戶內高壓真空斷路器

《戶內高壓真空斷路器》是江蘇東源電器集團股份有限公司於2002年5月23日申請的專利，該專利的申請號為，公告號為CN2548249，公告日為2003年4月30日，發明人是孫益源、邱衛東、周國建、吳琪、季忠華、張聖進、蔡國華、梁毅，該專利涉及發電和供、變電技術，是一種用於發電廠、變電所等配電系統的控制或保護的高壓斷路器。

《戶內高壓真空斷路器》其特徵是：支撐機構支撐有三隻真空滅弧室，在真空滅弧室與支撐機構間還裝有軟連線，在支撐機構與機構箱間裝有操作機構，操作機構和真空滅弧室採用前後布置的形式，真空滅弧室縱向安裝在一個管狀的絕緣筒內。

2005年，《戶內高壓真空斷路器》獲得第四屆江蘇省專利項目獎銅獎。

（概述圖為《戶內高壓真空斷路器》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：戶內高壓真空斷路器
• 公告號：CN2548249
• 公告日：2003年4月30日
• 申請號：022207872
• 申請日：2002年5月23日
• 專利權人：江蘇東源電器集團股份有限公司
• 地址：江蘇省通州市十總鎮振興北路16號
• 發明人：孫益源、邱衛東、周國建、吳琪、季忠華、張聖進、蔡國華、梁毅
• 分類號：H01H33/66、H01H33/666
• 代理機構：南通市科偉專利事務所
• 類別：實用新型專利
• 代理人：楊志京

專利背景

戶內高壓真空斷路器是發電廠、變電所等配電系統的控制或保護中使用的設備，通常的戶內高壓真空斷路器的分合閘操作及合閘儲能是依賴普通的彈簧操作機構來完成的，而2002年5月前已有的彈簧操作機構的操作電源是通過專用電壓互感器或變壓器等直接取自斷路器自身開斷前的高壓電網，一旦高壓電網停電，斷路器只能依靠人力操作。操作的危險性大，而且整個裝置的體積大、安裝複雜、成本高、易損壞、使用壽命短、性能不可靠，甚至還存在爆炸危險。

發明內容

專利目的

《戶內高壓真空斷路器》的目的是提供一種結構簡單、開斷短路電流大、絕緣強度高、截值小、觸頭燒損小、接觸電阻小、真空密封好、可靠性高、壽命長、無爆炸危險的戶內高壓真空斷路器。

技術方案

《戶內高壓真空斷路器》有機構箱，機構箱裝有支撐機構，其特徵是：支撐機構支撐有三隻真空滅弧室，在真空滅弧室與支撐機構間還裝有軟連線，在支撐機構與機構箱間裝有操作機構，操作機構和真空滅弧室採用前後布置的形式，真空滅弧室縱向安裝在一個管狀的絕緣筒內。

該實用新型中所述的支撐機構包括固定在機構箱上的絕緣子，鑄鋁的上、下出線端固定在絕緣子上，下出線端上裝有軟連線，軟連線與真空滅弧室動導電桿上的導電夾相連。在真空滅弧室的動導電桿的底部裝有萬向桿端軸承，該桿端軸承通過一軸銷與下出線端上的槓桿相連，開關主軸通過三根絕緣拉桿把力傳遞給使開關合、分閘的動導桿。

