CN201667312U

CN201667312U - 高压真空断路器的固封极柱结构

Info

Publication number: CN201667312U
Application number: CN2010200470292U
Authority: CN
Inventors: 黄创国; 史书轩; 文国强
Original assignee: Beijing Huadong Senyuan Electric Co Ltd
Current assignee: Beijing Huadong Senyuan Electric Co Ltd
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2020-01-20

Abstract

本实用新型涉及一种高压真空断路器的固封极柱结构，它包括：真空灭弧室、上导电块、下导电块、包覆真空灭弧室的软包层，以及将真空灭弧室与上导电块、下导电块固封在一起的环氧树脂。真空灭弧室包括瓷壳及固定在瓷壳的上端盖和下端盖，瓷壳内设有上、下导电杆，上导电杆一端设有上触头，下导电杆一端设有下触头；下触头的接触面为球形弧面，上触头的接触面为与球形弧面匹配的凹形弧面。固封极柱结构还包括上软连接，一端与上导电杆一起上下运动并通过抵靠上导电块限制上导电杆的运动；触头簧；触头簧中可上下活动的导向杆，一端与上导电杆连接；及筒盖。本实用新型的结构解决了高压真空断路器在分断容性电流及感性电流时出现重击穿现象。

Description

高压真空断路器的固封极柱结构

技术领域

本实用新型涉及高压电器技术领域，特别涉及一种用于高压真空断路器的固封极柱。

背景技术：

在高压电器领域中，高压真空断路器是高压开关成套装置中的核心部件，是用于控制和保护电力系统的电器设备。而含有真空灭弧室的固封极柱又是真空断路器的核心部件。

目前常见的高压真空断路器的固封极柱结构如图1所示，它包括真空灭弧室10，与真空灭弧室10的上端紧固相连的上导电块11，和与真空灭弧室的下端通过软连接15紧固相连的下导电块14。其中，真空灭弧室10的外部包覆有硅橡胶的软包层12；并且，真空灭弧室10、上导电块11和下导电块14由专用的模具用环氧树脂13固封在一起，形成极柱结构。真空灭弧室10的下端通过触头簧22与真空断路器的绝缘拉杆90相连，并通过绝缘拉杆90与高压真空断路器的四连杆组件连接，实现对高压真空断路器的控制。

真空灭弧室10作为固封极柱结构的主要组成部分，目前常见的结构如图2所示。从图2可以看到，真空灭弧室10的外壳由瓷壳6、固定在瓷壳6上的上端盖60和下端盖61组成。其中，上端盖60上有螺纹孔601，通过该螺纹孔601用螺钉可使得上端盖60与固封极柱结构的上导电块固定连接。在瓷壳6内设置有上导电杆62和下导电杆63。其中，上导电杆62的一端与上端盖60固定，另一端设有上触头620；下导电杆63的一端设有下触头630，另一端通过导向套64滑动穿过下端盖61的通孔。同时，下导电杆63上还设有波纹管65，下导电杆63通过波纹管65连接在下端盖61上。波纹管65具有可伸缩性，可以保证下触头630与下导电杆63运动时真空灭弧室10内的密封性。下导电杆63伸出下端盖61的一端通过触头簧22(见图1)与真空断路器的绝缘拉杆90相连，并连接到断路器操作机构的四连杆上。此外，在上触头620与下触头630外还设有屏蔽罩66。

当操作机构进行合闸动作时，真空灭弧室10的上触头620和下触头630接触，如图3所示，使断路器完成合闸；而当操作机构进行分闸动作时，上触头620和下触头630分开，如图4所示，使断路器完成分闸。在图3-4的示意图中，上、下触头的接触面是平面。

经过对采用上述固封极柱结构的高压真空断路器分闸运动的分析研究表明，在高压真空断路器进行分闸动作时，先释放触头簧22的压缩量，带动四连杆和机构动作，而下触头630及下导电杆63仍处于静止状态。随后，在分闸力的作用下，下触头630和下导电杆63才向下运动，使下触头620与上触头630分开。下触头630刚分点的瞬时速度为零，并在刚分阶段会产生短时小间隙的位移。

采用上述固封极柱结构的真空断路器在开断容性负载和感性负载的小电流时，触头表面产生熔化，在分闸时会拉出毛刺，可能引起重击穿。而断路器的这种重击穿，将会引起供电系统的过电压，造成电力设备的损坏。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种新型的高压真空断路器的固封极柱结构，实现在高压真空断路器分闸时，触头的初始速度大于零，减少触头表面的烧损，从而避免在分断容性电流及感性电流时出现重击穿现象，减少对电力设备的损坏。

