CN207690704U - 用于高压无重燃真空断路器的操作机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于高压无重燃真空断路器的操作机构，主要解决现有技术中存在的无法延长最佳灭弧开距对应的时间，输出功率低，主轴操作中存在摆动、弯折等的问题。主要包括机构箱，主轴，分闸制子，减速箱，合闸储能杆，第一合闸弹簧，储能电机，辅助开关，分闸按钮，微动开关，储能指示部，计数器，动能量吸收限位装置，过冲调节垫，储能限位臂，合闸制子，第一合闸储能拐臂，合闸线圈，分闸线圈，分闸弹簧，设置在机构箱侧壁上且与主轴连接的调速装置，套在主轴表面边缘的支撑轴承，与合闸储能杆连接的第二合闸储能拐臂，以及与第二合闸储能拐臂连接的第二合闸弹簧。本实用新型具有结构简单、输出功率大、减速可靠、灭弧性能优良等优点。

Description

用于高压无重燃真空断路器的操作机构

技术领域

本实用新型涉及真空断路器技术领域，尤其是用于高压无重燃真空断路器的操作机构。

背景技术

真空断路器是配电网络中用于电气回路开断/闭合的电气器件，当电气回路发生故障时，能快速准确的切断故障回路，保证电力线路安全稳定运行。真空断路器主要包括引线端、真空灭弧室、磁套管、操作机构、支撑架、安装基座。其中，操作机构包括操作机构箱、储能电机、主轴、减速器、分闸弹簧、合闸弹簧、分闸线圈、合闸线圈、分闸制子、合闸制子、辅助开关、合闸按钮、分闸按钮、主轴联动杆等。在真空断路器分闸时，动、静触头在分离的瞬间，电流收缩到触头刚分离的某一点或某几点上，表现为电极间电阻剧烈增大和温度迅速提高，直至发生电极金属的蒸发，同时形成极高的电场强度，导致剧烈的场致发射和间隙的击穿，产生了真空电弧，当工作电流接近零时，同时触头间距的增大，真空电弧的等离子体很快向四周扩散，电弧电流过零后，触头间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体，此时电流被分断，完成分闸操作。

目前，采用真空灭弧方式的断路器主要在40.5kV及以下，电压等级越高，灭弧时断路器需要的开距越大，要求的绝缘强度越高，市面在售的126kV断路器多为SF6气体灭火方式。126kV真空断路器分闸开距可达40.5kV真空断路器开距的3倍左右，从如图6所示126kV真空断路器分闸曲线可知，在真空断路器动静触头开距为10～38mm时灭弧的效果最佳，可有效避免真空断路器复燃。现生产的126kV真空断路器多处于试验阶段，采用传统的真空断路器操作机构，其存在以下几点不足：第一，126kV真空断路器分合闸所需的操作功率较大，传统的真空断路器操作机构已无法满足分合闸输出功率要求。第二，为了满足绝缘安全距离，126kV真空断路器的分相间距较大，分合闸动作过程中，拉动各相绝缘拉杆的主轴因距离较远势必存在摆动、弯折现象，使得各相分合闸速度不统一。若采用增加主轴直径以获得主轴刚性强度的方式，同时也增加了操作机构的负载，对操作机构又是一种考验。第三，传统的真空断路器分闸速度均为线性，不能延长最佳灭弧开距的时间，无法满足126kV真空断路器分闸灭弧的要求，以至于真空断路器灭弧失败，严重时将损坏真空断路器真空包。

因此，急需要对高压真空断路器操作机构做进一步优化，以延长真空断路器开断电流时最佳灭弧开距的时间，保证高压真空断路器分合闸同步，使真空断路器灭弧更可靠。

实用新型内容

针对上述不足之处，本实用新型的目的在于提供一种用于高压无重燃真空断路器的操作机构，主要解决现有技术中存在的无法延长最佳灭弧开距对应的时间，操作输出功率低，主轴在动作过程中存在摆动、弯折等的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

