸线圈、15为传动支撑套、16为斥力机构合闸线圈、17为斥力机构下盖板、3为第一销轴、5为第二销轴、9为第三销轴、11为螺母。

图2为本发明高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置的传动套装置。其中：19为键形孔。

图3为斥力机构剖面图。其中：12为传动杆、13为斥力机构上盖板、14为斥力机构分闸线圈、15为传动支撑套、16为斥力机构合闸线圈、17为斥力机构下盖板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，本发明一种高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置，包括：机构绝缘输出杆1、传动套2、输出连接杆4、主轴拐臂6、主轴7、、传动连接件8、传动连接杆10、传动杆12、斥力机构上盖板13、斥力机构分闸线圈14、传动支撑套15、斥力机构合闸线圈16、斥力机构下盖板17、电磁斥力盘18、第一销轴3、第二销轴5、第三销轴9及螺母11。

所述传动套2套在机构绝缘输出杆1外，传动套2下端开有一长键孔19，第一销轴3穿过长键孔19将传动套2与输出连接杆4连接，形成单相传动部件，三个单相传动部件组成三相传动部件；每个单相传动部件通过连接在输出连接杆4下端的主轴拐臂6套接在主轴7上，中间相传动部件的主轴拐臂6和输出连接杆4下端分别与传动连接件8上端通过第二销轴5同轴相连，其余两相传动部件的主轴拐臂6和各自的输出连接杆4下端同轴相连，传动连接件8下端与传动连接杆10通过第三销轴9连接，传动连接杆10与传动杆12通过螺母11连接，传动杆12下端与电磁斥力盘18固定连接，斥力机构上盖板13与斥力机构分闸线圈14通过螺钉固定到传动支撑套15内部的上端，斥力机构下盖板17与斥力机构合闸线圈16通过螺钉固定到传动支撑套15内部的下端，电磁斥力盘18位于传动支撑套15内部的斥力机构分闸线圈14和斥力机构合闸线圈16之间，不工作时，电磁斥力盘18与斥力机构合闸线圈16接触。

所述高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置，去掉了现有操动机构的连接在机构绝缘输出杆杆1上端和灭弧室之间的触头弹簧，使得机构在接收分闸信号后，能快速进行分闸操作，提高操动机构分闸的快速性。

机构绝缘输出杆1采用直径30mm，长105mm的绝缘材料环氧树脂，一方面防止灭弧室两端的高电压加到下方操动机构上，另一方面在分合闸过程中，绝缘材料可以吸收部分由分合闸引起的机械波，减少噪音。此外机构绝缘输出杆1底部加工成外螺纹状，传动套2的上端加工成内螺纹状，两者通过螺纹连接，使得连接更紧密。

如图2所示，传动套2下端开有一长键孔19，长键孔长度的设置为第一销轴直径和三相传动部件尺寸链累积误差之和的最大值，长键孔宽度与第一销轴3直径相同，此外传动套2两侧采用双稳弹簧驱动，当某一相未有效合闸时，双稳弹簧可带动该相传动套2继续向上运动，直至有效合闸，消除由于三相传动部件尺寸链累积误差所导致的仅单相关合的问题。

主轴7采用直径43mm、长度832mm的不锈钢材料，并固定在操动机构相应位置，主轴7外侧与各相传动部件的主轴拐臂6内侧通过齿轮咬合，在动作时，主轴7无需移动，只需转动即可带动三相实现同步运动，降低了运动部件的质量，提高了机构的机械寿命。

传动连接杆10上端通过第三销轴9与传动连接件8相连，下端通过螺母11与传动杆12上端连接，当电磁斥力盘18与斥力机构分闸线圈14或斥力机构合闸线圈16距离较近时，可通过调节螺母11，来调节电磁斥力盘18与线圈距离，防止电磁斥力盘18在运动过程中与线圈发生碰撞，损坏线圈。