該實用新型中所述的操作機構採用一體化彈簧儲能操作機構或雙穩態永磁操作機構。操作機構中有一儲能機構，儲能機構經傳動機構連線開關主軸，開關主軸連線有緩衝器和鎖定機構，儲能裝置還與控制裝置連線。儲能機構主體是一個外殼為鑄鋁的減速箱，減速箱內是兩套蝸輪蝸桿，儲能軸橫穿減速箱中，儲能軸上套一軸承，此軸套用鍵連在大蝸輪上，軸套上有一軸銷，上面裝一棘爪；在儲能軸的右端有一凸輪，凸輪上有缺口，棘爪通過此缺口來帶動凸輪轉動，在儲能軸的左端裝有一曲柄，合閘彈簧一端掛在此曲柄上。減速箱的軸銷上裝有一個三角形的槓桿，槓桿上裝有一滾針軸承，與合閘彈簧連線的凸輪與該軸承連線，三角形槓桿的另一個孔，用軸銷連線一連桿，該連桿的另一端裝在主軸拐臂上，形成四連桿機構，減速箱的軸銷上還裝有一作為鎖住合閘掣子用的滾針軸承。在開關主軸的拐臂上裝有分閘彈簧，主軸上還有三對拐臂，其中兩對分別連線在合閘橡膠皮緩衝器和分閘油緩衝器上，另一對拐臂上裝一作為鎖住分閘掣子用的滾針軸承。合、分閘彈簧連線合、分閘電磁鐵，合、分閘電磁鐵為尺寸、數據相同的螺管式直流電磁鐵。

有益效果

《戶內高壓真空斷路器》的結構簡單、開斷短路電流能力大，在選用的縱向磁場觸頭中，可靠開斷短路電流能高達80千安，圓盤狀觸頭表面受理均勻。絕緣強度高，在穩定狀態下，真空滅弧室真空度低於10巴，6-20毫米的觸頭開距足以保證真空滅弧室的絕緣強度。截流值小，通過最佳化銅鉻材料可以使截流值平均為4安以下觸頭燒損小，壽命長，開斷過程中電弧電壓低（僅20～200伏），電弧能量低，燃弧時間短，所以真空滅弧室觸頭燒損小，壽命長。接觸電阻小，使用導電性能良好的觸頭材料，確保接觸電阻最小，真空滅弧室兩根導電桿之間的接觸電阻值在8～15微歐，因此溫升也較低。真空密封好，採用一次封排工藝，焊接質量可靠且接頭不會老化。可靠性高、壽命長、無爆炸危險，適用於發電廠、變電所等配電系統的控制或保護，尤其適用於開合電容器組及開斷重要負荷和頻繁操作的場合。

附圖說明

圖1為《戶內高壓真空斷路器》的一種戶內高壓真空斷路器的結構示意圖；

圖2為該實用新型的戶內高壓真空斷路器中的儲能式脫扣器的結構示意圖。

圖中：1、絕緣子，2、上出線端，3、下出線端，4、軟連線，5、導電夾，6、萬向桿端軸承，7、軸銷，8、槓桿，9、主軸，10、絕緣拉桿，11、機構箱，12、真空滅弧室，13、觸頭彈簧。14、掣子，15、衝擊桿，16、儲能彈簧，17、接線座，18、鐵心。

權利要求

1、《戶內高壓真空斷路器》有機構箱，機構箱裝有支撐機構，其特徵是：支撐機構支撐有三隻真空滅弧室，在真空滅弧室與支撐機構間還裝有軟連線，在支撐機構與機構箱間裝有操作機構，操作機構和真空滅弧室採用前後布置的形式，真空滅弧室縱向安裝在一個管狀的絕緣筒內。

2、根據權利要求1所述的戶內高壓真空斷路器，其特徵是：支撐機構包括固定在機構箱上的絕緣子，鑄鋁的上、下出線端固定在絕緣子上，下出線端上裝有軟連線，軟連線與真空滅弧室動導電桿上的導電夾相連。

3、根據權利要求2所述的戶內高壓真空斷路器，其特徵是：在真空滅弧室的動導電桿的底部裝有萬向桿端軸承，該桿端軸承通過一軸銷與下出線端上的槓桿相連，開關主軸通過三根絕緣拉桿把力傳遞給使開關合、分閘的動導桿。

4、根據權利要求1或2、3所述的戶內高壓真空斷路器，其特徵是：操作機構採用一體化彈簧儲能操作機構或雙穩態永磁操作機構。

5、根據權利要求1或2、3所述的戶內高壓真空斷路器，其特徵是：操作機構中有一儲能機構，儲能機構經傳動機構連線開關主軸，開關主軸連線有緩衝器和鎖定機構，儲能裝置還與控制裝置連線。

