CN214588592U - 一种快速灭弧室固封极柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种快速灭弧室固封极柱，属于电气开关技术领域，进线端铜柱插设于瓷壳内，其下端与内触头连接；外触头设置于铜外壳与瓷壳之间；内触头和外触头呈间隔的同心圆环设置，形成V型圆周槽；连接组件滑动插设于铜外壳下端，其上端与辅助触头连接，其下端与绝缘拉杆连接；辅助触头呈与V型圆周槽契合的环形结构；出线铜排与铜外壳连接。驱动组件通过绝缘拉杆、连接组件驱动辅助触头移动，辅助触头对外触头和内触头连通或断开，实现真空灭弧室的电气通断。触头契合接触面积大，有效减小合闸弹跳次数和幅值。双断口结构形式，能大大提高快速分合闸能力。温升低、电场对称均匀分布、负载能力强、运行稳定，提高整体电气性能和机械寿命。

Description

一种快速灭弧室固封极柱

技术领域

本实用新型属于电气开关技术领域，具体地说是一种快速灭弧室固封极柱。

背景技术

真空断路器以更好的可靠性、更低的维修费用、不可燃、无爆炸、环保无公害等优点在6～35kV配电系统中已经得到广泛的应用。

电网的大负荷、高电压、暂态性、故障保护、特殊负荷，包括自身电器特性在内的通断需求都对开关的速度提出了更高的要求。例如：

1、由高速机械触头与功率半导体并联组成的混合型限流断路器和故障电流限制器；

2、在环网供电系统中联络点处的两个互为备用的馈线端，当一端馈线发生故障被断开时，另一端作为备用电源需要被快速地接通，以减少负荷的停电时间。还有特定供电区或特定用电设备双电源的快速换线；

3、容性感性补偿性负载的投切，高速开关能够实现降低涌流冲击、过电压峰值减小。由于其高速性，使得同步(选相)投切的意义得以实现。

4、线路故障的快速切除。

5、串补装置的间隙放电，GAP替代。

6、超高速机械隔离开关与大功率IGBT全桥级联组件相结合的高压直流断路器。

所谓高速一般指的是功率在1/4周波内完成关断开合，开关的固有分合闸时间要求小于或等于3ms。高速断路器的实现路径主要着手驱动方面，也就是在驱动机构的出力、速度方面。具体大都利用金属盘面对大电流线圈产生的强磁感应涡流由此产生反向磁流斥力的原理。在此称为电磁斥力装置，该装置目前已经发展到实用程度。目前通过广大电力工作者、装备制造方以及科研院校专家的研究和试验，电磁斥力装置已经在工程实际中得以应用。特别是小开距开关制品已经进入实用化的阶段。

目前与高压断路器配套的真空灭弧室，由于额定电流很大导致动触头质量大，运动部件(绝缘拉杆等)质量也比较大。它们对开关机械特性的限定是平均分闸速度一般不超过1.3m/s，平均合闸速度一般不超过0.8m/s。而高速开关一般要求分合闸速度最低在1.8m/s以上，在这种情况下使用现有的真空灭弧室，由于动触头等运动部件质量大，在高速运动的情况下产生非常大的运动动能，容易造成触头撞击损坏且合闸弹跳加剧，使其电气性能和机械寿命都下降。

从以上情况可知，目前尚无与高速开关性能参数完全配套的真空灭弧室产品，如使用现有常规产品，将导致产品性能不佳，寿命大打折扣，达不到产业化要求。

实用新型内容

本实用新型针对高速真空断路器发展的瓶颈，提供一种快速灭弧室固封极柱，具有满足分合闸速度快、真空绝缘开距小、负载能力强、温升低、电场分布均匀、合闸弹跳小、运行稳定等优点，具有良好的电气性能和较长的使用寿命。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的。

