CN115312352A - 带有智能监控系统的侧装式真空断路器 - Google Patents

带有智能监控系统的侧装式真空断路器 Download PDF

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CN115312352A CN202211071233.1A CN202211071233A CN115312352A CN 115312352 A CN115312352 A CN 115312352A CN 202211071233 A CN202211071233 A CN 202211071233A CN 115312352 A CN115312352 A CN 115312352A
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Abstract

本发明公开了一种带有智能监控系统的侧装式真空断路器，包括底座、固定设置在底座上的三组绝缘支撑极柱和三组真空断路器极柱，三组绝缘支撑极柱上都浇注有静触头，静触头与真空断路器极柱上端的静触杆之间设有隔离开关，智能监控系统包括控制器和电性连接于控制器的第一分合闸检测传感器、第二分合闸检测传感器、气吹灭弧装置、电流传感器、电压传感器、温度传感器、无线通信模块和电源模块。第一分合闸检测传感器和第二分合闸检测传感器可以检测隔离开关和真空断路器的分合闸情况，气吹灭弧装置在真空断路器极柱合闸状态下启动对隔离开关分闸时静触头上产生的电弧进行气吹灭弧，提高操作隔离开关时的安全性。

Description

带有智能监控系统的侧装式真空断路器
技术领域
本发明涉及一种真空断路器，尤其涉及带有智能监控系统的侧装式真空断路器。
背景技术
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，其按照主导电回路的排布方式可分为正装式真空断路器和侧装式真空断路器两种。其中，侧装式断路器的主导电回路与操动机构呈纵向布置，整机宽度尺寸小，结构紧凑，便于安装，适用于各类箱式变电站、环网柜和固定式开关柜。市面上真空断路器与隔离开关的组合型设备也已经比较多见。隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备，主要用来断开无负荷电流的电路，隔离电源，在分闸状态时有明显的断开点，以保证其他电气设备的安全检修。一般送电操作时：先合隔离开关，后合断路器或负荷类开关；断电操作时：先断开断路器或负荷类开关，后断开隔离开关。由于没有专门的灭弧装置，不能切断负荷电流及短路电流，严禁带负荷操作。隔离开关在电路未被断路器断开的情况下操作容易造成严重的设备和人身事故。由于电力系统中存在大量的真空断路器和隔离开关元件，其运行状况的好坏对电力系统的稳定安全起到非常重要的作用。因此，需要有效对真空断路器和隔离开关的工作情况监控，进行合理地进行故障预测、故障排查，提高电网运行的安全性。
发明内容
本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供带有智能监控系统的侧装式真空断路器，可以对真空断路器和隔离开关的工作情况进行监控，并且配备有气吹灭火装置，提高在断路器未断开的情况下操作隔离开关的安全性，减少设备和人身事故发生的机率。