CN118299209A - 一种高性能断路器操作机构及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能断路器操作机构，包括外壳，所述外壳上设置有静触点，所述静触点用于连接外部线路，所述外壳中安装有拨块，所述拨块上设置有动触点，所述动触点用于电连接或断开所述静触点，所述外壳上螺纹连接有至少一个高压储气瓶，所述高压储气瓶中存储有惰性气体，所述高压储气瓶连接至所述外壳中的储气室中；所述储气室至少连通至所述动触点与所述静触点的连接处，储气室中设置有开关机构，开关机构用于打开所述高压储气瓶。利用惰性气体的绝缘性避免电弧的产生，而且储气室中存在气压，内外压差较小，从而不会承受较大的压力，进而提高使用寿命，有助于降低生产难度。

Description

一种高性能断路器操作机构及操作方法

技术领域

本发明涉及电气设备领域，更具体地，涉及一种高性能断路器操作机构及操作方法。

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。断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。

在高压线路的维护检修过程中，需要采用断路器对某一部分进行隔离，在断路器的关断过程中若不加以保护会产生较大的电弧，对操作人员以及设备安全造成极大的安全隐患。

现有技术中，针对断路器的灭弧方式大多为真空灭弧室，又名真空开关管，主要是通过管内真空优良的绝缘性使高压电路在断开过程中避免被击穿从而产生电弧。该种方式虽然灭弧效果较佳，但是由于需要对断路器抽真空处理，对密封型具有极高的要求，导致实现过程较为困难，而且可靠性较差，若真空灭弧室产生细小裂缝进入空气后，不能够及时判断其是否可靠而进行的闭合操作，极易因产生的弧火花而造成危险。

因此，需要一种高性能断路器操作机构，能够解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种高性能断路器操作机构的新技术方案，以解决现有的断路器采用真空灭弧室可靠性较差的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种高性能断路器操作机构，包括外壳，所述外壳上设置有静触点，所述静触点用于连接外部线路，所述外壳中安装有拨块，所述拨块上设置有动触点，所述动触点用于电连接或断开所述静触点，所述外壳上螺纹连接有至少一个高压储气瓶，所述高压储气瓶中存储有惰性气体，所述高压储气瓶连接至所述外壳中的储气室中；所述储气室至少连通至所述动触点与所述静触点的连接处，储气室中设置有开关机构，开关机构用于打开所述高压储气瓶。

通过本方案，采用高压储气瓶存储的惰性气体，利用惰性气体的绝缘性避免电弧的产生，而且储气室中临时存储有一定量的气压，内外压差较小，从而不会承受较大的压力，进而提高使用寿命，有助于降低生产难度。

优选地，所述拨块的两侧设置有凹槽，所述凹槽与所述外壳围成灭弧室，所述储气室连通至所述灭弧室。

通过本方案，灭弧室中能够存储一定量的惰性气体，保证断开后动触点与静触点之间的惰性气体厚度，进而保证绝缘效果。

优选地，所述拨块上设置有连通所述灭弧室与所述储气室的吹气道，所述吹气道的开口朝向所述动触点与所述静触点的连接处，所述储气室中设置有排气机构，所述排气机构用于增加所述储气室的气压。

通过本方案，排气机构能够提高储气室中的气压从而通过吹气道对产生的电弧起到吹灭的效果，进一步提高灭弧的效果。

优选地，所述排气机构为活塞板，所述活塞板连接至所述拨块上，所述拨块的断开移动能够带动所述活塞板挤压所述储气室体积。

通过本方案，拨动拨块进行断开操作时，能够同时推动活塞板进行增压处理，不仅方便了操作，而且能够起到防错的效果，保证每次断开操作均能够实现增压吹弧。

优选地，所述拨块包括芯块以及拨架，所述拨架为矩形框架，所述拨架与所述外壳的内壁间隙配合，所述拨架上的把手通过所述外壳上的滑槽露出所述外壳，所述活塞板设置于所述拨架的顶部；所述芯块滑动连接至所述拨架中，所述凹槽设置于所述芯块两侧，所述拨架带动所述芯块移动实现动触点和静触点的接触和断开。

