CN117059433A - 一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，包括：机构箱，机构箱外设有固封极柱，固封极柱的绝缘外壳中设有包裹负荷端导电杆的行波组合电流传感器，机构箱内设有磁控操作机构，磁控操作机构的动铁芯组件与固封极柱中的绝缘拉杆组件相连；机构箱上设有与磁控操作机构相配合的手动分闸机构。有益效果为：固封极柱内绝缘外壳中的行波组合电流传感器感应采集负荷端导电杆上的行波信号、相电流和零序电流信号，并传输至馈线终端，在馈线终端中对行波信号进行处理后，行波信号通过馈线终端发送到数据中心，数据中心利用行波信号对线路故障进行行波定位，实现线路故障精准定位功能，实现点对点维修，减少架空线路故障巡检过程。
Description
技术领域
本发明涉及断路器领域，具体涉及一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器。
背景技术
为进一步深化配电网自动化建设，满足能源互联网在配电网侧的建设发展需求，促进柱上断路器及配电自动化终端融合发展，传统断路器实现单一分合闸操作和容易磁饱和电磁式互感器成为影响配网自动化建设要求的主要因素。
常用的柱上断路器中的固封极柱仅具备灭弧室分断能力，另外外挂电磁式电流互感器、电磁式电压互感器和取电互感器，该组合方案一二次集成度较低，其缺点是零件数量多、制造工艺复杂、一二次接线施工难度大、互感器易磁饱和及可靠性不易保证。
此外，常用的柱上断路器中的真空断路器75％以上的故障均出自于操作机构上，断路器操作机构常用的是弹簧储能操作机构，它利用已储能的弹簧为动力使断路器实现分、合闸动作，断路器整个操作可分为弹簧储能、合闸、合闸维持和分闸四个过程，但缺点是弹簧储能操作机构结构比较复杂、零部件数量多、加工精度高、制造工艺复杂、成本高和机构可靠性不易保证。
常用的柱上断路器中的手动分闸机构结构复杂、传动零部件多、传动效率低、机械磨损大、传动位置角度易失真，导致二次信号传输失效，机械指示不准确等故障，且现有的手动分闸机构基本采用杠杆拐臂结构，该结构尺寸较大，需要很大的安装空间，不能将产品小型化设计，同时产品的复杂组装工艺易造成效能低下。
柱上断路器是应用于户外架空线路上的一种电气设备，机构箱作为断路器的重要组成部分，断路器机构箱因常年暴露在外部，易受到雨水、冰雪及高低温环境等自然损害影响，IP防护等级低的机构箱易渗水和产生凝露，渗水和凝露现象易导致机构箱内部零部件锈蚀损坏，同时还会造成机构箱内部控制回路短路、开关误动及误报信号等严重事故，严重影响电气设备的安全运行和电网运行安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，以克服上述现有技术中的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，包括：机构箱，机构箱外设有固封极柱，固封极柱的绝缘外壳中设有包裹负荷端导电杆的行波组合电流传感器，机构箱内设有磁控操作机构，磁控操作机构的动铁芯组件与固封极柱中的绝缘拉杆组件相连；机构箱上设有与磁控操作机构相配合的手动分闸机构。
本发明的有益效果是：
固封极柱内绝缘外壳中的行波组合电流传感器感应采集负荷端导电杆上的行波信号、相电流和零序电流信号，并传输至馈线终端，在馈线终端中对行波信号进行处理后，行波信号通过馈线终端发送到数据中心，数据中心利用行波信号对线路故障进行行波定位，实现线路故障精准定位功能，实现点对点维修，减少架空线路故障巡检过程，有效提升线路故障检修效率，减少线路故障造成的停电时间，提升配网自动化能力。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，固封极柱包括：绝缘外壳以及浇筑在绝缘外壳内的真空灭弧室、行波组合电流传感器、互感器导线、软连接和负荷端导电杆，软连接的一端通过绝缘拉杆组件与真空灭弧室的动触头杆端相固定，软连接的另一端与负荷端导电杆的端部相连；行波组合电流传感器通过绝缘支撑包裹在负荷端导电杆上，行波组合电流传感器通过互感器导线连接互感器模块。
采用上述进一步的有益效果为：将真空灭弧室、行波组合电流传感器、零序电流传感器、互感器导线和负荷端导电杆浇筑在绝缘外壳内，形成一个整体，使得固封极柱具备高精度、高可靠、通用性、小型化和具备采集行波等优点，不仅简化了固封极柱装配工艺，同时真空灭弧室外表面不受外力和外部环境的影响，进一步改善了固封极柱的电场分布状况，提升了产品组装效率和产品性能，能满足户外严酷环境中的运行要求。