用于高压无重燃真空断路器的操作机构，包括机构箱，与机构箱连接的主轴，固定在机构箱的减速箱，与减速箱连接的合闸储能杆，与合闸储能杆连接的第一合闸储能拐臂，与第一合闸储能拐臂连接的第一合闸弹簧，与减速箱连接的储能电机，与合闸储能杆联动连接的储能指示部，与主轴连接的分闸弹簧，与分闸弹簧匹配、用于控制分闸弹簧释放势能的分闸线圈，与第一合闸弹簧匹配、用于控制第一合闸弹簧释放势能的合闸线圈，套在合闸储能杆上的储能限位臂，设置在机构箱上、用于吸收主轴旋转动能的动能量吸收限位装置，与主轴旋转匹配的过冲调节垫，与合闸线圈和分闸线圈连接的辅助开关，分别与主轴旋转联动匹配的分闸制子和合闸制子，与分闸弹簧联动匹配、用于手动操作分闸的分闸按钮，与第一合闸弹簧联动匹配、用于手动操作合闸的合闸按钮，与主轴连接、用于将第一合闸弹簧势能转换成主轴旋转动能的主轴联动杆，设置在机构箱侧壁上且与主轴连接的调速装置，套在主轴表面边缘的支撑轴承，与合闸储能杆连接的第二合闸储能拐臂，以及与第二合闸储能拐臂连接的第二合闸弹簧。其中，主轴与真空断路器的绝缘拉杆连接。同样地，合闸线圈也能控制第二合闸弹簧释放势能，转换成合闸的动能，合闸按钮用于手动操作合闸同时将第一合闸弹簧和第二合闸弹簧的势能转换成合闸的动能。

具体地，所述分闸弹簧包括分别与主轴连接的第一分闸弹簧，第二分闸弹簧，第三分闸弹簧，以及第四分闸弹簧。

优选地，所述调速装置包括与一端与主轴固定连接的第三拐臂，与第三拐臂另一端连接并且贯穿机构箱设置的阻尼杆，固定在机构箱上的圆柱支架，设置在圆柱支架中部、用于供阻尼杆贯穿的中心通孔，在圆柱支架侧面呈圆周均布的三组安装通孔，以及设置在安装通孔内的速度调节机构，其中，安装通孔与中心通孔连通，且该安装通孔内设有内螺纹。安装通孔设置在圆柱支架的径向方向并且垂直于中心通孔。

进一步地，所述速度调节机构包括与阻尼杆外表面边缘挤压接触的传力销，与传力销连接的压簧，以及与压簧连接、用于调节接触压力的调节螺钉。所述压簧和调节螺钉均设置在安装通孔内。所述调节螺钉与安装通孔的内螺纹匹配。为了防止调节螺钉运行松动、变位，在调节螺钉增设有位置锁定的锁定螺母。

进一步地，所述阻尼杆上、靠近圆柱支架一端依次设置与传力销配合的第一锥形部、凸部和第二锥形部。所述阻尼杆另一端上设置与第三拐臂连接的阻尼头。所述阻尼头上设有圆柱形的限位柱。第二锥形部、凸部和第一锥形部按照阻尼杆靠近圆柱支架向阻尼头方向依次设置。其中，第一锥形部和第二锥形部的宽度由真空断路器分闸曲线决定，并通过调试、验证的方式确定。

更进一步地，所述第三拐臂上设置与限位柱匹配的第一腰形孔。

优选地，所述储能限位臂为双臂H形状结构，且储能限位臂与合闸储能杆固定连接。所述减速箱为蜗轮蜗杆结构。

进一步地，所述动能量吸收限位装置包括与主轴固定连接的凸轮，固定在机构箱上的动能量吸收限位基座，安装在该动能量吸收限位基座中央的弹簧架，安装在该弹簧架上的动能吸收弹簧，，以及与动能吸收弹簧连接、用于凸轮旋转挤压配合的挤压接触部。