一种快速灭弧室固封极柱，包括双断口灭弧室、固封外壳、出线铜排和绝缘拉杆，所述固封外壳包裹于所述双断口灭弧室和绝缘拉杆外侧；所述双断口灭弧室包括瓷壳、铜外壳、进线端铜柱、内触头、外触头、辅助触头和连接组件；所述进线端铜柱插设于所述瓷壳内，且其靠近所述铜外壳的一端与所述内触头连接；所述外触头设置于所述铜外壳与所述瓷壳之间；所述内触头和外触头呈间隔的同心圆环设置，且两者相邻侧面形成V型圆周槽；所述连接组件滑动插设于所述铜外壳远离所述瓷壳的一端，且其靠近所述进线端铜柱的一端与所述辅助触头连接，其另一端与所述绝缘拉杆连接；所述辅助触头呈与所述V型圆周槽契合的环形结构；所述出线铜排与所述铜外壳连接，并贯穿伸出所述固封外壳。绝缘拉杆通过驱动组件驱动，带动连接组件上下滑动，使辅助触头上下移动，辅助触头对外触头和内触头连通或断开，实现真空灭弧室的电气通断功能。连通时，辅助触头分别同时与内触头、外触头相对圆周侧面契合接触，不存在差异性，契合接触面积大，在合闸时，有效减小合闸弹跳次数和幅值。且为双断口结构形式，相对于单断口，其开断能力提升一倍，触头开距减小一半，连接组件和绝缘拉杆运行距离大大缩短，分合闸时间缩短，能大大提高快速分合闸能力。无线圈磁场产生，温升低、电场对称均匀分布、负载能力强、运行稳定，有效保证触头使用寿命，提高整体电气性能和机械寿命。且功率进端和出端都是固定静置的，大大提高了其安全、稳定、可靠性。

本实用新型的进一步改进还有，所述连接组件包括运动拉杆、辅助触头托盘和过渡盘；所述运动拉杆、过渡盘、辅助触头托盘和辅助触头依次连接；所述运动拉杆外侧套设有波纹管；所述波纹管一端与所述运动拉杆靠近所述过渡盘的一端连接，另一端与所述铜外壳内壁连接。辅助触头在分闸状态下是一个悬浮电位，连接组件分体模块化设计，保证其结构强度的同时，其质量可以做到最轻；驱动组件同样做功，辅助触头会得到更快的初始速度，并且合闸碰撞动能减小，提高触头使用寿命；且更加有效减小合闸弹跳次数和幅值。辅助触头在自然状态下由于波纹管弹力作用下，与外触头和内触头是接触连通的，具有触头自闭力，此时外触头与内触头处于导通状态。仅在分闸时，驱动组件通过绝缘拉杆带动运动拉杆克服波纹管弹力下移，能大大减小驱动组件的做功，节省能源消耗；且起到一定的密封作用。

本实用新型的进一步改进还有，所述铜外壳上设有对所述运动拉杆滑动导向的导向套，所述导向套通过夹紧螺钉与所述铜外壳外壁固定连接。通过导向套对运动拉杆滑动导向，使运动拉杆上下移动更加精确、稳定；且拆装便捷，更换容易。

本实用新型的进一步改进还有，所述波纹管外侧包围设有与所述铜外壳固定连接的保护罩。保护罩可以防止真空灭弧室分合闸时，燃弧时的金属蒸汽损坏波纹管和过渡盘，安全性好。

本实用新型的进一步改进还有，所述瓷壳远离所述铜外壳的一端与所述进线端铜柱圆周面通过铜柱密封圈钎焊密封；所述瓷壳与所述铜外壳通过瓷壳密封圈钎焊密封。可以保证对内部双断口灭弧室的良好真空密封，保证运行的可靠性。

本实用新型的进一步改进还有，所述绝缘拉杆包括与所述运动拉杆连接的连接金具和绝缘体；所述绝缘体一端安装有衬套；所述连接金具滑动插设于所述衬套内，并通过安装于所述衬套端部的锁盖限位；所述衬套内设有对所述连接金具支撑的碟簧组；所述绝缘体远离所述连接金具的一端螺纹旋接有螺纹嵌件。绝缘拉杆结构简单，通过碟簧有效对连接金具进行支撑和减震，使其电气性能更好，且各组件拆装便捷，便于更换维修，实用性好。

