CN203192683U - 一种一体化智能涌流抑制断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实现涌流抑制功能的一体化断路器，适用电压为7.2kV至40.5kV，采用单稳态永磁操动机构技术及三相独立操作技术，每一相的真空灭弧室、电流互感器及电压互感器为一体浇注在固封极柱中，固封极柱固定在断路器箱体上，涌流抑制控制装置和永磁操动机构控制器安装在断路器箱体的控制箱中，断路器箱体与手车式框架相连接，真空灭弧室与永磁操动机构垂直布置结构，同时将涌流抑制控制装置、电子式电流互感器、电子式电压互感器及手车式框架集成于一体化设计，使其整体体积缩小近50%，兼容普通的手车式断路器安装尺寸，广泛用于开合电容器组、空载变压器、电抗器组、大容量电动机等应用。

Description

一种一体化智能涌流抑制断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器，特别是一种一体化智能涌流抑制断路器。结构紧凑，体积小。

背景技术

目前电网中，存在许多的非阻性负荷，主要体现在空载变压器、电容器组、电抗器组、电动机等，由于此类负荷在接入电网时都有不同程度的产生涌流和过电压现象，而产生涌流和过电压是因为目前绝大多数的开关都是接到操作指令时，进行的随机操作，即合闸瞬间的相位角是不确定的，导致合闸瞬间产生很大的涌流，可达额定电流的20倍，甚至更高。过大的涌流会对电网、用电设备和开关设备带来很大的冲击，严重时会造成电网的保护装置误动作，从而影响电网的稳定性；也可能会因受到涌流的冲击使用电设备本身和开关设备的使用寿命变短，甚至损坏。而现阶的解决办法是增加附助的设备进行吸收涌流，或提高用电设备本身和开关设备的抵御能力，这无疑增加了整体的制造成本和电网系统的复杂性。即使如此由于涌流造成的各类事故屡见不鲜，自20世纪末期，人们开始研究如何抑制和避免涌流的产生，大多数都是通过控制合闸的相位角去实现涌流降低。要实现三相的相位角可控制，就必须实现断路器的三相独立进行分合控制，亦可理解为三组单相断路器，并通过相位控制单元进行分别控制三相的合分时刻相位角，即为传统所称的相控断路器或同步断路器。该类型断路器大多数的厂家均采用双稳态的永磁机构作为驱动单元，其对比弹簧操动机构作为驱动单元的断路器的主要特点是动作特性较为稳定，合闸时间和分闸时间离散性比较小。但目前的多数厂家没有专为单相的断路器研发专用的操动机构，而是使用传统的用于三相断路器的操动机构，而双稳态的永磁操动机构体积、合闸功率及分闸功率较大，同时双稳态永磁操动机构的合闸和分闸驱动能量均来自同一个放电电容，放电电容要求放电容量大，通常采用规格DC250V、100000 uf，体积大。综上所述，目前的此类相控断路器因为需要三相独立控制，所以需要三组永磁机构及三个相同的放电电容及充放电控制回路，整体体积是普通断路器的2倍甚至3倍。受到体积和独立结构的影响，相控断路器很难安装到目前主流的柜型为KYN型和XGN型开关柜中，若要使用此类相控断路器时，还需要为该断路器设计专用的柜型，用于采集输入量的电压互感器、电流互感器和相位控制装置等都需要装设在柜体内。同时由于此类断路器三相多为独立结构，其五防联锁的设计结构复杂难度较大，往往会导致新设计柜型和五防联锁功能的不成熟，给安全运行带来很大的隐患。同样专用的柜型在现场安装时很难与目前主流柜进行并柜使用。鉴于以上的种种原因，至今俱备涌流抑制功能的相控断路器仍然很难被广泛应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出了一种一体化智能涌流抑制断路器。该断路器采用了每相独立操动机构的设计结构，其设计结构紧凑，体积小。完全可安装到现有的主流开关柜中。

