CN113161192A - 一种磁场增强型的真空断路器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种磁场增强型的真空断路器，包括真空灭弧室、杯状纵磁静触头、线圈、电流互感器、智能双刀开关、电阻、升流器和继电器，其中，所述真空灭弧室内固定连接有杯状纵磁触头，所述杯状纵磁触头的数量为两个，两个所述杯状纵磁触头中间设有线圈，所述线圈的引出端连接有升流器，所述升流器连接有智能双刀开关，所述智能双刀开关连接有电阻，所述智能双刀开关被配置为接收电流互感器的电流信号，所述智能双刀开关还与继电器通过信号连接。在开断短路电流的过程中，本申请内的线圈会产生与触头产生的磁场同向的纵向磁场，对触头产生的纵向磁场起到增强的作用，从而使真空电弧持续保持在扩散状态，有利于电弧的熄灭。

Description

一种磁场增强型的真空断路器

技术领域

本申请涉及断路器技术领域，尤其涉及一种磁场增强型的真空断路器。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。而真空断路器由于具有开断能力强、电寿命及机械寿命长、体积紧凑、重量轻、噪声低、维护简单等众多优点，在电力开关领域得到广泛应用。

真空电弧是一种靠触头蒸发金属蒸汽并电离来维持的电弧。真空断路器的电弧形态，整体上分为集聚型真空电弧和扩散型真空电弧两种。其中，扩散型电弧是由触头阴极主导的电弧，阴极表面的阴极斑点作为真空电弧的一次等离子体源，向触头间隙发射等离子体。扩散形态的电弧整体较为平稳，对触头烧蚀作用也较轻。若电流继续增加，电弧等离子体会逐渐集聚，电弧能量集中烧蚀触头阳极表面的局部区域，使得阳极受热而融化，产生的金属蒸汽又加剧了真空放电过程，这样的正反馈最终导致阳极斑点形成，阳极斑点会导致触头表面温度较高，以至于在电流过零后触头表面继续向触头间隙蒸发金属蒸汽，同时还会导致触头表面出现凸起以及金属液滴喷射等一系列问题，这些都会降低弧后介质恢复速度，最终可能导致击穿的发生。

为了保持真空电弧的扩散状态，研究人员研制出了纵磁触头，其可在间隙内产生一个纵向磁场，从而抑制电弧的自收缩。但是，当短路电流很大，燃弧时间很长时，电弧仍会自收缩，导致开断失败。

发明内容

本申请提供了一种磁场增强型的真空断路器，以解决当短路电流很大，燃弧时间很长时，电弧仍会自收缩，导致开断失败的问题。

本申请提供一种磁场增强型的真空断路器，包括：真空灭弧室、杯状纵磁静触头、线圈、电流互感器、智能双刀开关、电阻、升流器和继电器，其中，

所述真空灭弧室内固定连接有杯状纵磁触头，所述杯状纵磁触头的数量为两个，两个所述杯状纵磁触头中间设有线圈，所述线圈的引出端连接有升流器，所述升流器连接有智能双刀开关，所述智能双刀开关连接有电阻，所述智能双刀开关被配置为接收电流互感器的电流信号，所述智能双刀开关还与继电器通过信号连接。

可选的，所述继电器被配置为判断电路是否发生短路故障，确定是否向智能双刀开关发出动作指令：无故障发生时，继电器不发出动作指令，智能双刀开关在电阻侧，线圈内无电流；有故障发生时，继电器向智能双刀开关发出动作信号，智能双刀开关的刀闸跳到升流器侧，真空灭弧室内产生外加磁场。

可选的，所述智能双刀开关被配置为系统发生短路时动作；所述电流互感器被配置为智能双刀开关动作时，向升流器发送电流信号；所述升流器被配置为接收电流互感器的电流信号，产生一个与该电流信号极性相同的大电流，将大电流发送至线圈。

可选的，所述线圈与杯状纵磁触头同轴，所述线圈的绕行方向由线圈产生的磁场与杯状纵磁触头产生的磁场同向决定。

可选的，所述电阻为小电阻，断路器正常工作时，所述电阻接入电流互感器。

由以上技术方案可知，本申请提供一种磁场增强型的真空断路器，包括真空灭弧室、杯状纵磁静触头、线圈、电流互感器、智能双刀开关、电阻、升流器和继电器，其中，所述真空灭弧室内固定连接有杯状纵磁触头，所述杯状纵磁触头的数量为两个，两个所述杯状纵磁触头中间设有线圈，所述线圈的引出端连接有升流器，所述升流器连接有智能双刀开关，所述智能双刀开关连接有电阻，所述智能双刀开关被配置为接收电流互感器的电流信号，所述智能双刀开关还与继电器通过信号连接。