通过本方案，拨架移动时，首先带动活塞板移动以进行增压，当拨架移动至芯块处后再推动芯块移动实现断开，保证断开时能够具有较大的惰性气体的气流吹过，进一步提高灭弧的效果。

优选地，所述活塞板向上移动以挤压所述储气室，所述活塞板上设置有通气孔，所述吹气道设置于所述芯块上，所述通气孔与所述吹气道之间通过伸缩管连通。

通过本方案，储气室中的气体进能够通过通气孔和伸缩管进入吹气道，提高气流的同时避免外部的气体进入灭弧室，有助于进一步提高灭弧效果，提高本装置的可靠性；伸缩管能够避免外部空气进入，影响绝缘效果。

优选地，所述高压储气瓶的瓶口设置有弹性堵盖，所述活塞板上设置有与所述弹簧堵盖相匹配的顶针，所述顶针为所述开关机构，所述顶针能够顶开所述弹性堵盖以打开所述高压储气瓶。

通过本方案，当活塞板到达指定位置后再通过顶针打开弹性堵盖，释放高速气流到达灭弧室进行吹弧，活塞板挤压储气室将多余空气挤出储气室后再进行吹弧能够进一步提高灭弧效果，避免外部空气混杂影响绝缘效果。

优选地，所述芯块与所述拨架底部之间通过蓄能弹簧连接，所述芯块底部设置有容纳槽，所述蓄能弹簧设置于所述容纳槽中；所述外壳内壁设置有卡块，所述卡块用于固定所述芯块，所述卡块的底面设置有斜坡，所述拨架能够挤压所述斜坡使所述卡块释放所述芯块。

通过本方案，拨架的移动能够压缩蓄能弹簧蓄能，当拨架移动到指定位置挤压卡块时释放芯块，使芯块能够瞬间快速移动，加快动触点与静触点脱离的速度，同时进行吹弧作业，进一步提高了灭弧的效果。

优选地，所述弹性堵盖包括卡圈，所述卡圈的顶部设置有通孔，所述卡圈中通过复位弹簧连接有堵盖，所述堵盖的四周设置有若干支腿，所述复位弹簧对所述支腿施加推力以使堵盖封堵所述通孔。

通过本方案，复位弹簧始终对堵盖施加力使堵盖封堵通孔，当活塞板向上移动到顶针处时，顶针能够推动堵盖打开通孔，使顶部的高压气体通过通孔和伸缩管进入吹气道。

根据本申请的第二方面，提供一种采用上述高性能断路器操作机构的断路方法，包括如下步骤：

步骤1：拨动拨架使活塞板挤压储气室排出多余气体，并带动蓄能弹簧蓄能；

步骤2：活塞板到达位置后顶针打开高压储气罐使惰性气体通过吹气道到达静触点和动触点的连接处；

步骤3：继续移动拨架触发卡块使卡块释放芯块；

步骤4：蓄能弹簧推动芯块向上移动，使动触点脱离与静触点的接触。

根据本公开的一个实施例，采用本高性能断路器操作机构，开创性的采用惰性气体加气流吹弧的方式进行灭弧，相较于传统的真空灭弧，无需保证极高的真空度，生产过程简单，可靠性更高。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本申请一实施例中的高性能断路器操作机构的结构示意图；

图2是图1中高性能断路器操作机构的截面结构示意图；

图3是图1中高性能断路器操作机构的剖面结构示意图；

图4是图3中增压过程中的结构示意图；

图5是图4中断开过程中的结构示意图；

图6是图2中拨架的侧视结构示意图；

图7是图6中拨架的主视结构示意图；

图8是图3中A处的结构示意图；

图9是图3中弹性堵盖的结构示意图；

图10是图9中堵盖的俯视结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图10所示，本申请一实施例中的高性能断路器操作机构，包括外壳100，所述外壳100上设置有静触点001，所述静触点001用于连接外部线路，所述外壳100中安装有拨块，所述拨块上设置有动触点002，所述动触点002用于电连接或断开所述静触点001，所述外壳100上螺纹连接有至少一个高压储气瓶102，所述高压储气瓶102中存储有惰性气体，所述高压储气瓶102连接至所述外壳中的储气室101中；所述储气室101至少连通至所述动触点002与所述静触点001的连接处，储气室101中设置有开关机构，开关机构用于打开所述高压储气瓶102。

