CN203466123U - 一种基于电磁推力致动的单相真空断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，包括机架（1）和固定于机架（1）上的固封极柱（2），所述固封极柱（2）包括绝缘拉杆（21）和带有动触头以及静触头的真空灭弧室（22），所述绝缘拉杆（21）与真空灭弧室（22）的动触头相连，所述机架（1）内设有依次相连的智能控制模块（3）、充电电源模块（4）、储能电容（5）和电磁推力致动组件（6），所述电磁推力致动组件（6）通过一传动组件（7）与绝缘拉杆（21）相连。本实用新型具有结构简单、故障率低、动作速度快、体积紧凑、合分闸时间分散性小的优点。

Description

一种基于电磁推力致动的单相真空断路器

技术领域

本实用新型涉及真空断路器领域，具体涉及一种基于电磁推力致动的单相真空断路器。

背景技术

随着电力系统短路容量以及敏感性负荷的迅速增加，人们对供电系统的可靠性及电能质量的要求也愈来愈高，电磁推力致动机构作为一种新型的快速操作机构，由于其多方面性能优于普通弹簧和永磁机构，因此在电力系统故障限流、电能质量控制以及相控开关等领域得到了广泛的应用，具有广阔的应用前景。电力装备日益先进的制造工艺，使得发电厂的单机容量加大，发电机出线的大电流封闭母线也被广泛采用，为防止发电机发生机端相间短路，机端均采用单相设备，然而目前所普遍使用的单相断路器较多采用的是弹簧操作机构和永磁操动机构，而此类机构在制造工艺上尤为复杂，机械部件多、故障率较高、操动机构做功效率低下。体积庞大，不能组合成三相使用，合分闸时间的分散性很大，因而不能保证符合标准规定，难以满足供电可靠性的要求以及实现智能选相控制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、故障率低、动作速度快、体积紧凑、合分闸时间分散性小的基于电磁推力致动的单相真空断路器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，包括机架和固定于机架上的固封极柱，所述固封极柱包括绝缘拉杆和带有动触头以及静触头的真空灭弧室，所述绝缘拉杆与真空灭弧室的动触头相连，所述机架内设有依次相连的智能控制模块、充电电源模块、储能电容和电磁推力致动组件，所述电磁推力致动组件通过一传动组件与绝缘拉杆相连。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述电磁推力致动组件包括传动杆、合闸线圈安装板和分闸线圈安装板，所述机架内设有安装支架，所述合闸线圈安装板和分闸线圈安装板均安装固定于安装支架上，所述合闸线圈安装板上镶嵌有圆形合闸线圈和一对合闸保持永磁体，所述分闸线圈安装板上镶嵌有圆形分闸线圈和一对分闸保持永磁体，所述传动杆上固定有铜质涡流盘，所述铜质涡流盘布置于圆形合闸线圈和圆形分闸线圈之间，所述铜质涡流盘的两端分别镶嵌有导磁磁轭，所述传动杆通过所述传动组件与绝缘拉杆相连。

所述传动组件包括传动拐臂、第一铰链和第二铰链，所述机架内设有转轴，所述传动拐臂的中部套设于转轴上，所述传动拐臂的一端通过第一铰链与传动杆铰接连接，所述传动拐臂的另一端通过第二铰链与绝缘拉杆铰接连接，所述固封极柱通过螺栓固定于机架的前部。

所述机架内设有支承座和用于手动分、合闸的手动杠杆，所述手动杠杆的中部铰接于支承座上，所述手动杠杆的一端与传动杆套接固定，所述手动杠杆的另一端伸出机架外。

本实用新型具有下述优点：

1、本实用新型包括机架和固定于机架上的固封极柱，固封极柱包括绝缘拉杆和带有动触头以及静触头的真空灭弧室，绝缘拉杆与真空灭弧室的动触头相连，机架内设有依次相连的智能控制模块、充电电源模块、储能电容和电磁推力致动组件，电磁推力致动组件通过一传动组件与绝缘拉杆相连，智能控制模块通过充电电源模块来给储能电容充电，通过储能电容放电来利用电磁推力致动组件推动真空灭弧室的动触头，能够适用于铁路系统接触网、大型发电厂的封闭母线的厂用电分支系统等使用场所，能够适用于12-40.5kV配电系统中作控制和保护电路，具有动作速度快、结构简单、动作时间分散性小、断路器分合闸不同期性小于标准值的优点。