为了实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案：

一种高压真空断路器的固封极柱结构，包括：真空灭弧室、与真空灭弧室的上端紧固相连的上导电块、与真空灭弧室的下端通过下软连接相连的下导电块、包覆在真空灭弧室外部的硅橡胶软包层，以及将真空灭弧室与上导电块、下导电块固封在一起的环氧树脂绝缘体，其特征在于：所述真空灭弧室包括一端具有上触头的上导电杆和一端具有下触头的下导电杆；所述下触头的接触表面为球形弧面，所述上触头的接触表面为与所述球形弧面匹配的凹形弧面。

所述真空灭弧室包括瓷壳以及固定在瓷壳两端的上端盖和下端盖；在所述上端盖和下端盖分别设有通孔，其中上导电杆一端穿过所述上端盖的通孔，另一端具有所述上触头；下导电杆一端穿过下端盖的通孔，另一端具有所述下触头；所述上导电杆上设有上波纹管，所述上波纹管一端与上端盖封闭连接，另一端与上导电杆封闭连接；所述下导电杆上设有下波纹管，所述下波纹管一端与下端盖封闭连接，另一端与下导电杆封闭连接；所述上波纹管和下波纹管可伸缩。

另外，所述固封极柱结构还包括上软连接、触头簧、位于触头簧中可上下活动的导向杆和下软连接。所述上软连接的一端固定至上导电杆，另一端与上导电块连接；和，固定于上导电杆的上软连接一端随上导电杆上下运动，并通过抵靠上导电块限制上导电杆的运动。所述触头簧内置在固定于上导电块的弹簧罩中；和，所述导向杆的一端与弹簧罩顶端的导向孔配合活动，而导向杆的另一端与上导电杆连接。所述触头簧的一端安装在触头簧座上，并且触头簧座抵靠在上软连接上，而所述触头簧的另一端压抵弹簧罩的顶端。所述导向杆的另一端设有外螺纹，对应上导电杆一端所设的内螺纹，通过所述内、外螺纹的连接将导向杆和上导电杆连接在一起。所述下导电杆的一端穿过下导电块的通孔通过下软连接的一端连接至绝缘拉杆，而下软连接的另一端用螺钉与下导电块连接。

另外，所述固封极柱结构还包括筒盖，它装在环氧树脂绝缘体的上端，以便将用环氧树脂绝缘体固封在一起的上导电块、真空灭弧室和下导电块封闭起来。

通过上述结构，由于导向杆与上导电杆连接，避免了导电杆的导向偏移，保证了上、下触头接触时接触表面的对中性；由于上触头和下触头采用球面接触方式，增加了触头间的接触面积，避免重击穿现象的出现；由于增加了上软连接，起到了对上导电杆的限位作用及导电作用。

附图说明

图1是现有技术中固封极柱结构的示意图。

图2是现有技术中固封极柱结构的真空灭弧室的结构示意图。

图3是图2所示真空灭弧室的上、下触头处于合闸状态的示意图。

图4是图2所示真空灭弧室的上、下触头处于分闸状态的示意图。

图5是本实用新型的一个实施例的固封极柱结构的示意图。

图6是图5所示固封极柱结构中真空灭弧室的结构示意图。

图7是图6所示真空灭弧室的上、下触头处于合闸状态的示意图。

图8是图6所示真空灭弧室的上、下触头处于分闸状态的示意图。

图9示出具有本实用新型的固封极柱结构的高压真空断路器合闸状态的示意图。

图10示出具有本实用新型的固封极柱结构的高压真空断路器分闸状态的示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来对本实用新型的固封极柱结构作进一步的详细说明。

参见图5，本实用新型的固封极柱结构包括真空灭弧室71，与真空灭弧室71的上端紧固相连的上导电块111，与真空灭弧室71的下端通过下软连接115相连的下导电块114，包覆在真空灭弧室71外部的硅橡胶软包层112，以及将真空灭弧室71与上导电块111和下导电块114固封在一起的环氧树脂绝缘体113。

其中，真空灭弧室71的结构如图6所示。由图6可见，真空灭弧室71由瓷壳6及固定在瓷壳6两端的上端盖60和下端盖61组成。其中，在上端盖60和下端盖61均设有通孔602、604，且在上端盖60并位于通孔602外侧设置有螺纹孔601。在瓷壳6内设有上导电杆62和下导电杆63。上导电杆62的一端穿过上端盖60的通孔602，所述通孔602处设有绝缘环(导向套)69；而上导电杆62的另一端具有上触头620。另外，在上导电杆62上还设有上波纹管67，上波纹管67的一端与上端盖60封闭连接，而另一端与上导电杆62封闭连接。下导电杆63的一端具有下触头630，而另一端通过导向套64滑动穿过下端盖61上的通孔604。下导电杆63上同样设有下波纹管68，下波纹管68的一端与下端盖61封闭连接，而另一端与下导电杆63封闭连接。如图6所示，屏蔽罩66设置将上触头620和下触头630容纳在其内。