通过本方案，采用高压储气瓶102存储的惰性气体，利用惰性气体的绝缘性避免电弧的产生，而且储气室中临时存储有一定量的气压，内外压差较小，从而不会承受较大的压力，进而提高使用寿命，有助于降低生产难度

该实施例中的惰性气体例如是六氟化硫(SF6)、氩气(Ar)、氖气(Ne)、氦气(He)等，可以是其中的一种，也可以是多种气体的混合物。

如图2所示，外壳100为绝缘外壳100，静触点001有三对，均固定至外壳100上并相对布置；动触点002为贯穿固定至拨块中的金属条，拨块的移动使动触点002移动至两个静触点001之间完成静触点001的导通。在外壳100上设置有螺纹的安装孔，安装孔与用于与高压储气瓶102螺纹连接，用于向储气室101中补充惰性气体。

在本申请一实施例中，拨块的两侧设置有凹槽，凹槽与外壳100围成灭弧室222，储气室101连通至灭弧室222。灭弧室222中能够存储一定量的惰性气体，保证断开后动触点002与静触点001之间的惰性气体厚度，进而保证绝缘效果。

凹槽的横向贯穿拨块布置，使动触点002的露出端位于凹槽中，而静触点001凸出至凹槽中，凹槽还能够起到限位的作用，使拨块的移动收到静触点001的限制，避免拨块移动过大影响储气室101的密封性能。

在本申请一实施例中，拨块上设置有连通灭弧室222与储气室101的吹气道221，吹气道221的开口朝向动触点002与静触点001的连接处，储气室101中设置有排气机构，排气机构用于增加储气室101的气压。排气机构能够提高储气室101中的气压从而将多余空气挤出，避免因密封不佳而混入过多空气影响绝缘效果，进一步提高灭弧的效果。

吹气道221的吹起口处直径变小，能够提高气流流速；在每个动触点002的上下两侧均设置有吹气道221，能够汇聚气流吹弧，底部的吹气道221能够平衡气压，使吹出的气流能够进入底部的空间中。

在本申请一实施例中，排气机构为活塞板230，活塞板230连接至拨块上，拨块的断开移动能够带动活塞板230挤压储气室101体积。拨动拨块进行断开操作时，能够同时推动活塞板230进行增压处理，不仅方便了操作，而且能够起到防错的效果，保证每次断开操作均能够实现排出多余空气后再吹弧作业。

在本申请一实施例中，拨块包括芯块220以及拨架210，拨架210为矩形框架，拨架210与外壳100的内壁间隙配合，拨架210上的把手211通过外壳100上的滑槽103露出外壳100，活塞板230设置于拨架210的顶部；芯块220滑动连接至拨架210中，凹槽设置于芯块220两侧，拨架210带动芯块220移动实现动触点002和静触点001的接触和断开。拨架210移动时，首先带动活塞板230移动以进行增压排气，当拨架210移动至芯块220处后再推动芯块220移动实现断开，保证断开时能够具有较大的惰性气体的气流吹过，进一步提高灭弧的效果。

活塞板230的四周以及拨架210的把手211周围均设置有橡胶的密封圈212，活塞板230上的密封圈212能够提高压缩效果；把手211周围的密封圈212能够减小惰性气体通过滑槽103的泄露，提高本装置的可靠性。