进一步，固封极柱还包括：零序电流传感器，零序电流传感器浇筑在绝缘外壳内，零序电流传感器通过绝缘支撑包裹在负荷端导电杆上，零序电流传感器通过互感器导线连接互感器模块。
采用上述进一步的有益效果为：将零序电流传感器浇筑在绝缘外壳内，形成一个整体，使得固封极柱具备高精度、高可靠、通用性、小型化等优点，简化了固封极柱装配工艺，零序电流传感器则用以感应采集负荷端导电杆上的电流信号，A、B、C三相电流信号输出后合成为零序电流。
进一步，固封极柱还包括：取电电容和两个电压传感器，取电电容浇筑在绝缘外壳内，取电电容的一端通过导线与真空灭弧室的静触头杆端连接，取电电容的另一端通过导线与绝缘外壳底部的一个导电嵌件连接；电压传感器浇筑在绝缘外壳内；两个电压传感器中其中一个电压传感器的一端通过导线与真空灭弧室的静触头杆端连接，另一端通过导线与绝缘外壳底部的一个导电嵌件连接；两个电压传感器中另一个电压传感器的一端通过导线与负荷端导电杆连接，另一端通过导线与绝缘外壳底部的一个导电嵌件连接。
采用上述进一步的有益效果为：将取电电容浇筑在绝缘外壳内，形成一个整体，使得固封极柱具备高精度、高可靠、通用性、小型化等优点，简化了固封极柱装配工艺，取电电容输出电源信号，并经电源转换模块转换后给二次馈线终端供电，可以替代传统外置式电磁式互感器取电；
将电压传感器浇筑在绝缘外壳内，形成一个整体，使得固封极柱具备高精度、高可靠、通用性、小型化等优点，简化了固封极柱装配工艺，通过两个电压传感器可以测量电源端、负荷端电压。
进一步，磁控操作机构包括：相对布置的静铁芯组件和动铁芯组件，动铁芯组件背离静铁芯组件的一侧布置机构压板，机构压板与静铁芯组件之间通过多根支撑柱固定，在静铁芯组件中的静铁芯与动铁芯组件中的动铁芯之间布置磁控线圈、触头弹簧和分闸弹簧，磁控线圈与静铁芯组件相固定，触头弹簧处在分闸弹簧内，静铁芯组件中的静铁芯与动铁芯组件中的动铁芯为非对称结构；静铁芯和动铁芯外套组合式屏蔽罩；动铁芯组件背离静铁芯组件的一侧固定契合手动分闸机构中同步轴上的拐臂的连锁件。
采用上述进一步的有益效果为：与传统的弹簧操作机构相比，磁控操作机构其机械寿命至少提高3倍以上，采用单线圈分别控制分合闸操作，提高了机构的可靠性；此外，静铁芯组件中的静铁芯与动铁芯组件中的动铁芯为非对称结构，即动铁芯与静铁芯的厚度不同，使得磁控操作机构可以匹配不同动态特性要求的真空灭弧室，使断路器内的真空灭弧室具备更优的动态特性，能更好的提升断路器的开断及关合能力，此外，非对称结构便于安装，提高安装效率，磁控操作机构采用新的磁路设计，让动、静铁芯具备N/S极；组合式屏蔽罩可以屏蔽大自然中的电磁对磁控操作机构造成干扰。
更进一步，动铁芯与静铁芯等外径，且动铁芯与静铁芯的质量比为1.125～3.375。
采用上述进一步的有益效果为：高质量的动铁芯便于安装，提高安装效率和运动效率，此外，通过不同质量比的机构配合触头弹簧和分闸弹簧可灵活控制动铁芯的合闸及分闸速度，可以缩短断路器固有的合闸和分闸时间，作为实现更多级差保护的重要环节参数。
更进一步，动铁芯的吸合面具有多重环形镂空结构，静铁芯的吸合面具有多重环形镂空结构。
采用上述进一步的有益效果为：具备让动铁芯、静铁芯同极相吸后保证其一致性，多重环形镂空结构也可以达到快速充磁和退磁效果，以及可以提升动铁芯的运动效率和质量。
进一步，组合式屏蔽罩采用合金屏蔽材料和高强度、高韧性塑料材质一体化浇筑成型。
采用上述进一步的有益效果为：磁性合金材料具备硬度高、耐磨性强、磁力在高低温环境下不消失的优点，静铁芯和动铁芯均采用磁性合金材料，使得静铁芯、动铁芯可以快速被磁化和被退磁效果。
进一步，手动分闸机构包括：布置在机构箱内的同步轴；同步轴的一端同轴设置轴套，另一端同轴设置手动分闸轴；轴套与机构箱相固定，手动分闸轴的端部分别与行程开关压板的中部以及手动分闸手柄相固定，行程开关压板的一端与固定在机构箱上的复位装置中的弹簧相连；行程开关压板的另一端通过复位装置的作用在处于复位状态下时压住固定在机构箱上的磁控线圈行程开关，并让磁控线圈行程开关的闭点串联磁控操作机构中的磁控线圈；同步轴上设置与磁控操作机构上的连锁件相契合的拐臂。
采用上述进一步的有益效果为：与传统的手动分闸机构相比具有较高可靠性，手动分闸时，下拉手动分闸手柄即可实现断路器分闸，复位装置的引入使得整个机构带自复位功能，而断路器分合闸时，磁控机构中动铁芯组件上的连锁件仅经过拐臂带动同步轴旋转，无需机构脱扣和锁扣装置、运动部件少、故障源少、结构简单，提升装配效率，以及有利于实现产品小型化。
