CN2859791Y - 户外高压交流真空断路器 - Google Patents

Abstract

户外高压交流真空断路器，包括三相真空灭弧室、绝缘拉杆、永磁机构、绝缘子和箱体，三个绝缘子分别和三相真空灭弧室的静触座连接，另三个绝缘子分别和三相真空灭弧室的动触头连接，三台永磁机构的顶杆分别同三个绝缘拉杆的一端连接，该三个绝缘拉杆的另一端连接轴分别与三相真空灭弧室的动触头连接，设有手动分闸装置，设有分闸接近开关和合闸接近开关，安装三相真空灭弧室的绝缘支架与三台永磁机构共同安装在底架上，底架装在箱体内，箱体内充有SF₆六氟化硫气体。本实用新型提供一种可靠性高，经久耐用，体积小的户外高压交流真空断路器，而且在紧急情况下，实现快速手动分闸，并能实现分闸、合闸状态的实时监测。

Description

户外高压交流真空断路器

技术领域

本实用新型涉及一种12kV户外高压交流真空断路器，尤其涉及一种带灭弧装置的三相共箱式永磁真空断路器。

背景技术

靠永久磁铁保持分合闸状态的操动机构称为永磁机构，原有永磁真空断路器，普遍采取单独一个永磁机构，通过机械拐臂转换连接带动三相灭弧室操作，其合闸功需要很大，容易损坏永磁机构的活动连接部件，并且控制器功耗大，影响产品可靠性，缩短产品寿命，永磁机构的材料成本高、体积大，配有弹簧机构，有较多活动部件及机械锁扣，机构的缺点是：结构复杂，零件数量多，约为200个，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，产品的可靠性不易保证，根据资料统计，高压真空断路器75％～90％的故障是永磁机构故障造成的。靠电磁力分合闸的操动机构称为电磁机构，电磁机构的优点是结构简单，零件数量少，约为120个，工作可靠，制造成本低，其缺点是：分合闸线圈消耗的功率太大，要求用户配备价格昂贵的蓄电池组，加上电磁机构的结构笨重，动作时间较长。

发明内容

本实用新型的目的就是克服现有户外高压交流真空断路器的不足，提供一种可靠性高，经久耐用，体积小的户外高压交流真空断路器。

本实用新型的另一目的就是在紧急情况下，实现快速手动分闸。

本实用新型的再一目的就是实现分闸，合闸状态的实时监测。

为实现上述目的，本实用新型户外高压交流真空断路器，包括三相真空灭弧室、绝缘拉杆、永磁机构、绝缘子和箱体，三个绝缘子分别和三相真空灭弧室的静触座连接，另三个绝缘子分别和三相真空灭弧室的动触头连接，三台永磁机构的动铁芯顶杆分别同三个绝缘拉杆的一端连接，该三个绝缘拉杆的另一端连接轴分别与三相真空灭弧室的动触头连接。

所述永磁机构可以包括动铁芯、环形铁芯、金属皮、分闸线圈、合闸线圈、永久磁铁和磁轭，所述动铁芯沿移动方向设有动铁芯顶杆，环绕动铁芯外周，设有金属皮，动铁芯在金属皮内周来回移动，环绕金属皮外周，设有分闸线圈、合闸线圈，分闸线圈和合闸线圈之间设有环绕金属皮外周的环形铁芯和环绕环形铁芯外围的永久磁铁，环绕分闸线圈、永久磁铁和合闸线圈外周，设有磁轭。

所述永磁机构还可以装有分闸弹簧，所述动铁芯可以为一端开口的筒状，所述动铁芯设有的动铁芯顶杆穿进筒状动铁芯并和筒底连接，所述分闸弹簧套在动铁芯顶杆上，置于筒状动铁芯的筒内，限位于筒状动铁芯的筒底和设置在合闸线圈侧的合闸挡板。

所述永久磁铁可以采用稀土永磁材料-钕铁硼材料。

可以设有手动分闸装置，包括手动分闸轴、拐臂和同步板，同步板和三台永磁机构的动铁芯顶杆连接，同步板内侧设有手动分闸轴和装在手动分闸轴上的拐臂，合闸状态时，同步板靠近拐臂。

