一种断路器及其灭弧室

文档序号:228703 发布日期:2021-11-09 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 一种断路器及其灭弧室 (Circuit breaker and arc extinguish chamber thereof ) 是由 钟建英 胡飞良 郭煜敬 刘庆 孙广雷 李旭旭 刘志远 王建华 杨帆 何创伟 毕迎 于 2021-07-05 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种断路器及其灭弧室。灭弧室包括:密封壳体,动、静触头组件以及电位触发电极模块,电位触发电极模块包括电位触发电极,其具有处于对应触头组件的触头的合闸对接一端位置的放电端;电位触发电极用于在动触头合闸行程的靠近末端位置、断路器所需投切相位处,由放电端朝向对侧触头放电而使动、静触头之间建立导通路径。本发明的灭弧室通过设置电位触发电极,能够在动触头的合闸行程末端,即靠近静触头但尚未完全合闸的过程中,根据需要在所需投切相位,通过电位触发电极的放电触发动静触头之间产生击穿路径,即建立导通路径,如此即摆脱了动、静触头合闸控制的约束和限制,实现了根据所需投切相位进行准确投切的目的。(The invention relates to a circuit breaker and an arc extinguish chamber thereof. The explosion chamber includes: the electric potential trigger electrode module comprises an electric potential trigger electrode which is provided with a discharge end which is positioned at one end of a closing butt joint of the contact of the corresponding contact component; the potential trigger electrode is used for establishing a conduction path between the moving contact and the static contact by discharging from the discharging end towards the opposite side contact at the position close to the tail end of the closing stroke of the moving contact and the position of the switching phase required by the circuit breaker. According to the arc extinguish chamber, the potential trigger electrode is arranged, so that a breakdown path can be generated between the movable contact and the static contact through the discharge trigger of the potential trigger electrode at the required switching phase as required at the tail end of the switching stroke of the movable contact, namely in the process of being close to the static contact but not completely switched, namely, a conduction path is established, the restriction and limitation of the switching control of the movable contact and the static contact are eliminated, and the aim of accurately switching according to the required switching phase is fulfilled.)

一种断路器及其灭弧室

技术领域

本发明涉及高压开关领域,尤其涉及一种断路器及其灭弧室。

背景技术

真空断路器目前普遍应用于中低压领域的交流电网开断中,是关系真空断路器能否成功开断故障电流的核心器件,具有可靠性高、免维护、开断能力强等特点。为了满足经济和工业发展的需要,我国逐渐加大了电网改造和容量扩充的力度,电力设备行业的投入也大幅增加,促进了真空灭弧室向高电压大容量发展。那么在电力系统投切感性、容性电气设备时,如果断路器投切相位、时间、策略控制不当,带来暂态过电压或过电流,将会对电力设备和电力系统产生较大冲击,对电力设备和电力系统的生产工作造成极大的不利影响。因此,如何使得灭弧室能够精准的实现选相合闸具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现准确选相合闸的断路器,以解决现有的断路器无法实现选相合闸而对电力设备和电力系统造成不利影响的问题。同时,本发明的目的还在于以供一种配套上述断路器的灭弧室。

本发明的灭弧室包括:

密封壳体,具有封闭内腔;

静触头组件,包括静导电杆和静触头,与密封壳体相对固定且密封连接;

动触头组件,包括动导电杆和动触头,与静触头组件相对布置,与密封壳体活动密封连接,而能相对密封壳体靠近和远离静触头组件活动进行分合闸动作;

电位触发电极模块,对应于其中一个触头组件布置,包括:

电位触发电极,与对应触头组件的触头绝缘隔离,具有处于对应触头组件的触头的合闸对接一端位置的放电端;

电位触发电极用于在动触头合闸行程的靠近末端位置、断路器所需投切相位处,由放电端朝向对侧触头放电而使动、静触头之间建立导通路径。

本发明的灭弧室通过设置电位触发电极,能够在动触头的合闸行程末端,即靠近静触头但尚未完全合闸的过程中,根据需要在所需投切相位,通过电位触发电极的放电触发动静触头之间产生击穿路径,即建立导通路径,如此即摆脱了动、静触头合闸控制的约束和限制,实现了根据所需投切相位进行准确投切的目的,避免了传统断路器在合闸时对电力系统产生的不利影响。

进一步的,所述电位触发电极对应于静触头组件布置,相比于将电位触发电极对应于动触头组件布置,结构简单。

进一步的,所述电位触发电极沿对应触头的导电杆的轴向呈直线形延伸,且一端伸至对应触头的合闸对接一端,另一端从密封壳体内伸出。这样布置使灭弧室内整体结构较为规整,便于保证内部电场均匀。