更进一步，手动分闸机构还包括：分合指示和分合位开关组件，同步轴上设置分合指示，在机构箱上设置与分合指示相匹配的分合位开关组件，分合位开关组件与馈线终端电连接。
采用上述进一步的有益效果为：分合指示用于断路器分、合闸位置指示；分合位开关组件可以输出“分”位或“合”位信号至馈线终端；断路器分闸，磁控操作机构中的动铁芯组件带动连锁件朝远离静铁芯组件的方向运动，然后连锁件通过与其契合的拐臂带动同步轴旋转，分合指示显示“分”位，此时，分合指示压住分合位开关组件的行程开关，输出“分”位信号至馈线终端；断路器合闸，磁控操作机构中的动铁芯组件带动连锁件朝靠近静铁芯组件的方向运动，然后连锁件通过与其契合的拐臂带动同步轴旋转，分合指示显示“合”位，此时，分合指示压住分合位开关组件的行程开关，输出“合”位信号至馈线终端。
附图说明
图1为本发明所述带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器的立体图；
图2为本发明所述固封极柱的主断面图；
图3为本发明所述固封极柱的侧断面图；
图4为本发明所述磁控操作机构的立体图；
图5为本发明所述磁控操作机构的断面图；
图6为本发明所述手动分闸机构的结构图；
图7为图6的局部放大图；
图8为本发明所述机构箱的立体图；
图9为本发明所述机构箱的局部放大图；
图10为本发明所述机构箱的仰视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、机构箱，101、防雨檐结构，102、手动分闸轴套，103、航空插座轴套，104、防水密封圈，105、提手，106、吊环，107、铭牌，108、接地指示牌，109、纵梁，110、横梁，111、耳板，2、固封极柱，201、绝缘外壳，202、负荷端导电杆，203、行波组合电流传感器，204、真空灭弧室，205、互感器导线，206、绝缘拉杆组件，2061、绝缘拉杆上螺杆，2062、绝缘拉杆，2063、绝缘拉杆下螺杆，207、零序电流传感器，208、取电电容，209、电压传感器，210、软连接，211、电源端接线端子，212、负荷端接线端子，3、磁控操作机构，301、动铁芯组件，3011、动铁芯，3012、动铁芯安装板，3013、超行程垫，302、静铁芯组件，3021、静铁芯，3022、静铁芯底板，303、机构压板，304、支撑柱，305、触头弹簧，306、分闸弹簧，307、连锁件,308、组合式屏蔽罩，4、手动分闸机构，401、同步轴，402、轴套，403、手动分闸轴，404、行程开关压板，405、手动分闸手柄，406、复位装置，407、磁控线圈行程开关，408、分合指示，409、分合位开关组件，410、手动分闸指示，411、拐臂。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1～图10所示，一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，包括：机构箱1，机构箱1外设有固封极柱2，固封极柱2的绝缘外壳201中设有包裹负荷端导电杆202的行波组合电流传感器203，其中，行波组合电流传感器203感应采集负荷端导电杆202上的行波信号、相电流和零序电流信号，并传输至馈线终端，在馈线终端中对行波信号进行处理后，行波信号通过馈线终端发送到数据中心，数据中心利用行波信号对线路故障进行行波定位，实现线路故障精准定位功能，实现点对点维修，减少架空线路故障巡检过程，有效提升线路故障检修效率，减少线路故障造成的停电时间，提升配网自动化能力；机构箱1内设有磁控操作机构3，磁控操作机构3的动铁芯组件301与固封极柱2中的绝缘拉杆组件206相连；机构箱1上设有与磁控操作机构3相配合的手动分闸机构4；通过手动分闸机构4可以控制磁控操作机构3动作，然后经由磁控操作机构3对固封极柱2分闸。
实施例2
如图2、图3所示，本实施例为在实施例1的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