可以设有分闸接近开关和合闸接近开关，所述分合闸接近开关可以是一种电子感应开关，包括自激高频振荡器，对自激高频信号进行检波的检波放大器，对检波放大器输出的高低开关信号驱动输出的输出驱动电路。分合闸接近开关的感应截面可以设置在同一平面，金属触板和永磁机构的动铁芯顶杆连接，分合闸时，金属触板端面的移动平面平行于分合闸接近开关的感应截面。所述金属触板端面的移动平面和分合闸接近开关的感应截面的垂直距离≤5mm。

可以将安装三相真空灭弧室的绝缘支架与三台永磁机构共同安装在底架上，底架装在箱体内，所述箱体可以是密封的，内部充有SF₆六氟化硫气体。

由于本实用新型采用三台相同永磁机构分别通过绝缘拉杆与三相真空灭弧室一对一直接相连的结构，有利于实现选相操作，解决合闸时，需要大功率能量的问题，分、合闸控制线圈电流大大减小，真空灭弧室靠永磁机构的永久磁铁的磁力保持在合闸或分闸位置，取代了传统的机械锁扣方式，机械结构简化，仅有一个活动部件——动铁芯，机构零件数大大减少，耗材省，节能，体积小，由于无需机械锁扣和辅助电器，机械动作的可靠性大大提高；由于采用三相真空灭弧室装在绝缘支架上，绝缘支架与三台永磁机构共安装在底架上的结构，所以，真空灭弧室和永磁机构自成一体，方便调试，并且，置于充有微压SF₆六氟化硫气体的密封箱体内，免受环境污染和侵袭，解除凝露问题，降低噪声，产品可靠性高，经久耐用，实现免维护；设置手动分闸装置，采用带分闸弹簧的永磁机构，可实现快速手动分闸；设置分合闸接近开关，实现分闸，合闸状态的实时监测。

附图说明

图1是本实用新型实施例内部结构示意图；

图2是图1的内部结构右视图；

图3是本实用新型实施例外观图；

图4是本实用新型实施例真空灭弧室1和永磁机构3自成一体的装配示意图；

图5是本实用新型实施例永磁机构3的结构示意图；

图6是本实用新型实施例手动分闸轴72和拐臂73焊装结构示意图；

图7是图6的左视图；

图8是本实用新型实施例分合闸接近开关81、82装配示意图；

图9是图8的左视图；

图10是本实用新型实施例右端盖63的结构示意图；

图11是本实用新型实施例出线板631的接线柱分布图；

具体实施方式

如图1所示，本实用新型实施例包括三相真空灭弧室1、绝缘拉杆2、永磁机构3、绝缘子4、带电流互感器51的绝缘子5和箱体6。

如图5所示，永磁机构3包括一端开口的圆筒状动铁芯32、环形铁芯33、铜皮38、分闸线圈34、合闸线圈35、瓦形永久磁铁36、磁轭39、分闸挡板341、合闸挡板351和分闸弹簧37，动铁芯32沿移动方向设有动铁芯顶杆31，动铁芯顶杆31穿进圆筒状动铁芯32并和筒底321焊接牢固，环绕动铁芯32外周，设有铜皮38，动铁芯32在铜皮38内周来回移动，环绕铜皮38外周，设有分闸线圈34、合闸线圈35，分闸线圈34和合闸线圈35之间设有环绕铜皮38外周的环形铁芯33和环绕环形铁芯33外围的瓦形永久磁铁36，环绕分闸线圈34、瓦形永久磁铁36和合闸线圈35外周，设有磁轭39，分闸线圈34侧和合闸线圈35侧，也即磁轭39两端分别设有分闸挡板341和合闸挡板351，动铁芯顶杆31穿过分闸挡板341和合闸挡板351，分闸弹簧37套在动铁芯顶杆31上，置于圆筒状动铁芯32的筒内，限位于筒状动铁芯32的筒底321和设置在合闸线圈35侧的合闸挡板351。

瓦形永久磁铁36采用耐高温的稀土永磁材料-钕铁硼材料。

本实用新型的永磁机构3吸取传统永磁机构和电磁机构的优点，克服其缺点，通过永久磁铁36，保持真空断路器的分合闸状态，通过分合闸线圈34、35，切换真空断路器的分合闸状态，当合闸线圈35通电后，动铁芯32运动，动铁芯32带动动铁芯顶杆31运动，并由永久磁铁36保持在合闸位置；当分闸线圈34通电后，动铁芯32向反方向运动，同样由永久磁铁36保待在另一个工作位置，即分闸位置，在分合闸线圈34、35不通电流时，永磁机构3的动铁芯32有两个稳定工作位置——合闸与分闸位置，所以，此永磁机构也称为双稳态永磁机构。