为实现上述目的采用如下技术方案：

一种一体化智能涌流抑制断路器，包括永磁操动机构、真空灭弧室、永磁操动机构控制器、涌流抑制控制装置、出线端电流互感器、出线端电压互感器，其特征在于：

断路器箱体上固定三个独立的一体浇注固封极柱。

每个固封极柱下方安装有一个永磁操动机构。

永磁操动机构为单稳态的结构，合闸状态靠永磁力保持，分闸状态靠弹簧力保持，分闸弹簧采用圆柱面螺旋式压簧，安装在永磁操动机构内与永磁操动机构轴向同心。

永磁操动机构的动铁芯通过绝缘驱动杆与真空灭弧室的动出线端相连接。

绝缘驱动杆内安装有触头压力弹簧，以保证在合闸状态时，真空灭弧室的静触头与动触头间存有一定的压力。

真空灭弧室引出有两个接线端，上接线端为真空灭弧室的静触头端，静触头端连接上触臂，下接线端为真空灭弧室的动出线端，动出线端通过滑动导电连接与下触臂连接。

真空灭弧室、进线端电压互感器、出线端电压互感器、出线端电流互感器通过环氧树脂增和固化剂浇注成一体化固封极柱。

进线端电压互感器、出线端电压互感器同为电子式电压互感器，出线端电流互感器为电子式电流互感器。

永磁机构的动铁芯上安装了手动分闸拔杆，通过断路器的合、分动作，动铁芯上的手动分闸拔杆拔动辅助开关实现联动。

联锁轴与联动拔杆采用涡轮涡杆结构进行连接，联动拔杆通过拔杆与合闸闭锁开关进行连接实现联动。

永磁操动机构控制器安装在断路器箱体内，永磁操动机构控制器通过屏蔽导线与永磁操动机构进行连接。

涌流抑制控制装置安装在断路器箱体内，涌流抑制控制装置通过屏蔽导线与永磁操动机构控制器进行连接。

断路器箱体底部通过螺栓固定到手车式框架上。

与现有技术相比本实用新型具有如下优点和有益效果：

1、本发明采用了采样元件、涌流抑制控制装置、永磁操动机构控制器、永磁操动机构、真空灭弧室一体化体结构设计，内部功能模块化设计，极大地降低了各环节信息传递出错造成的风险，有效解决了产品可靠性和速动性的矛盾，同时方便检修和更换。

2、采用单稳永磁操动机构与灭弧室垂直布置结构，每相单独的操动机构，并设计成手车式结构，体积只为普通相控断路器的1/2甚至1 /3，与普通断路器安装尺寸一致，完全可以安装到现有主流的KYN柜型中。

3、通过联锁机构与独立的三相断路器进行连接，紧急情况下实现三相可同时手动分闸，同期小于2ms，同时实现独立的三相断路器与开关柜进行五防联锁。

附图说明

图1为一体化智能涌流抑制断路器的整体结构示意图一

图2为一体化智能涌流抑制断路器的整体结构示意图二

图3为本发明的联锁机构的状态一示意图

图4为本发明的联锁机构的状态二示意图

图5为本发明的联锁机构的状态三示意图

其中：1-上触臂、2-进线端电压互感器、3-一体浇注固封极柱、4-断路器箱体、5-永磁操动机构控制器、6-涌流抑制控制装置、7-分闸及联锁轴、8-手车式框架、9-联动拔杆、10-永磁操动机构、11-下触臂、12-出线端电流互感器、13-出线端电压互感器、14-真空灭弧室、15-绝缘驱动杆、16-永磁机构的动铁芯、17-合闸闭锁开关、18-辅助开关、19-手动分闸拔杆。

具体实施方式

下面结合附图详细说明实用新型的具体实施方式：

一种一体化智能涌流抑制断路器，包括永磁操动机构10、真空灭弧室14、永磁操动机构控制器5、涌流抑制控制装置6、出线端电流互感器12、出线端电压互感器13，其特征在于：

断路器箱体4上固定三个独立的一体浇注固封极柱3。

每个固封极柱3下方安装有一个永磁操动机构10。

永磁操动机构10为单稳态的结构，合闸状态靠永磁力保持，分闸状态靠弹簧力保持，分闸弹簧采用圆柱面螺旋式压簧，安装在永磁操动机构10内与永磁操动机构10轴向同心。

永磁操动机构10的动铁芯16通过绝缘驱动杆15与真空灭弧室14的动出线端相连接。

绝缘驱动杆15内安装有触头压力弹簧，以保证在合闸状态时，真空灭弧室14的静触头与动触头间存有一定的压力。

真空灭弧室14引出有两个接线端，上接线端为真空灭弧室14的静触头端，静触头端连接上触臂1，下接线端为真空灭弧室14的动出线端，动出线端通过滑动导电连接与下触臂11连接。