在本实用新型中，上波纹管67和下波纹管68具有可伸缩性，从而可以保证上触头620、下触头630与上导电杆62、下导电杆63运动时真空灭弧室71内的密封性。

具体应用时，真空灭弧室71可通过上端盖上设置的螺纹孔601，与上导电块111上的通孔采用例如螺钉连接方式，固定在上导电块111上。

图7和图8分别示出了本实用新型真空灭弧室71中的上触头620、下触头630闭合和分开时的示意图。可以看到，下触头630的接触表面呈球形弧面，而上触头620的接触表面呈与该球形弧面匹配的凹形弧面。采用这样的球面接触方式，使得上下触头间的接触表面增大。

应当理解，本实用新型的固封极柱结构的真空灭弧室还可以采用本实用新型的申请人，北京华东森源电气有限责任公司的其它真空灭弧室结构，例如，中国实用新型专利申请200920109704.7(已获授权)中的真空灭弧室，该文献以全文形式在此被结合入本文引用。

再次回到图5，真空灭弧室71的上端通过其上端盖60上的螺纹孔601与上导电块111上的孔用螺钉连接而固定在上导电块111上。真空灭弧室71是独立可拆卸构件，其中，真空灭弧室71中的上导电杆62和绝缘环(导向套)69穿过上导电块111的通孔。上软连接82的一端固定至上导电杆62未设置有上触头620的一端，而另一端则与上导电块111连接。弹簧罩83固定在上导电块111上。弹簧罩83的顶部中心设有与导向杆85活动配合的导向孔605，导向杆85的上端穿过该导向孔605并与之活动配合。导向杆85的下端设有外螺纹，对应真空灭弧室71中上导电杆62的上端所设的内螺纹，通过内、外螺纹的连接使导向杆85和上导电杆62固定在一起。触头簧72内置于弹簧罩83中。触头簧72的下端安装在触头簧座86上，而触头簧座86抵靠上软连接82；触头簧72的上端压抵弹簧罩83的顶端。

真空灭弧室71的下端通过下软连接115与下导电块114相连。其中，下导电杆63未设置有下触头630的一端穿过下导电块114上的通孔，通过下软连接115的一端连接至绝缘拉杆190，并通过绝缘拉杆190与高压真空断路器的四连杆组件连接，实现对高压真空断路器的控制。而下软连接115的另一端用螺钉与下导电块114连接。

应当理解，上软连接82和下软连接115的材料可以为纯铜，既能对上导电杆限位又具有导电能力。

另外，如图5所示，在包覆有环氧树脂绝缘体113的上端装有筒盖117，它将用环氧树脂绝缘体113固封在一起的上导电块111、真空灭弧室71和下导电块114封闭起来。

下面将结合图9-10对具有本实用新型所示固封极柱结构的高压真空断路器的分/合闸操作进行描述。应当理解，为便于描述，图9-10并未示出具体的固封极柱结构，而是以简单示意图的形式示出高压真空断路器的动作过程。当真空断路器进行合闸操作时，在操作机构的合闸力f1作用下，下导电杆63和下触头630向上运动(朝向上触头620方向运动)，直至下触头630与上触头620接触闭合。在上触头620和下触头630闭合后，上导电杆62、下导电杆63以及上触头620、下触头630会继续向上运动，同时带动上软连接82与上导电杆62连接的一端、触头簧座86和导向杆85一起向上运动。由于在该过程中，弹簧罩83固定不动，因而触头簧72被压缩为H1，而与上导电杆62连接的上波纹管67被压缩为M1。同时，与下导电杆63连接的下波纹管68被拉伸为L1，上软连接82与上导电块111产生距离H，形成高压真空断路器的超行程H。此时，断路器合闸完毕。

当高压真空断路器进行分闸操作时，触头簧72的压缩量首先得以释放，进而上软连接82的一端运动抵靠上导电块111，使得合闸时与上导电块111产生的间隙H消除。由于上导电块111限制了上软连接82继续向下运动，与上软连接82一起向下运动的触头簧72、导向杆85、触头簧座86、上导电杆62和上触头620亦停止运动。此时，触头簧72的长度变为H2，上波纹管67的长度变为M2。在上触头620和下触头630刚分离的位置，下导电杆63及下触头630产生初始速度V0，且该初始速度V0＞0。