优选地，所述主轴上设有一端与该主轴固定连接的第一拐臂，所述第一拐臂另一端设有与机构箱铰接的第二拐臂，所述第一拐臂与第二拐臂之间设有与外部连接的第二腰形孔。

优选地，所述动能量吸收限位装置、调速装置和支撑轴承各设置2套。所述支撑轴承在A相磁套管和C相磁套管下部各设置一套。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型巧妙地设置用于延长最佳分闸开距对应的时间的调速装置，根据真空断路器分闸曲线调整挤压摩擦力的调节螺钉，改变阻尼杆与传力销之间的挤压摩擦力，再经设置在阻尼杆上的锥形部和凸部挤压摩擦，以实现分闸速度调节。另外，在阻尼杆的外表面挤压接触设置3个呈120度分布的速度调节机构，使阻尼杆在动作过程中受力均匀，可有效避免阻尼杆受力不均匀致使其弯曲损坏。

(2)本实用新型采用蜗轮蜗杆结构的减速箱，并延长合闸储能杆长度，增加合闸储能弹簧，提高合闸输出功率，为126kV的真空断路器提供足够的分合闸动能，使减速箱受力更均匀。另外，将储能限位臂改进为双臂H形状结构，增加储能限位强度，可有效避免储能限位臂因旋转动能过大致使弯曲变形，使限位更可靠。

(3)本实用新型在真空断路器A、C相下部设置套在主轴外表面的两组支撑轴承，以保证主轴水平受力均匀，解决主轴因分相间距离较远所带来的主轴弯曲、摆动的问题，保证真空断路器分合闸同步。另外一方面，在设置支撑轴承的基础上，将分闸弹簧分散在各相处并与绝缘拉杆连接，如此一来，便能减小主轴分闸输出的扭矩，减轻主轴分闸动能传递负担，使主轴的直径进一步缩小，节约操作机构的传递操作动能，进而，延长主轴的使用寿命。

(4)本实用新型充分考虑到真空断路器分合闸操作的绝缘拉杆的操作使用寿命，巧妙的设置腰形孔，并且以铰接在操作机构箱上的第二拐臂为转动轴，在主轴带动第一拐臂旋转的同时，使真空断路器的绝缘拉杆保持纵向方向移动，可有效避免绝缘拉杆动作过程中发生弯曲变形，如此一来，便能延长绝缘拉杆的使用寿命。

(5)不仅如此，本实用新型在主轴上设有凸轮，并与动能量吸收限位装置和过冲调节垫旋转配合，在分闸时，凸轮跟随主轴沿顺时针旋转，实现凸轮与动能量吸收限位装置挤压接触，将旋转的动能转换成动能吸收弹簧的势能，并且将凸轮的一端挤压限制在动能量吸收限位装置挤压接触部。与此同时，将在凸轮旋转位置限制在过冲调节垫区域，如此一来，真空断路器分闸时，可将凸轮紧密锁定在动能量吸收限位装置上，彻底解决真空断路器动触头分闸反弹的问题，大幅度降低分闸过程中断路器灭弧室动触头往复震动幅度，保证动静触头分闸的开距，实现真空断路器可靠灭弧。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为操作机构结构示意图(去支撑轴承)。

图3为本实用新型侧面结构示意图。

图4为调速装置结构示意图。

图5为调速装置A-A视图。

图6为126kV真空断路器分闸曲线优化图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-机构箱，2-主轴，3-绝缘拉杆，4-分闸制子，5-减速器，6-合闸储能杆， 7-第一合闸弹簧，8-储能电机，9-辅助开关，10-分闸按钮，11-微动开关，12-储能指示部，13-计数器，14-动能量吸收限位装置，15-过冲调节垫，16-调速装置， 17-储能限位臂，18-第二合闸储能拐臂，19-第二合闸弹簧，20-合闸制子，21- 第一拐臂，22-第二拐臂，23-阻尼杆，24-支撑轴承，25-第一合闸储能拐臂，26- 圆柱支架，27-调节螺钉，28-压簧，29-传力销，30-第三拐臂，31-第一腰形孔， 32-第二腰形孔，33-凸轮，34-动能量吸收限位基座，35-挤压接触部，36-动能吸收弹簧，37-合闸按钮，38-主轴联动杆，39-安装通孔，40-锁定螺母，41-第一分闸弹簧，42-第二分闸弹簧，43-第三分闸弹簧，44-第四分闸弹簧，45-弹簧架， 46-中心通孔，231-阻尼头，232-限位柱，233-第一锥形部，234-凸部，235-第二锥形部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至图6所示，本实用新型提供了一种用于高压无重燃真空断路器的操作机构，既能满足真空断路器灭弧要求，延长最佳灭弧开距停留的时间，又能保证真空断路器分合闸能量和速度要求，使灭弧更可靠，具体如下：