固封极柱2包括：绝缘外壳201、负荷端导电杆202、行波组合电流传感器203、真空灭弧室204、互感器导线205、绝缘拉杆组件206和软连接210，其中，负荷端导电杆202、行波组合电流传感器203、真空灭弧室204、互感器导线205均浇筑在绝缘外壳201内，软连接210的一端通过绝缘拉杆组件206与真空灭弧室204的动触头杆端相固定，软连接210的另一端与负荷端导电杆202的端部相连；行波组合电流传感器203则通过绝缘支撑包裹在负荷端导电杆202上，行波组合电流传感器203通过互感器导线205连接互感器模块；
行波组合电流传感器203感应采集负荷端导电杆202上的行波信号、相电流和零序电流信号，并通过互感器导线205及互感器模块传输至馈线终端。
此外，在本实施例中，绝缘拉杆组件206由绝缘拉杆上螺杆2061、绝缘拉杆2062和绝缘拉杆下螺杆2063组装而成，软连接210通过绝缘拉杆上螺杆与真空灭弧室204的动触头杆端相固定，绝缘拉杆采用迷宫式结构，迷宫式结构能较大增大电气爬电距离，从而提升产品工频耐压能力，以满足高海拔电气试验要求。
实施例3
如图2所示，本实施例为在实施例2的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
固封极柱2还包括：零序电流传感器207，零序电流传感器207浇筑在绝缘外壳201内，零序电流传感器207通过绝缘支撑包裹在负荷端导电杆202上，零序电流传感器207通过互感器导线205连接互感器模块；零序电流传感器207通过互感器导线205连接互感器模块，互感器导线205还可以用于传输电流信号，在本实施例中，零序电流传感器207为环形结构，零序电流传感器207用以感应采集负荷端导电杆202上的工频电流信号，A、B、C三相电流信号输出后合成为零序电流。
实施例4
如图2所示，本实施例为在实施例2或3的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
固封极柱2还包括：取电电容208和两个电压传感器209，取电电容208浇筑在绝缘外壳201内，取电电容208的一端通过导线与真空灭弧室204的静触头杆端连接，取电电容208的另一端通过导线与绝缘外壳201底部的一个导电嵌件连接，取电电容208输出电源信号，并经电源转换模块转换后给二次馈线终端供电，可以替代传统外置式电磁式互感器取电，在本实施例中，取电电容208与真空灭弧室204的静触头杆端之间的导线浇注在绝缘外壳201内，取电电容208与导电嵌件之间的导线浇注在绝缘外壳201内；
电压传感器209浇筑在绝缘外壳201内，两个电压传感器209中其中一个电压传感器209的一端通过导线与真空灭弧室204的静触头杆端连接，另一端通过导线与绝缘外壳201底部的一个导电嵌件连接；两个电压传感器209中另一个电压传感器209的一端通过导线与负荷端导电杆202连接，另一端通过导线与绝缘外壳201底部的一个导电嵌件连接；
通过电压传感器209可以测量电源端、负荷端电压，在本实施例中，电压传感器209与真空灭弧室204的静触头杆端之间的导线浇注在绝缘外壳201内，电压传感器209与导电嵌件之间的导线浇注在绝缘外壳201内，电压传感器209与负荷端导电杆202之间的导线浇注在绝缘外壳201内。
更进一步：
固封极柱2还包括：电源端接线端子211，真空灭弧室204的静触头杆端与处在绝缘外壳201外的电源端接线端子211连接，电源端接线端子211用以给电源端导线与固封极柱提供连接端子。
固封极柱2还包括：负荷端导电杆202伸出绝缘外壳201的一端设置负荷端接线端子212，负荷端接线端子212用以给负荷端导线与固封极柱提供连接端子。
实施例5
如图4、图5所示，本实施例为在实施例1～4任一实施例的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
磁控操作机构3包括：静铁芯组件302和动铁芯组件301，其中，静铁芯组件302和动铁芯组件301相对布置，动铁芯组件301背离静铁芯组件302的一侧布置机构压板303，机构压板303与静铁芯组件302之间布置多根支撑柱304，而每根支撑柱304的两端分别与机构压板303与静铁芯组件302相固定，机构压板303与支撑柱304之间可以采用螺栓相固定，机构压板303用以将动铁芯组件301限位在断路器分闸位置，静铁芯组件302再通过支撑柱304固定在机构箱1上；
在静铁芯组件302中的静铁芯3021与动铁芯组件301中的动铁芯3011之间布置磁控线圈304、触头弹簧305和分闸弹簧306，磁控线圈304与静铁芯组件302相固定，磁控线圈304的作用为：通过施加合闸/分闸电流，对静铁芯3021和动铁芯3011进行磁化/退磁，进而控制固封极柱2合闸/分闸；