在本申请一实施例中，活塞板230向上移动以挤压储气室101进行增压，活塞板230上设置有通气孔231，吹气道221设置于芯块220上，通气孔231与吹气道221之间通过伸缩管232连通。储气室101中的气体进能够通过通气孔231和伸缩管232进入吹气道221，提高气流的同时避免外部的气体进入灭弧室222，有助于进一步提高灭弧效果，提高本装置的可靠性。围绕通气孔231的开口处设置有伸缩套，伸缩套能够抵至储气室101顶部的开口处，使高压储气瓶102的开口直接与通气孔231连通，避免储气室中的空气进入混杂，保证仅有惰性气体进入灭弧室中。

芯块220用于进行断路和连接，通过拨架210的推动进行移动；拨架210内部空间大于芯块220的高度，使芯块220能够在拨架210中上下移动一定距离，从而保证在拨架210移动并压缩储气室101的体积后，再推动芯块220移动。

在本申请一实施例中，通气孔231上设置有弹性堵盖233，外壳100内壁上设置有与弹簧堵盖相匹配的顶针110，顶针110能够顶开弹性堵盖233以打开通气孔231。当活塞板230到达指定位置后再通过顶针110打开弹性堵盖233，释放高速气流到达灭弧室222进行吹弧，使增压后再进行吹弧能够进一步提高灭弧效果。

顶针110的长度可以根据需要进行调整，顶针110例如是通过螺纹结构连接至活塞板230上的，不仅可以方便调节其伸入储气室101中的长度，而且能够起到良好的密封效果。

在本申请一实施例中，芯块220与拨架210底部之间通过蓄能弹簧240连接，芯块220底部设置有容纳槽，蓄能弹簧240设置于容纳槽中；外壳100内壁设置有卡块250，卡块250用于固定芯块220，卡块250的底面设置有斜坡251，拨架210能够挤压斜坡251使卡块250释放芯块220。拨架210的移动能够压缩蓄能弹簧240蓄能，当拨架210移动到指定位置挤压卡块250时释放芯块220，使芯块220能够瞬间快速移动，加快动触点002与静触点001脱离的速度，同时进行吹弧作业，进一步提高了灭弧的效果。

蓄能弹簧240可以是矩阵型排列，能够提高弹性势能，而且能够保证芯块220受力均匀，使动触点002能够同时与静触点001分离。

卡块250的中部设置有卡槽，芯块220底部的凸出能够卡至该卡槽中实现芯块220的固定，卡块250的底部与外壳100内壁之间弹性连接，使卡块250始终能够向芯块220方向施加力。卡块250的上下两侧均设置有斜坡251，下方的斜坡251使拨架210能够挤压卡块250使之向外壳100内部移动从而释放芯块220；上方的斜坡251能够使芯块220归位过程中挤压卡块250使之向外壳100内部移动从而卡入卡槽中。

在本申请一实施例中，弹性堵盖233包括卡圈2331，卡圈2331的顶部设置有通孔2332，卡圈2331中通过复位弹簧2334连接有堵盖2333，堵盖2333的四周设置有若干支腿2335，复位弹簧2334对支腿2335施加推力以使堵盖封堵通孔2332。复位弹簧2334始终对堵盖施加力使堵盖封堵通孔2332，当活塞板230赛东顶针110向上移动到弹性堵盖233处，顶针110能够推动堵盖2333打开通孔2332，使顶部的高压气体通过通孔2332和伸缩管232进入吹气道221。

采用上述高性能断路器操作机构的断路方法，包括如下步骤：

步骤1：如图4所示，拨动拨架210，使把手211沿滑槽103向上移动，带动活塞板230挤压储气室101为储气室101增压，排出储气室101中的多余空气，并带动蓄能弹簧240蓄能；