6、根據權利要求4所述的戶內高壓真空斷路器，其特徵是：儲能機構主體是一個外殼為鑄鋁的減速箱，減速箱內是兩套蝸輪蝸桿，儲能軸橫穿減速箱中，儲能軸上套一軸承，此軸套用鍵連在大蝸輪上，軸套上有一軸銷，上面裝一棘爪；在儲能軸的右端有一凸輪，凸輪上有缺口，棘爪通過此缺口來帶動凸輪轉動，在儲能軸的左端裝有一曲柄，合閘彈簧一端掛在此曲柄上。

7、根據權利要求6所述的戶內高壓真空斷路器，其特徵是：減速箱的軸銷上裝有一個三角形的槓桿，槓桿上裝有一滾針軸承，與合閘彈簧連線的凸輪與該軸承連線，三角形槓桿的另一個孔，用軸銷連線一連桿，該連桿的另一端裝在主軸拐臂上，形成四連桿機構，減速箱的軸銷上還裝有一作為鎖住合閘掣子用的滾針軸承。

8、根據權利要求5所述的戶內高壓真空斷路器，其特徵是：在開關主軸的拐臂上裝有分閘彈簧，主軸上還有三對拐臂，其中兩對分別連線在合閘橡膠皮緩衝器和分閘油緩衝器上，另一對拐臂上裝一作為鎖住分閘掣子用的滾針軸承。

9、根據權利要求5所述的戶內高壓真空斷路器，其特徵是：合、分閘彈簧連線合、分閘電磁鐵，合、分閘電磁鐵為尺寸、數據相同的螺管式直流電磁鐵。

實施方式

圖1描述了《戶內高壓真空斷路器》的一個實施例。在該例中，斷路器主要由真空滅弧室12、操作機構及支撐部分組成。在用鋼板焊接而成的機構箱11上固定六隻環氧樹脂澆鑄絕緣子1。三隻滅弧室通過鑄鋁的上、下出線端2、3固定在絕緣子上。下出線端上裝有軟連線4，軟連線4與真空滅弧室動導電桿上的導電夾5相連。在動導電桿的底部裝有萬向桿端軸承6，該桿端軸承通過一軸銷7與下出線端上的槓桿8相連，開關主軸9通過三根絕緣拉桿10巴力傳遞給動導桿使開關合、分閘。

滅弧原理：該實用新型採用真空滅弧室，以真空作為滅弧和絕緣介質，真空滅弧室具有極高的真空度，真空的絕緣強度比大氣的絕緣強度要高得多。當動、靜觸頭在操動機構作用下帶電分閘時，觸頭間產生電流，在觸頭間將會產生真空電弧，觸頭表面在高溫下揮發出金屬蒸汽，同時由於觸頭的特殊結構，在觸頭間隙中也會產生適當的縱磁場，電弧在此磁場力的作用下沿觸頭表面切線方向快速運動。在金屬圓筒上凝結部分金屬蒸汽。促使真空電弧保持為擴散型，並使電弧均勻分布在觸頭表面燃燒，維護低的電弧電壓，在電流自然過零時，殘留的離子、電子和金屬蒸汽在微秒數量級的時間內就可複合或凝聚在觸頭表面和禁止罩上，滅弧室斷口的介質絕緣強度很快被恢復，從而電弧被熄滅，達到分斷的目的，由於該真空斷路器採用縱磁場控制真空電弧，因而具有強而穩定的開斷電流的能力。