2、本实用新型相对于现有技术的普通弹操机构（零件高达160多个，其中运动部件50多个）和普通永磁机构（零件有80多个，传动部件也有12个）而言，总零件20多个，传动部件不多于7个，因此能够克服现有技术的做功效率低，合、分闸时间长的缺点，而且由于结构简单，还能够降低故障率，提高做功效率高；本实用新型的断路器合、分闸速度快，本实用新型的合闸时间是普通永磁机构的1/2、普通弹操机构的1/8；本实用新型的分闸时间是普通永磁机构的1/3、普通弹操机构的1/10，而且本实用新型永磁体合闸保持力大，最大可达10000N及以上，而普通永磁机构的断路器保持力仅6000N左右，因此普通永磁机构断路器不能关合大的额定电流和不能开断大的短路电流。本实用新型结构简单、工作可靠性高、机械和电气特性优良，易于加工制造，方便推广应用，市场前景看好。

3、本实用新型可以通过组合在三相系统中使用并实现选相合闸与智能控制，因而提升开断电流裕量大，可大大延长断路器的使用寿命，是智能电网必备断路器的理想选择，具有适用范围广泛的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的侧视结构示意图。

图2为本实用新型实施例的主视结构示意图。

图3为图2中A区域的局部放大结构示意图。

图例说明：1、机架；11、安装支架；12、转轴；13、支承座；14、手动杠杆；15、动触头位置指示部件；16、辅助开关；17、计数器；2、固封极柱；21、绝缘拉杆；22、真空灭弧室；3、智能控制模块；4、充电电源模块；5、储能电容；6、电磁推力致动组件；61、传动杆；611、铜质涡流盘；612、导磁磁轭；62、合闸线圈安装板；621、圆形合闸线圈；622、合闸保持永磁体；63、分闸线圈安装板；631、圆形分闸线圈；632、分闸保持永磁体；7、传动组件；71、传动拐臂；72、第一铰链；73、第二铰链。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实施例的基于电磁推力致动的单相真空断路器，包括机架1和固定于机架1上的固封极柱2，固封极柱2包括绝缘拉杆21和带有动触头以及静触头的真空灭弧室22，绝缘拉杆21与真空灭弧室22的动触头相连，机架1内设有依次相连的智能控制模块3、充电电源模块4、储能电容5和电磁推力致动组件6，电磁推力致动组件6通过一传动组件7与绝缘拉杆21相连。

本实施例中，机架1内设有支承座13和用于手动分、合闸的手动杠杆14，手动杠杆14的中部铰接于支承座13上，手动杠杆14的一端与传动杆61套接固定，手动杠杆14的另一端伸出机架1外，且手动杠杆14装设于传动杆61上位于第一铰链72上方的100～150mm处，本实施例通过手动杠杆14能够方便地实现手动试验和紧急分、合闸，具有调试方便，紧急处理简单快捷的优点。

本实施例中，机架1还包括动触头位置指示部件15、辅助开关16和计数器17，动触头位置指示部件15、辅助开关16和计数器17分别与传动杆61相连，通过动触头位置指示部件15能够方便查看真空灭弧室22的动触头位置，通过辅助开关16能够实现连锁与转换，通过计数器17能够记录断路器动作次数。由于动触头位置指示部件15、辅助开关16和计数器17均为现有技术的结构部件，故其详细结构在此不再赘述。