进一步的,与电位触发电极对应的触头组件的触头为盘形,盘形触头处于导电杆的端部且径向凸出于导电杆,盘形触头的径向凸出于导电杆的部分上开设有在导电杆的轴向上贯通的贯通孔,电位触发电极的伸入贯通孔中的一端为放电端。这样设置方便电位触发电极的固定安装,而且利于满足灭弧室内部电场要求。

进一步的,盘形触头的朝向另一触头的一侧面的中部为平面,外围为斜面,贯通孔对应于斜面所在区域开设,放电端伸出贯通孔且不高于中部平面部分。放电端伸出于贯通孔,便于朝向对侧触头放电,便于使动静触头之间形成击穿路径。

进一步的,电位触发电极模块包括绝缘管,电位触发电极安装在绝缘管内,且通过绝缘管实现与触头之间的绝缘隔离。这样能够方便可靠的实现电位触发电极与触头之间的绝缘隔离。

进一步的,所述电位触发电极模块靠近导电杆设置,如此能够更好的满足灭弧室内的电场要求。

另外,所述密封壳体包括筒状壳体以及密封安装在筒状壳体两端的动端盖板和静端盖板,动触头组件密封活动安装在动端盖板上,且合闸对接的一端处于筒状壳体内,静触头组件密封固定安装在静端盖板上,电位触发电极模块的一端从静端盖板伸出密封壳体。

本发明的断路器包括:

操动机构、灭弧室以及控制系统;

其中灭弧室包括:

密封壳体,具有封闭内腔;

静触头组件,包括静导电杆和静触头,与密封壳体相对固定且密封连接;

动触头组件,包括动导电杆和动触头,与静触头组件相对布置,与密封壳体活动密封连接,而能相对密封壳体靠近和远离静触头组件活动进行分合闸动作;

电位触发电极模块,对应于其中一个触头组件布置,包括:

电位触发电极,与对应触头组件的触头绝缘隔离,具有处于对应触头组件的触头的合闸对接一端位置的放电端;

电位触发电极用于在动触头合闸行程的靠近末端位置、断路器所需投切相位处,由放电端朝向对侧触头放电而使动、静触头之间建立导通路径;

控制系统与操动机构连接以及灭弧室的电位触发电极模块相连,在动触头合闸行程的靠近末端位置、断路器所需投切相位处,控制系统控制电位触发电极模块向对侧触头放电而使动、静触头之间建立导通路径。

本发明的灭弧室通过设置电位触发电极,能够在动触头的合闸行程末端,即靠近静触头但尚未完全合闸的过程中,根据需要在所需投切相位,通过电位触发电极的放电触发动静触头之间产生击穿路径,即建立导通路径,如此即摆脱了动、静触头合闸控制的约束和限制,实现了根据所需投切相位进行准确投切的目的,避免了传统断路器在合闸时对电力系统产生的不利影响。

进一步的,所述电位触发电极对应于静触头组件布置,相比于将电位触发电极对应于动触头组件布置,结构简单。

进一步的,所述电位触发电极沿对应触头的导电杆的轴向呈直线形延伸,且一端伸至对应触头的合闸对接一端,另一端从密封壳体内伸出。这样布置使灭弧室内整体结构较为规整,便于保证内部电场均匀。

进一步的,与电位触发电极对应的触头组件的触头为盘形,盘形触头处于导电杆的端部且径向凸出于导电杆,盘形触头的径向凸出于导电杆的部分上开设有在导电杆的轴向上贯通的贯通孔,电位触发电极的伸入贯通孔中的一端为放电端。这样设置方便电位触发电极的固定安装,而且利于满足灭弧室内部电场要求。

进一步的,盘形触头的朝向另一触头的一侧面的中部为平面,外围为斜面,贯通孔对应于斜面所在区域开设,放电端伸出贯通孔且不高于中部平面部分。放电端伸出于贯通孔,便于朝向对侧触头放电,便于使动静触头之间形成击穿路径。

进一步的,电位触发电极模块包括绝缘管,电位触发电极安装在绝缘管内,且通过绝缘管实现与触头之间的绝缘隔离。这样能够方便可靠的实现电位触发电极与触头之间的绝缘隔离。

进一步的,所述电位触发电极模块靠近导电杆设置,如此能够更好的满足灭弧室内的电场要求。

另外,所述密封壳体包括筒状壳体以及密封安装在筒状壳体两端的动端盖板和静端盖板,动触头组件密封活动安装在动端盖板上,且合闸对接的一端处于筒状壳体内,静触头组件密封固定安装在静端盖板上,电位触发电极模块的一端从静端盖板伸出密封壳体。