在开断短路电流的过程中，本申请内的线圈会产生与触头产生的磁场同向的纵向磁场，对触头产生的纵向磁场起到增强的作用，从而使真空电弧持续保持在扩散状态，有利于电弧的熄灭。在电力系统无故障，真空断路器正常运行时，线圈内无电流，也无外加磁场，对真空断路器的运行无影响。本申请采用智能操作，并且结构简单，实现容易。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种磁场增强型的真空断路器的结构示意图。

图示说明：

其中，1-真空灭弧室、2-杯状纵磁静触头、3-线圈、5-电流互感器、6-智能双刀开关、7-电阻、8-升流器、9-继电器。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

“真空断路器”因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。真空断路器是3～10kV，50Hz三相交流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所，断路器可配置在中置柜、双层柜以及固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。

参见图1，为一种磁场增强型的真空断路器的结构示意图，包括：真空灭弧室1、杯状纵磁静触头2、线圈3、电流互感器5、智能双刀开关6、电阻7、升流器8和继电器9，其中，

所述真空灭弧室1内固定连接有杯状纵磁触头2，所述杯状纵磁触头2的数量为两个，两个所述杯状纵磁触头2中间设有线圈3，所述线圈3的引出端连接有升流器8，所述升流器8连接有智能双刀开关6，所述智能双刀开关6连接有电阻7，所述智能双刀开关6被配置为接收电流互感器5的电流信号，所述智能双刀开关6还与继电器9通过信号连接。

真空灭弧室，又名真空开关管，是中高压电力开关的核心部件，其主要作用是，通过管内真空优良的绝缘性使中高压电路切断电源后能迅速熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生，主要应用于电力的输配电控制系统，还应用于冶金、矿山、石油、化工、铁路、广播、通讯、工业高频加热等配电系统，具有节能、节材、防火、防爆、体积小、寿命长、维护费用低、运行可靠和无污染等特点。真空灭弧室从用途上又分为断路器用灭弧室和负荷开关用灭弧室，断路器灭弧室主要用于电力部门中的变电站和电网设施，负荷开关用灭弧室主要用于电网的终端用户。电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。

所述真空灭弧室1可以产生外加磁场，使真空电弧持续保持在扩散状态，有利于电弧的熄灭。

进一步的，所述继电器9被配置为判断电路是否发生短路故障，确定是否向智能双刀开关6发出动作指令：无故障发生时，继电器9不发出动作指令，智能双刀开关6在电阻7侧，线圈3内无电流；有故障发生时，继电器9向智能双刀开关6发出动作信号，智能双刀开关6的刀闸跳到升流器8侧，真空灭弧室1内产生外加磁场。

大电流干式变压器又称升流器，大电流发生器是根据电力部门和工矿企业在电气设备试验如：各种开关，电流互感器和其它电器设备作电流负载试验及温升试验而专门设计制造的专用设备。

继电器9通过判断电路是否发生短路故障，确定是否向智能双刀开关6发出动作指令。当无故障发生时，继电器9不发出动作指令，智能双刀开关6在电阻7侧，线圈3内无电流；当系统发生短路时，继电器9会向智能双刀开关6发出动作信号，智能双刀开关6的刀闸会跳到升流器8侧，升流器8接收到电流互感器5的电流信号，并产生一个与该电流信号极性相同的大电流，并将其输送到与杯状纵磁静触头2同轴放置的线圈3上。

进一步的，所述智能双刀开关6被配置为系统发生短路时动作；所述电流互感器5被配置为智能双刀开关6动作时，向升流器8发送电流信号；所述升流器8被配置为接收电流互感器5的电流信号，产生一个与该电流信号极性相同的大电流，将大电流发送至线圈3。

电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中。因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。

智能双刀开关6在电阻7侧时，线圈3内是无电流的；当系统发生短路时，继电器9会向智能双刀开关6发出动作信号，智能双刀开关6的刀闸会跳到升流器8侧，升流器8接收到电流互感器5的电流信号，并产生一个与该电流信号极性相同的大电流，供给线圈3以产生大的纵向磁场。

