一种真空断路器的双侧开断技术

摘要

本发明涉及一种真空断路器，尤其涉及一种真空断路器的双侧开断技术。其可降低操动机构的操作功并具有高开断性能。包括真空断路器本体；所述真空断路器本体包括双侧磁驱机构、电极系统及双侧主导电回路；所述电极系统包括动电极组件一及动电极组件二；所述双侧磁驱机构包括磁驱机构一及磁驱机构二；所述双侧主导电回路包括主导电回路一及主导电回路二；所述磁驱机构一与动电极组件一相连，驱动动电极组件一通过相对运动实现与动电极组件二合闸或分闸；所述磁驱机构二与动电极组件二相连，驱动动电极组件二通过相对运动实现与动电极组件一的合闸或分闸。

权利要求

1.一种双侧开断的真空断路器，包括真空断路器本体，所述真空断路器本体包括双侧磁驱机构、电极系统及双侧主导电回路；其特征在于，所述电极系统包括动电极组件一及动电极组件二；

所述双侧磁驱机构包括磁驱机构一及磁驱机构二；

所述双侧主导电回路包括主导电回路一及主导电回路二；

所述磁驱机构一与动电极组件一相连，驱动动电极组件一通过相对运动实现与动电极组件二合闸或分闸；所述主导电回路一用于为动电极组件一提供与外界主导电路连接的通道；

所述磁驱机构二与动电极组件二相连，驱动动电极组件二通过相对运动实现与动电极组件一的合闸或分闸；所述主导电回路二用于为动电极组件二提供与外界主导电路连接的通道；

所述动电极组件一与动电极组件二镜像设置，所述磁驱机构一与磁驱机构二镜像设置，所述主导电回路一与主导电回路二镜像设置；

所述磁驱机构一及磁驱机构二结构相同，均包括位于真空泡内的驱动部件及位于真空泡外的传动部件；所述传动部件包括：静铁芯，所述静铁芯固接于真空断路器内；电磁线圈，所述电磁线圈用于通电后产生驱动磁力；永磁铁，所述永磁铁产生永磁保持力实现合闸保持；磁轭，所述磁轭用于承载永磁铁及电磁线圈，提供磁路；非导磁块，所述非导磁块用于将合闸有效磁路隔开；所述驱动部件包括：动铁芯，所述动铁芯位于真空泡内，正对于所述静铁芯的磁力面设置，为合闸提供有效磁路；分闸弹簧，所述动铁芯的下端抵接于所述分闸弹簧的一端，该分闸弹簧的另一端连接于真空断路器的壳体；所述动铁芯的上端通过绝缘板与所述电极系统相连；

所述动电极组件一与动电极组件二结构相同，均包括导电杆、电极及绝缘盘；所述导电杆、电极及绝缘盘的中心线共线；所述导电杆的一端与所述电极相连；所述绝缘盘为一环形结构，所述导电杆的另一端穿过所述环形结构内圈，与所述环形结构固定连接；所述绝缘盘外周均匀分布有多个绝缘圆棒，每一绝缘圆棒的一端与绝缘盘外周固定相连，绝缘圆棒的另一端穿过一绝缘连杆的一端、与绝缘连杆固定相连；真空断路器外壳内壁、与每个绝缘圆棒伸出绝缘连杆的端部相对的位置各设有一斜槽导轨，每个绝缘圆棒的端部置于一斜槽导轨内；所述绝缘连杆的另一端与一用于隔离电极系统与磁驱机构的绝缘板上表面相连；所述绝缘板下表面与所述动铁芯上端相连。

2.根据权利要求1所述的一种双侧开断的真空断路器，其特征在于：所述主导电回路一、主导电回路二的结构相同，均包括：动端导电端子，所述动铁芯及分闸弹簧套在动端导电端子外；动端触头座，所述动端触头座设置于动端导电端子顶端，该动端触头座上可拆卸式安装有弹簧触头，所述电极系统的动端导电杆与该弹簧触头滑动连接，通过弹簧触头，动端导电端子与动端导电杆导电相连。

