CN207302958U - 负荷开关-熔断器组合电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种负荷开关‑熔断器组合电器，包括熔断器，具有撞击器；负荷开关，具有带脱扣装置的机构和主开关组件，主开关包括动触头和静触头，所述撞击器在熔断器的任一相由于短路电流熔断时动作，撞击负荷开关的带脱扣装置的机构，使负荷开关的带脱扣装置的机构动作，从而使动触头和静触头分闸，其特征在于，所述负荷开关‑熔断器组合电器还包括布置在动触头或静触头上的电弧引导装置，所述电弧引导装置设置为能够引导电弧绕动触头或静触头旋转。通过根据该负荷开关‑熔断器组合电器，可避免电弧在触头的一个部位持续燃烧，从而提高触头的开断能力，而且通过电弧引导装置的磁力限制电弧的运动范围，避免电弧漂移到其它相而造成相间短路从而导致负荷开关开断失败。

Description

负荷开关-熔断器组合电器

技术领域

本实用新型涉及负荷开关-熔断器组合电器，更具体地，涉及具有提高开断能力的负荷开关-熔断器组合电器。

背景技术

通常，可以采用两种设备来保护变压器，一种是断路器，另一种则是负荷开关-熔断器组合电器。

负荷开关-熔断器组合电器为采用负荷开关进行控制，熔断器进行保护的开关设备，主要包括负荷开关和限流熔断器，用于在配电系统中控制和保护不频繁操作的供电设备，如变压器。与断路器相比较，负荷开关-熔断器组合电器的限流熔断器能在10ms内切除断路故障，同时熔断器上的撞击器可以迅速撞开负荷开关的脱扣机构使负荷开关分闸，从而保护变压器。而断路器保护时间由三部分组成：继电保护时间、断路器固有分闸时间和燃弧时间，一般时间至少为60ms。由此相比于断路器，负荷开关-熔断器组合电器能够非常可靠地根据电流大小切除故障。因此负荷开关-熔断器组合电器得到了越来越广泛的使用。

负荷开关-熔断器组合电器根据应用的电压范围分为高压、中压和低压负荷开关-熔断器组合电器。中压负荷开关-熔断器组合电器应用最为广泛。但是负荷开关-熔断器组合电器普遍存在着一个问题，即由于熔断器的存在而存在转移电流，而负荷开关对该转移电流能力严重不足。转移电流是指在转移点对应的电流，转移点是指负荷开关分闸和熔断器熔断的时刻。在该转移点附近，三相故障条件下，三相熔断器中有一相首先断开后，由于熔丝-负荷开关式组合电器的三相熔断器具有时间差，此时可能出现最快的熔体熔化的首开相的撞击器动作，另两相熔断器尚未熄弧开断，而撞击器出击形成由负荷开关切断故障电流的现象，即原本由熔断器承担的开断任务转移给负荷开关承担，由负荷开关分闸实现，同时其余两相承载的电流减小至87％，该电流被负荷开关或剩下的熔断器开断。

因此需要一种能够在不减小现有负荷开关-熔断器组合电器中的负荷开关的额定电流的情况下，提高负荷开关-熔断器组合电器开断能力的负荷开关-熔断器组合电器。

实用新型内容

通过根据本实用新型的负荷开关-熔断器组合电器，可提高负荷开关-熔断器组合电器的开断能力。

根据本实用新型，提供一种负荷开关-熔断器组合电器，包括

熔断器，具有撞击器；

负荷开关，具有带脱扣装置的机构和主开关组件，主开关包括动触头和静触头，后续简称带脱扣装置的机构为机构；

所述撞击器在熔断器的任一相由于短路电流熔断时动作，撞击负荷开关的脱扣装置，使负荷开关的机构动作，从而使动触头和静触头分离，

其特征在于，所述负荷开关-熔断器组合电器还包括布置在动触头或静触头上的电弧引导装置，所述电弧引导装置能够产生引导电弧绕动触头或静触头旋转的磁场。

优选地，所述电弧引导装置为能够引导电弧绕动触头或静触头旋转的永磁体或电磁体。

优选地，所述永磁体或电磁铁为围绕动触头或静触头设置的大体环形形式的永磁体或电磁体。

优选地，所述环形形式的永磁体或电磁铁为圆环状、椭圆环状永磁体或电磁铁。

优选地，还包括安装到动触头上并且随动触头移动的活塞，所述环形形式的永磁体或电磁体通过塑料基座或绝缘套安装到活塞上。

优选地，所述环形形式的永磁体或电磁铁围绕静触头安装到静触头上。

优选地，所述电弧引导装置为能够引导电弧绕动触头或静触头旋转的嵌入在静触头内部的条状永磁体或电磁铁。

优选地，所述负荷开关为中压负荷开关。

优选地，所述中压负荷开关为SF6中压负荷开关。

优选地，所述负荷开关为直动式3工位开关或旋转式开关。

通过根据该负荷开关-熔断器组合电器，可避免电弧在触头的一个部位持续燃烧，从而提高触头的开断能力，而且通过电弧引导装置的磁力限制电弧的运动范围，避免电弧漂移到其它相而造成相间短路从而导致负荷开关开断失败。