本实用新型的进一步改进还有，所述铜外壳上开设有螺纹孔，所述出线铜排通过螺栓与所述螺纹孔旋接安装。出线铜排连接稳定、牢靠，拆装便捷，便于维修、更换。

从以上技术方案可以看出，本实用新型的有益效果是：绝缘拉杆通过驱动组件驱动，带动连接组件上下滑动，使辅助触头上下移动，辅助触头对外触头和内触头连通或断开，实现真空灭弧室的电气通断功能。连通时，辅助触头分别同时与内触头、外触头相对圆周侧面契合接触，不存在差异性，契合接触面积大，在合闸时，有效减小合闸弹跳次数和幅值。且为双断口结构形式，相对于单断口，其开断能力提升一倍，触头开距减小一半，连接组件和绝缘拉杆运行距离大大缩短，分合闸时间缩短，能大大提高快速分合闸能力。无线圈磁场产生，温升低、电场对称均匀分布、负载能力强、运行稳定，有效保证触头使用寿命，提高整体电气性能和机械寿命。且功率进端和出端都是固定静置的，大大提高了其安全、稳定、可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施方式的结构示意图。

图2为本实用新型具体实施方式的双断口灭弧室结构示意图。

图3为本实用新型具体实施方式的绝缘拉杆结构示意图。

图4为本实用新型具体实施方式的辅助触头结构示意图。

图5为本实用新型具体实施方式的辅助触头截面结构示意图。

图6为本实用新型具体实施方式的辅助触头托盘结构示意图。

图7为本实用新型具体实施方式的辅助触头托盘截面结构示意图。

附图中：1、进线端铜柱，2、铜柱密封圈，3、瓷壳，4、外触头，5、内触头，6、辅助触头，7、辅助触头托盘，8、瓷壳密封圈，9、过渡盘，10、运动拉杆，11、波纹管，12、保护罩，13、导向套，14、铜外壳，15、夹紧螺钉，16、双断口灭弧室，17、固封外壳，18、出线铜排，19、绝缘拉杆，20、连接金具，21、锁盖，22、碟簧组，23、衬套，24、绝缘体，25、螺纹嵌件。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1、2和4-7所示，本实用新型公开一种快速灭弧室固封极柱，包括双断口灭弧室16、固封外壳17、出线铜排18和绝缘拉杆19，所述固封外壳17包裹于所述双断口灭弧室16和绝缘拉杆19外侧；所述双断口灭弧室16包括绝缘陶瓷材料的瓷壳3、铜外壳14、进线端铜柱1、内触头5、外触头4、辅助触头6和连接组件，所述瓷壳3与铜外壳14上下相对设置；所述进线端铜柱1从上部竖直插设于所述瓷壳3内，所述进线端铜柱1与所述内触头5通过孔过盈配合点焊固定连接，且所述内触头5上表面与瓷壳3下表面紧密贴合后钎焊为一体，用于真空密封；所述外触头4设置于所述铜外壳14与所述瓷壳3之间，具体为，所述外触头4上表面与瓷壳3下表面紧密贴合并钎焊在为一体，用于真空密封，外触头4的外圆周面与铜外壳14上端开设的内孔配合定位固定；所述内触头5和外触头4在同一水平面上，且呈具有一定距离的同心圆环设置，两者相对间距根据真空绝缘耐压的性能和等级来确定，防止电击穿，两者相邻侧面(外触头4内圆周侧面与内触头5外圆周侧面)形成截面呈开口向下的V型圆周槽，所述V型圆周槽夹角为90度；所述连接组件滑动插设于所述铜外壳14下端，且其上端与所述辅助触头6连接，其下端与所述绝缘拉杆19连接；所述辅助触头6呈与所述V型圆周槽契合的环形结构，即辅助触头6上侧面呈向上凸的夹角为90度的V型结构；所述铜外壳14底部开设有螺纹孔，所述出线铜排18通过螺栓与所述螺纹孔旋接安装，出线铜排18贯穿伸出所述固封外壳17，固封时，要使出线铜排18与绝缘的固封外壳17间留有间隙，以便使出线铜排18和双断口灭弧室16的铜外壳14进行散热。