而且,所述断路器还包括多功能模块,多功能模块固定安装在灭弧室上且与电位触发电极模块相接,多功能模块与控制系统相连,多功能模块包含充电单元、电池模块,以便给电位触发电极模块供能。这样能够通过多功能模块单独对电位触发电极模块供能,无需从电位触发电极模块接引较长的供能线路,简化了断路器的结构。

此外,所述灭弧室为真空灭弧室,多功能模块还包括用于对真空灭弧室内的真空度进行检测真空度测量模块。如此在需要放电端放电时,能够根据真空灭弧室内的真空度,相应的调整放电参数,可靠的保证击穿路径的产生。

附图说明

图1为本发明的断路器的实施例一中灭弧室部分的结构示意图;

图2为图1显示部分的内部结构示意图;

图3为显示图2中动、静触头以及悬浮电位触发电极模块和多功能模块在分闸状态的结构示意图;

图4为显示图2中动、静触头以及悬浮电位触发电极模块和多功能模块在合闸状态的结构示意图;

图5为图4中动、静触头相接位置的放大图;

图6为本发明的灭弧室的结构示意图。

图中:101、静导电杆;102、静触头;103、动触头;104、动导电杆;105、静端盖板;106、静触头屏蔽罩;107、筒状壳体;108、中间屏蔽罩;110、波纹管;111、动触头屏蔽罩;112、动端盖板;113、陶瓷绝缘套管;114、电位触发电极;201、静触头组件;202、动触头组件;203、多功能模块;204、悬浮电位触发电极模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明,即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

需要说明的是,术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的断路器的具体实施例一:

本实施例的断路器包括主要进行电路开断的真空灭弧室、传动连接于真空灭弧室的操动机构以及控制系统。控制系统与操动机构相连接,且能够根据需要控制操动机构动作。

图1主要显示了本实施例的断路器中的灭弧室处的结构,灭弧室主要包括密封壳体以及配置于密封壳体内的动、静触头组件201,动触头组件202包括动导电杆104以及连接在动导电杆104端部的动触头103,静触头组件201包括静导电杆101以及连接在静导电杆101端部的静触头102。

密封壳体包括筒状壳体107以及密封安装在筒状壳体107两端的动端盖板112和静端盖板105,动触头组件202通过软连接密封连接于动端盖板112上,动触头组件202的合闸对接的一端即动触头103处于筒状壳体107内,静触头组件201密封连接于静端盖板105上且与静端盖板105固定连接,静触头组件201的合闸对接的一端即静触头102处于筒状壳体107内。其中,动触头组件202与动端盖板112的连接采用较为常见的波纹管110连接形式,即波纹管110的一端密封连接在动端盖板112上的通孔处,另一端密封连接在动触头组件202的动导电杆104上,如此实现动触头组件202在相对密封壳体进行分闸动作时与密封壳体之间的密封。操动机构的动作输出端通过传动结构连接于动导电杆104,进而带动动触头103完成分合闸动作。

密封壳体内在动、静触头分合闸的位置处还固定有将动、静触头罩在内部的筒状的中间屏蔽罩108,密封壳体内在动触动盖板的内侧固定连接有动触头屏蔽罩111,在静端盖板105的内侧固定连接有静触头屏蔽罩106,以分别起到均匀内部电场的作用。

本实施例中,灭弧室内还配置有悬浮电位触发电极模块204,悬浮电位触发电极模块204主要用于在动、静触头即将合闸但尚未合闸,且电流处于所需的投切相位处时,通过向其中一个触头(称之为受电触头)高压脉冲放电,使其与受电触头之间产生击穿路径,进而迫使两触头之间随之产生击穿路径,强行导通动、静触头。当然,想要使悬浮电位触发电极模块204与受电触头之间产生击穿路径促使动、静触头之间也产生击穿路径,需要对悬浮电位触发电极模块204的位置有一定要求,由于使开关触头之间通过触发电极产生击穿路径的原理和应用在现有的触发开关上已有体现,本文不再对其工作原理展开详细说明。

