CN212303530U - 一种智能真空断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能真空断路器，包括底盘车、断路器机构、底盘车控制模块、电流/电压传感器、无线测温传感器、保护测控装置、模块化机构芯、传动机构、航空插头和固封极柱；断路器机构包括模块化机构芯和传动机构，传动机构分别连接模块化机构芯和固封极柱；底盘车控制模块和保护测控装置分别设置在模块化机构芯的左右两侧，底盘车控制模块控制底盘车的进出；触臂装设有电流/电压传感器和无线测温传感器；断路器机构的输出端设置位移传感器，位移传感器的信号通过航空插头传输到安装在外部开关柜的在线监测主机。本申请的断路器具备测量、监视、保护、控制、通讯和记录功能，还能够实现断路器机械特性和触臂温升的在线监测。

Description

一种智能真空断路器

技术领域

本实用新型涉及中压开关技术领域，尤其涉及一种智能真空断路器。

背景技术

现有真空断路器，机构分散式安装居多，零部件种类多，可靠性不高；产品布局分散，没有足够空间安装其他智能元件；所有零件必须逐次安装，生产效率不高。

常规断路器未装设电流互感器和保护(电流互感器和保护都装在开关柜内)，无手车电动进出功能。无针对真空断路器的重要运行指标如机械特性、触头温度等在线监测功能。产品一旦失效，对供、配电系统造成很大损失，而要提高真空断路器的可靠性，一般采取缩短检修时间或者定期直接更换产品，这又大大提高系统的运行和维护成本。

实用新型内容

为解决现有的技术问题，本实用新型提供了一种智能真空断路器。

本实用新型具体内容如下：一种智能真空断路器，

包括底盘车、断路器机构、底盘车控制模块、电流/电压传感器、无线测温传感器、保护测控装置、模块化机构芯、传动机构、航空插头和固封极柱；

断路器机构设置在前部，固封极柱设置在后部，底盘车设置在断路器下部，断路器机构设置在底盘车上方，断路器机构包括模块化机构芯和传动机构，传动机构分别连接模块化机构芯和固封极柱；

断路器机构内还装设了底盘车控制模块和保护测控装置，底盘车控制模块和保护测控装置分别设置在模块化机构芯的左右两侧，底盘车控制模块控制底盘车的进出；

固封极柱上设置有触臂，触臂装设有电流/电压传感器和无线测温传感器，无线测温传感器的接收装置设置在外部开关柜中；

断路器机构的输出端设置位移传感器，位移传感器的信号通过航空插头传输到安装在外部开关柜的在线监测主机。

进一步的，模块化机构芯包括互相平行的机构芯左夹板和机构芯右夹板，机构芯左夹板和机构芯右夹板的上下两端均分别与断路器机构的上下底面相连接；机构芯左夹板和机构芯右夹板的外侧均设有合闸弹簧，合闸弹簧的上端均分别与安装于机构芯左夹板和机构芯右夹板之间的固定杆相连，合闸弹簧的下端与模块内部下侧的弹簧拐臂相连，断路器的输出轴上通过键连接合闸凸轮，输出轴上还空套有合闸保持拐臂，在机构芯左夹板和机构芯右夹板组成的模块内部上侧的平台上左右分别设置合闸脱扣器和分闸脱扣器。

进一步的，传动机构包括依次连接的三相拐臂、三相连板、三相大拐臂、转动块和连接销，三相大拐臂靠近三相连板的一端连接有分闸簧，三相拐臂连接主轴，转动块与固封极柱的拉杆相连，位移传感器通过连接销与转动块相连。

进一步的，固封极柱的上下两端包括固封极柱上出线端和固封极柱下出线端，固封极柱上出线端和固封极柱下出线端的外侧分别设置上触臂和下触臂，上触臂端部连接上梅花动触头，下触臂端部连接下梅花动触头，在固封极柱内部设置真空灭弧室，真空灭弧室内设有真空灭弧室静触头和真空灭弧室动触头，真空灭弧室的底部与固封极柱下出线端之间设有软连接，固封极柱的底部设有绝缘拉杆，绝缘拉杆上设有触头弹簧，绝缘拉杆与真空灭弧室动触头相连。