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：带有智能监控系统的侧装式真空断路器，包括底座、固定设置在底座上的三组绝缘支撑极柱和三组真空断路器极柱，所述真空断路器极柱内部设有真空灭弧室，真空灭弧室的上下两端分别设有静触杆和动触杆，三组绝缘支撑极柱上都浇注有静触头，静触头与真空断路器极柱上端的静触杆之间设有隔离开关，隔离开关连接第一电控驱动机构，第一电控驱动机构用于操纵隔离开关进行分合闸操作，所述动触杆连接第二电控驱动机构，第二电控驱动机构用于操纵动触杆进行分合闸操作，所述智能监控系统包括控制器和电性连接于控制器的第一分合闸检测传感器、第二分合闸检测传感器、气吹灭弧装置、电流传感器、电压传感器、温度传感器、无线通信模块和电源模块；所述第一分合闸检测传感器用于检测隔离开关的分合闸状态，所述第二分合闸检测传感器用于检测真空断路器极柱上动触杆的分合闸状态，所述气吹灭弧装置用于在真空断路器极柱合闸状态下启动对隔离开关分闸时静触头上产生的电弧进行气吹灭弧；所述电流传感器和电压传感器用于分别检测真空断路器极柱的电流和电压，所述温度传感器用于检测静触头、静触杆和动触杆上的温度，所述无线通信模块用于控制器与后台管理终端之间的无线通信，所述电源模块用于为智能监控系统提供电源。
为了进一步完善，所述第一电控驱动机构和第二电控驱动机构均与控制器电性连接。
进一步完善，所述气吹灭弧装置包括压力储气罐、电控气阀、柔性气管、喷头和伸缩调节杆，所述压力储气罐内部储存有压缩气体，压力储气罐的罐口连接电控气阀，电控气阀的输出端通过柔性气管连接喷头，所述伸缩调节杆的两端分别固定连接喷头和压力储气罐，所述电控气阀与控制器电性连接。
进一步完善，所述伸缩调节杆包括缸体和活塞杆，所述缸体的上端滑动安装活塞杆，所述缸体和活塞杆之间设有复位弹簧，所述活塞杆上设有输气通道，输气通道的一端连接喷头，输气通道的另一端连接缸体内部，缸体的下端连接柔性气管。
进一步完善，所述隔离开关包括刀闸伸缩杆，刀闸伸缩杆上部的伸缩管端部设有与静触点相接触的动触点，刀闸杆下部的固定筒端部设有与静触杆铰接的导电支点，动触点与导电支点之间电性连接有导电线，导电线位于刀闸伸缩杆内部，所述第一电控驱动机构包括第一转动执行器、第一转动轴、第一拐臂、第一绝缘拉杆和绝缘连杆，所述第一转动执行器与控制器电性连接，所述第一转动执行器的输出端固定连接第一转动轴，第一转动轴上固定安装第一拐臂，第一拐臂铰接第一绝缘拉杆的一端，第一绝缘拉杆的另一端铰接固定筒的中部，所述绝缘连杆的两端分别铰接第一绝缘拉杆的中部和伸缩管的中部。
进一步完善，所述静触头的前方固定设置有灭弧栅，所述刀闸伸缩杆位于灭弧栅与静触头之间。
进一步完善，所述第二电控驱动机构包括第二转动执行器、第二转动轴、第二拐臂、第二绝缘拉杆和绝缘横杆，所述第二转动执行器的输出端固定连接第二转动轴，第二转动轴上固定安装第二拐臂，第二拐臂铰接第二绝缘拉杆的一端，第二绝缘拉杆的另一端铰接绝缘横杆的一端，所述绝缘横杆另一端固定连接动触杆。
进一步完善，所述第一分合闸检测传感器和第二分合闸检测传感器均采用行程开关。
进一步完善，所述真空灭弧室内底部固定安装有真空传感器，真空传感器电性连接无线自发电按钮，所述动触杆上设有用于按压无线自发电按钮进行发电检测的绝缘压盘，所述无线自发电按钮与无线通信模块进行无线通信连接。