本实施例中，智能控制模块3包括CPU及其外围电路，CPU具有智能控制和通讯的功能，因此可以方便的设定其功能，外围电路提供RS-485通讯接口，为开关智能化提供了条件。智能控制模块3具有完善的逻辑闭锁和防跳功能，还设计有自由脱扣逻辑，当操作回路电压低于设定值时，智能控制模块3发出告警信息，并闭锁相应的出口，尽可能防止误动作的发生。而且，智能控制模块3采用具有较高电压电流裕量的晶闸管模块，能够通过1000多安培的瞬时电流，具有自动检测功能，对于内部故障和开关本体故障能够实时检测并及时告警和闭锁开关操作，具有无源分合闸、有源分合闸两种控制方式，可以方便的同测控及保护装置连接，组成智能断路器系统。

本实施例中，充电电源模块4采用金属外壳模块化封装，端子方式连接，可直接安装，具有充电功能，输出可对外接的大容量电容进行充电，输出电压连续可调，具有遥控关断功能，可遥控充电状态。

本实施例中，储能电容5包含多个电容。

本实施例中，电磁推力致动组件6包括传动杆61、合闸线圈安装板62和分闸线圈安装板63，机架1内设有安装支架11，合闸线圈安装板62和分闸线圈安装板63均安装固定于安装支架11上，合闸线圈安装板62上镶嵌有圆形合闸线圈621和一对合闸保持永磁体622，分闸线圈安装板63上镶嵌有圆形分闸线圈631和一对分闸保持永磁体632，传动杆61上固定有铜质涡流盘611，铜质涡流盘611布置于圆形合闸线圈621和圆形分闸线圈631之间，铜质涡流盘611的两端分别镶嵌有导磁磁轭612，传动杆61通过传动组件7与绝缘拉杆21相连。

本实施例中，传动组件7包括传动拐臂71、第一铰链72和第二铰链73，机架1内设有转轴12，传动拐臂71的中部套设于转轴12上，传动拐臂71的一端通过第一铰链72与传动杆61铰接连接，传动拐臂71的另一端通过第二铰链73与绝缘拉杆21铰接连接，固封极柱2通过螺栓固定于机架1的前部。本实施例通过传动拐臂71以及两端的第一铰链72和第二铰链73，传动拐臂71形成传动杆61与绝缘拉杆21之间的刚性铰接结构，从而能够简单高效地实现电磁推力致动组件6的传动杆61与绝缘拉杆21之间的实时可靠的联动，将传动杆61的位移传动给绝缘拉杆21，进而通过绝缘拉杆21传动给真空灭弧室22的动触头，具有结构简单、动作速度快的优点。

本实施例的装配过程如下：1）将传动杆61通过螺纹固定在两端镶嵌有刚性的导磁磁轭612的铜质涡流盘611的几何中心，完成铜质涡流盘611和传动杆61装配。2）将绕有一定圈数的圆形合闸线圈621、圆形分闸线圈631分别固定在合闸线圈安装板62、分闸线圈安装板63的几何中心，在合闸线圈安装板62、分闸线圈安装板63的纵向两端分别安装合闸保持永磁体622、分闸保持永磁体632，完成合闸线圈安装板62、分闸线圈安装板63的装配。3）将铜质涡流盘611装配置于合闸线圈安装板62、分闸线圈安装板63的中间位置，并将铜质涡流盘611装配的传动杆61上下端分别穿过合闸线圈安装板62、分闸线圈安装板63的中心孔，通过限位螺杆连接形成电磁推力致动组件6。4）将电磁推力致动组件6固定在机架1的后中部。5）将固封极柱2用螺杆固定在机架1的后前部。6）通过传动拐臂71将绝缘拉杆21与传动杆61连接，并在传动杆61与传动拐臂71连接的第一铰链72正上方100～150mm的位置安装杠杆61，在传动杆61的最上方安装动触头位置指示部件15，将安装于机架1上的计数器17的拉簧与动触头位置指示部件15联系起来。通过铜质涡流盘611的运动带动传动杆61与传动拐臂71运动，通过传动拐臂71驱动绝缘拉杆21带动真空灭弧室2的动触头运动。7）将智能控制模块3安装在机架1的内框上部，在机架1的左右两侧上、中部分别安装充电电源模块4和储能电容5，通过导线将三者按照电连接，即可可按照控制指令对储能电容5进行充电和放电的控制。8）将储能电容5分别与圆形合闸线圈621、圆形分闸线圈631通过导线连接起来。

