CN212874327U - 一种隔离断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隔离断路器，包括顶座、底座、支柱绝缘子和活动绝缘子；支柱绝缘子的一端与顶座固定连接，另一端与底座固定连接；活动绝缘子的一端与底座转动连接，另一端设有动触头，动触头与设在顶座上的静触头机械接触连接。本实用新型实现断路器和隔离开关的深度融合，整体尺寸小、成本低、结构简单、安装方便，特别适用于替代同时需要开断及隔离功能的电气设备。

Description

一种隔离断路器

技术领域

本实用新型涉及一种高压开关设备，特别涉及一种隔离断路器。

背景技术

高压开关设备广泛应用于我国城市电网、轨道交通、高速铁路、风电、军工等领域，其主要作用是实现电路的分合。上述领域实现电路的分合通常同时使用断路器和隔离开关。断路器用于分合负荷电流及故障电流，隔离开关用于形成可见断口，便于技术人员确认电路已分开。

但同时使用断路器和隔离开关，两者共同占用的空间大，难以实现小型化、一体化。另外两者的价格相加，成本高，难以广泛应用。因此目前电网大多采用熔断器方式来隔离、分段分支线。但用熔断器来分段分支线存在较大问题，熔断器不具备远程操作功能，熔断跌落后需要人工现场操作才能复电，无形中增加用户停电时间，加大了运维人员的工作量。

因此，实现断路器和隔离开关的融合，研制兼具断路器和隔离开关功能的隔离断路器，使得断路器和隔离开关的功能合二为一，同时兼具尺寸小、成本低、结构简单、安装方便等优点，成为了业内专家的研究热点，例如：

公开号为CN108878224A的发明专利提出一种带隔离断路器，包括装置主体，所述装置主体的一侧设有手动储能手柄，所述手动储能手柄贯穿设置于所述装置主体的侧面，所述装置主体的外侧面设有储能指针，所述储能指针的顶部设有手动分合手柄，所述手动分合手柄的一侧设有分合指针，所述分合指针的一端设有隔离刀机械联锁，所述装置主体的侧面设有隔离刀操作手柄，所述装置主体的一端设有不锈钢喷塑箱体，所述不锈钢喷塑箱体与所述装置主体活动连接。结合该专利具体实施方式及附图来看，该专利装置主体为断路器，装置主体的一侧设有隔离刀(隔离开关)，可以说，该专利仅是传统方式断路器和隔离开关的简单串联组合。

公开号为CN207166001U的实用新型专利提出一种柱上高压计量型分界开关，其包括竖直杆，所述的竖直杆中间部分上的水平横杆上设有真空断路器，真空断路器通过控制电缆与竖直杆下部分上的计量分界控制箱连接，真空断路器包括箱体和三相绝缘极柱，箱体固定在水平横杆上，三个三相绝缘极柱并列竖直固定在箱体上，三个三相绝缘极柱通过导线分别与竖直杆上的电网线对应连接。结合该专利具体实施方式及附图来看，该专利依然是传统方式断路器和隔离开关的简单串联组合。

公开号为CN209691637U的实用新型专利提出一种安装机械闭锁装置的隔离式真空断路器，其包括隔离开关主体、真空断路器主体和机械闭锁装置。机械闭锁装置包括触发机构、第一传动机构、阻挡机构和限位件；所用的机械构件主要包括拐臂、连杆、顶杆、限位件和限位挡块；拐臂和限位挡块分别连接真空断路器主体的分合闸传动轴以及隔离开关主体的操作轴。将隔离开关与真空断路器连接，当真空断路器处于合闸状态时，通过传动轴和传动机构实现与隔离开关的互锁，从而能够有效防止外部环境造成的隔离开关错误触发。结合该专利具体实施方式及附图来看，该专利依然是传统方式断路器和隔离开关的简单串联组合。