操作機構：操作機構主要由儲能機構、鎖定機構、分閘彈簧、開關主軸、緩衝器及控制裝置組成。

儲能機構主體是一個外殼為鑄鋁的減速箱。減速箱內是兩套蝸輪蝸桿。儲能軸橫穿減速箱中，與蝸輪蝸桿無機械聯繫。儲能軸上套一軸承，此軸套用鍵連在大蝸輪上，軸套上有一軸銷，上面裝一棘爪；在儲能軸的右端有一凸輪，凸輪上有缺口，棘爪通過此缺口來帶動凸輪轉動。在儲能軸的左端裝有一曲柄，合閘彈簧一端掛在此曲柄上。

減速箱的軸銷上裝有一個三角形的槓桿，槓桿上裝有一滾針軸承，凸輪將合閘彈簧的能量傳給此軸承上。三角形槓桿的另一個孔，用軸銷連線一連桿，該連桿的另一端裝在主軸拐臂上，形成四連桿機構，合閘力通過該機構傳遞給開關主軸。減速箱的軸銷上海裝有一滾針軸承，作為鎖住合閘掣子用。

在開關主軸的拐臂上裝有分閘彈簧。主軸上還有三對拐臂，其中兩對分別作用在合閘橡膠皮緩衝器和分閘油緩衝器上，另一對拐臂上裝一滾針軸承作為鎖住分閘掣子用。該產品的合、分閘掣子完全相同。

合、分閘電磁鐵為尺寸、數據完全相同的螺管式直流電磁鐵。

圖2描述了可作為該實用新型的操作機構的儲能式過流脫扣器。該脫扣器具有一作為儲能機構的儲能彈簧16，在開關合閘時，脫扣器鑄鋁殼內的儲能彈簧16被儲上能，掣子備鎖住。開關分閘時，線圈帶電，電磁鐵動作，掣子14解脫，脫扣器衝擊桿15在彈簧16力作用下彈出，衝擊機構的合閘掣子使開關合閘。

操作：

1、電動儲能：接通電動機電源，軸套由減速箱中的大蝸輪帶動，黨棘爪進入凸輪上的缺口時，帶動儲能軸轉動，合閘彈簧備拉到最高點後備合閘掣子鎖住，曲柄上的小連桿傳動一小彎板壓下微動開關，電機電源備切斷，“儲能指示”顯示在面板孔中，整個儲能時間約為15秒。

2、手動儲能：將手搖把插入減速箱前方孔中，順時針搖轉約25圈，棘爪進入了凸輪缺口帶動儲能軸轉動，繼續用力搖轉手把25圈，合閘彈簧儲能完畢，卸下手把。

3、合閘：接通合閘電磁鐵電源或用手按壓合閘按鈕（紅色），合閘掣子備解脫，儲能軸在合閘彈簧力的作用下反向轉動，凸輪壓在三角槓桿上的滾針軸承上，槓桿上的連桿將力傳給開關主軸，導電桿向上運動，主軸轉動約60度時被分閘掣子鎖住，開關合閘完畢。在此過程中，分閘彈簧備儲上能，具有連桿上的觸頭彈簧亦被壓縮，給觸頭施加了一壓力，“合閘指示”顯示在面板孔中。

4、分閘：解脫分閘電磁鐵電源或用手按壓分閘按鈕（黑色），分閘掣子解脫，主軸在分閘彈簧和觸頭彈簧力的作用下反向旋轉，開關分閘。分閘指示顯示在面板孔中。

斷路器在分閘後，電動機立即給分閘彈簧儲能，亦可用手動再次儲能。

真空斷路器可分為固定式和手車式兩種，總體結構採用操動機構和滅弧室前後布置的形式，主導電迴路部分為三相落地式結構，真空滅弧室縱向安裝在一個管狀的絕緣筒內，絕緣筒由環氧樹脂採用APG工藝澆鑄而成。因而特別能爬電，減少了粉塵在滅弧室表面聚積，不僅可以防止真空滅弧室受到外部因素的影響，而且可以確保即使在濕熱及嚴重污穢環境下，也可以對電壓效應呈現出高阻態。

榮譽表彰

2005年，《戶內高壓真空斷路器》獲得第四屆江蘇省專利項目獎銅獎。