步骤2：活塞板230到达位置后，顶针110挤压堵盖打开高压储气瓶102使高压的惰性气体通过吹气道221到达静触点001和动触点002的连接处；

步骤3：如图5所示，继续移动拨架210触发卡块250使卡块250释放芯块220；

步骤4：蓄能弹簧240推动芯块220瞬间向上移动，使动触点002与静触点001迅速断开，同时吹气道221中的气流吹气灭弧。

步骤5：若需要重新连接，仅需向下压把手211，芯块220在蓄能弹簧240的拉拽以及拨架210的推动下复位，芯块220重新被卡块250固定。

根据本公开的一个实施例，采用本高性能断路器操作机构，开创性的采用惰性气体加气流吹弧的方式进行灭弧，相较于传统的真空灭弧，无需保证极高的真空度，生产过程简单，可靠性更高。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种高性能断路器操作机构，包括外壳，所述外壳上设置有静触点，所述静触点用于连接外部线路，所述外壳中安装有拨块，所述拨块上设置有动触点，所述动触点用于电连接或断开所述静触点，其特征在于，所述外壳上螺纹连接有至少一个高压储气瓶，所述高压储气瓶中存储有惰性气体，所述高压储气瓶连接至所述外壳中的储气室中；所述储气室至少连通至所述动触点与所述静触点的连接处，储气室中设置有开关机构，开关机构用于打开所述高压储气瓶。

2.根据权利要求1所述的高性能断路器操作机构，其特征在于，所述拨块的两侧设置有凹槽，所述凹槽与所述外壳围成灭弧室，所述储气室连通至所述灭弧室。

3.根据权利要求2所述的高性能断路器操作机构，其特征在于，所述拨块上设置有连通所述灭弧室与所述储气室的吹气道，所述吹气道的开口朝向所述动触点与所述静触点的连接处，所述储气室中设置有排气机构，所述排气机构用于排出所述储气室的气体。

4.根据权利要求3所述的高性能断路器操作机构，其特征在于，所述排气机构为活塞板，所述活塞板连接至所述拨块上，所述拨块的断开移动能够带动所述活塞板挤压所述储气室体积完成排气。

5.根据权利要求4所述的高性能断路器操作机构，其特征在于，所述拨块包括芯块以及拨架，所述拨架为矩形框架，所述拨架与所述外壳的内壁间隙配合，所述拨架上的把手通过所述外壳上的滑槽露出所述外壳，所述活塞板设置于所述拨架的顶部；所述芯块滑动连接至所述拨架中，所述凹槽设置于所述芯块两侧，所述拨架带动所述芯块移动实现动触点和静触点的接触和断开。

6.根据权利要求5所述的高性能断路器操作机构，其特征在于，所述活塞板向上移动以挤压所述储气室，所述活塞板上设置有通气孔，所述吹气道设置于所述芯块上，所述通气孔与所述吹气道之间通过伸缩管连通。

7.根据权利要求6所述的高性能断路器操作机构，其特征在于，所述高压储气瓶的瓶口设置有弹性堵盖，所述活塞板上设置有与所述弹簧堵盖相匹配的顶针，所述顶针为所述开关机构，所述顶针能够顶开所述弹性堵盖以打开所述高压储气瓶。

8.根据权利要求6所述的高性能断路器操作机构，其特征在于，所述芯块与所述拨架底部之间通过蓄能弹簧连接，所述芯块底部设置有容纳槽，所述蓄能弹簧设置于所述容纳槽中；所述外壳内壁设置有卡块，所述卡块用于固定所述芯块，所述卡块的底面设置有斜坡，所述拨架能够挤压所述斜坡使所述卡块释放所述芯块。

9.根据权利要求7所述的高性能断路器操作机构，其特征在于，所述弹性堵盖包括卡圈，所述卡圈的顶部设置有通孔，所述卡圈中通过复位弹簧连接有堵盖，所述堵盖的四周设置有若干支腿，所述复位弹簧对所述支腿施加推力以使堵盖封堵所述通孔。

10.一种采用权利要求1至9任一项所述高性能断路器操作机构的断路方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：拨动拨架使活塞板挤压储气室排出多余气体，并带动蓄能弹簧蓄能；

步骤2：活塞板到达位置后顶针打开高压储气罐使惰性气体通过吹气道到达静触点和动触点的连接处；

步骤3：继续移动拨架触发卡块使卡块释放芯块；

步骤4：蓄能弹簧推动芯块向上移动，使动触点脱离与静触点的接触。