3.根据权利要求2所述的一种双侧开断的真空断路器，其特征在于：所述动端导电端子与电极系统的导电杆之间的导电通道设置有间距，所述间距随动端导电杆的运动改变而改变。

4.根据权利要求3所述的一种双侧开断的真空断路器，其特征在于：所述动端导电端子的外壁通过绝缘层包裹。

5.根据权利要求3所述的一种双侧开断的真空断路器，其特征在于：所述弹簧触头为多个，多个弹簧触头并列设置。

说明书

一种真空断路器的双侧开断技术

技术领域

[0001] 本发明涉及一种真空断路器，尤其涉及一种真空断路器的双侧开断技术。

背景技术

[0002] 真空断路器在输配电系统中起着重要的控制和保护作用，使用广泛，尤其在中压领域占有绝对优势。传统真空断路器由导电及灭弧系统、波纹管、驱动绝缘子及操动机构等组成，主导电回路由真空泡内静导电杆、静触头、动触头、动导电杆，通过波纹管与外壳密封，真空泡外通过软连接提供内与外界的主导电路通道。真空断路器工作时，静侧部件静止，操动机构通过拉杆、驱动绝缘子、波纹管带动导电杆、动触头在规定的时间内完成真空断路器关合、分断动作。在一定的开断容量下，要求操动机构具有较高的分、合闸速度和较大的操作功，才能满足电力系统中对真空断路器的要求，而这往往是操动机构尺寸大、真空断路器结构复杂、体积庞大的短板，同时也制约真空断路器向大容量、高电压等级发展。

[0003] 而采用双侧开断技术，可在规定时间内，降低操动机构的操作功，缩小简化操动机构的结构尺寸，同时通过旋转开断技术，加速电弧自身旋转运动，以提高开断过程中双侧电极弧根及弧柱的电压恢复能力，以提升真空断路器的开断能力，是对真空开关开断性能、结构上的一大革新，该发明具有结构简单、整机一体化、机械寿命长、动作可靠性高、可实现模块化等优点，适合智能化电网的要求，具有非常好的应用前景。

发明内容

[0004] 本发明就是针对现有技术存在的不足，提供一种真空断路器的双侧开断技术，其可降低操动机构的操作功并具有高开断性能。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括真空断路器本体；所述真空断路器本体包括双侧磁驱机构、电极系统及双侧主导电回路；其特征在于：

[0006] 所述电极系统包括动电极组件一及动电极组件二。所述双侧磁驱机构包括磁驱机构一及磁驱机构二。所述双侧主导电回路包括主导电回路一及主导电回路二。

[0007] 所述磁驱机构一与动电极组件一相连，驱动动电极组件一通过相对运动实现与动电极组件二合闸或分闸；所述主导电回路一用于为动电极组件一提供与外界主导电路连接的通道。

[0008] 所述磁驱机构二与动电极组件二相连，驱动动电极组件二通过相对运动实现与动电极组件一的合闸或分闸；所述主导电回路二用于为动电极组件二提供与外界主导电路连接的通道。

[0009] 作为本发明的一种优选方案，所述动电极组件一与动电极组件二镜像设置，所述磁驱结构一与磁驱机构二镜像设置，所述主导电回路一与主导电回路二镜像设置。

[0010] 作为本发明的另一种优选方案，所述磁驱机构一及磁驱结构二结构相同，均包括位于真空泡内的驱动部件及位于真空泡外的传动部件；所述传动部件包括：静铁芯，所述静铁芯固接于真空断路器内；电磁线圈，所述电磁线圈用于通电后产生驱动磁力；永磁铁，所述永磁铁产生永磁保持力实现合闸保持；磁轭，所述磁轭用于承载永磁铁及电磁线圈，提供磁路；非导磁块，所述非导磁块用于将合闸有效磁路隔开；所述驱动部件包括：动铁芯，所述动铁芯位于真空泡内，正对于所述静铁芯的磁力面设置，为合闸提供有效磁路；分闸弹簧，所述动铁芯的下端抵接于所述分闸弹簧，该分闸弹簧的另一端连接于真空断路器的壳体；所述动铁芯的上端通过绝缘板与所述电极系统相连。