本发明有益的效果是：(1)本发明设置有第一分合闸检测传感器、第二分合闸检测传感器和气吹灭弧装置，可以检测隔离开关和真空断路器的分合闸情况，气吹灭弧装置在真空断路器极柱合闸状态下启动对隔离开关分闸时静触头上产生的电弧进行气吹灭弧；提高操作隔离开关时的安全性，减少设备和人身事故发生的机率。(2)本发明的侧装式真空断路器上设置有智能监控系统，能够利用温度传感器检测静触头、静触杆和动触杆上的温度，利用电流传感器、电压传感器检测真空断路器的电流电压，实现了对多个触点温度、真空断路器电流、真空断路器电压、分合闸信息的全面收集，并且能够通过无线通信模块发送给后台管理终端，便于后台及时了解各真空断路器和隔离开关的运行参数，便于后台对对电力设备进行有效管理。
附图说明
图1为本发明的合闸状态的结构示意图；
图2为伸缩调节杆的结构放大示意图；
图3为本发明的分闸状态的结构示意图；
图4为本发明的智能监控系统的结构示意图；
附图标记说明：1、底座，11、绝缘支撑极柱，12、静触头，13、第一分合闸检测传感器，14、第二分合闸检测传感器，15、灭弧栅，2、真空断路器极柱，21、真空灭弧室，22、静触杆，23、动触杆，24、真空传感器，25、无线自发电按钮，26、绝缘压盘，3、隔离开关，31、刀闸伸缩杆，32、动触点，33、导电支点，4、气吹灭弧装置，41、压力储气罐，42、电控气阀，43、柔性气管，44、喷头，45、伸缩调节杆，451、缸体，452、活塞杆，453、复位弹簧，454、输气通道，5、第一电控驱动机构，51、第一转动轴，52、第一拐臂，53、第一绝缘拉杆，54、绝缘连杆，6、第二电控驱动机构，61、第二转动轴，62、第二拐臂，63、第二绝缘拉杆，64、绝缘横杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
参照附图1和3：本实施例中带有智能监控系统的侧装式真空断路器，包括底座1、固定设置在底座1上的三组绝缘支撑极柱11和三组真空断路器极柱2，所述真空断路器极柱2内部设有真空灭弧室21，真空灭弧室21的上下两端分别设有静触杆22和动触杆23，三组绝缘支撑极柱11上都浇注有静触头12，静触头12与真空断路器极柱2上端的静触杆22之间设有隔离开关3，隔离开关3连接第一电控驱动机构5，第一电控驱动机构5用于操纵隔离开关3进行分合闸操作，所述动触杆23连接第二电控驱动机构6，第二电控驱动机构6用于操纵动触杆23进行分合闸操作，如附图4所示，所述智能监控系统包括控制器和电性连接于控制器的第一分合闸检测传感器13、第二分合闸检测传感器14、气吹灭弧装置4、电流传感器、电压传感器、温度传感器、无线通信模块和电源模块；所述第一分合闸检测传感器13用于检测隔离开关3的分合闸状态，所述第二分合闸检测传感器14用于检测真空断路器极柱2上动触杆23的分合闸状态，所述气吹灭弧装置4用于在真空断路器极柱2合闸状态下启动对隔离开关3分闸时静触头12上产生的电弧进行气吹灭弧；所述电流传感器和电压传感器用于分别检测真空断路器极柱2的电流和电压，所述温度传感器用于检测静触头12、静触杆22和动触杆23上的温度，所述无线通信模块主要用于控制器与后台管理终端之间的无线通信，所述电源模块用于为智能监控系统提供电源。
工作原理：第一分合闸检测传感器13和第二分合闸检测传感器14分别检测隔离开关3和真空断路器极柱2的分合闸情况，当第一分合闸检测传感器13检测到真空断路器极柱2内的动触杆23与静触杆22没有分离时，如果工作人员需要实验或违规操作隔离开关3进行分闸，则控制器通过无线通信模块向后台管理终端发送报警信息，同时启动气吹灭弧装置4，利用压缩空气对来熄灭电弧。电弧的弧根能很快被吹离静触头12表面，因而静触头12接触表面不易烧损，提高了操作隔离开关时的安全性，减少设备和人身事故发生的机率。智能监控系统能够利用温度传感器检测静触头、静触杆和动触杆上的温度，利用电流传感器、电压传感器检测真空断路器的电流电压，实现了对多个触点温度、真空断路器电流、真空断路器电压、分合闸信息的全面收集，并且能够通过无线通信模块发送给后台管理终端，便于后台及时采集各真空断路器和隔离开关的运行参数，便于后台对对电力设备进行有效管理。