附图说明

图1是根据本实用新型的提高开断能力的负荷开关-熔断器组合电器的动触头和静触头的示意性剖视图；

图2是根据本实用新型的提高开断能力的负荷开关-熔断器组合电器的动触头的放大示意性剖视图；

图3是根据本实用新型的提高开断能力的负荷开关-熔断器组合电器的电弧引导装置的磁场的示例性模拟图。

具体实施方式

下面将参照附图，描述根据本实用新型的提高开断能力的负荷开关-熔断器组合电器的一般概念和原理。

本领域技术人员将认识到术语，如“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“后”、“前”等被相对于附图所示方向描述性地用于附图，并且并不表示对如所附权利要求限定的本实用新型的范围的限制。

负荷开关-熔断器组合电器包括带有撞击器的熔断器，和熔断器配合使用的具有带脱扣装置的机构的负荷开关。当熔断器的熔件熔化时，熔断器的撞击器动作而撞击负荷开关的脱扣装置，此时负荷开关的机构立即断开，分断工作电流。

负荷开关的机构多采用四连杆机构，当负荷开关合闸操作时，合分闸弹簧同时储能，当四连杆机构过死点时，合闸弹簧的能量释放，开关作合闸操作，负荷开关的动触头和静触头吸合，此时分闸弹簧的能量仍由半轴机构所保持，一旦撞击器出击，半轴解列，分闸弹簧的能量释放，开关作分闸操作，负荷开关的动触头和静触头分断。

图1是根据本实用新型的一个实施例的提高开断能力的负荷开关-熔断器组合电器的动触头和静触头的示意性剖视图；图2是根据本实用新型的图1中所示实施例的提高开断能力的负荷开关-熔断器组合电器的动触头的放大示意性剖视图。

参照图1和图2，动触头1和静触头2处于分断位置，动触头1还包括简单的灭弧装置，该灭弧装置包括安装在动触头1上的活塞8，用作汽缸体的移动底部6，活塞8和移动底部6首先随动触头1由引导件7引导做上下运动。分闸时，在分闸弹簧的作用下，主轴3顺时针旋转，通过曲柄滑块机构使灭弧装置的活塞8向上移动。当移动底部6向上移动到达止动部处时，活塞8克服移动底部6和活塞8之间的弹簧的弹力继续向上运动，从而压缩位于活塞8和移动底部6之间的气体流9。随后压缩的气体流9如图2中所示从喷口喷出，图2中使用箭头标记了被压缩的气体流9从喷口喷出时的流动方向。气体流9用于吹灭动触头1和静触头2分闸时产生在其之间的电弧。

如背景技术中所述，负荷开关-熔断器组合电器在所使用的电路中出现短路时，熔断器首先熔断。此时可能会产生转移电流。所谓转移电流，是指三相熔断器中可能有一相首先开断，另外两相熔断器尚未熔断，此时首相的撞击器动作击出，而撞击器击出使负荷开关的机构动作，从而负荷开关切断故障电流，因此原本应由熔断器承担的短路电流开断任务，现转移至负荷开关承担。熔断器与负荷开关转移开断时，所述电流就叫"转移电流"。该转移电流往往远大于负荷开关的额定电流。以中压负荷开关-熔断器组合电器为例，现有的中压负荷开关的负荷额定电流值为630A，而在12kV等级的组合电器中，转移电流一般为1750A，远远大于目前的负荷开关的开断要求。

为解决该问题，提高负荷开关-熔断器组合电器的开断转移电流能力，根据本实用新型，可在负荷开关的动触头或静触头上设置电弧引导装置4，该电弧引导装置4能够产生用于使电弧围绕动触头或静触头旋转的磁场。该磁场可以是多种形状的磁场，但其必须具有与电弧中电流方向垂直相交的磁场分量，根据左手定则，该与电弧中电流方向垂直相交的磁场分量能够对电弧中的电荷产生与其运动方向垂直的洛伦兹力，从而使其旋转。

该电弧引导装置4可以是围绕动触头或静触头设置的环形形式的磁铁，该磁体可以是永磁体，也可以是电磁体。该环形形式可以是圆形或椭圆形，也可以是其他形状，只要该环形形式的磁体能够产生引导电弧围绕环形磁铁安装其上的触头旋转即可。