该真空断路器操作机构包括用于安装在A、B、C相磁套管下部的机构箱1，与机构箱1连接、用于旋转拉动绝缘拉杆3上下移动的主轴2，用于合闸储能的交、直流220V、功率350W的储能电机8，与储能电机8连接且为蜗轮蜗杆结构的减速箱5，与减速箱5连接的合闸储能杆6，与合闸储能杆6连接的第一合闸弹簧7，用于位置状态监测且与合闸线圈和分闸线圈连接的辅助开关9，用于手动操作的分闸按钮10，微动开关11，用于储能状态显示的储能指示部12，用于显示操作机构的动作次数的计数器13，用于吸收主轴旋转动能的动能量吸收限位装置14，用于主轴旋转位置限制的过冲调节垫15，双臂H形状结构的储能限位臂17，与主轴2连接的分闸弹簧，与分闸弹簧匹配、用于控制分闸弹簧释放势能的分闸线圈，与第一合闸弹簧7匹配、用于控制第一合闸弹簧7释放势能的合闸线圈，分别与主轴2旋转联动匹配的分闸制子4和合闸制子20，与合闸储能杆6连接的第一合闸储能拐臂25，与第一合闸弹簧7联动匹配、用于手动操作合闸的合闸按钮37，与主轴2连接、用于将第一合闸弹簧7势能转换成主轴2旋转动能的主轴联动杆38，设置在机构箱1侧壁上且与主轴2连接的调速装置16，套在主轴2表面边缘的支撑轴承24，与合闸储能杆6连接的第二合闸储能拐臂18，以及与第二合闸储能拐臂18连接的第二合闸弹簧19。为了增加分合闸的输出功率，延长合闸储能杆6长度，并增加第二合闸储能拐臂18和第二合闸弹簧19，在储能电机8的驱动作用下，带动第一合闸储能拐臂25和第二合闸储能拐臂18旋转，对第一合闸弹簧7和第二合闸弹簧19拉伸储能。其中，动能量吸收限位装置14、调速装置16和支撑轴承24各设置2套。

为了保证分闸可靠，将现有技术的单独式分闸弹簧分散为与主轴2连接的第一分闸弹簧41，第二分闸弹簧42，第三分闸弹簧43，以及第四分闸弹簧44。其中，第一分闸弹簧41和第四分闸弹簧44分别设置在真空断路器A、C相向磁套管底部。如此一来，便可减小主轴在分闸时的旋转扭矩，保证真空断路器的分闸输出功率。

该操作机构巧妙的设置用于延长最佳灭弧时间的调速装置16，其主要包括与一端与主轴2固定连接的第三拐臂30，与第三拐臂30另一端连接并且贯穿机构箱1设置的阻尼杆23，固定在机构箱1上的圆柱支架26，设置在圆柱支架26 中部、用于供阻尼杆23贯穿的中心通孔46，在圆柱支架26侧面呈圆周均布的三组安装通孔39，以及设置在安装通孔39内的速度调节机构，其中，安装通孔 39与中心通孔46连通，且该安装通孔39内设有内螺纹。其中，速度调节机构又包括与阻尼杆23外表面边缘挤压接触的传力销29，与传力销29连接的压簧28，以及与压簧连接、用于调节接触压力的调节螺钉27。压簧28和调节螺钉 27均设置在安装通孔39内。调节螺钉27与安装通孔39的内螺纹匹配。