可以说，虽然断路器和隔离开关的融合是业内的热点、难点，各科研单位、制造企业也开展了大量的研究，但是，现有的研究仅是简单的将断路器和隔离开关进行串联，其整体尺寸及成本并无本质上的改善。总之，现有研究未实现断路器和隔离开关的深度融合，未提出更小巧的一体化结构。

实用新型内容

本实用新型提供一种隔离断路器，以解决现有的断路器和隔离开关未能深度融合，整体尺寸大且成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种隔离断路器，包括顶座、底座、支柱绝缘子、活动绝缘子、取电装置、真空灭弧室、操作机构和控制电路；所述支柱绝缘子和所述活动绝缘子均固定在所述顶座和所述底座之间；所述底座上设有金属支撑，所述顶座上设有静触头，所述活动绝缘子的底部和所述金属支撑之间设有转轴，当所述活动绝缘子绕所述转轴向外侧转动，所述动触头与所述静触头分离；所述控制电路、操作机构、真空灭弧室和所述电流互感器设置在所述活动绝缘子内腔；所述控制电路通过所述操作机构驱动所述真空灭弧室的分合；在所述动触头和所述静触头未分离及所述真空灭弧室处于合闸状态时，按照所述顶座、静触头、动触头、真空灭弧室、转轴、金属支撑和所述底座的顺序形成电气连接；所述真空灭弧室与所述动触头电连接的线路上设有电流互感器，所述电流互感器与控制电路电连接；所述取电装置设在所述支柱绝缘子内腔，其从外部高压线路取电，并向所述控制电路提供电源。

优选的，所述取电装置包括第一电容和第二电容；所述第一电容和所述第二电容串联后的一端与外部高压线路连接，另一端接地；所述第一电容和所述第二电容之间的线路与所述控制电路连接。

优选的，所述取电装置包括初级线圈、次级线圈和铁心；所述初级线圈和所述次级线圈套在所述铁心上，所述初级线圈与外部高压线路连接，所述次级线圈与所述控制电路连接。

优选的，所述操作机构为永磁操作机构。

优选的，所述支柱绝缘子和所述活动绝缘子的外侧均设有伞裙。

优选的，所述活动绝缘子外侧设有操作环。

优选的，所述支柱绝缘子外侧中部设有安装支架。

优选的，所述支柱绝缘子和所述活动绝缘子内腔均填充绝缘气体。

优选的，所述顶座或所述底座上设有无线通信模块，所述无线通信模块与所述控制电路连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型摒弃隔离开关与断路器分体、串联结构方式，提出融合隔离与断路功能的一体化结构。该隔离断路器将真空灭弧室内置于活动绝缘子，取电装置内置于支柱绝缘子，取电装置直接从外部线路进行取电，并为真空灭弧室分合闸提供电力支持，无线通信模块可通过无线连接远程控制中心，更加安全、可靠。该隔离断路器还具有尺寸小、成本低、结构简单、安装方便等优点，特别适用于替代同时需要开断及隔离功能的电气设备，例如跌落式熔断器、柱上开关等。

附图说明

图1为本实用新型隔离断路器的动触头与静触头未分离时的示意图；

图2为本实用新型隔离断路器的动触头和静触头分离时的示意图；

图3为本实用新型隔离断路器安装在杆塔上的示意图。

图中，1-顶座；2-底座；3-支柱绝缘子；4-活动绝缘子；5-静触头；6-动触头；7-操作环；8-转轴；9-金属支撑；10-安装支架；11-取电装置；12-伞裙；13-杆塔；14-横担；15-进线侧线路；16-出线侧线路；17-第一电容；18-第二电容；41-真空灭弧室；42-操作机构；43-控制电路；44-电流互感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种隔离断路器，包括顶座1、底座2、支柱绝缘子3和活动绝缘子4。支柱绝缘子3的一端与顶座1固定连接，另一端与底座2固定连接。活动绝缘子4的一端与底座2转动连接，另一端设有动触头6，动触头6与设在顶座1上的静触头5机械接触连接。