进一步的，所述线圈3与杯状纵磁触头2同轴，所述线圈3的绕行方向由线圈3产生的磁场与杯状纵磁触头2产生的磁场同向决定。

所述线圈3的正确绕行方向使得外加磁场与杯状纵磁静触头2产生的纵向磁场同向，从而对纵向磁场产生增强作用，使电弧维持在扩散态，有利于电弧的熄灭。

进一步的，所述电阻7为小电阻，断路器正常工作时，所述电阻7接入电流互感器5。

所述电阻7是阻值为几欧姆的小电阻，断路器正常工作时，将其接入电流互感器5，以防止电流互感器5开路运行。

本申请提供的一种磁场增强型的真空断路器，包括真空灭弧室1、杯状纵磁静触头2、线圈3、电流互感器5、智能双刀开关6、电阻7、升流器8和继电器9，其中，所述真空灭弧室1内固定连接有杯状纵磁触头2，所述杯状纵磁触头2的数量为两个，两个所述杯状纵磁触头2中间设有线圈3，所述线圈3的引出端连接有升流器8，所述升流器8连接有智能双刀开关6，所述智能双刀开关6连接有电阻7，所述智能双刀开关6被配置为接收电流互感器5的电流信号，所述智能双刀开关6还与继电器9通过信号连接。

继电器9通过判断电路是否发生短路故障，确定是否向智能双刀开关6发出动作指令。当无故障发生时，继电器9不发出动作指令，智能双刀开关6在电阻7侧，线圈3内无电流；当系统发生短路时，继电器9会向智能双刀开关6发出动作信号，智能双刀开关6的刀闸会跳到升流器8侧，升流器8接收到电流互感器5的电流信号，并产生一个与该电流信号极性相同的大电流，并将其输送到与杯状纵磁静触头2同轴放置的线圈3，此时，杯状纵磁静触头2的间隙内就会产生很大的纵向磁场，值得注意的是，一定要注意线圈3的绕向，要使外加磁场与杯状纵磁静触头2产生的纵向磁场同向，从而对纵向磁场产生增强作用，使电弧维持在扩散态，有利于电弧的熄灭。

在开断短路电流的过程中，本申请内的线圈会产生与触头产生的磁场同向的纵向磁场，对触头产生的纵向磁场起到增强的作用，从而使真空电弧持续保持在扩散状态，有利于电弧的熄灭。在电力系统无故障，真空断路器正常运行时，线圈内无电流，也无外加磁场，对真空断路器的运行无影响。本申请采用智能操作，并且结构简单，实现容易。

以上显示和描述了本申请的基本原理和主要特征以及本申请的优点，对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种磁场增强型的真空断路器，其特征在于，包括：真空灭弧室(1)、杯状纵磁静触头(2)、线圈(3)、电流互感器(5)、智能双刀开关(6)、电阻(7)、升流器(8)和继电器(9)，其中，

所述真空灭弧室(1)内固定连接有杯状纵磁触头(2)，所述杯状纵磁触头(2)的数量为两个，两个所述杯状纵磁触头(2)中间设有线圈(3)，所述线圈(3)的引出端连接有升流器(8)，所述升流器(8)连接有智能双刀开关(6)，所述智能双刀开关(6)连接有电阻(7)，所述智能双刀开关(6)被配置为接收电流互感器(5)的电流信号，所述智能双刀开关(6)还与继电器(9)通过信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种磁场增强型的真空断路器，其特征在于，所述继电器(9)被配置为判断电路是否发生短路故障，确定是否向智能双刀开关(6)发出动作指令：无故障发生时，继电器(9)不发出动作指令，智能双刀开关(6)在电阻(7)侧，线圈(3)内无电流；有故障发生时，继电器(9)向智能双刀开关(6)发出动作信号，智能双刀开关(6)的刀闸跳到升流器(8)侧，真空灭弧室(1)内产生外加磁场。

3.根据权利要求1所述的一种磁场增强型的真空断路器，其特征在于，所述智能双刀开关(6)被配置为系统发生短路时动作；所述电流互感器(5)被配置为智能双刀开关(6)动作时，向升流器(8)发送电流信号；所述升流器(8)被配置为接收电流互感器(5)的电流信号，产生一个与该电流信号极性相同的大电流，将大电流发送至线圈(3)。

4.根据权利要求1所述的一种磁场增强型的真空断路器，其特征在于，所述线圈(3)与杯状纵磁触头(2)同轴，所述线圈(3)的绕行方向由线圈(3)产生的磁场与杯状纵磁触头(2)产生的磁场同向决定。

5.根据权利要求1所述的一种磁场增强型的真空断路器，其特征在于，所述电阻(7)为小电阻，断路器正常工作时，所述电阻(7)接入电流互感器(5)。

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