CN212517024U - 一种速动型磁控真空断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计一种速动型磁控真空断路器，包括隔离开关组件、固封极柱组件、磁控机构以及箱体组件；隔离开关组件包括动刀片、静刀片及操作手柄，操作手柄用于控制动刀片移动，使得动刀片与静刀片连通或断开实现合闸或分闸；固封极柱组件用于实现磁控机构与隔离开关组件的传动；磁控机构用于驱动动刀片移动，使得动刀片与静刀片连通或断开实现合闸或分闸；所述箱体组件内部设置磁控机构，上部设置所述固封极柱组件。本实用新型固封极柱小型化设计，内置电压传感器、电流传感器和真空灭弧室，功能全面；采用磁控操作机构，功耗低，分闸速度快，性能可靠。整机体积小、重量轻、功耗低，安装便利，便于维护。

Description

一种速动型磁控真空断路器

技术领域

本实用新型涉及断路器技术领域，尤其涉及一种速动型磁控真空断路器。

背景技术

目前市场上10kV配网真空断路器结构形式多样，主要有共箱式和支柱式2种，操作机构主要有弹簧操作机构、电磁操作机构和永磁操作机构。采用弹簧机构的真空断路器，分闸时间都比较大，普遍大于20ms；采用普通电磁操作机构或永磁操作机构的真空断路器，操作功耗大；而随着电网负荷的日益增加，要求线路上的真空断路器能够就地快速切除线路故障，降低线路故障对设备造成的影响，缩短故障停电时间；同时要求断路器能集成电压传感器、电流传感器，小型化设计，轻量化设计，整机功耗低，可拓展使用电容取能电源，可计量线损，一二次设备深度融合，便于维护等。

部分厂家将电流传感器集成于极柱内部，将电压传感器外置集成于出线端子；电压传感器高压臂较多的采用薄膜电容，温漂高，容易受到环境温度影响，可靠性低，但是常温下输出精度高；电流传感器使用常规硅钢铁芯，输出精度低，但是饱和特性水平高，测量与保护难以做到一体化设计；操作机构采用常规的单稳态或者双稳态永磁操作机构，操作功耗大。整体体积大、重量大，维护相对麻烦。

现有支柱式断路器多采用单断口结构，外置集成零序电压传感器和隔离开关，整体结构复杂，体积大，重量大，整体可靠性低，功能单一。

实用新型内容

本实用新型基于市场需求实用新型了一款速动型磁控真空断路器，采用支柱式结构设计，主要有固封极柱、箱体、磁控机构和隔离开关组件组成。固封极柱小型化设计，内置电压传感器、电流传感器和真空灭弧室，功能丰富；机构采用先进的磁控操作机构，功耗低，分闸速度快，性能可靠；可自由集成隔离开关组件，断路器与隔离开关之间设置可靠的联锁结构，满足五防设计要求。整机体积小、重量轻、功耗低，安装便利，便于维护。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种速动型磁控真空断路器，包括隔离开关组件、固封极柱组件、磁控机构以及箱体组件；

隔离开关组件包括动刀片、静刀片、隔离开关绝缘拉杆及操作手柄，所述操作手柄用于控制隔离开关绝缘拉杆驱动动刀片移动，使得动刀片与静刀片连通或断开实现隔离开关合闸或分闸；

所述固封极柱组件浇注集成灭弧室和电压、电流传感器，用于作为断路器核心开断单元和电压电流信号采集单元；

所述磁控机构通过断路器绝缘拉杆与灭弧室动触头连接，通过磁控机构内部线圈通电激磁或者消磁，带动机构动铁芯运动，驱动断路器绝缘拉杆使得灭弧室动触头与静触头连通或断开，实现断路器的合闸或分闸操作；断路器合闸状态下能够通过手动施加外力作用在磁控机构上使所述磁控机构动铁芯、静铁芯分开，驱动断路器绝缘拉杆使得灭弧室动触头与静触头断开，实现断路器手动分闸操作；