所述第一电控驱动机构5和第二电控驱动机构6均与控制器电性连接。后台管理终端可以无线远程对第一电控驱动机构5和第二电控驱动机构6进行控制，远程操作隔离开关3和真空断路器极柱2的分合闸，对本地的违规操作进行锁定和纠正，避免发生人身危险。
所述气吹灭弧装置4包括压力储气罐41、电控气阀42、柔性气管43、喷头44和伸缩调节杆45，所述压力储气罐41内部储存有压缩气体，压力储气罐41的罐口连接电控气阀42，电控气阀42的输出端通过柔性气管43连接喷头44，所述伸缩调节杆45的两端分别固定连接喷头44和压力储气罐41，所述电控气阀42与控制器电性连接。电控气阀42打开时，压力储气罐41内部储存的压缩气体通过柔性气管43输送到喷头44上进行释放，喷头44喷射的压缩气流作用于电弧，可以很好地冷却电弧、提高电弧区的压力、很快带走残余的游离气体，有较高的灭弧性能。伸缩调节杆45可以伸缩调节喷头44的位置，控制喷头44的喷射点挨近电弧的发生部位，更有力向上吹离电弧，提高灭弧效果。
如附图2所示，所述伸缩调节杆45包括缸体451和活塞杆452，所述缸体451的上端滑动安装活塞杆452，所述缸体451和活塞杆452之间设有复位弹簧453，所述活塞杆452上设有输气通道454，输气通道454的一端连接喷头44，输气通道454的另一端连接缸体451内部，缸体451的下端连接柔性气管43。隔离开关分闸后，电弧产生并向上拉长，压缩气体进入缸体451内，由于内外压力差，气体推动活塞杆452伸长，使喷头44跟随电弧移动，喷口靠近电弧，压缩气体通过输气通道454输送到喷头44上吹出，使电弧可以更快拉长断裂。
所述隔离开关3包括刀闸伸缩杆31，刀闸伸缩杆31上部的伸缩管端部设有与静触点相接触的动触点32，刀闸杆下部的固定筒端部设有与静触杆22铰接的导电支点33，动触点32与导电支点33之间电性连接有导电线，导电线位于刀闸伸缩杆31内部，所述第一电控驱动机构5包括第一转动执行器、第一转动轴51、第一拐臂52、第一绝缘拉杆53和绝缘连杆54，所述第一转动执行器与控制器电性连接，所述第一转动执行器的输出端固定连接第一转动轴51，第一转动轴51上固定安装第一拐臂52，第一拐臂52铰接第一绝缘拉杆53的一端，第一绝缘拉杆53的另一端铰接固定筒的中部，所述绝缘连杆54的两端分别铰接第一绝缘拉杆53的中部和伸缩管的中部。图1中显示的隔离开关3为闭合状态，分闸时，第一转动执行器驱动第一转动轴51逆时针转动，第一拐臂52通过第一绝缘拉杆53拉动刀闸伸缩杆31打开，同时绝缘连杆54推动刀闸伸缩杆31伸长，提高灭弧性能，附图3中的隔离开关3为打开状态。合闸时，第一转动执行器驱动第一转动轴51顺时针转动，第一拐臂52通过第一绝缘拉杆53推动刀闸伸缩杆31关闭，同时绝缘连杆54拉动刀闸伸缩杆31缩短，使动触点32和静触头12顺利对接，绝缘连杆54可以提高刀闸伸缩杆31上端转动时的稳定性，不容易发生晃动，延长动触点32和静触头12的使用寿命。
所述静触头12的前方固定设置有灭弧栅15，所述刀闸伸缩杆31位于灭弧栅15与静触头12之间。刀闸伸缩杆31伸长后，动触点32会靠近灭弧栅15，电弧会被带到灭弧栅15上，使电弧被捕获，不容易到处跑，磁性材料的金属片制成的灭弧栅15利用短弧灭弧原理，置于电弧中时可以将电弧分成若干短弧，使电弧的热量容易散发，实现高效灭弧。