随后，在操作机构分闸力f2的作用下，下导电杆63及下触头630继续向下运动，直至在操作机构的分闸限位作用下，下导电杆63与下触头630停止运动，分闸完成。此时，上触头620和下触头630产生触头开距L，下波纹管68被压缩为L2。其中，开距L＝L1-L2-H，超行程H＝H2-H1＝M1-M2。

在高压真空断路器合闸/分闸动作过程中，由于导向杆85始终在弹簧罩83的导向孔中，加长了上导电杆62的导向，从而减小了上导电杆62、下导电杆63与上端盖60、下端盖61之间的配合间隙的影响，保证了上触头620、下触头630接触时接触表面的对中性。另外，由于上触头620和下触头630采用球面接触方式，因此增加了上触头620和下触头630之间的接触面积，消除了开断感性和容性小电流时重击穿现象的出现，同时也减少了开断大电流时径向侧向力的影响，保证了分断大电流的可靠性。

本实用新型不局限于上述优选实施方式，不论在其形状或结构上做任何变化，凡是利用上述结构的固封极柱结构都是本实用新型的一种变形，均应落在本实用新型的保护范围之内。虽然在附图中给出了本实用新型的最佳实施例，但在实际应用中，本实用新型的固封极柱结构不一定完全包括所有已示出的特征。因此，本实用新型的范围不应当由本实用新型的最佳实施例确定，而是应当根据权利要求的内容加以确定。

Claims

1.一种高压真空断路器的固封极柱结构，包括：真空灭弧室、与真空灭弧室的上端紧固相连的上导电块、与真空灭弧室的下端通过下软连接相连的下导电块、包覆在真空灭弧室外部的硅橡胶软包层，以及将真空灭弧室与上导电块、下导电块固封在一起的环氧树脂绝缘体，其特征在于：所述真空灭弧室包括一端具有上触头的上导电杆和一端具有下触头的下导电杆；所述下触头的接触表面为球形弧面，所述上触头的接触表面为与所述球形弧面匹配的凹形弧面。

2.根据权利要求1所述的固封极柱结构，其特征在于：所述真空灭弧室包括瓷壳以及固定在瓷壳两端的上端盖和下端盖；在所述上端盖和下端盖分别设有通孔，其中上导电杆一端穿过所述上端盖的通孔，另一端具有所述上触头；下导电杆一端穿过下端盖的通孔，另一端具有所述下触头；所述上导电杆上设有上波纹管，所述上波纹管一端与上端盖封闭连接，另一端与上导电杆封闭连接；所述下导电杆上设有下波纹管，所述下波纹管一端与下端盖封闭连接，另一端与下导电杆封闭连接；所述上波纹管和下波纹管可伸缩。

3.根据权利要求2所述的固封极柱结构，其特征在于：在上导电杆和上端盖的通孔设有导向套；在下导电杆和下端盖的通孔设有导向套。

4.根据权利要求2所述的固封极柱结构，其特征在于：所述固封极柱结构还包括上软连接、触头簧、位于触头簧中可上下活动的导向杆和下软连接。

5.根据权利要求4所述的固封极柱结构，其特征在于：所述上软连接的一端固定至上导电杆，另一端与上导电块连接；固定于上导电杆的上软连接一端随上导电杆上下运动，并通过抵靠上导电块限制上导电杆的运动。

6.根据权利要求5所述的固封极柱结构，其特征在于：所述触头簧内置在固定于上导电块的弹簧罩中；所述导向杆的一端与弹簧罩顶端的导向孔配合活动，而导向杆的另一端与上导电杆连接。

7.根据权利要求6所述的固封极柱结构，其特征在于：所述触头簧的一端安装在触头簧座上，并且触头簧座抵靠在上软连接上，而所述触头簧的另一端压抵弹簧罩的顶端。

8.根据权利要求6所述的固封极柱结构，其特征在于：所述导向杆的另一端设有外螺纹，对应上导电杆一端所设的内螺纹，通过所述内、外螺纹的连接将导向杆和上导电杆连接在一起。

9.根据权利要求4所述的固封极柱结构，其特征在于：所述下导电杆的一端穿过下端盖的通孔通过下软连接的一端连接至绝缘拉杆，而下软连接的另一端用螺钉与下导电块连接。

10.按照权利要求1-9中任一权利要求所述的固封极柱结构，其特征在于：所述固封极柱结构还包括筒盖，它装在环氧树脂绝缘体的上端，以便将用环氧树脂绝缘体固封在一起的上导电块、真空灭弧室和下导电块封闭起来。