[0011] 作为本发明的另一种优选方案，所述动电极组件一与动电极组件二结构相同，均包括所述导电杆、电极及绝缘盘；所述导电杆、电极及绝缘盘的中心线共线；所述导电杆的一端与所述电极相连；所述绝缘盘为一环形结构，所述导电杆的另一端穿过所述环形结构内圈，与所述环形结构固定连接；所述绝缘盘外周均匀分布有多个绝缘圆棒，每一绝缘圆棒的一端与绝缘盘外周固定相连，绝缘圆棒的另一端穿过一绝缘连杆的一端、与绝缘连杆固定相连；所述外壳内壁、与每个绝缘圆棒伸出绝缘连杆的端部相对的位置各设有一斜槽导轨，每个绝缘圆棒的端部置于一斜槽导轨内；所述绝缘连杆的另一端与一用于隔离电极系统与磁驱机构的绝缘板上表面相连；所述绝缘板下表面与所述动铁芯上端相连。

[0012] 作为本发明的另一种优选方案，所述主导电回路一、主导电回路二的结构相同，均包括：动端导电端子，所述动铁芯及分闸弹簧套在动端导电端子外；动端触头座，所述动端触头座设置于动端导电端子顶端，该动端触头座上可拆卸式安装有弹簧触头，所述旋转电极系统的动端导电杆与该弹簧触头滑动连接，通过弹簧触头，动端导电端子与动端导电杆导电相连。

[0013] 作为本发明的另一种优选方案，所述动端导电端子与电极系统的导电杆之间的导电通道设置有间距，所述间距随动端导电杆的运动改变而改变。

[0014] 作为本发明的另一种优选方案，所述动端导电端子的外壁通过绝缘层包裹，将动端导电端子与驱动部件隔开。

[0015] 作为本发明的另一种优选方案，所述弹簧触头为多个，多个弹簧触头并列设置。

[0016] 与现有技术相比本发明有益效果。

[0017] 本发明采用双侧开断技术，使真空泡内两侧电极系统相向或相对运动。

[0018] 本发明双侧电极系统运动所需操作功减少，操动机构尺寸缩小、结构简化。本发明双侧旋转电极系统在开断过程中，加速电弧自身旋转运动，提高开断过程中双侧电极弧根及弧柱的电压恢复能力，提升真空断路器的开断容量。随着电压等级的提升，可调整双侧电极的直线运动速度或者旋转速度，通过与触头结构所产生的磁场、与真空泡屏蔽罩等结构相配合，以达到最优的绝缘性能和开断性能。

[0019] 本发明双侧旋转电极系统，可通过改变双侧电极的相对旋转方向，加速开断过程中电极表面弧根的运动，加长弧柱的流通路径，有利于电弧熄灭，提高断路器的开断性能。

[0020] 本发明基于双侧开断技术的真空断路器，将操动机构运动部件置于真空泡内，取消波纹管及之间传动结构，将动导电杆运动距离在主导电回路中吸收，同时使在电极开断时旋转，加强电弧在电极表面运动，开断能力强，同时大大简化了断路器结构，缩小了断路器体积，动作可靠性高，分散性小，多数部件置于真空泡内，可有效防止包括外力、污秽环境等外部因素对真空断路器性能的影响，其有高使用寿命，设计独特，实现真空断路器的小型化、一体化、规格化，非常适合智能化电网的需求。

附图说明

[0021] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

[0022] 图1是本发明双侧直动开断的真空断路器分闸状态剖面示意图。

[0023] 图2是本发明双侧直动开断的真空断路器合闸状态剖面示意图。

[0024] 图3是本发明双侧旋转开断的真空断路器分闸状态剖面示意图。

[0025] 图4是本发明双侧旋转开断的真空断路器合分闸状态剖面示意图。

[0026] 图5-7是本发明绝缘圆棒与斜槽导轨配合示意图。

[0027] 图中，1为真空泡、2为非接触式磁驱机构、3为动端导电端子、4为外壳底座、5为分闸弹簧、6为密封外壳、7为动铁芯、8为非导磁块、9为永磁铁、10为磁轭、11为电磁线圈、12为绝缘板、13为绝缘连杆、14为动端触头座、15为绝缘盘、16为导电杆、17为外壳、18为电极、19为静铁芯、20为弹簧触头、21为斜槽导轨、22为绝缘圆棒。