电磁斥力盘18采用铝制材料，质量较小，可降低运动部件的运动质量；此外斥力机构分闸线圈14或斥力机构合闸线圈16采用树脂浇灌，有利于提高线圈的机械强度。

当电磁斥力机构进行合闸操作时，斥力机构合闸线圈16中通过脉冲电流，电磁斥力盘18上产生相反方向的涡流，电磁斥力盘18在电磁斥力的推动下通过传动杆12、传动连接杆10带动传动连接件8向上运动，传动连接件8通过第二销轴5带动中间相传动部件的输出连接杆4向上运动，同时传动连接件8通过第二销轴5和中间相传动部件的主轴拐臂6带动主轴7转动，主轴7的转动通过其余两相传动部件的主轴拐臂6带动其余两相传动部件的输出连接杆4随中间相传动部件的同步运动，使得每一相传动部件的输出连接杆4都通过第一销轴3顶在传动套2的长键孔19的上端，通过机构绝缘输出杆1带动每一相触头向上运动，直至合闸，当某相由于三相传动部件尺寸链累积误差而未有效合闸时，由双稳弹簧提供驱动力带动该相传动部件的传动套2继续向上运动，此时传动套2的长键孔19上端与第一销轴3脱离，直到传动套2通过机构绝缘输出杆1推动该相触头有效合闸，最后由双稳弹簧提供的驱动力保持三相触头位于有效合闸位置。

同理当电磁斥力机构接受分闸操作指令时，斥力机构分闸线圈14中通过脉冲电流，电磁斥力盘18上产生相反方向的涡流，电磁斥力盘18在电磁斥力的推动下通过传动连接杆10、传动杆12带动传动连接件8向下运动，传动连接件8通过第二销轴5带动中间相传动部件的输出连接杆4向下运动，同时传动连接件8通过第二销轴5和中间相传动部件的主轴拐臂6带动主轴7转动，主轴7的转动通过其余两相传动部件的主轴拐臂6带动其余两相传动部件的输出连接杆4随中间相传动部件的同步运动，使得每一相传动部件的输出连接杆4都通过第一销轴3顶在传动套2的长键孔19的下端，通过机构绝缘输出杆1带动每一相触头向下运动，当到达分闸位置时，双稳弹簧提供的驱动力可使得三相触头保持在分闸位置，此时第一销轴3顶在传动套2的长键孔19的上端，为下一次合闸做准备。

Claims (5)

1.一种高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置，其特征在于：包括：机构绝缘输出杆(1)、传动套(2)、输出连接杆(4)、主轴拐臂(6)、主轴(7)、传动连接件(8)、传动连接杆(10)、传动杆(12)、斥力机构上盖板(13)、斥力机构分闸线圈(14)、传动支撑套(15)、斥力机构合闸线圈(16)、斥力机构下盖板(17)、电磁斥力盘(18)、第一销轴(3)、第二销轴(5)、第三销轴(9)及螺母(11)；

所述传动套(2)套在机构绝缘输出杆(1)外，传动套(2)下端开有一长键孔(19)，第一销轴(3)穿过长键孔(19)将传动套(2)与输出连接杆(4)连接，形成单相传动部件，三个单相传动部件组成三相传动部件；每个单相传动部件通过连接在输出连接杆(4)下端的主轴拐臂(6)套接在主轴(7)上，中间相传动部件的主轴拐臂(6)和输出连接杆(4)下端分别与传动连接件(8)上端通过第二销轴(5)同轴相连，其余两相传动部件的主轴拐臂(6)和各自的输出连接杆(4)下端同轴相连，传动连接件(8)下端与传动连接杆(10)通过第三销轴(9)连接，传动连接杆(10)与传动杆(12)通过螺母(11)连接，传动杆(12)下端与电磁斥力盘(18)固定连接，斥力机构上盖板(13)与斥力机构分闸线圈(14)通过螺钉固定到传动支撑套(15)内部的上端，斥力机构下盖板(17)与斥力机构合闸线圈(16)通过螺钉固定到传动支撑套(15)内部的下端，电磁斥力盘(18)位于传动支撑套(15)内部的斥力机构分闸线圈(14)和斥力机构合闸线圈(16)之间，不工作时，电磁斥力盘(18)与斥力机构合闸线圈(16)接触。