进一步的，上触臂和下触臂上均装设有触臂套和触臂无线测温传感器，下触臂上设有电流/电压传感器。

进一步的，保护测控装置集成IEC 61850通信协议，将断路器与变电站管理系统互连。

进一步的，所述航空插头包括两个独立区域，一个区域传输通讯信号，另一个区域传输断路器常规信号及在线监测位移传感器信号。

本实用新型的有益效果：将保护测控装置集成在断路器内部，使断路器具备测量、监视、保护、控制、通讯和记录功能，断路器机构的输出端设置位移传感器并将其信号接入在线监测主机，还能够实现断路器机械特性和触臂温升的在线监测。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步阐明。

图1为本实用新型的智能真空断路器的主视示意图；

图2为本实用新型的智能真空断路器的侧视示意图；

图3为本实用新型的模块化机构芯的示意图；

图4为本实用新型的传动机构主视示意图；

图5为本实用新型的传动机构侧视示意图；

图6为本实用新型的一次回路电流路径示意图。

具体实施方式

结合图1-图6，本实用新型的在本实施例的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

本实施例公开了一种智能真空断路器，包括底盘车4、断路器机构3、底盘车控制模块2、保护测控装置5、模块化机构芯、传动机构、航空插头1和固封极柱10，断路器整体采用前后布置结构，断路器机构3设置在前部，固封极柱10等一次导电部件设置在后部，下部安装断路器手车进出的底盘车4，断路器机构3设置在底盘车4上方，断路器机构3包括模块化机构芯和传动机构，断路器机构3内还装设了分别设置在模块化机构芯的左右两侧的底盘车控制模块2和保护测控装置5。

本实施例中，保护测控装置5是以电流、电压测量、保护及三相重合闸为基本配置的成套线路保护装置，具有测量功能、监视功能、保护功能、控制功能、通讯功能和记录功能。本实施例中保护测控装置5集成IEC 61850通信协议，无需附加任何通信规约转换设备即可将断路器与变电站管理系统互连。

本实施例中，模块化机构芯包括互相平行的机构芯左夹板12和机构芯右夹板18，机构芯左夹板12和机构芯右夹板18的上下两端均分别与断路器机构3的上下底面相连接。机构芯左夹板12和机构芯右夹板18的外侧均设有合闸弹簧13，合闸弹簧13的上端均分别与安装在机构芯左夹板12和机构芯右夹板18之间的固定杆连接，用于储存断路器合闸需要的能量，并由储能保持单元使断路器保持在待合闸状态。断路器采用模块化、小型化的弹簧操动构，为保护测控装置5节省下空间。合闸弹簧13左右各装一只，受力均匀，满足不同规格断路器合闸所需的能量。

在机构芯左夹板12和机构芯右夹板18组成的模块内部上侧的平台上左右分别设置合闸脱扣器14和分闸脱扣器17，合闸弹簧13的底端与模块内部下侧的弹簧拐臂相连，合闸凸轮15通过键连接在输出轴上，输出轴上还空套有合闸保持拐臂16。合闸脱扣器14触发时解除合闸弹簧13的储能保持，分闸脱扣器17触发时解除合闸保持，合闸弹簧13释放能量，使合闸凸轮15转动，合闸保持拐臂16使断路器保持在合闸状态。本实施例的模块化机构芯，采用模块化夹板结构，能够实现手动和电动储能，手动和电动分合闸，结构紧凑，精度高，组织生产方便，适合大批量生产。

传动机构包括依次连接的三相拐臂24、三相连板23、三相大拐臂22、转动块20、连接销21和位移传感器19。其中三相大拐臂22靠近三相连板23的一端连接有分闸簧25，三相拐臂24连接主轴，转动块20与固封极柱10的绝缘拉杆相连，位移传感器19通过连接销21与转动块20相连。传动部分采用拐臂和连扳的四连杆机构，以及杠杆原理的变直机构，传动效率高。