巧妙地，在阻尼杆23前端部依次设置与传力销29配合的第一锥形部233、凸部234和第二锥形部235。在阻尼杆23后端部设置与第三拐臂30连接的阻尼头231，在阻尼头231上设有圆柱形的限位柱232。在第三拐臂30上设置与限位柱232匹配的第一腰形孔31。在分闸时，在分闸弹簧的驱动作用下，主轴2 拉动第三拐臂30沿顺时针旋转，阻尼杆23被拉动沿水平方向移动，当传力销 29与第一锥形部233接触，在压簧28的作用下，阻尼杆23做加速度增加的减速运动。随后，阻尼杆23的凸部234与传力销29挤压接触，阻尼杆23做加速度不变的减速运动，经过凸部234减速过渡后，传力销29与第二锥形部235挤压接触，阻尼杆23做加速度减小的减少运动。与此同时，凸轮33顺时针旋转，凸轮33与挤压接触部35接触，将主轴旋转的动能转换成动能吸收弹簧36的弹簧势能，并将凸轮33锁定在挤压接触部35上。如此一来，实现自动吸收分闸过程中的动能和分闸位置锁定，不仅可有效避免真空断路器的动触头反弹，防止真空断路器复燃，而且还能避免操作机构力度过大或惯性力致使绝缘拉杆损坏。其中，吸收弹簧36与动能量吸收限位基座34连接。在真空断路器减速时间调整时，只需调整调节螺钉27，以改变压簧28的压紧力度，使传力销29与阻尼杆23接触摩擦力发生改变。

另外，本实用新型的主轴2上还固定设有第一拐臂21，在第一拐臂21另一端设有与机构箱1铰接的第二拐臂22，在第一拐臂21与第二拐臂22之间设有与绝缘拉杆3连接的第二腰形孔32。在分合闸的过程中，第一拐臂21跟随主轴 2旋转，巧妙设置与绝缘拉杆3连接的第二腰形孔32，在第二拐臂22与机构箱 1铰接的条件下，使绝缘拉杆3保持纵向方向移动，进而，完成真空断路器的分合闸操作，如此设计，可有效避免绝缘拉杆在操作过程中弯折变形，以延长绝缘拉杆使用寿命。

本实用新型巧妙的设置调速装置，以延长分闸时最佳灭弧开距对应的时间，使真空断路器在最佳灭弧开距内得到可靠的灭弧，有效防止真空断路器复燃。而且操作机构新增的调速装置仅利用改变分闸过程中的挤压摩擦力以达到减速目的，其结构简单，速度调节可靠。另外，本实用新型为了保证分合闸输出的功率，通过延长合闸储能杆长度，增设一组合闸弹簧，使合闸动能更大，解决真空断路器慢分慢合等问题。不仅如此，本实用新型将分闸弹簧分为四组，分散安装在A、B、C三相瓷套管下部，在保证分闸速度和功率的同时，也降低主轴在分闸时传递的扭矩。在此基础上，本实用新型在真空断路器A、C相磁套管下部还增设两组支撑轴承，以提供主轴分合闸过程中的旋转支撑，可有效避免主轴在分合闸过程中发生弯曲变形，使分合闸操作更同步。综上所述，本实用新型具有结构简单、分合闸操作输出功率大、分闸减速可靠、灭弧性能优良等优点，可以说，本实用新型与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，在真空断路器技术领域具有广阔的市场前景。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于高压无重燃真空断路器的操作机构，包括机构箱(1)，与机构箱(1)连接的主轴(2)，固定在机构箱(1)内的减速箱(5)，与减速箱(5)连接的合闸储能杆(6)，与合闸储能杆(6)连接的第一合闸储能拐臂(25)，与第一合闸储能拐臂(25)连接的第一合闸弹簧(7)，与减速箱(5)连接的储能电机(8)，与合闸储能杆(6)联动连接的储能指示部(12)，与主轴(2)连接的分闸弹簧，与分闸弹簧匹配、用于控制分闸弹簧释放势能的分闸线圈，与第一合闸弹簧(7)匹配、用于控制第一合闸弹簧(7)释放势能的合闸线圈，套在合闸储能杆(6)上的储能限位臂(17)，设置在机构箱(1)上、用于吸收主轴(2)旋转动能的动能量吸收限位装置(14)，与主轴(2)旋转匹配的过冲调节垫(15)，与合闸线圈和分闸线圈连接的辅助开关(9)，分别与主轴(2)旋转联动匹配的分闸制子(4)和合闸制子(20)，与分闸弹簧联动匹配、用于手动操作分闸的分闸按钮(10)，与第一合闸弹簧(7)联动匹配、用于手动操作合闸的合闸按钮(37)，与主轴(2)连接、用于将第一合闸弹簧(7)势能转换成主轴(2)旋转动能的主轴联动杆(38)，其特征在于，还包括设置在机构箱(1)侧壁上且与主轴(2)连接的调速装置(16)，套在主轴(2)表面边缘的支撑轴承(24)，与合闸储能杆(6)连接的第二合闸储能拐臂(18)，以及与第二合闸储能拐臂(18)连接的第二合闸弹簧(19)。