图3示出了使用matlab模拟的环形形式的磁体的磁场形状。分断动触头1和静触头2时，在动触头1和静触头2之间产生的电弧的方向通常大体垂直于环形形式的磁体的环形面。而在图3所示的磁场中，存在基本水平的磁场分量，由此该基本水平的磁场分量与该电弧方向基本垂直，根据左手定则，电弧中的电荷受到与运动方向垂直的洛伦兹力，该力引导电弧绕动触头1或静触头2旋转，从而避免电弧在触头的一个部位持续燃烧，由此提高负荷开关的电荷承载能力。而且，由于磁体的磁场形状限制电弧的运动范围，因此避免了电弧漂移到其它相造成的相间短路从而导致开断失败的问题。

在本实用新型的图1和2中所示的实施例中，电弧引导装置优选设置在动触头1上，因为与静触头2相比，由于动触头1的尺寸相比于静触头2更薄，烧蚀更能影响其性能。如图1和2中所示，可以在不影响吹气的情况下，通过塑料基座，也称为绝缘套5安装到活塞8上。

根据本实用新型的未示出的另一实施例，电弧引导装置可以是内嵌在静触头中的条形永磁体或电磁体的形式。条形磁体的磁场分布是本领域技术人员所熟知的，同样地，该条形磁体的一端的磁场分布中存在基本水平的磁场分量，由此该基本水平的磁场分量与该电弧方向基本垂直，根据左手定则，电弧中的电荷受到与运动方向垂直的洛伦兹力，该力引导电弧绕动触头1或静触头2旋转，从而避免电弧在触头的一个部位持续燃烧，由此提高负荷开关的电荷承载能力。

根据本实用新型的负荷开关-熔断器组合电器中的负荷开关可以是直动式3工位负荷开关，也可以是旋转式负荷开关。

通过根据本实用新型的提高开断能力的负荷开关-熔断器组合电器，可在现有负荷开关-熔断器组合电器基础上获得，不需改变现有负荷开关-熔断器组合电器的结构，也不影响现有负荷开关-熔断器组合电器的功能，特别是吹气能力，仅需围绕动触头或静触头增加一能够产生使电弧围绕触头旋转的磁场的电弧引导装置即可实现，简单来说，增加一环形形式的磁体即可实现，由此避免电弧在触头的一个部位持续燃烧，从而提高触头的开断能力，而且通过电弧引导装置的磁力限制电弧的运动范围，避免电弧漂移到其它相而造成相间短路从而导致负荷开关开断失败，而且电弧引导装置可由永磁体制成，其优点是磁力大小恒定，不会随着电流大小而变化，也无需引入促动机构，方案简单易用，成本低。当然，该电弧引导装置也可由电磁体代替。

应理解，前述描述意图示出且不意图限制本实用新型的范围，本实用新型的范围由所附权利要求的范围限定。其他实施方式也在以下权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种负荷开关-熔断器组合电器，包括

熔断器，具有撞击器；

负荷开关，具有带脱扣装置的机构和主开关组件，主开关包括动触头和静触头，后续简称带脱扣装置的机构为机构；

所述撞击器在熔断器的任一相由于短路电流熔断时动作，撞击负荷开关的脱扣装置，使负荷开关的机构动作，从而使动触头和静触头分离，

其特征在于，所述负荷开关-熔断器组合电器还包括布置在动触头或静触头上的电弧引导装置，所述电弧引导装置能够产生引导电弧绕动触头或静触头旋转的磁场。

2.根据权利要求1所述的负荷开关-熔断器组合电器，其特征在于，所述电弧引导装置为能够引导电弧绕动触头或静触头旋转的永磁体或电磁体。

3.根据权利要求2所述的负荷开关-熔断器组合电器，其特征在于，所述永磁体或电磁铁为围绕动触头或静触头设置的大体环形形式的永磁体或电磁体。

4.根据权利要求3所述的负荷开关-熔断器组合电器，其特征在于，所述环形形式的永磁体或电磁铁为圆环状、椭圆环状永磁体或电磁铁。

5.根据权利要求3所述的负荷开关-熔断器组合电器，其特征在于，还包括安装到动触头上并且随动触头移动的活塞，所述环形形式的永磁体或电磁体通过塑料基座安装到活塞上。

6.根据权利要求3所述的负荷开关-熔断器组合电器，其特征在于，所述环形形式的永磁体或电磁铁围绕静触头安装到静触头上。

7.根据权利要求2所述的负荷开关-熔断器组合电器，其特征在于，所述电弧引导装置为能够引导电弧绕动触头或静触头旋转的嵌入在静触头内部的条状永磁体或电磁铁。

8.根据权利要求1-3和7中任一项所述的负荷开关-熔断器组合电器，其特征在于，所述负荷开关为中压负荷开关。

9.根据权利要求8所述的负荷开关-熔断器组合电器，其特征在于，所述中压负荷开关为SF6中压负荷开关。

10.根据权利要求1-3和7中任一项所述的负荷开关-熔断器组合电器，其特征在于，所述负荷开关为直动式3工位开关或旋转式开关。