磁控线圈304为环形线圈，磁控操作机构3采用单稳态机构设计，即采用直动式上下运动原理，具备传动效率高，机械磨损小，与传统的弹簧操作机构相比，其机械寿命至少提高3倍以上，采用单线圈分别控制分合闸操作，提高了机构的可靠性；
绝缘拉杆组件206中绝缘拉杆下螺杆穿过静铁芯3021、磁控线圈304、分闸弹簧306、触头弹簧305以及动铁芯3011；触头弹簧305的线径与长度比分闸弹簧306的小，因此，触头弹簧305处在分闸弹簧306内；
合闸：
当磁控线圈304施加合闸电流时，静铁芯3021和动铁芯3011磁化相吸，使动铁芯3021向静铁芯3011方向运动且压缩分闸弹簧306和触头弹簧305(动铁芯3011先压缩分闸弹簧306，待运动到一定距离后开始压缩触头弹簧305，磁控线圈304通过合闸电流磁化铁芯所产生的吸引力始终大于分闸弹簧306和触头弹簧305的组合压力)，在动铁芯3021靠近静铁芯3011的过程中促使绝缘拉杆组件206带动真空灭弧室204动触头往静触头方向运动，同时触头弹簧305给绝缘拉杆组件206中绝缘拉杆下螺杆的轴肩施加推力，从而使得真空灭弧室204内动静触头接触更紧密，合闸更可靠；
分闸：
当磁控线圈304施加分闸电流时，静铁芯3021和动铁芯3011退磁，铁芯间的吸引力变小，此时，分闸弹簧306和触头弹簧305的组合压力大于静铁芯3021和动铁芯3011间的吸引力，使得动铁芯3011往远离静铁芯3021的方向运动，在动铁芯3011远离静铁芯3021的过程中由绝缘拉杆组件206带动真空灭弧室204内动触头往远离静触头方向运动，完成分闸。
静铁芯组件302中的静铁芯3021与动铁芯组件301中的动铁芯3011为非对称结构，即动铁芯3011与静铁芯3021的厚度不同，使得磁控操作机构3可以匹配不同动态特性要求的真空灭弧室204，使断路器内的真空灭弧室204具备更优的动态特性，能更好的提升断路器的开断及关合能力，此外，非对称结构便于安装，提高安装效率，磁控操作机构3采用新的磁路设计，让动、静铁芯具备N/S极。
静铁芯3021和动铁芯3011外套有组合式屏蔽罩308，组合式屏蔽罩308可以屏蔽大自然中的电磁对磁控操作机构造成干扰。
作为本实施例的进一步优化，组合式屏蔽罩308采用合金屏蔽材料和高强度、高韧性塑料材质一体化浇注成型，具备尺寸精准、电磁屏蔽能力强的优点。
动铁芯组件301背离静铁芯组件302的一侧固定契合手动分闸机构4中同步轴401上的拐臂411的连锁件307，通过手动分闸机构4中同步轴401上的拐臂411控制连锁件307动作，然后经连锁件307带动动铁芯组件301动作，从而使动铁芯组件301远离静铁芯组件302，在动铁芯组件301远离静铁芯组件302的过程中由绝缘拉杆组件206带动真空灭弧室204内动触头往远离静触头方向运动，完成固封极柱2分闸。
实施例6
如图5所示，本实施例为在实施例5的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
动铁芯3011与静铁芯3021等外径，且动铁芯3011与静铁芯3021的质量比为1.125～3.375，高质量的动铁芯3011便于安装，提高安装效率和运动效率，此外，通过不同质量比的机构配合触头弹簧305和分闸弹簧306可灵活控制动铁芯3011的合闸及分闸速度，可以缩短断路器固有的合闸和分闸时间，作为实现更多级差保护的重要环节参数。
更进一步的：动铁芯3011的吸合面具有多重环形镂空结构，静铁芯3021的吸合面具有多重环形镂空结构，具备让动铁芯3011、静铁芯3021同极相吸后保证其一致性，多重环形镂空结构也可以达到快速充磁和退磁效果，以及可以提升动铁芯3011的运动效率和质量。
动铁芯3011采用磁性合金材料，静铁芯3021采用磁性合金材料，磁性合金材料具备硬度高、耐磨性强、磁力在高低温环境下不消失的优点，本实施例中静铁芯3021和动铁芯3011均采用磁性合金材料，使得静铁芯3021、动铁芯3011可以快速被磁化和被退磁效果。
静铁芯组件302包括：静铁芯3021和静铁芯底板3022，其中，静铁芯3021通过螺钉固定在静铁芯底板3022上；
动铁芯组件301包括：动铁芯3011、动铁芯安装板3012和超行程垫3013，超行程垫3013用以降低断路器合闸弹跳和分闸反弹，动铁芯安装板3012靠近静铁芯组件302的一侧通过螺钉固定有动铁芯3011，而动铁芯安装板3012背离静铁芯组件302的一侧通过螺钉则固定有超行程垫3013；