其中，外触头4、内触头5、进线端铜柱1、铜外壳14和辅助触头6均为导电金属材质。

绝缘拉杆19通过外部的驱动组件驱动，带动连接组件相对铜外壳14上下导向滑动，使连接组件上的辅助触头6上下移动，辅助触头6对外触头4和内触头5连通或断开，实现真空灭弧室的电气通断功能。连通时，V型结构的辅助触头6上侧面分别同时与内触头5、外触头4相对圆周侧面契合接触，不存在差异性，契合接触面积大，在合闸时，有效减小合闸弹跳次数和幅值。且为双断口结构形式，相对于单断口，其开断能力提升一倍，触头开距减小一半，连接组件和绝缘拉杆19运行距离大大缩短，分合闸时间缩短，能大大提高快速分合闸能力。在合闸导流的状态下无线圈磁场产生，温升低、电场对称均匀分布、负载能力强、运行稳定，有效保证快速分合闸中内触头5、外触头4和辅助触头6的使用寿命，并对合闸时的弹跳进行抑制和抵消，提高整体电气性能和机械寿命。且本快速灭弧室固封极柱，功率进端和出端都是固定静置的(无软导电连接)，对于高压大功率的开关元件来说大大提高了其安全、稳定、可靠性。

如图2所示，所述连接组件包括运动拉杆10、辅助触头托盘7和过渡盘9；所述运动拉杆10、过渡盘9、辅助触头托盘7和辅助触头6从下到上依次钎焊固定为一体，所述运动拉杆10、过渡盘9和辅助触头托盘7均为轻质的绝缘陶瓷材质；只有辅助触头6为金属材质，辅助触头6在分闸状态下是一个悬浮电位，连接组件分体模块化设计，在保证其结构强度的同时，其质量可以做到最轻；这样外部的驱动组件同样的做功，相比现有质量大的辅助触头会得到更快的初始速度，并且合闸碰撞动能减小，提高外触头4、内触头5和辅助触头6的使用寿命；且可以更加有效减小合闸弹跳次数和幅值。

如图2所示，所述运动拉杆10外侧套设有金属的波纹管11；所述波纹管11上端与运动拉杆10上端焊接固定，波纹管11下端与所述铜外壳14内壁焊接固定。辅助触头6在自然状态下由于波纹管11弹力作用下，与外触头4和内触头5是接触连通的，具有一定的压力，即触头自闭力，此时外触头4与内触头5处于导通状态。仅在分闸时，驱动组件通过绝缘拉杆19带动运动拉杆10克服波纹管11弹力下移，能大大减小驱动组件的做功，节省能源消耗；且起到一定的密封作用。

如图2所示，所述铜外壳14上设有对所述运动拉杆10滑动导向的导向套13，所述导向套13从下部向上套入运动拉杆10与铜外壳14之间，并通过夹紧螺钉15固定于铜外壳14底面。通过导向套13对运动拉杆10滑动导向，使运动拉杆10上下移动更加精确、稳定；且拆装便捷，更换容易。

如图2所示，所述波纹管11外侧包围设有与所述铜外壳14底面固定连接的保护罩12。保护罩12可以防止真空灭弧室分合闸时，燃弧时的金属蒸汽损坏波纹管11和过渡盘9，安全性好。

如图2所示，所述瓷壳3远离所述铜外壳14的一端与所述进线端铜柱1圆周面通过铜柱密封圈2钎焊密封；所述瓷壳3与所述铜外壳14通过瓷壳密封圈8钎焊密封。可以保证对内部双断口灭弧室16的良好真空密封，保证运行的可靠性。

如图3所示，所述绝缘拉杆19包括与所述运动拉杆10下端连接的连接金具20和绝缘体24；所述绝缘体24上端安装有截面呈U型的衬套23；所述连接金具20滑动插设于所述衬套23内，并通过安装于所述衬套23上端部的锁盖21限位；所述衬套23内设有对所述连接金具20进行支撑的碟簧组22；所述绝缘体24远离所述连接金具20的一端螺纹旋接有螺纹嵌件25。连接金具20下端设有凸台，与锁盖21配合，实现对连接金具20的限位；凸台上表面与锁盖21下表面留有一定的弹簧超程距离，用抵消灭弧室的磨损空间。碟簧组22的初压力与终压力(超程距离的压力)不宜过大，过大容易造成合闸时弹跳次数增多；通过螺纹嵌件25与外部的驱动组件连接，螺纹嵌件25拆装便捷，便于更换维修，实用性好。