2.根据权利要求1所述的用于高压无重燃真空断路器的操作机构，其特征在于，所述分闸弹簧包括均与主轴(2)连接的第一分闸弹簧(41)，第二分闸弹簧(42)，第三分闸弹簧(43)，以及第四分闸弹簧(44)。

3.根据权利要求1或2所述的用于高压无重燃真空断路器的操作机构，其特征在于，所述调速装置(16)包括与一端与主轴(2)固定连接的第三拐臂(30)，与第三拐臂(30)另一端连接并且贯穿机构箱(1)设置的阻尼杆(23)，固定在机构箱(1)上的圆柱支架(26)，设置在圆柱支架(26)中部、用于供阻尼杆(23)贯穿的中心通孔(46)，在圆柱支架(26)侧面呈圆周均布的三组安装通孔(39)，以及设置在安装通孔(39)内的速度调节机构，其中，安装通孔(39) 与中心通孔(46)连通，且该安装通孔(39)内设有内螺纹。

4.根据权利要求3所述的用于高压无重燃真空断路器的操作机构，其特征在于，所述速度调节机构包括与阻尼杆(23)外表面边缘挤压接触的传力销(29)，与传力销(29)连接的压簧(28)，以及与压簧(28)连接、用于调节接触压力的调节螺钉(27)，所述压簧(28)和调节螺钉(27)均设置在安装通孔(39)内；所述调节螺钉(27)与安装通孔(39)的内螺纹匹配。

5.根据权利要求4所述的用于高压无重燃真空断路器的操作机构，其特征在于，所述阻尼杆(23)上、靠近圆柱支架(26)一端依次设置与传力销(29)配合的第二锥形部(235)、凸部(234)和第一锥形部(233)；所述阻尼杆(23)另一端上设置与第三拐臂(30)连接的阻尼头(231)；所述阻尼头(231)上设有圆柱形的限位柱(232)。

6.根据权利要求5所述的用于高压无重燃真空断路器的操作机构，其特征在于，所述第三拐臂(30)上设置与限位柱(232)匹配的第一腰形孔(31)。

7.根据权利要求1或2所述的用于高压无重燃真空断路器的操作机构，其特征在于，所述储能限位臂为双臂H形状结构；所述减速箱(5)为蜗轮蜗杆结构。

8.根据权利要求1或2所述的用于高压无重燃真空断路器的操作机构，其特征在于，所述动能量吸收限位装置(14)包括与主轴(2)固定连接的凸轮(33)，固定在机构箱(1)上的动能量吸收限位基座(34)，安装在该动能量吸收限位基座(34)中央的弹簧架(45)，安装在该弹簧架(45)上的动能吸收弹簧(36)，以及与动能吸收弹簧(36)连接、用于凸轮(33)旋转挤压配合的挤压接触部(35)。

9.根据权利要求1或2所述的用于高压无重燃真空断路器的操作机构，其特征在于，所述主轴(2)上设有一端与该主轴(2)固定连接的第一拐臂(21)；所述第一拐臂(21)另一端设有与机构箱(1)铰接的第二拐臂(22)；所述第一拐臂(21)与第二拐臂(22)之间设有与外部连接的第二腰形孔(32)。

10.根据权利要求1所述的用于高压无重燃真空断路器的操作机构，其特征在于，所述支撑轴承(24)在A相磁套管和C相磁套管下部各设置一套。