固封极柱10的上下两端包括固封极柱上出线端30和固封极柱下出线端29，固封极柱上出线端30和固封极柱下出线端29的外侧分别设置上触臂71和下触臂72，上触臂71端部连接上梅花动触头61，下触臂72端部连接下梅花动触头62，在固封极柱10内部设置真空灭弧室，真空灭弧室内设有真空灭弧室静触头26和真空灭弧室动触头27，真空灭弧室的底部与固封极柱下出线端29之间设有软连接28，固封极柱10的底部设有绝缘拉杆，绝缘拉杆上设有触头弹簧，绝缘拉杆与真空灭弧室动触头27相连。

其中，上触臂71和下触臂72上均装设有触臂套8和触臂无线测温传感器9，下触臂72上设有电流/电压传感器11。其中，触臂套8具有绝缘防护作用；触臂无线测温传感器9带有自取电功能，按预定时间间隔发送温度数据给装设在开关柜的测温接收装置，实现无线测温，及时预判触头温度的劣化；电流/电压传感器11完成线路电流、电压的实时采集并传至保护测控装置5。本实施例中的电流/电压传感器11，其中电流传感器采用低温漂铁芯和低温漂采样电阻，精度高，抗干扰能力强；电压传感器采用薄膜电容，工作电流大，受环境温度影响精度变化小。

断路器中一次回路的电流路径依次为：上梅花动触头61——上触臂71——固封极柱上出线端30——真空灭弧室静触头26——真空灭弧室动触头27——软连接28——固封极柱下出线端29——下触臂72——下梅花动触头62。

断路器机构3的输出端(即转动块端)装设三相位移传感器19，三相位移传感器19的信号通过航空插头1接入安装在外部开关柜的在线监测主机，同时航空插头1还传输传统断路器常规信号及位移传感器19的信号,全面实现断路器机械特性的在线监测。本实施例中的航空插头1，为64芯航空插头，包括两个独立区域，一个区域为两组8芯通讯模块走通讯信号，包括一个以太网通讯口和一个485通讯口；另一个区域为5组10芯模块，传输传统断路器常规信号及在线监测机械位移传感器19的信号。由于常规的航空插头只有强电二次信号，无抗干扰的专用小信号插头模块，而本实施例的航空插头1，通过两个独立区间实现强电与弱电隔离，且使断路器具备通讯功能，实现通讯网络化。

本实施例的工作过程如下：通过外部控制指令，触发合闸脱扣器14(手动按合闸脱扣器14实现手动合闸)，解除储能保持，合闸凸轮15在合闸弹簧13作用下往机构内侧转动，带动机构主轴转动，机构主轴带动四连杆机构三相拐臂24和三相连板23转动，并继续带动变直机构三相大拐臂22转动，使转动块20向上运动，转动块20与固封极柱10的绝缘拉杆相连，并带动真空灭弧室动触头27往上运动，并通过合闸保持拐臂16使断路器保持在合闸位置，实现断路器最终合闸。

通过外部控制指令，触发分闸脱扣器17(手动按分闸脱扣器17实现手动分闸)，解除合闸保持，在分闸弹簧25和固封极柱10的绝缘拉杆内触头弹簧的作用下，真空灭弧室动触头27往下运动，实现断路器最终分闸。

分合闸过程中，位移传感器19通过连接销21与转动块20相连，实时采集灭弧室动触头的位移并传送至机械特性监测装置，另通过储能电流和分合闸线圈电流的监测，全面实现对断路器的重要参数机械特性的全面感知、监测，对机构可能的劣化及时预警，给断路器运行维护人员提供专业的解决方案。

本实施例中断路器的底盘车4为电动底盘车4，底盘车控制模块2控制底盘车4电动进、出，并实时监测底盘车4的电机电流，当电机电流不在正常范围内时，底盘车控制模块2控制底盘车4停止运行，因此具有防卡死、过流保护等功能。