所述箱体组件内部设置所述磁控机构，上部设置所述固封极柱组件，用于固封极柱组件支撑、断路器内部传动结构的防护以及断路器分合状态展示。

进一步地，所述隔离开关组件还包括绝缘支柱、隔离开关绝缘拉杆和基座；所述绝缘支柱用于支撑静刀片，所述隔离开关绝缘拉杆用于支撑动刀片；所述绝缘支柱固定在所述基座上，所述操作手柄安装至所述基座，所述操作手柄通过隔离主轴驱动隔离开关绝缘拉杆转动隔离开关动刀片，实现隔离开关的分闸、合闸操作。

进一步地，动刀片和静刀片为紫铜材质，表面镀银和镀锡；绝缘支柱和隔离开关绝缘拉杆由环氧树脂、硅橡胶和铜嵌件组成，内部为环氧树脂，表面用硅橡胶构造伞裙结构，两端设置用于螺栓安装的铜嵌件；操作手柄和基座由不锈钢或者碳钢材质构成。

进一步地，隔离开关组件与箱体组件之间通过开关底座连接，箱体组件与固封极柱组件之间通过磁控机构的4个安装螺栓装配紧固，构成断路器模块，而断路器模块与隔离开关组件之间设置了联锁结构，在断路器合闸时防止隔离开关分合操作，在断路器分闸时，允许隔离开关进行分合操作。

进一步地，所述固封极柱组件包括环氧树脂绝缘体、真空灭弧室、电压/电流传感器、出线端子、导电杆、软连接和绝缘拉杆；

环氧树脂绝缘体固定至所述箱体组件，内部固封集成电压/电流传感器、真空灭弧室、导电杆；

所述真空灭弧室用于开断或者关合负荷电流以及断开线路接地故障或者短路故障产生的故障电流；

所述绝缘拉杆一端连接至所述真空灭弧室，灭弧室动触头通过软连接连接至导电杆，另一端通过金属拉杆连接至所述磁控机构；

所述电压/电流传感器固封集成在环氧树脂绝缘体的一侧，通过所述导电杆检测流经导电杆的电压或电流，并通过出线端子引出。

进一步地，绝缘拉杆内部为碳钢，外部包裹SMC绝缘材料。

进一步地，出线端子由紫铜材质锻造，表面镀银或者镀锡，用于与架空线路主回路导线连接。

进一步地，采用磁控机构，机构铁芯采用记忆合金材料。

进一步地，所述箱体组件设置航空插座，引出电源控制回路针脚，通过向磁控机构施加合闸电源或分闸电源实现机构合闸或者分闸。

进一步地，所述箱体组件还设置行程开关、EVT补偿模块、分合指针、ETC补偿模块、接地指示牌、手柄及吊钩；

行程开关用于输出断路器分合位置信号；EVT补偿模块用于输出电压信号；ETC补偿模块用于输出电流信号；分合指针用于指示断路器分闸合闸状态；所述接地指示牌用于指示是否接地；所述手柄及吊钩焊接在箱体两侧。

本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

(1)本实用新型基于市场需求实用新型了一款速动型磁控真空断路器，采用支柱式结构设计，主要有固封极柱、箱体、磁控机构和隔离开关组件组成。固封极柱小型化设计，内置电压传感器、电流传感器和真空灭弧室，功能丰富；机构采用先进的磁控操作机构，功耗低，分闸速度快，性能可靠；可自由集成隔离开关组件，断路器与隔离开关之间设置可靠的联锁结构，满足五防设计要求。整机体积小、重量轻、功耗低，安装便利，便于维护。

(2)本实用新型集成相序-零序一体化电压传感器和相序-零序一体化电流传感器，实现电压和电流测量与保护一体化设计与应用，提高电压电流测量精度和测量范围，丰富断路器本体功能；集成低功耗磁控操作机构，实现断路器的快速分闸功能，提高断路器操作寿命。