机构压板303中间具有装配孔，机构压板303经装配孔套在动铁芯安装板3012外，支撑柱304的一端与静铁芯底板3022相固定，支撑柱304的另一端与机构压板303相固定；
更进一步的：机构压板303则通过螺栓固定在支撑柱304上，在本实施例中：机构压板303采用高强度合金钢加工而成，支撑柱304采用高强度合金钢加工而成。
实施例7
如图6、图7所示，本实施例为在实施例1的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
手动分闸机构4包括：布置在机构箱1内的同步轴401；
机构箱1内布置有磁控操作机构3，而磁控操作机构3中动铁芯组件301上的连锁件307贯穿至机构箱1外，同步轴401与连锁件307处在机构箱1的同一侧；
同步轴401的一端同轴设置轴套402，同步轴401的另一端同轴设置手动分闸轴403，轴套402与机构箱1相固定，可以确保同步轴401在不同时期旋转过程中同心度一致性，从而保证断路器分合闸在不同时期的机械特性满足技术要求；
手动分闸轴403的端部分别与行程开关压板404的中部以及手动分闸手柄405相固定，手动分闸轴403和行程开关压板404构成手动分闸组件，可随手动分闸手柄405的拉下而旋转；
行程开关压板404的一端与固定在机构箱1上的复位装置406中的弹簧相连，行程开关压板404的另一端通过复位装置406的作用在处于复位状态下时压住固定在机构箱1上的磁控线圈行程开关407，并让磁控线圈行程开关407的闭点串联磁控操作机构中的磁控线圈304，故对磁控线圈施加合闸/分闸电流时可以对磁控操作机构3中的动铁芯3011和静铁芯3021进行充磁和退磁，以控制磁控操作机构3的合闸与分闸；
同步轴401上设置与磁控操作机构3上的连锁件307相契合的拐臂411。
手动分闸原理：
绝缘令克棒按照预定方向垂直拉动手动分闸手柄405，手动分闸手柄405拉下时将带动手动分闸轴403、同步轴401、行程开关压板404同步旋转，使得复位装置406中的弹簧压缩，以及产生的旋转力使得拐臂411拨动连锁件307运动，连锁件307将带动动铁芯组件301朝远离静铁芯组件302的方向运动，从而达到对磁控操作机构3手动分闸，同时行程开关压板404脱离磁控线圈行程开关407，磁控线圈行程开关407的闭点变为开点，
磁控线圈304回路断开，磁控线圈304不能对磁控操作机构3中的动铁芯3011和静铁芯3021进行充磁和退磁，当绝缘令克棒脱离手动分闸手柄405，复位装置406中的弹簧压力释放，带动手动分闸手柄405、同步轴401、行程开关压板404旋转，行程开关压板404重新压住磁控线圈行程开关407，磁控线圈行程开关407的开点变为闭点，磁控线圈304回路连通，磁控线圈304又可对磁控操作机构3中的动铁芯3011和静铁芯3021进行充磁和退磁。
与传统的弹簧机构相比具有较高可靠性，手动分闸时，下拉手动分闸手柄405即可实现断路器分闸，复位装置406的引入使得整个机构带自复位功能，而断路器分合闸时，磁控操作机构3中动铁芯组件301上的连锁件307仅经过拐臂411带动同步轴401旋转，无需机构脱扣和锁扣装置、运动部件少、故障源少、结构简单。
手动分闸机构4还包括：分合指示408和分合位开关组件409，同步轴401上设置分合指示408，分合指示408用于断路器分、合闸位置指示；
在机构箱1上设置与分合指示408相匹配的分合位开关组件409，分合位开关组件409与馈线终端电连接；
分合位开关组件409可以输出“分”位或“合”位信号至馈线终端；
断路器分闸，磁控操作机构3中的动铁芯组件301带动连锁件307朝远离静铁芯组件301的方向运动，然后连锁件307通过与其契合的拐臂411带动同步轴401旋转，分合指示408显示“分”位，此时，分合指示408压住分合位开关组件409的行程开关，输出“分”位信号至馈线终端；
断路器合闸，磁控操作机构3中的动铁芯组件301带动连锁件307朝靠近静铁芯组件301的方向运动，然后连锁件307通过与其契合的拐臂411带动同步轴401旋转，分合指示408显示“合”位，此时，分合指示408压住分合位开关组件409的行程开关，输出“合”位信号至馈线终端。
在机构箱1外靠近手动分闸手柄405处设置手动分闸指示410，手动分闸时，操作人员可以通过手动分闸指示410快速获知手动分闸手柄405的操作方向。
通常情况下，同步轴1上具有三个拐臂411，三个拐臂411分别与三个磁控操作机构3上的连锁件307相契合，从而实现同时控制A、B、C相进行分闸。