具体实施方式

[0028] 如图1-7所示，本发明包括真空断路器本体；所述真空断路器本体包括双侧磁驱机构、电极系统及双侧主导电回路。 所述电极系统包括动电极组件一及动电极组件二；所述双侧磁驱机构包括磁驱机构一及磁驱机构二；所述双侧主导电回路包括主导电回路一及主导电回路二；所述磁驱机构一与动电极组件一相连，驱动动电极组件一通过相对运动实现与动电极组件二合闸或分闸；所述主导电回路一用于为动电极组件一提供与外界主导电路连接的通道；所述磁驱机构二与动电极组件二相连，驱动动电极组件二通过相对运动实现与动电极组件一的合闸或分闸；所述主导电回路二用于为动电极组件二提供与外界主导电路连接的通道。

[0029] 优选地，所述动电极组件一与动电极组件二镜像设置，所述磁驱结构一与磁驱机构二镜像设置，所述主导电回路一与主导电回路二镜像设置。具体地，动电极组件一、磁驱结构一、主导电回路一设置于真空断路器一侧，动电极组件二、磁驱结构二、主导电回路二设置于真空断路器另一侧。

[0030] 优选地，所述磁驱机构一及磁驱结构二结构相同，均包括位于真空泡内的驱动部件及位于真空泡外的传动部件，两者被密封外壳分隔开；所述传动部件包括：静铁芯，所述静铁芯固接于真空断路器内；电磁线圈，所述电磁线圈用于通电后产生驱动磁力；永磁铁，所述永磁铁产生永磁保持力实现合闸保持；磁轭，所述磁轭用于承载永磁铁及电磁线圈，提供磁路；非导磁块，所述非导磁块用于将合闸有效磁路隔开；所述驱动部件包括：动铁芯，所述动铁芯位于真空泡内，正对于所述静铁芯的磁力面设置，为合闸提供有效磁路；分闸弹簧，所述动铁芯的下端抵接于所述分闸弹簧，该分闸弹簧的另一端连接于真空断路器的壳体（外壳底座）；所述动铁芯的上端通过绝缘板与所述电极系统相连。所述绝缘板与所述动铁芯通过绝缘螺栓相连。

[0031] 具体地，所述电磁线圈位于所述磁轭内，所述静铁芯位于电磁线圈下方，所述永磁铁位于静铁芯与磁轭之间，所述非导磁块位于静铁芯及磁轭下方；所述电磁线圈、永磁铁及非导磁块将静铁芯包围，所述非导磁块将合闸有效磁路隔开。非导磁块的厚度须保证静铁芯与磁轭间的漏磁通足够小，安装在所述永磁铁与磁轭之间，具体地，永磁铁下方、磁轭底部。

[0032] 优选地，所述电极系统采用旋转式电极系统。所述动电极组件一与动电极组件二结构相同，均包括所述导电杆、电极及绝缘盘；所述导电杆、电极及绝缘盘的中心线共线；所述导电杆的一端与所述电极相连；所述绝缘盘为一环形结构，所述导电杆的另一端穿过所述环形结构内圈，与所述环形结构固定连接；所述绝缘盘外周均匀分布有多个绝缘圆棒，每一绝缘圆棒的一端与绝缘盘外周固定相连，绝缘圆棒的另一端穿过一绝缘连杆的一端、与绝缘连杆固定相连；所述外壳内壁、与每个绝缘圆棒伸出绝缘连杆的端部相对的位置各设有一斜槽导轨，每个绝缘圆棒的端部置于一斜槽导轨内；所述绝缘连杆的另一端与一用于隔离电极系统与磁驱机构的绝缘板上表面相连；所述绝缘板下表面与所述动铁芯上端相连。