如图1、图4所示，绝缘支架61固定安装在底架62上，三相真空灭弧室1并列固定装在绝缘支架61上，三台同一样的永磁机构3并列安装在底架62上，三台永磁机构3的动铁芯顶杆31相间中心距均为125mm，三台永磁机构3的动铁芯顶杆31分别同三个绝缘拉杆2的一端连接，该三个绝缘拉杆2的另一端连接轴分别与三相真空灭弧室1的动触头固定连接，当断路器在分闸位置时，若永磁机构3的合闸线圈35接通操作电源，永磁机构3的动铁芯32克服磁力的制束而移动，动铁芯顶杆31带动连接的绝缘拉杆2，使真空灭弧室1的动触头向静触座方向直线运动，真空灭弧室的动触头静触座开距为9±1mm，完成断路器的合闸；当断路器在合闸位置时，若永磁机构3的分闸线圈34接通操作电源，永磁机构3的动铁芯32克服磁力的制束而向相反方向移动，动铁芯顶杆31带动连接的绝缘拉杆2，使真空灭弧室1的动触头与静触座分离，完成断路器的分闸。由于安装三相真空灭弧室1的绝缘支架61与三台永磁机构3共同安装在底架62上，真空灭弧室1和永磁机构3自成一体，断路器的机械特性：开距、超程、三相同期、弹跳、分合闸速度等主要技术参数，在装入箱体6前，就能一一调整符合要求，以上这些关键参数仅仅调节三相绝缘拉杆2上的连接轴，因为改变绝缘拉杆2连接轴到真空灭弧室1动触头之间的距离，就能变动开距与超程参数，而开距、超程参数的改变，也会使其它参数得到调整，待调整好参数值后，再将底架62整体放入箱体6内，并固定好，调整好的参数不受影响。

传统操动机构与真空灭弧室组成半成品时，必须和箱体同时装备，才能进行参数调节，不好操作、麻烦、万一装配不妥，更换部件非常不方便。而本实用新型把永磁机构3与真空灭弧室1固定装配在底架62上，就能调整机械特性参数，待参数调整符合要求，再直接放入箱体6内，由于采用新工艺，根据不同场合需要，可以进行横放、竖放等，它的参数不受影响，安装灵活、方便。

如图1、图2、图3所示，六个绝缘子4、5，密封固定在箱体6上，其中三个不带电流互感器的绝缘子4分别和三相真空灭弧室1的静触座软连接，这三个绝缘子4也可以设计成带电流互感器的，另外三个带电流互感器51的绝缘子5分别和三相真空灭弧室1的动触头软连接，电流互感器51的引出线直接连到右端盖63的出线板631上，给外置控制器提供电流信号，六个绝缘子4、5在箱体6内外满足绝缘要求。

如图1、图2、图3、图6、图7所示，本实用新型实施例设有手动分闸装置7，包括手动分闸柄71、手动分闸轴72、拐臂73和同步板74，手动分闸柄71和穿出箱体6外的手动分闸轴72的轴端固定连接，同步板74和三台永磁机构3的动铁芯顶杆31固定连接，同步板74内侧设有手动分闸轴72和固定焊装在手动分闸轴72上的拐臂73，合闸状态时，同步板74靠近拐臂73，手动分闸装置7动作过程：断路器在合闸状态时，固定装在永磁机构3动铁芯顶杆31的同步板74与手动分闸轴72焊装的拐臂73有很小间隙，如图2、图3所示，当操作手动分闸柄71时，稍微向下用力，手动分闸轴72逆时针转动，焊装在手动分闸轴72上的拐臂73就与固定装在永磁机构3动铁芯顶杆31的同步板74接触，再用力向下，就能克服永磁机构3的磁力，每相500N左右的保持力，把永磁机构3的动铁芯32从合闸位置推动到分闸位置，完成断路器的手动分闸操作，此时，永磁机构3中的分闸弹簧37起到加速分闸作用，这是因为永磁机构合闸时，分闸弹簧37被压缩，当动铁芯32通过动铁芯顶杆31受到手动分闸的作用力时，被压缩的分闸弹簧37迅速释放弹力，从而，在紧急情况下，实现快速手动分闸。

