一种断路器中的合闸缓冲装置

摘要

本发明涉及一种断路器中的合闸缓冲装置，其特征在于：它包括一上框架和一下框架，在所述上框架和下框架之间固定连接一弹簧，在所述上框架的顶部固定一上螺杆，在所述下框架的底部设置一下螺杆；在所述下螺杆顶部设置一缓冲器油缸，所述缓冲器油缸通过螺纹固定连接在所述下框架上；所述缓冲器油缸的上端穿过所述上框架，通过一螺母连接定位；一限位板通过一吊挂装置吊设在所述缓冲器油缸的上方，所述吊挂装置固定在断路器箱体上。所述下螺杆可以下框架固定连接成一体，也可以活动穿设，还可以与缓冲器油缸制作成一体后直接插设在下框架中。本发明由于设置了缓冲器油缸，吸收了碰撞动能，使得动、静触头合闸平稳，可推广于其他断路器的设计中。

权利要求

1.一种断路器中的合闸缓冲装置，其特征在于：它包括一上框架和一下框架，在所述上框架和下框架之间固定连接一弹簧，在所述上框架的顶部固定一上螺杆，在所述下框架的底部设置一下螺杆；在所述下螺杆顶部设置一缓冲器油缸，所述缓冲器油缸通过螺纹固定连接在所述下框架上；所述缓冲器油缸的上端穿过所述上框架的底部，通过一螺母连接定位；一限位板通过一吊挂装置吊设在所述缓冲器油缸的上方，所述吊挂装置固定在断路器箱体上。

2.如权利要求1所述的一种断路器中的合闸缓冲装置，其特征在于：所述下螺杆与所述下框架固定连接成一体。

3.如权利要求1所述的一种断路器中的合闸缓冲装置，其特征在于：所述下螺杆滑动穿设在所述下框架中，所述缓冲器油缸坐在所述下螺杆顶部。

4.如权利要求1所述的一种断路器中的合闸缓冲装置，其特征在于：所述下螺杆滑动穿设在所述下框架中，且与所述缓冲器油缸固定连接成一体。

说明书

一种断路器中的合闸缓冲装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种断路器，特别是关于一种断路器中的合闸缓冲装置。

背景技术

[0002] 为保护敏感性的重要工业负荷免受来自电力系统的短时干扰，如电压跌落和电压突升现象的影响，以及提高电力系统的电能质量，需要保护性器件如高压断路器具有很高速度的合、分闸特性。目前高压断路器普遍采用的弹簧操动机构、电磁操动机构、永磁操动机构或液压操动机构的合闸速度范围为0.4m/s～0.6m/s，分闸速度范围为0.8m/s～1.0m/s，合闸时间范围为40ms～60ms，分闸时间范围为20ms～40ms，难以达到快速合、分闸的要求。

[0003] 目前一种新型的配以电磁斥力操动机构的高压快速真空断路器，其合闸速度为1.6m/s～2.0m/s，分闸速度为2.8m/s～3.0m/s，合闸时间小于等于6ms，分闸时间小于等于2ms，实现了断路器的快速合、分闸。因为快速断路器不同于普通断路器的最突出特点是速度极快，所以不可避免的在合闸过程中动、静触头接触时刻，运动部件会对静止部件产生巨大的冲击，产生合闸弹跳，对断路器的性能和寿命以及电网中的用电设备造成严重损害。
为弥补上述缺陷，就需要对合闸动作过程及能量分配进行分析，找出合理的解决办法。

发明内容

[0004] 针对以上问题，本发明的目的是提供一种用于减小断路器合闸冲击，抑制合闸弹跳的缓冲装置。

[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种断路器中的合闸缓冲装置，其特征在于：它包括一上框架和一下框架，在所述上框架和下框架之间固定连接一弹簧，在所述上框架的顶部固定一上螺杆，在所述下框架的底部设置一下螺杆；在所述下螺杆顶部设置一缓冲器油缸，所述缓冲器油缸通过螺纹固定连接在所述下框架上；所述缓冲器油缸的上端穿过所述上框架，通过一螺母连接定位；一限位板通过一吊挂装置吊设在所述缓冲器油缸的上方，所述吊挂装置固定在断路器箱体上。

[0006] 所述下螺杆可以与所述下框架固定连接成一体。

[0007] 所述下螺杆滑动穿设在所述下框架中，所述缓冲器油缸坐在所述下螺杆顶部。

[0008] 所述下螺杆滑动穿设在所述下框架中，且与所述缓冲器油缸固定连接成一体。

[0009] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于将缓冲器油缸与弹簧两个功能单元合并为一个结构单元，设计巧妙、结构新颖、节省了空间。2、本发明由于在弹簧装置中设置了一个缓冲器油缸，实现了轴向缓冲，缓冲更直接、更平稳，避免了侧向安装时动触头的倾斜。3、本发明由于缓冲器油缸在向上运动过程中产生了缓冲作用，吸收了部分动能，所以减小了对静止部件的冲击，抑制了合闸弹跳，实现了平稳合闸。4、本发明的由于设置了弹簧装置，因此为动、静触头的可靠接触提供了保持力。本发明可广泛应用于断路器中。