如图2所示，当活动绝缘子4向外侧转动时，动触头6与静触头5分离，形成可见的断口。

在一个实施例中，底座2上设有金属支撑9，金属支撑9上设有转轴8，活动绝缘子4通过转轴8转动。

在一个实施例中，支柱绝缘子3的外侧设有伞裙12，以便在整体尺寸较小的情况下仍保持与外部的绝缘强度。同理，活动绝缘子4的外侧也设有伞裙12。

在一个实施例中，支柱绝缘子3外侧中部设有安装支架10，以便隔离断路器整体安装。

在一个实施例中，活动绝缘子4外侧设有操作环7，通过拉动操作环7，可实现活动绝缘子4绕其一端向外侧转动，实现动触头6和静触头5的分离，形成可见断口，从而使得隔离断路器具有隔离开关功能。

在一个实施例中，活动绝缘子4内腔设有控制电路43、操作机构42、真空灭弧室41和电流互感器44。真空灭弧室41的一端与动触头6电连接，另一端与转轴8电连接。控制电路43通过操作机构42控制真空灭弧室41的合闸和分闸状态。在动触头6和静触头5未分离机真空灭弧室41处于合闸状态时，按照顶座1、静触头5、动触头6、真空灭弧室41、转轴8、金属支撑9和底座2的顺序形成电连接。隔离断路器的隔离机理是：在真空灭弧室41处于分闸状态时，上述电气连接断开；在动触头6和静触头5分离时，上述电气连接进一步断开，并形成可见断口。

在一个实施例中，真空灭弧室41与动触头6电连接线路上设有电流互感器44，电流互感器44与控制电路43电连接。该设计中，电流互感器44用于实现负荷电流和故障电流的检测，并反馈至控制电路43，以便控制电路43根据不同电流特征控制操作机构42驱动真空灭弧室41分合。

在一个实施例中，顶座1或底座2上设有无线通信模块，无线通信模块与控制电路43连接，控制电路43通过无线通信模块向外部控制中心发送隔离断路器相关信息以及接收外部控制中心发送的操作指令。

在一个实施例中，控制电路43为单片机或者是处理器芯片，用于实现接收电流互感器44检测的电流信号，并根据反馈的电流信号通过操作机构42控制真空灭弧室41的分合以及通过无线通信模块向外部控制中心发送隔离断路器的相关电气信息和接收外部控制中心发送的操作指令等。

在一个实施例中，操作机构42为永磁操作机构。采用永磁操作机构，而不是传统的弹簧操作机构，可以确保操作机构42整体体积较小，便于隔离断路器整体实现小型化。

在一个实施例中，活动绝缘子4内腔填充绝缘气体，以便在活动绝缘子4整体尺寸较小的情况下其内部仍保持绝缘强度。绝缘气体包括但不限于N₂、干燥空气、CO₂、O₂、C₄F₇N、C₅F₁₀O、CF₃I。

在一个实施例中，支柱绝缘子3内腔设有取电装置11，取电装置11从外部高压线路取电，然后向控制电路43供电。取电装置11可以是电压互感器、电容分压器或陶瓷绝缘子，但不以此为限。

在一个实施例中，取电装置11包括第一电容17和第二电容18；第一电容17和第二电容18串联后的一端与外部高压线路连接，另一端接地；第一电容17和第二电容18之间的线路与控制电路43连接。该设计中，第一电容17和第二电容18串联后对交流信号进行分压，假设第一电容17和第二电容18的电容值分别是C1、C2，第一电容17和第二电容18上的电压分别是U1、U2，则U1＝C2*U/(C1+C2)，U2＝C1*U/(C1+C2)，即输出电压＝U2＝C1*U/(C1+C2)，取电装置11向控制电路43提供的电源电压为输出电压。