本实施例中悬浮电位触发电极模块204在灭弧室内的装配关系如图2-6所示,悬浮电位触发电极模块204包括电位触发电极114和瓷质的绝缘管,电位触发电极114为直线形,且装于绝缘管内。静触头102和动触头103均为盘形触头,静导电杆101和动导电杆104均为直线形圆杆,静触头102和动触头103的直径均大于对应的导电杆的外径,因此静触头102和动触头103均具有在径向上凸出于对应的导电杆的盘体部分。盘形的动、静触头通过各自的一侧盘面在合闸时相对接,该侧盘面称之为对接盘面,对接盘面的中部位圆形平面,对接盘面在圆形平面的外围为环形斜面,即圆锥面,圆锥面所在的盘体部分即为径向凸出于导电杆的部分。静触头102上在径向凸出与静导电杆101的盘体部分上开设有贯通孔,绝缘管的一端插装于贯通孔中,另一端密封固定连接在静端盖板105上,且伸出于静端盖板105。安装于绝缘管内的电位触发电极114的一端从绝缘管内伸出,穿过贯通孔且露出于贯通孔的朝向动触头103的一端孔口,电位触发电极114的该端为放电端,安装于绝缘管内的电位触发电极114的另一端从绝缘管内伸出,绝缘管与电位触发电极114之间同样密封配合,以此保证密封壳体内腔与外界之间的密封。

放电端凸出于圆锥面且不高于圆形平面,这样在动、静触头合闸对接时,放电端处于动、静触头的圆锥面之间的微小间隙内,不会使电位触发电极114受到碰撞和冲击,当然,在其他实施例中,如果将放电端设置为与静触头102的对接端面平齐,那么无所谓将放电端设置在静触头102的圆形平面所在区域还是静触头102的圆锥面所在区域;或者,静触头102也可以为圆饼形结构,对接端面整体为圆形平面。

当然,本实施例中优选地,为了更便于满足灭弧室内的电场要求,将电位触发电极114模块布置于靠近静导电杆101的位置。

电位触发电极114的处于静端盖板105外侧的一端连接有供能单元,在所需的时机,控制系统控制供能单元向电位触发电极114提供高压脉冲电流,电位触发电极114的放电端能够朝向对侧的动触头103放电并击穿两者之间的空间,此时,由于动、静触头之间的高电位差,静触头102能够借助于电位触发电极114与动触头103之间的击穿路径建立与动触头103之间的击穿路径,实现动、静触头的导通,进而实现断路器的选相投切。

而且,断路器通断的为交流电,电位触发电极114发出的为高压高频脉冲,可选择的,在电位触发电极114放电时,可使静触头102与电位触发电极114的极性相同,也可以不同,可以均为正极性,也可以同为负极性,或者一个为正极性,一个为负极性。

作为优选的方案,本实施例中如图1所示,断路器针对悬浮电位触发电极模块204配置有多功能模块203。多功能模块203与控制系统相连,并能够与控制系统进行信号的传递和电能的传输。多功能模块203可拆安装在灭弧室的静端盖板105上且与电位触发电极114模块相接,多功能模块203包含有线或者无线的充电单元、电池模块,通过充电单元能够对电池模块进行充电,电池模块储能能够完成一定时间和次数内的触发。在采用无线充电单元时,多功能模块203内设置信号收发模块与控制系统建立联系,这样无需布置线路,简化了断路器的结构。当然,更为优化的,多功能模块203还包含真空度检测模块,真空度检测模块能够检测灭弧室内的真空度,在电位触发电极114放电时,根据灭弧室内的真空度情况,由控制系统控制放电参数,以保证能够可靠的建立击穿路径。

通过上述实施例的介绍,可知本发明的断路器能够通过电位触发电极114模块实现精准的选相投切,避免了传统断路器投切时间和相位不合适对电力系统造成不利影响。

本发明的断路器并不仅限于上文介绍的实施例,在其他实施例中,电位触发电极模块的电位触发电极的外侧涂覆有绝缘层,从而实现其与静触头之间的绝缘隔离;悬浮电位触发电极模块也可以对应于动触头配置,此时需要其与动触头同步动作,悬浮电位触发电极模块与灭弧室和动触头组件之间的装配方式、位置关系等,与上文实施例中介绍的悬浮点位触发电极模块与灭弧室和静触头组件之间的装配方式、位置关系向对应且一致;在其他实施例中,电位触发电极也可环绕对应触头的导电杆呈螺旋形布置,放电端从触头处露出,另一端从导电杆的尾部穿出灭弧室;在其他实施例中,触头可以直接由导电杆的端部构成,电位触发电极的放电端处于导电杆端部的边缘位置,并用于朝向对侧的触头放电;在其他实施例中,灭弧室可以为内部充有绝缘气体(六氟化硫或者氮气)的灭弧室,此时多功能模块的真空度检测模块可以相应的更换为用于检测绝缘气体的气压的气压检测模块。

本发明的灭弧室的具体实施例,其具体结构与上文介绍的断路器的各种实施例中的灭弧室的结构相同,本文不再赘述。

以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,本发明的专利保护范围以权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。

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