附图说明

[0010] 图1是本发明触头簧装置的一个实施例结构示意图

[0011] 图2是本发明触头簧装置设置在快速断路器中的示意图

具体实施方式

[0012] 下面将结合附图和实施例对本发明进行详细地说明。

[0013] 针对断路器合闸时动、静触头接触时刻的物理现象，以及从能量转换和分配的角度进行分析得知：

[0014] 1、快速真空断路器在合闸操作时，由于合闸速度很快，动触头及运动部件归算到动触头处的动能W很大，这一能量在动触头与静触头碰撞后转换成三部分，即碰撞损失Wp、触头弹簧压缩后储能Ws和触头弹跳时的动能Wt，即：

[0015] W＝Wp+Ws+Wt (1)

[0016] 触头弹跳时的动能Wt随着弹跳幅度衰减而逐渐消耗，直至消耗完毕。Wt越大意味着弹跳时间越长，则在一定范围内加速了触头的磨损，从而导致断路器电寿命的缩短，所以控制并降低合闸弹跳是非常必要的。

[0017] 2、由动能运算公式可知，断路器在合闸时动能的大小为：

[0018] W＝mV2/2 (2)

[0019] 式中m为合闸操作时动触头及运动部件归算到动触头处的质量，V为触头碰撞时动触头的瞬时速度，显然当快速断路器的合闸速度约为普通断路器的4倍时，则合闸动能约为普通断路器的16倍。由式(1)可知，预控制并降低Wt则必须提高Wp+Ws至16倍。

[0020] 3、碰撞损失Wp主要是由于触头碰撞产生变形损失的，而如今真空断路器为保证机械寿命以及耐受电烧蚀，触头设计的机械强度很高，因此Wp基本无法增大。

[0021] 4、触头弹簧压缩后的储能Ws为：

[0022] Ws＝kH2/2 (3)

[0023] 式中k为弹性系数，H为触头弹簧压缩行程。如增大H，则会在释放H的过程中消耗过多时间，无法保证快速分闸的特性，因此H值不宜过大；而k值受工艺和尺寸限制亦无法大幅提高。

[0024] 综上所述，预控制并降低Wt，基本无法通过增加Wp+Ws来解决，只有在动静触头碰撞前减小总的合闸动能W才是可能。通过分析动、静触头接触时刻能量转换和分配的过程得到，若要减小冲击造成的损害只有在合闸时刻之前吸收大部分能量，从而减小总的合闸动能W。因此，选择在现有技术的触头簧结构基础之上，增加缓冲器装置。

[0025] 如图1所示，本发明包括一上框架1和一下框架2，在上框架1和下框架2之间固定连接一弹簧3，在上框架1的顶部固定一上螺杆4，在下框架2的底部穿设一下螺杆5。将一缓冲器油缸6的下端穿过弹簧3坐在下螺杆5上并通过螺纹固定连接在下框架2上。缓冲器油缸6的上端穿过上框架1，通过一螺母7连接定位。一限位板8通过一吊挂装置9吊设在缓冲器油缸6的上方，吊挂装置9为刚性吊杆，固定在断路器箱体10(如图2所示)上或其它辅助装置上，当上框架1上、下运动时，吊挂装置9不影响其运动。

[0026] 上述实施例中，下螺杆5可以与下框架2固定连接成一体；下螺杆5也可以活动穿设；下螺杆5还可以与缓冲器油缸6制作成一体，直接插设在下框架2中并固定。

[0027] 如图2所示，本发明使用前，先调节螺母7，给弹簧3施一预压力，缓冲器油缸6中的活塞杆11为完全卸压或半卸压状态，然后将本发明竖直放置在快速断路器箱体10中，上螺杆4固定连接断路器的动触头装置12，下螺杆5固定连接断路器的驱动机构13。工作时，当系统发出合闸命令后，驱动机构13提供一向上的驱动力，推动下螺杆5向上运动，由此带动下框架2和缓冲器油缸6一起向上运动，同时压缩弹簧3带动上框架1向上运动，当缓冲器油缸6向上运动过程中，活塞杆11碰到限位板8时，停止运动，而此时缓冲器油缸6仍然在向上运动，因此活塞杆10会压缩油缸中的液体，产生缓冲作用，吸收部分动能。此时，上框架1的向上运动使得动触头装置12与其上方的断路器的静触头装置14实现平稳合闸，此时上框架1停止运动，下框架2仍在继续向上运动，压缩弹簧3，因此为动、静触头的可靠接触提供了保持力。当进行分闸操作时，驱动机构13带动下螺杆5向下运动，弹簧3释放其弹性势能，可以帮助提高分闸速度。