[0033] 以动电极组件二为例，所述磁驱机构驱动绝缘连杆直线运动，绝缘连杆带动绝缘圆棒沿斜槽导轨运动，绝缘盘沿斜槽导轨旋转运动，动电极组件二的电极相对动电极组件一的电极在直线运动的同时实现旋转运动。

[0034] 具体地，作为一种实施例，如图5所示，斜槽导轨的轴线（中心线）相对于绝缘盘的轴线（中心线）不平行，存在一定的角度，如图所示优选夹角为锐角，斜槽导轨相对绝缘盘及动导电杆呈倾斜状；绝缘圆棒由图6的初始位置到图7的最终位置，绝缘连杆向上运动，带动绝缘盘上的绝缘圆棒沿斜槽导轨运动，由斜槽导轨的低位到斜槽的高位，这过程中不仅竖直方向上有位移变化，水平方向上也发生了位移变化；进而实现了直线运动的同时伴随着旋转运动。

[0035] 优选地，所述电极系统采用直动式电极系统。所述动电极组件一与动电极组件二结构相同，均包括所述导电杆、电极及绝缘盘；所述导电杆、电极及绝缘盘的中心线共线；所述导电杆的一端与所述电极相连，所述绝缘盘为一环形结构，所述导电杆的另一端穿过所述环形结构内圈，与所述环形结构固定连接；所述绝缘盘外周均匀分布有多个绝缘圆棒，每一绝缘圆棒的一端与绝缘盘外周固定相连，绝缘圆棒的另一端穿过一绝缘连杆的一端、与绝缘连杆固定相连；所述绝缘连杆的另一端与一用于隔离电极系统与磁驱机构的绝缘板上表面相连；所述绝缘板下表面与所述动铁芯上端相连。所述绝缘圆棒及绝缘盘与真空断路器你外壳内壁不接触。

[0036] 优选地，所述主导电回路一、主导电回路二的结构相同，均包括：动端导电端子，所述动铁芯及分闸弹簧套在动端导电端子外；动端触头座，所述动端触头座设置于动端导电端子顶端，该动端触头座上可拆卸式安装有弹簧触头，所述旋转电极系统的动端导电杆与该弹簧触头滑动连接，通过弹簧触头，动端导电端子与动端导电杆导电相连。

[0037] 优选地，所述动端导电端子与电极系统的导电杆之间的导电通道设置有间距，所述间距随动端导电杆的运动改变而改变。

[0038] 优选地，所述动端导电端子的外壁通过绝缘层包裹，将动端导电端子与驱动部件隔开。

[0039] 优选地，所述弹簧触头为多个，多个弹簧触头并列设置。

[0040] 以电极系统采用旋转电极系统为例，其工作过程为：合闸动作时，电磁线圈正向得电，产生磁动势，驱动动铁芯动作，所述动铁芯驱动与之相连的绝缘连杆做向上的直线运动，驱动绝缘连杆直线运动，绝缘连杆带动绝缘圆棒沿斜槽导轨运动，绝缘盘沿斜槽导轨旋转运动，动电极组件一的电机相对动电极组件二的电极在直线运动的同时实现旋转运动。动铁芯在合闸向上运动过程中同时向上拉伸分闸弹簧，此时永磁铁保持力大于分闸弹簧力和动电极重力，实现合闸保持，此时电磁线圈不再有正向电流通过；分闸动作时，电磁线圈分向得电励，产生磁动势，当永磁保持力小于分闸弹簧的拉力和动电极重力时，动铁芯在分闸弹簧力的作用下向下运动，带动绝缘连杆向下运动，绝缘连杆带动绝缘圆棒沿斜槽导轨向下运动，绝缘盘沿斜槽导轨旋转运动，动电极组件一的电极相对动电极组件二在直线运动的同时实现旋转运动。实现分闸动作，此时电磁线圈不再有反向电流通过。动电极组件二的动作与动电极组件一的动作类似，不加赘述。

[0041] 可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。