在一个实施例中，取电装置11包括初级线圈、次级线圈和铁心；初级线圈和次级线圈套在铁心上，初级线圈与外部高压线路连接，次级线圈与控制电路43连接。该设计中，初级线圈和次级线圈具有不同的线圈匝数，通过电磁互感可以将高压线路上的高压转化为控制电路43所需的电压。

在一个实施例中，支柱绝缘子3外侧中部设有低压输出接口，活动绝缘子4外侧中部设有低压输入接口；低压输出接口与取电装置11电连接，低压输入接口与控制电路43电连接；低压输出接口通过绝缘导线与低压输入接口电连接。该设计中，取电装置11从外部高压线路取电后，从支柱绝缘子3的低压输出接口引出，并送至活动绝缘子4的低压输入接口，从而为控制电路43供电。低压输出接口和低压输入接口之间采用高强度的绝缘导线，绝缘导线的外层由包括但不限于树脂、塑料、硅橡胶、PVC、高分子复合材料制成。

在一个实施例中，支柱绝缘子3内腔填充绝缘气体，以便在活动绝缘子4整体尺寸较小的情况下其内部仍保持绝缘强度。绝缘气体包括但不限于N₂、干燥空气、CO₂、O₂、C₄F₇N、C₅F₁₀O、CF₃I。

如图3所示，隔离断路器通过安装支架10安装在杆塔13的横担14上，隔离断路器的顶座1与进线侧线路15电气连接，底座2与出线侧线路16电气连接，进线侧线路15通过隔离断路器与出线侧线路16电气连接。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种隔离断路器，其特征在于：包括顶座、底座、支柱绝缘子、活动绝缘子、取电装置、真空灭弧室、操作机构、电流互感器和控制电路；所述支柱绝缘子和所述活动绝缘子均固定在所述顶座和所述底座之间；所述底座上设有金属支撑，所述顶座上设有静触头，所述活动绝缘子的底部和所述金属支撑之间设有转轴，当所述活动绝缘子绕所述转轴向外侧转动，所述隔离断路器还包括动触头，所述动触头与所述静触头分离；所述控制电路、操作机构、真空灭弧室和所述电流互感器设置在所述活动绝缘子内腔；所述控制电路通过所述操作机构驱动所述真空灭弧室的分合；在所述动触头和所述静触头未分离及所述真空灭弧室处于合闸状态时，按照所述顶座、静触头、动触头、真空灭弧室、转轴、金属支撑和所述底座的顺序形成电气连接；所述真空灭弧室与所述动触头电连接的线路上设有电流互感器，所述电流互感器与控制电路电连接；所述取电装置设在所述支柱绝缘子内腔，其从外部高压线路取电，并向所述控制电路提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种隔离断路器，其特征在于：所述取电装置包括第一电容和第二电容；所述第一电容和所述第二电容串联后的一端与外部高压线路连接，另一端接地；所述第一电容和所述第二电容之间的线路与所述控制电路连接。

3.根据权利要求1所述的一种隔离断路器，其特征在于：所述取电装置包括初级线圈、次级线圈和铁心；所述初级线圈和所述次级线圈套在所述铁心上，所述初级线圈与外部高压线路连接，所述次级线圈与所述控制电路连接。

4.根据权利要求1所述的一种隔离断路器，其特征在于：所述操作机构为永磁操作机构。

5.根据权利要求1所述的一种隔离断路器，其特征在于：所述支柱绝缘子和所述活动绝缘子的外侧均设有伞裙。

6.根据权利要求1所述的一种隔离断路器，其特征在于：所述活动绝缘子外侧设有操作环。

7.根据权利要求1所述的一种隔离断路器，其特征在于：所述支柱绝缘子外侧中部设有安装支架。

8.根据权利要求1所述的一种隔离断路器，其特征在于：所述支柱绝缘子和所述活动绝缘子内腔均填充绝缘气体。

9.根据权利要求1所述的一种隔离断路器，其特征在于：所述顶座或所述底座上设有无线通信模块，所述无线通信模块与所述控制电路连接。

Images