(3)本实用新型的断路器结构小巧，解决了传统断路器整体体积大，重量大，安装困难，运维困难的问题；

附图说明

图1是速动型磁控真空断路器主视图。

图2是速动型磁控真空断路器右视图。

图3是速动型磁控真空断路器电气原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

本实用新型涉及一种速动型磁控真空断路器，主要包括固封极柱组件、磁控机构、箱体组件和隔离开关组件。如图1和图2所示，固封极柱组件由环氧树脂绝缘体1、真空灭弧室2、电压/电流传感器3、出线端子4、导电杆5、软连接6和绝缘拉杆7等组成。环氧树脂绝缘体1作为极柱的主体绝缘结构，起到户外主回路相间及对地绝缘作用；真空灭弧室2作为开关的核心开断单元，用于开断短路或者关合负荷电流，以及断开线路接地故障或者短路故障产生的故障电流；电压/电流传感器3中电压传感器采用陶瓷电容，电流传感器采用LPCT，实现电压电流信号的高精度采集；出线端子4主要由紫铜材质锻造，表面镀银，用于与架空线路主回路导线连接；导电杆5同样采用紫铜材质锻造，与软连接6及真空灭弧室2构成固封极柱的主回路导电结构；7绝缘拉杆有碳钢及SMC绝缘材料组成，用于机构与灭弧室之间的传动连接与绝缘。

9为磁控机构，铁芯采用新型记忆合金材料，具有激磁效率高、退磁温度高、性能稳定、分散性小等特点，是实现断路器速断性能的核心元器件。磁控机构9通过绝缘拉杆与灭弧室动触头连接，通过磁控机构内部线圈通电激磁或者消磁，带动机构动铁芯运动，驱动断路器绝缘拉杆使得灭弧室动触头与静触头27连通或断开，实现断路器的合闸或分闸操作；同时也可在断路器合闸状态下通过手动施加外力作用在机构上使所述磁控机构动铁芯30、静铁芯29分开，驱动断路器绝缘拉杆使得灭弧室动触头28与静触头27断开，实现断路器手动分闸操作；

箱体组件则由箱体8、航空插座10、分闸手柄19、接地指示牌25和搬抬把手26组成。箱体8可由碳钢钣金焊接或者一体化铸铝模具成型，航空插座10采用铝合金或者铜合金等材质构成，与8箱体通过螺栓连接，主要作为一二次设备的电气连接接口；分闸手柄19与箱体8采用同样的材质，通过驱动轴与分闸主轴20连接，可实现断路器手动分闸功能；接地指示牌25则通过螺栓与箱体紧固连接，起到接地指示作用；搬抬把手26则焊接与箱体两侧，与箱体材质一致，用于断路器的手动搬运或者起吊。箱体上还设置行程开关21、EVT补偿模块22、分合指针23、ETC补偿模块24；行程开关21用于输出断路器分合位置信号；EVT补偿模块22用于输出电压信号；ETC补偿模块24用于输出电流信号；分合指针23用于指示断路器分闸合闸状态。进一步地，还包括分闸复位弹簧18，用于手动分闸后驱动分闸手柄复位。

隔离开关组件则由动刀片11、静刀片12、绝缘支柱13、隔离开关绝缘拉杆14、操作手柄15和基座16组成；动刀片11和静刀片12主要由紫铜材质沟通，表面镀银和镀锡，与灭弧室连接构成整个断路器的导电主回路结构；绝缘支柱13和隔离开关绝缘拉杆14则是由环氧树脂、硅橡胶和铜嵌件组成，主要起到隔离刀闸支撑、驱动刀闸分合以及刀闸对地绝缘作用，两端铜嵌件用于螺栓安装，中间环氧树脂作为主要绝缘材料，同时增强机械强度，表面用硅橡胶构造伞裙结构，起到绝缘与防污防尘作用。操作手柄15和基座16由不锈钢或者碳钢材质构成，操作手柄15用于驱动动刀片移动，使得动刀片与静刀片连通或断开实现隔离开关合闸或分闸；基座则作为整个隔离开关的结构支撑。隔离开关组件与箱体组件之间通过开关底座17连接，箱体组件与固封极柱组件之间通过磁控机构的装配紧固，构成断路器模块，而断路器模块与隔离开关组件之间设置了联锁结构，断路器机构合闸时会同步驱动联锁主轴转动，带动联锁拐臂驱动联锁杆限位隔离开关主轴转动，防止隔离开关分闸；机构分闸时解除联锁杆限位，此时隔离开关可自由分、合闸，满足断路器与隔离开关互为联锁要求。