本实施例的智能真空断路器，将电子式电流和电压传感器、综合保护测控装置集成在断路器内，使单台断路器就可构成整个测量、保护、控制和通讯单元。其中，在线监测主机安装在开关柜，机械特性传感器安装在机构输出侧，测试分、合闸线圈电流和储能电机电流的霍尔传感器装在在线监测主机的机械特性板上，测量触臂端部温升的传感器装在触臂上，温升接收模块装在开关柜；实现断路器电动进出。具有完善的在线监测功能，即对反映断路器性能的两个重要指标机械特性和温升实现在线监测。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种智能真空断路器，其特征在于：包括底盘车、断路器机构、底盘车控制模块、电流/电压传感器、无线测温传感器、保护测控装置、模块化机构芯、传动机构、航空插头和固封极柱；

断路器机构设置在前部，固封极柱设置在后部，底盘车设置在断路器下部，断路器机构设置在底盘车上方，断路器机构包括模块化机构芯和传动机构，传动机构分别连接模块化机构芯和固封极柱；

断路器机构内还装设了底盘车控制模块和保护测控装置，底盘车控制模块和保护测控装置分别设置在模块化机构芯的左右两侧，底盘车控制模块控制底盘车的进出；

固封极柱上设置有触臂，触臂装设有电流/电压传感器和无线测温传感器，无线测温传感器的接收装置设置在外部开关柜中；

断路器机构的输出端设置位移传感器，位移传感器的信号通过航空插头传输到安装在外部开关柜的在线监测主机。

2.根据权利要求1所述的智能真空断路器，其特征在于：模块化机构芯包括互相平行的机构芯左夹板和机构芯右夹板，机构芯左夹板和机构芯右夹板的上下两端均分别与断路器机构的上下底面相连接；机构芯左夹板和机构芯右夹板的外侧均设有合闸弹簧，合闸弹簧的上端均分别与安装于机构芯左夹板和机构芯右夹板之间的固定杆相连，合闸弹簧的下端与模块内部下侧的弹簧拐臂相连，断路器的输出轴上通过键连接合闸凸轮，输出轴上还空套有合闸保持拐臂，在机构芯左夹板和机构芯右夹板组成的模块内部上侧的平台上左右分别设置合闸脱扣器和分闸脱扣器。

3.根据权利要求1所述的智能真空断路器，其特征在于：传动机构包括依次连接的三相拐臂、三相连板、三相大拐臂、转动块和连接销，三相大拐臂靠近三相连板的一端连接有分闸簧，三相拐臂连接主轴，转动块与固封极柱相连，位移传感器通过连接销与转动块相连。

4.根据权利要求1所述的智能真空断路器，其特征在于：固封极柱的上下两端包括固封极柱上出线端和固封极柱下出线端，固封极柱上出线端和固封极柱下出线端的外侧分别设置上触臂和下触臂，上触臂端部连接上梅花动触头，下触臂端部连接下梅花动触头，在固封极柱内部设置真空灭弧室，真空灭弧室内设有真空灭弧室静触头和真空灭弧室动触头，真空灭弧室的底部与固封极柱下出线端之间设有软连接，固封极柱的底部设有绝缘拉杆，绝缘拉杆上设有触头弹簧，绝缘拉杆与真空灭弧室动触头相连。

5.根据权利要求4所述的智能真空断路器，其特征在于：上触臂和下触臂上均装设有触臂套和触臂无线测温传感器，下触臂上设有电流/电压传感器。

6.根据权利要求1所述的智能真空断路器，其特征在于：保护测控装置集成IEC 61850通信协议，将断路器与变电站管理系统互连。

7.根据权利要求1所述的智能真空断路器，其特征在于：所述航空插头包括两个独立区域，一个区域传输通讯信号，另一个区域传输断路器常规信号及位移传感器信号。

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