上述的钎焊工艺，均需在非金属件上做金属化处理，保证固定连接致密牢固。

本快速灭弧室固封极柱，结构简单，安全性、稳定性、可靠性好。绝缘拉杆通过驱动组件驱动，带动连接组件上下滑动，使辅助触头上下移动，辅助触头对外触头和内触头连通或断开，实现真空灭弧室的电气通断功能。连通时，辅助触头分别同时与内触头、外触头相对圆周侧面契合接触，不存在差异性，契合接触面积大，在合闸时，有效减小合闸弹跳次数和幅值。且为双断口结构形式，相对于单断口，其开断能力提升一倍，触头开距减小一半，连接组件和绝缘拉杆运行距离大大缩短，分合闸时间缩短，能大大提高快速分合闸能力。无线圈磁场产生，温升低、电场对称均匀分布、负载能力强、运行稳定，有效保证触头使用寿命，提高整体电气性能和机械寿命。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同、相似部分互相参见即可。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”“内侧”等如果存在是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种快速灭弧室固封极柱，其特征在于，包括双断口灭弧室(16)、固封外壳(17)、出线铜排(18)和绝缘拉杆(19)，所述固封外壳(17)包裹于所述双断口灭弧室(16)和绝缘拉杆(19)外侧；所述双断口灭弧室(16)包括瓷壳(3)、铜外壳(14)、进线端铜柱(1)、内触头(5)、外触头(4)、辅助触头(6)和连接组件；所述进线端铜柱(1)插设于所述瓷壳(3)内，且其靠近所述铜外壳(14)的一端与所述内触头(5)连接；所述外触头(4)设置于所述铜外壳(14)与所述瓷壳(3)之间；所述内触头(5)和外触头(4)呈间隔的同心圆环设置，且两者相邻侧面形成V型圆周槽；所述连接组件滑动插设于所述铜外壳(14)远离所述瓷壳(3)的一端，且其靠近所述进线端铜柱(1)的一端与所述辅助触头(6)连接，其另一端与所述绝缘拉杆(19)连接；所述辅助触头(6)呈与所述V型圆周槽契合的环形结构；所述出线铜排(18)与所述铜外壳(14)连接，并贯穿伸出所述固封外壳(17)。

2.根据权利要求1所述的快速灭弧室固封极柱，其特征在于，所述连接组件包括运动拉杆(10)、辅助触头托盘(7)和过渡盘(9)；所述运动拉杆(10)、过渡盘(9)、辅助触头托盘(7)和辅助触头(6)依次连接；所述运动拉杆(10)外侧套设有波纹管(11)；所述波纹管(11)一端与所述运动拉杆(10)靠近所述过渡盘(9)的一端连接，另一端与所述铜外壳(14)内壁连接。

3.根据权利要求2所述的快速灭弧室固封极柱，其特征在于，所述铜外壳(14)上设有对所述运动拉杆(10)滑动导向的导向套(13)，所述导向套(13)通过夹紧螺钉(15)与所述铜外壳(14)外壁固定连接。

4.根据权利要求2所述的快速灭弧室固封极柱，其特征在于，所述波纹管(11)外侧包围设有与所述铜外壳(14)固定连接的保护罩(12)。

5.根据权利要求1所述的快速灭弧室固封极柱，其特征在于，所述瓷壳(3)远离所述铜外壳(14)的一端与所述进线端铜柱(1)圆周面通过铜柱密封圈(2)钎焊密封；所述瓷壳(3)与所述铜外壳(14)通过瓷壳密封圈(8)钎焊密封。

6.根据权利要求2所述的快速灭弧室固封极柱，其特征在于，所述绝缘拉杆(19)包括与所述运动拉杆(10)连接的连接金具(20)和绝缘体(24)；所述绝缘体(24)一端安装有衬套(23)；所述连接金具(20)滑动插设于所述衬套(23)内，并通过安装于所述衬套(23)端部的锁盖(21)限位；所述衬套(23)内设有对所述连接金具(20)支撑的碟簧组(22)；所述绝缘体(24)远离所述连接金具(20)的一端螺纹旋接有螺纹嵌件(25)。

7.根据权利要求1所述的快速灭弧室固封极柱，其特征在于，所述铜外壳(14)上开设有螺纹孔，所述出线铜排(18)通过螺栓与所述螺纹孔旋接安装。

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