如图1、图2、图8、图9所示，本实用新型实施例设有分闸接近开关81和合闸接近开关82，分合闸接近开关81、82是一种电子感应开关，包括自激高频振荡器，对自激高频信号进行检波的检波放大器，对检波放大器输出的高低开关信号驱动输出的输出驱动电路，分合闸接近开关81、82固定装在安装板84上，分闸接近开关81的感应截面和合闸接近开关82的感应截面设置在同一平面，1.5mm厚，大小15mm×80mm的金属触板83和永磁机构3的动铁芯顶杆31固定连接，在分、合闸过程中，随永磁机构3的动铁芯顶杆31的移动而移动，分合闸时，金属触板83端面的移动平面平行于分合闸接近开关81、82的感应截面，金属触板83端面的移动平面和分合闸接近开关81、82的感应截面的垂直距离≤5mm，当断路器处于分闸状态时，金属触板83的1.5mm厚端面与分闸接近开关81的圆形感应截面垂直距离≤5mm，此距离在装配时已调节适中，这时，分闸接近开关81感应到信号并输出，这是因为分合闸接近开关81、82是一种包括高频振荡器、检波放大器和输出驱动电路的电子感应开关，接通电后，在分合闸接近开关81、82的感应面上，产生一个交变磁场，当金属物体接近此感应面，距离≤5mm时，金属中产生涡流，吸取了振荡器的能量，使振荡器减弱以至停振，振荡器的振荡和停振这两个信号由检波电路处理后转换成二进制开关信号输出，从而起到无接触检测到物体位置的作用，分合闸接近开关81、82把这一开关信号送到外置控制器，以判断断路器处于分闸还是合闸位置；当断路器合闸时，因为金属触板83是固定在永磁机构3的动铁芯顶杆31上的，动作过程和永磁机构3的动铁芯顶杆31同步，在合闸到位时，金属触板83的1.5mm厚端面与合闸接近开关82的圆形感应截面垂直距离≤5mm，此时，合闸接近开关82产生信号，并把该信号送到外置控制器上，外置控制器上有相应指示灯亮，合闸指示灯亮表示断路器处于合闸状态，分闸指示灯亮表示断路器处于分闸状态，从而，实时监测断路器的分合闸状态。

箱体6内绝缘支架61增强相间、相对地的绝缘，箱体6内充微压SF₆六氟化硫气体，20℃，0.02MPa气压，该气体解决凝露问题，增大内绝缘，使箱体6做得更小，其内体积仅仅0.082m³。

如图3所示，箱体6用不绣钢板焊成，箱体上面有六个圆孔，用于安装六个绝缘子4、5，箱体6前面有2个圆孔，上面一个安装手动分闸柄71，另一个安装分合闸指示轴、箱体6右面的矩形孔，全部装配完成后，用右端盖63密封固定。

如图10、11所示，右端盖63装有出线板631，出线板631有24个接线柱，可满足一般常规接线要求，特殊要求时，也可多装一个出线板，把永磁机构3的分合闸线圈34、35引线、绝缘子5上的电流互感器51引线、分合闸位置切换接近开关81、82的信号引线等分别接上出线板631的内侧接线柱，出线板631的外侧接线柱接外置控制器。

出线板631接线如下：

接线柱号	接线说明	端子号	接线说明
				1	A相电流互感器AS1	13	A相电流互感器AS2
2	合闸线圈HQ+	14	B相电流互感器BS1
				3	合闸线圈HQ-	15	B相电流互感器BS2

4	分闸线圈FQ+	16	B相电流互感器BS3
				5	分闸线圈FQ-	17	C相电流互感器CS2
6	C相电流互感器CS1	18
				7	C相电流互感器CS4	19
8	接近开关负电源输入CGQ-	20
				9	分闸接近开关输出CGQF	21	A相电流互感器AS3
10	合闸接近开关输出CGQH	22	B相电流互感器BS4
				11	接近开关正电源输入CGQ+	23	C相电流互感器CS3
12	A相电流互感器AS4	24	接地与18、20并接

出线板631外侧接线柱接上外置控制器，就可以进行分合闸操作，正常动作后，就用端盖63把装有真空灭弧室1、永磁机构3的同一底架62密封在箱体6内，并充入微压SF₆六氟化硫气体，内部绝缘采用复合绝缘材料和微压SF₆六氟化硫气体绝缘介质，三相真空灭弧室1装在一个绝缘支架61上，保证了三相之间的整体性，绝缘支架61和三台永磁机构3固定在底架62上，使永磁机构3与真空灭弧室1自成一体，断路器的机械特性仅决定于永磁机构3与装有真空灭弧室1的绝缘支架61的组合体，在该组合体装入箱体6前，可对真空灭弧室1动触头的开距、超程及分、合闸速度等机械特性进行调整，待满足技术条件后，再将该组合体固定装入不锈钢箱体6内，只需把真空灭弧室1的静触座和动触头分别与绝缘子4、5软连接，出线板631接好接线，用端盖63密封箱体6，充入微压SF₆六氟化硫气体，即可完成整个装配过程。