2.根据权利要求1所述高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置，其特征在于：所述传动套(2)采用双稳弹簧驱动，双稳弹簧一直处于压缩状态，在合闸位置时，传动套(2)两侧对称的双稳弹簧产生的反力作用于传动套(2)，经机构绝缘输出杆(1)传递至高压快速真空开关触头上，两边的双稳弹簧产生一个向上的合力，使得高压快速真空开关触头保持在合闸状态，在分闸位置处与合闸位置类似，双稳弹簧产生一个向下的合力，使高压快速真空开关触头能有效保持在分闸状态。

3.根据权利要求2所述高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置，其特征在于：所述传动套(2)下端设置长键孔(19)，长键孔(19)长度的设置为第一销轴(3)直径和三相传动部件尺寸链累积误差之和的最大值，因此在三相传动部件位于合闸位置时，传动套(2)在双稳弹簧的驱动力的作用下通过机构绝缘输出杆(1)带动高压快速真空开关触头继续向上运动，消除由于三相传动部件尺寸链累积误差所导致的仅单相关合的问题。

4.根据权利要求1所述高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置，其特征在于：传动连接件(8)通过第二销轴(5)只作用于中间相传动部件的主轴拐臂(6)，在带动输出连接杆(4)运动的同时，通过带动主轴(7)转动，进而带动其余两相传动部件的主轴拐臂(6)和输出连接杆(4)随中间相传动部件的同步运动，实现了三相联动的合分闸传动功能；此外输出连接杆(4)、主轴拐臂(6)、传动连接件(8)之间采用第二销轴连接、主轴(7)转动代替移动的方法，降低了运动部件的质量，提高了运动部件机械寿命。

5.权利要求1至4任一项所述的高压快速真空开关三相联动合分闸传动保持装置的工作方法，其特征在于：当电磁斥力机构进行合闸操作时，斥力机构合闸线圈(16)中通过脉冲电流，电磁斥力盘(18)上产生相反方向的涡流，电磁斥力盘(18)在电磁斥力的推动下通过传动杆(12)、传动连接杆(10)带动传动连接件(8)向上运动，传动连接件(8)通过第二销轴(5)带动中间相传动部件的输出连接杆(4)向上运动，同时传动连接件(8)通过第二销轴(5)和中间相传动部件的主轴拐臂(6)带动主轴(7)转动，主轴(7)的转动通过其余两相传动部件的主轴拐臂(6)带动其余两相传动部件的输出连接杆(4)随中间相传动部件的同步运动，使得每一相传动部件的输出连接杆(4)都通过第一销轴(3)顶在传动套(2)的长键孔(19)的上端，通过机构绝缘输出杆(1)带动每一相触头向上运动，直至合闸；当某相由于三相传动部件尺寸链累积误差而未有效合闸时，由双稳弹簧提供驱动力带动该相传动部件的传动套(2)继续向上运动，此时传动套(2)的长键孔(19)上端与第一销轴(3)脱离，直到传动套(2)通过机构绝缘输出杆(1)推动该相触头有效合闸，最后由双稳弹簧提供的驱动力保持三相触头位于有效合闸位置；

同理当电磁斥力机构接受分闸操作指令时，斥力机构分闸线圈(14)中通过脉冲电流，电磁斥力盘(18)上产生相反方向的涡流，电磁斥力盘(18)在电磁斥力的推动下通过传动杆(12)、传动连接杆(10)带动传动连接件(8)向下运动，传动连接件(8)通过第二销轴(5)带动中间相传动部件的输出连接杆(4)向下运动，同时传动连接件(8)通过第二销轴(5)和中间相传动部件的主轴拐臂(6)带动主轴(7)转动，主轴(7)的转动通过其余两相传动部件的主轴拐臂(6)带动其余两相传动部件的输出连接杆(4)随中间相传动部件的同步运动，使得每一相传动部件的输出连接杆(4)都通过第一销轴(3)顶在传动套(2)的长键孔(19)的下端，通过机构绝缘输出杆(1)带动每一相触头向下运动，当到达分闸位置时，双稳弹簧提供的驱动力可使得三相触头保持在分闸位置，此时第一销轴(3)顶在传动套(2)的长键孔(19)的上端，为下一次合闸做准备。

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