从图1及图2结构图可看出，断路器整体结构设计紧凑，通过合理的绝缘结构设计以及材料选型实现了固封极柱结构的小型化设计应用；通过新型磁控机构的小型化应用可进一步缩小箱体结构体积，同时相间距设计为240mm，远低于常规支柱式断路器340mm的相间距要求。断路器在固封极柱内部集成了电压传感器，实现了将电压计量采样单元集成与开关本体，这样外置电磁式PT则仅需要采用单绕组输出，作为电源PT使用，可进一步缩小体积，降低材料成本和电磁谐振风险。

开关本体集成相序-零序一体化电压传感器和相序-零序一体化电流传感器，相序-零序一体化电压传感器可同时满足相序电压采样(0.5级)和零序电压采样(3P级)，相序-零序一体化电流传感器可同时满足相序电流采样(0.5s级)和零序电路采样(1级)，输出精度高，测量范围广，在1％～120％额定值范围内可靠满足应用要求，同时电流传感器满足10P10保护精度要求。

速动型磁控真空断路器的工作原理及工作过程：

开关设备电气原理图，见图3，定义了本体26芯插座中“7-”和“8+”两个针脚为机构电源控制回路针脚：

电动合闸操作：用配套终端或者外置电源模块按照“7-”和“8+”施加操作电源，开关合闸，输出合位信号；

电动分闸操作：用配套终端或者外置电源模块按照“7+”和“8-”施加操作电源，开关分闸，输出分位信号。

手动分闸操作：手动在开关本体分闸手柄施加外力将机构动、静铁芯拉开，开关分闸，输出分位信号。

综上所述，本实用新型设计一种速动型磁控真空断路器，包括隔离开关组件、固封极柱组件、磁控机构以及箱体组件；隔离开关组件包括动刀片、静刀片及操作手柄，操作手柄用于控制动刀片移动，使得动刀片与静刀片连通或断开实现合闸或分闸；固封极柱组件用于实现磁控机构与隔离开关组件的传动；磁控机构用于驱动动刀片移动，使得动刀片与静刀片连通或断开实现合闸或分闸；所述箱体组件内部设置磁控机构，上部设置所述固封极柱组件。本实用新型固封极柱小型化设计，内置电压传感器、电流传感器和真空灭弧室，功能全面；采用磁控操作机构，功耗低，分闸速度快，性能可靠。整机体积小、重量轻、功耗低，安装便利，便于维护。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种速动型磁控真空断路器，其特征在于，包括隔离开关组件、固封极柱组件、磁控机构以及箱体组件；

隔离开关组件包括动刀片、静刀片、隔离开关绝缘拉杆及操作手柄，所述操作手柄用于控制隔离开关绝缘拉杆驱动动刀片移动，使得动刀片与静刀片连通或断开实现隔离开关合闸或分闸；

所述固封极柱组件浇注集成灭弧室和电压、电流传感器，用于作为断路器核心开断单元和电压电流信号采集单元；

所述磁控机构通过断路器绝缘拉杆与灭弧室动触头连接，通过磁控机构内部线圈通电激磁或者消磁，带动机构动铁芯运动，驱动断路器绝缘拉杆使得灭弧室动触头与静触头连通或断开，实现断路器的合闸或分闸操作；断路器合闸状态下能够通过手动施加外力作用在磁控机构上使所述磁控机构动铁芯、静铁芯分开，驱动断路器绝缘拉杆使得灭弧室动触头与静触头断开，实现断路器手动分闸操作；