实施例8
如图8、图9、图10所示，本实施例为在实施例7的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
机构箱1于同步轴1所在方向的两侧板的上部分均具有防雨檐结构101，机构箱1在靠近手动分闸手柄405的侧板上于同步轴1的贯穿处设有套在同步轴1上的手动分闸轴套102，手动分闸轴套102采用内嵌式迷宫结构；机构箱1的侧板上设置航空插座轴套103，航空插座轴套103采用内嵌式迷宫结构；
防雨檐结构101，提升机构箱1整体气密性和防水性能，整体防护等级可达IP67；
而手动分闸轴套102采用内嵌式迷宫结构，可以使机构箱防水等级更高；
航空插座轴套103采用内嵌式迷宫结构，可以使机构箱防水等级更高。
手动分闸轴套102内设置防水密封圈104，多重防水结构使机构箱防水等级更高，航空插座轴套103内设置防水密封圈104，多重防水结构使机构箱防护等级更高。
机构箱1的顶板两端处均设置U型椭圆结构的提手105，提手105可以采用焊接或安装的方式与机构箱1的的顶板相固定，给机构箱1的提供提拉点，提手105外形美观、光滑，椭圆截面比较契合好手型，握感比较舒适，提拉重型产品省力不伤手。
机构箱1的顶板上设置多个吊环106，吊环106可以采用焊接的方式与机构箱1的顶板相固定，或者采用螺纹连接的方式也可以，吊环106给起吊机构箱1提供起吊点。
机构箱1的侧板上设置铭牌107，铭牌107记载产品生产厂家及额定工作情况下的一些技术数据，以供正确使用而不致损坏设备；
机构箱1的侧板上设置接地指示牌108，接地指示牌108指示电气设备可靠接地位置。
机构箱1内在侧板底部均设置纵梁109和横梁110，纵梁109和横梁110板可以采用满焊方式与侧板相焊接，纵梁109和横梁110焊接时可以采用工装固定，以具备焊接尺寸精准，零部件易安装特点；
机构箱1底部的底封板则通过螺栓与纵梁109相固定，以及机构箱1底部的底封板还通过螺栓与横梁110相固定，纵梁109和横梁110围合成矩形结构，底封板与纵梁109以及横梁110之间布置矩形防水圈，能有效提升机构箱整机气密性，能防止雨水渗入。
机构箱1的底部设置具有装配孔的耳板111，通过耳板111方便固定机构箱1。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，其特征在于，包括：机构箱(1)，所述机构箱(1)外设有固封极柱(2)，所述固封极柱(2)的绝缘外壳(201)中设有包裹负荷端导电杆(202)的行波组合电流传感器(203)，所述机构箱(1)内设有磁控操作机构(3)，所述磁控操作机构(3)的动铁芯组件(301)与所述固封极柱(2)中的绝缘拉杆组件(206)相连；所述机构箱(1)上设有与磁控操作机构(3)相配合的手动分闸机构(4)。
2.根据权利要求1所述的一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，其特征在于，所述固封极柱(2)包括：绝缘外壳(201)、绝缘拉杆组件(206)以及浇筑在绝缘外壳(201)内的真空灭弧室(204)、行波组合电流传感器(203)、互感器导线(205)和负荷端导电杆(202)，所述绝缘拉杆组件(206)将软连接(210)的一端与真空灭弧室(204)的动触头杆端相固定，所述软连接(210)的另一端与负荷端导电杆(202)的端部相连；所述行波组合电流传感器(203)通过绝缘支撑包裹在负荷端导电杆(202)上，所述行波组合电流传感器(203)通过互感器导线(205)连接互感器模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，其特征在于，所述固封极柱(2)还包括：零序电流传感器(207)，所述零序电流传感器(207)浇筑在绝缘外壳(201)内，所述零序电流传感器(207)通过绝缘支撑包裹在负荷端导电杆(202)上，所述零序电流传感器(207)通过互感器导线(205)连接互感器模块。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，其特征在于，所述固封极柱(2)还包括：取电电容(208)和两个电压传感器(209)，所述取电电容(208)浇筑在绝缘外壳(201)内，所述取电电容(208)的一端通过导线与真空灭弧室(204)的静触头杆端连接，所述取电电容(208)的另一端通过导线与绝缘外壳(201)底部的一个导电嵌件连接；所述电压传感器(209)浇筑在绝缘外壳(201)内；两个电压传感器(209)中其中一个电压传感器(209)的一端通过导线与真空灭弧室(204)的静触头杆端连接，另一端通过导线与绝缘外壳(201)底部的一个导电嵌件连接；两个电压传感器(209)中另一个电压传感器(209)的一端通过导线与负荷端导电杆(202)连接，另一端通过导线与绝缘外壳(201)底部的一个导电嵌件连接。