所述第二电控驱动机构6包括第二转动执行器、第二转动轴61、第二拐臂62、第二绝缘拉杆63和绝缘横杆64，所述第二转动执行器的输出端固定连接第二转动轴61，第二转动轴61上固定安装第二拐臂62，第二拐臂铰接第二绝缘拉杆63的一端，第二绝缘拉杆63的另一端铰接绝缘横杆64的一端，所述绝缘横杆64另一端固定连接动触杆23。分闸时，第二转动执行器驱动第二转动轴61顺时针转动，第二拐臂62通过第二绝缘拉杆63推动绝缘横杆64下移，使动触杆23下降进行分闸；合闸时，第二转动执行器驱动第二转动轴61逆时针转动，第二拐臂62通过第二绝缘拉杆63拉动绝缘横杆64上移，使动触杆23上升进行合闸。
所述第一分合闸检测传感器13和第二分合闸检测传感器14均采用行程开关，用行程开关的通断可以表示分合闸状态。第一分合闸检测传感器13设置在刀闸伸缩杆31的内侧，刀闸伸缩杆31合闸到位时可以触碰第一分合闸检测传感器13，第一分合闸检测传感器13发送隔离开关合闸信号到控制器。第二分合闸检测传感器14设置在动触杆23的下方，动触杆23分闸到位时触碰第二分合闸检测传感器14，第二分合闸检测传感器14发送断路器分闸信号到控制器。
所述真空灭弧室21内底部固定安装有真空传感器24，真空传感器24电性连接无线自发电按钮25，所述动触杆23上设有用于按压无线自发电按钮25进行发电检测的绝缘压盘26，所述无线自发电按钮25与无线通信模块进行无线通信连接。动触杆23下移分闸时会通过绝缘压盘26按压无线自发电按钮25，无线自发电按钮25发电触发真空传感器24对真空灭弧室21内的真空度进行检测，真空度数据通过无线自发电按钮25无线发送给无线通信模块，存储在控制器内，然后通过无线通信模块发送给后台管理终端，从而监控分闸时真空灭弧室21内的真空度情况，及时发现分闸时损坏真空灭弧室21造成真空度下降，及时处理安全隐患。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (9)

1.带有智能监控系统的侧装式真空断路器，包括底座(1)、固定设置在底座(1)上的三组绝缘支撑极柱(11)和三组真空断路器极柱(2)，所述真空断路器极柱(2)内部设有真空灭弧室(21)，真空灭弧室(21)的上下两端分别设有静触杆(22)和动触杆(23)，三组绝缘支撑极柱(11)上都浇注有静触头(12)，静触头(12)与真空断路器极柱(2)上端的静触杆(22)之间设有隔离开关(3)，隔离开关(3)连接第一电控驱动机构(5)，第一电控驱动机构(5)用于操纵隔离开关(3)进行分合闸操作，所述动触杆(23)连接第二电控驱动机构(6)，第二电控驱动机构(6)用于操纵动触杆(23)进行分合闸操作，其特征在于：所述智能监控系统包括控制器和电性连接于控制器的第一分合闸检测传感器(13)、第二分合闸检测传感器(14)、气吹灭弧装置(4)、电流传感器、电压传感器、温度传感器、无线通信模块和电源模块；所述第一分合闸检测传感器(13)用于检测隔离开关(3)的分合闸状态，所述第二分合闸检测传感器(14)用于检测真空断路器极柱(2)上动触杆(23)的分合闸状态，所述气吹灭弧装置(4)用于在真空断路器极柱(2)合闸状态下启动对隔离开关(3)分闸时静触头(12)上产生的电弧进行气吹灭弧；所述电流传感器和电压传感器用于分别检测真空断路器极柱(2)的电流和电压，所述温度传感器用于检测静触头(12)、静触杆(22)和动触杆(23)上的温度，所述无线通信模块用于控制器与后台管理终端之间的无线通信，所述电源模块用于为智能监控系统提供电源。