本实施例的工作原理如下：本实施例在使用时通过智能控制模块3控制电容充电模块4对储能电容5进行充电，当储能电容5给圆形合闸线圈621和圆形分闸线圈631放电时，由于产生涡流而推动铜质涡流盘611运动，当铜质涡流盘611带动连同一体的导磁磁轭612运动到合闸保持永磁体622或者分闸保持永磁体632的表面时，由于强磁场的作用，将导磁磁轭612连同铜质涡流盘611牢牢吸附在合闸保持永磁体622或者分闸保持永磁体632的表面，同时，当铜质涡流盘611带动连同一体的导磁磁轭612运动时，传动杆61也通过传动拐臂71带动绝缘拉杆21运动，使真空灭弧室22的动、静触头动作于合位或分位，通过动触头位置指示部件15直观的显示出来，并带动计数器17记录动作的次数，本实施例具有机构简单，控制原理先进、可靠性高的优点，是智能电网及重要应用场所的理想替代品，有着重要的推广应用前景。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，包括机架（1）和固定于机架（1）上的固封极柱（2），所述固封极柱（2）包括绝缘拉杆（21）和带有动触头以及静触头的真空灭弧室（22），所述绝缘拉杆（21）与真空灭弧室（22）的动触头相连，其特征在于：所述机架（1）内设有依次相连的智能控制模块（3）、充电电源模块（4）、储能电容（5）和电磁推力致动组件（6），所述电磁推力致动组件（6）通过一传动组件（7）与绝缘拉杆（21）相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，其特征在于：所述电磁推力致动组件（6）包括传动杆（61）、合闸线圈安装板（62）和分闸线圈安装板（63），所述机架（1）内设有安装支架（11），所述合闸线圈安装板（62）和分闸线圈安装板（63）均安装固定于安装支架（11）上，所述合闸线圈安装板（62）上镶嵌有圆形合闸线圈（621）和一对合闸保持永磁体（622），所述分闸线圈安装板（63）上镶嵌有圆形分闸线圈（631）和一对分闸保持永磁体（632），所述传动杆（61）上固定有铜质涡流盘（611），所述铜质涡流盘（611）布置于圆形合闸线圈（621）和圆形分闸线圈（631）之间，所述铜质涡流盘（611）的两端分别镶嵌有导磁磁轭（612），所述传动杆（61）通过所述传动组件（7）与绝缘拉杆（21）相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，其特征在于：所述传动组件（7）包括传动拐臂（71）、第一铰链（72）和第二铰链（73），所述机架（1）内设有转轴（12），所述传动拐臂（71）的中部套设于转轴（12）上，所述传动拐臂（71）的一端通过第一铰链（72）与传动杆（61）铰接连接，所述传动拐臂（71）的另一端通过第二铰链（73）与绝缘拉杆（21）铰接连接，所述固封极柱（2）通过螺栓固定于机架（1）的前部。

4.根据权利要求3所述的一种基于电磁推力致动的单相真空断路器，其特征在于：所述机架（1）内设有支承座（13）和用于手动分、合闸的手动杠杆（14），所述手动杠杆（14）的中部铰接于支承座（13）上，所述手动杠杆（14）的一端与传动杆（61）套接固定，所述手动杠杆（14）的另一端伸出机架（1）外。

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