所述箱体组件内部设置所述磁控机构，上部设置所述固封极柱组件，用于固封极柱组件支撑、断路器内部传动结构的防护以及断路器分合状态展示。

2.根据权利要求1所述的速动型磁控真空断路器，其特征在于，所述隔离开关组件还包括绝缘支柱、隔离开关绝缘拉杆和基座；所述绝缘支柱用于支撑静刀片，所述隔离开关绝缘拉杆用于支撑动刀片；所述绝缘支柱固定在所述基座上，所述操作手柄安装至所述基座，所述操作手柄通过隔离主轴驱动隔离开关绝缘拉杆转动隔离开关动刀片，实现隔离开关的分闸、合闸操作。

3.根据权利要求2所述的速动型磁控真空断路器，其特征在于，动刀片和静刀片为紫铜材质，表面镀银和镀锡；绝缘支柱和隔离开关绝缘拉杆由环氧树脂、硅橡胶和铜嵌件组成，内部为环氧树脂，表面用硅橡胶构造伞裙结构，两端设置用于螺栓安装的铜嵌件；操作手柄和基座由不锈钢或者碳钢材质构成。

4.根据权利要求2所述的速动型磁控真空断路器，其特征在于，隔离开关组件与箱体组件之间通过开关底座连接，箱体组件与固封极柱组件之间通过磁控机构的4个安装螺栓装配紧固，构成断路器模块，而断路器模块与隔离开关组件之间设置了联锁结构，在断路器合闸时防止隔离开关分合操作，在断路器分闸时，允许隔离开关进行分合操作。

5.根据权利要求4所述的速动型磁控真空断路器，其特征在于，所述固封极柱组件包括环氧树脂绝缘体、真空灭弧室、电压/电流传感器、出线端子、导电杆、软连接和绝缘拉杆；

环氧树脂绝缘体固定至所述箱体组件，内部固封集成真空灭弧室、电压/电流传感器、导电杆；

所述真空灭弧室用于开断或者关合负荷电流以及断开线路接地故障或者短路故障产生的故障电流；

绝缘拉杆一端连接至所述真空灭弧室，灭弧室动触头通过软连接连接至导电杆，另一端通过金属拉杆连接至所述磁控机构；

所述电压/电流传感器固封集成在环氧树脂绝缘体的一侧，通过所述导电杆检测流经导电杆的电压或电流，并通过出线端子引出。

6.根据权利要求5所述的速动型磁控真空断路器，其特征在于，绝缘拉杆内部为碳钢，外部包裹SMC绝缘材料。

7.根据权利要求5所述的速动型磁控真空断路器，其特征在于，出线端子由紫铜材质锻造，表面镀银或者镀锡，用于与架空线路主回路导线连接。

8.根据权利要求5所述的速动型磁控真空断路器，其特征在于，采用磁控机构，机构铁芯采用记忆合金材料。

9.根据权利要求1或2所述的速动型磁控真空断路器，其特征在于，所述箱体组件设置航空插座，引出电源控制回路针脚，通过向磁控机构施加合闸电源或分闸电源实现机构合闸或者分闸。

10.根据权利要求1或2所述的速动型磁控真空断路器，其特征在于，所述箱体组件还设置行程开关、EVT补偿模块、分合指针、ETC补偿模块、接地指示牌、手柄及吊钩；

行程开关用于输出断路器分合位置信号；EVT补偿模块用于输出电压信号；ETC补偿模块用于输出电流信号；分合指针用于指示断路器分闸合闸状态；所述接地指示牌用于指示是否接地；所述手柄及吊钩焊接在箱体两侧。

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