本实用新型的额定电流达1250A，适用于交流50Hz，额定电压12kV以下的三相电力系统，用作分合负荷电流、过载电流及短路电流保护，可作为城、农网配电系统的分段开关和变电站进出线开关，也可与微机监控单元组成自动配电系统。

Claims (10)

1、户外高压交流真空断路器，包括三相真空灭弧室(1)、绝缘拉杆(2)、永磁机构(3)、绝缘子(4、5)和箱体(6)，三个绝缘子(4)分别和三相真空灭弧室(1)的静触座连接，另三个绝缘子(5)分别和三相真空灭弧室(1)的动触头连接，其特征在于：三台永磁机构(3)的动铁芯顶杆(31)分别同三个绝缘拉杆(2)的一端连接，该三个绝缘拉杆(2)的另一端连接轴分别与三相真空灭弧室(1)的动触头连接。

2、根据权利要求1所述的真空断路器，其特征在于：所述永磁机构(3)包括动铁芯(32)、环形铁芯(33)、金属皮(38)、分闸线圈(34)、合闸线圈(35)、永久磁铁(36)和磁轭(39)，所述动铁芯(32)沿移动方向设有动铁芯顶杆(31)，环绕动铁芯(32)外周，设有金属皮(38)，动铁芯(32)在金属皮(38)内周来回移动，环绕金属皮(38)外周，设有分闸线圈(34)、合闸线圈(35)，分闸线圈(34)和合闸线圈(35)之间设有环绕金属皮(38)外周的环形铁芯(33)和环绕环形铁芯(33)外围的永久磁铁(36)，环绕分闸线圈(34)、永久磁铁(36)和合闸线圈(35)外周，设有磁轭(39)。

3、根据权利要求2所述的真空断路器，其特征在于：所述永磁机构(3)还装有分闸弹簧(37)，所述动铁芯(32)为一端开口的筒状，所述动铁芯(32)设有的动铁芯顶杆(31)穿进筒状动铁芯(32)并和筒底(321)连接，所述分闸弹簧(37)套在动铁芯顶杆(31)上，置于筒状动铁芯(32)的筒内，限位于筒状动铁芯(32)的筒底(321)和设置在合闸线圈(35)侧的合闸挡板(351)。

4、根据权利要求2所述的真空断路器，其特征在于：所述永久磁铁(36)采用稀土永磁材料-钕铁硼材料。

5、根据权利要求1所述的真空断路器，其特征在于：设有手动分闸装置(7)，包括手动分闸轴(72)、拐臂(73)和同步板(74)，同步板(74)和三台永磁机构(3)的动铁芯顶杆(31)连接，同步板(74)内侧设有手动分闸轴(72)和装在手动分闸轴(72)上的拐臂(73)，合闸状态时，同步板(74)靠近拐臂(73)。

6、根据权利要求1所述的真空断路器，其特征在于：设有分闸接近开关(81)和合闸接近开关(82)，所述分合闸接近开关(81、82)是一种电子感应开关，包括自激高频振荡器，对自激高频信号进行检波的检波放大器，对检波放大器输出的高低开关信号驱动输出的输出驱动电路。

7、根据权利要求6所述的真空断路器，其特征在于：所述分闸接近开关(81)的感应截面和合闸接近开关(82)的感应截面设置在同一平面，金属触板(83)和永磁机构(3)的动铁芯顶杆(31)连接，分合闸时，金属触板(83)端面的移动平面平行于分合闸接近开关(81、82)的感应截面。

8、根据权利要求7所述的真空断路器，其特征在于：所述金属触板(83)端面的移动平面和分合闸接近开关(81、82)的感应截面的垂直距离≤5mm。

9、根据权利要求1至8所述的真空断路器，其特征在于：安装三相真空灭弧室(1)的绝缘支架(61)与三台永磁机构(3)共同安装在底架(62)上，底架(62)装在箱体(6)内。

10、根据权利要求9所述的真空断路器，其特征在于：所述箱体(6)是密封的，内部充有SF₆六氟化硫气体。

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