2.根据权利要求1所述的带有智能监控系统的侧装式真空断路器，其特征在于：所述第一电控驱动机构(5)和第二电控驱动机构(6)均与控制器电性连接。
3.根据权利要求1所述的带有智能监控系统的侧装式真空断路器，其特征在于：所述气吹灭弧装置(4)包括压力储气罐(41)、电控气阀(42)、柔性气管(43)、喷头(44)和伸缩调节杆(45)，所述压力储气罐(41)内部储存有压缩气体，压力储气罐(41)的罐口连接电控气阀(42)，电控气阀(42)的输出端通过柔性气管(43)连接喷头(44)，所述伸缩调节杆(45)的两端分别固定连接喷头(44)和压力储气罐(41)，所述电控气阀(42)与控制器电性连接。
4.根据权利要求3所述的带有智能监控系统的侧装式真空断路器，其特征在于：所述伸缩调节杆(45)包括缸体(451)和活塞杆(452)，所述缸体(451)的上端滑动安装活塞杆(452)，所述缸体(451)和活塞杆(452)之间设有复位弹簧(453)，所述活塞杆(452)上设有输气通道(454)，输气通道(454)的一端连接喷头(44)，输气通道(454)的另一端连接缸体(451)内部，缸体(451)的下端连接柔性气管(43)。
5.根据权利要求1所述的带有智能监控系统的侧装式真空断路器，其特征在于：所述隔离开关(3)包括刀闸伸缩杆(31)，刀闸伸缩杆(31)上部的伸缩管端部设有与静触点相接触的动触点(32)，刀闸杆下部的固定筒端部设有与静触杆(22)铰接的导电支点(33)，动触点(32)与导电支点(33)之间电性连接有导电线，导电线位于刀闸伸缩杆(31)内部，所述第一电控驱动机构(5)包括第一转动执行器、第一转动轴(51)、第一拐臂(52)、第一绝缘拉杆(53)和绝缘连杆(54)，所述第一转动执行器与控制器电性连接，所述第一转动执行器的输出端固定连接第一转动轴(51)，第一转动轴(51)上固定安装第一拐臂(52)，第一拐臂(52)铰接第一绝缘拉杆(53)的一端，第一绝缘拉杆(53)的另一端铰接固定筒的中部，所述绝缘连杆(54)的两端分别铰接第一绝缘拉杆(53)的中部和伸缩管的中部。
6.根据权利要求5所述的带有智能监控系统的侧装式真空断路器，其特征在于：所述静触头(12)的前方固定设置有灭弧栅(15)，所述刀闸伸缩杆(31)位于灭弧栅(15)与静触头(12)之间。
7.根据权利要求1所述的带有智能监控系统的侧装式真空断路器，其特征在于：所述第二电控驱动机构(6)包括第二转动执行器、第二转动轴(61)、第二拐臂(62)、第二绝缘拉杆(63)和绝缘横杆(64)，所述第二转动执行器的输出端固定连接第二转动轴(61)，第二转动轴(61)上固定安装第二拐臂(62)，第二拐臂铰接第二绝缘拉杆(63)的一端，第二绝缘拉杆(63)的另一端铰接绝缘横杆(64)的一端，所述绝缘横杆(64)另一端固定连接动触杆(23)。
8.根据权利要求1所述的带有智能监控系统的侧装式真空断路器，其特征在于：所述第一分合闸检测传感器(13)和第二分合闸检测传感器(14)均采用行程开关。
9.根据权利要求1所述的带有智能监控系统的侧装式真空断路器，其特征在于：所述真空灭弧室(21)内底部固定安装有真空传感器(24)，真空传感器(24)电性连接无线自发电按钮(25)，所述动触杆(23)上设有用于按压无线自发电按钮(25)进行发电检测的绝缘压盘(26)，所述无线自发电按钮(25)与无线通信模块进行无线通信连接。
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