5.根据权利要求1所述的一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，其特征在于，所述磁控操作机构(3)包括：相对布置的静铁芯组件(302)和动铁芯组件(301)，所述动铁芯组件(301)背离静铁芯组件(302)的一侧布置机构压板(303)，所述机构压板(303)与所述静铁芯组件(302)之间通过多根支撑柱(304)固定，在所述静铁芯组件(302)中的静铁芯(3021)与所述动铁芯组件(301)中的动铁芯(3011)之间布置磁控线圈(304)、触头弹簧(305)和分闸弹簧(306)，所述磁控线圈(304)与所述静铁芯组件(302)相固定，所述触头弹簧(305)处在所述分闸弹簧(306)内，所述静铁芯组件(302)中的静铁芯(3021)与所述动铁芯组件(301)中的动铁芯(3011)为非对称结构；所述静铁芯(3021)和动铁芯(3011)外套组合式屏蔽罩(308)；所述动铁芯组件(301)背离静铁芯组件(302)的一侧固定契合手动分闸机构(4)中同步轴(401)上的拐臂(411)的连锁件(307)。
6.根据权利要求5所述的一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，其特征在于，所述动铁芯(3011)与所述静铁芯(3021)等外径，且所述动铁芯(3011)与所述静铁芯(3021)的质量比为1.125～3.375。
7.根据权利要求5所述的一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，其特征在于，所述动铁芯(3011)的吸合面具有多重环形镂空结构，所述静铁芯(3021)的吸合面具有多重环形镂空结构。
8.根据权利要求5所述的一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，其特征在于，所述组合式屏蔽罩(308)采用合金屏蔽材料和高强度、高韧性塑料材质一体化浇筑成型。
9.根据权利要求1所述的一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，其特征在于，所述手动分闸机构(4)包括：布置在机构箱(1)内的同步轴(401)；所述同步轴(401)的一端同轴设置轴套(402)，另一端同轴设置手动分闸轴(403)；所述轴套(402)与机构箱(1)相固定，所述手动分闸轴(403)的端部分别与行程开关压板(404)的中部以及手动分闸手柄(405)相固定，所述行程开关压板(404)的一端与固定在机构箱(1)上的复位装置(406)中的弹簧相连；所述行程开关压板(404)的另一端通过复位装置(406)的作用在处于复位状态下时压住固定在机构箱(1)上的磁控线圈行程开关(407)，并让磁控线圈行程开关(407)的闭点串联磁控操作机构中的磁控线圈(304)；所述同步轴(401)上设置与磁控操作机构(3)上的连锁件(307)相契合的拐臂(411)。
10.根据权利要求9所述的一种带行波故障测距的一二次深度融合磁控柱上断路器，其特征在于，所述手动分闸机构(4)还包括：分合指示(408)和分合位开关组件(409)，所述同步轴(401)上设置分合指示(408)，在机构箱(1)上设置与分合指示(408)相匹配的分合位开关组件(409)，所述分合位开关组件(409)与馈线终端电连接。
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| CN117476396B (zh) * | 2023-12-14 | 2024-05-03 | 北京昊创瑞通电气设备股份有限公司 | 一种柱上断路器用快速操作机构及其柱上断路器 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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