真空灭弧室14、进线端电压互感器2、出线端电压互感器13、出线端电流互感器12通过环氧树脂增和固化剂浇注成一体化固封极柱3。

进线端电压互感器2、出线端电压互感器13同为电子式电压互感器，出线端电流互感器12为电子式电流互感器。

永磁机构的动铁芯16上安装了手动分闸拔杆19，通过断路器的合、分动作，动铁芯16上的手动分闸拔杆19拔动辅助开关18实现联动。

联锁轴7与联动拔杆9采用涡轮涡杆结构进行连接，联动拔杆9通过拔杆与合闸闭锁开关17进行连接实现联动。

永磁操动机构控制器5安装在断路器箱体4内，永磁操动机构控制器5通过屏蔽导线与永磁操动机构10进行连接。

涌流抑制控制装置6安装在断路器箱体4内，涌流抑制控制装置6通过屏蔽导线与永磁操动机构控制器5进行连接。

断路器箱体4底部通过螺栓固定到手车式框架8上。 

断路器的各状态如图3至图5所示：

如图3所示的断路器状态为合闸状态，此时分闸及联锁轴7将断路器推进推出机构锁止，防止断路器在合闸位置时，带电推进推出断路器。如图4所示，分闸及联锁轴7 通过涡轮涡杆结构与联动拔杆9连接，通过旋转拔动永磁机构的动铁芯16使三相断路器同时紧急分闸，同时分闸及联锁轴7处于“分闸和闭锁位置”，合闸闭锁开关17被打开，断开断路器的合闸回路，实现三相断路器合闸闭锁。此时断路器推进推出机构被解锁，断路器处于分闸位置，断路器可进行推进推出操作。如图5所示，永磁机构的动铁芯16处于分闸位置，分闸及联锁轴7处于断路器解锁位置，此时推进推出机构被锁止，合闸闭锁开关17被接通, 断路器可以进行合闸操作。

本发明作为一种具有完善智能功能的一体化智能涌流抑制断路器，并集成电流互感器、电压互感器、涌流抑制控制装置、永磁操动机构控制器、永磁操动机构、真空灭弧室、手车式框架和联锁机构。通过一体化设计，在实际应用中可以减少与外界的连接，提高设备自身的可靠性。同时该发明可以完全兼容现主流开关柜型，很容易进行推广和普及应用。

采用本发明提出的一体化智能涌流抑制断路器可以很方便地替代普通的断路器，应用于开合电容器组、空载变压器、电抗器组、大容量电动机等非阻性负载，实现操作涌流和过电压的抑制、断路器参数在线监测、断路器状态诊断、电气参数的测量等功能，不仅减少操作对电网、用电设备和开关设备带来的冲击，同时作为智能化开关设备，对智能化电网的建设和普及有具重要意义。

Claims (1)

1.一种一体化智能涌流抑制断路器，包括永磁操动机构（10）、真空灭弧室（14）、永磁操动机构控制器（5）、涌流抑制控制装置（6）、出线端电流互感器（12）、出线端电压互感器（13），其特征在于：

断路器箱体（4）上固定三个独立的一体浇注固封极柱（3）；

每个固封极柱（3）下方安装有一个永磁操动机构（10）；

永磁操动机构（10）为单稳态的结构，合闸状态靠永磁力保持，分闸状态靠弹簧力保持，分闸弹簧采用圆柱面螺旋式压簧，安装在永磁操动机构（10）内与永磁操动机构（10）轴向同心；

永磁操动机构（10）的动铁芯（16）通过绝缘驱动杆（15）与真空灭弧室（14）的动出线端相连接；

绝缘驱动杆（15）内安装有触头压力弹簧；

真空灭弧室（14）引出有两个接线端，上接线端为真空灭弧室（14）的静触头端，静触头端连接上触臂（1），下接线端为真空灭弧室（14）的动出线端，动出线端通过滑动导电连接与下触臂（11）连接；

真空灭弧室（14）、进线端电压互感器（2）、出线端电压互感器（13）、出线端电流互感器（12）通过环氧树脂增和固化剂浇注成一体化固封极柱（3）；

进线端电压互感器（2）、出线端电压互感器（13）同为电子式电压互感器，出线端电流互感器（12）为电子式电流互感器；

永磁机构的动铁芯（16）上安装了手动分闸拔杆（19），通过断路器的合、分动作，动铁芯（16）上的手动分闸拔杆（19）拔动辅助开关（18）实现联动；

联锁轴（7）与联动拔杆（9）采用涡轮涡杆结构进行连接，联动拔杆（9）通过拔杆与合闸闭锁开关（17）进行连接实现联动；

永磁操动机构控制器（5）安装在断路器箱体（4）内，永磁操动机构控制器（5）通过屏蔽导线与永磁操动机构（10）进行连接；

涌流抑制控制装置（6）安装在断路器箱体（4）内，涌流抑制控制装置（6）通过屏蔽导线与永磁操动机构控制器（5）进行连接； 

断路器箱体（4）底部通过螺栓固定到手车式框架（8）上。

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