一种高压无重燃真空断路器的制作方法

本发明涉及真空断路器技术领域，尤其是一种高压无重燃真空断路器。

背景技术：

真空断路器是配电网络中用于电气回路开断/闭合的电气器件，当电气回路发生故障时，能快速准确的切断故障回路，保证电力线路安全稳定运行。真空断路器主要包括引线端、真空灭弧室、磁套管、操作机构、支撑架、安装基座。其中，操作机构包括操作机构箱、储能电机、主轴、减速器、分闸弹簧、合闸弹簧、分闸线圈、合闸线圈、分闸制子、合闸制子、辅助开关、分闸按钮、合闸按钮、主轴联动杆等。在真空断路器分闸时，动、静触头在分离的瞬间，电流收缩到触头刚分离的某一点或某几点上，表现为电极间电阻剧烈增大和温度迅速提高，直至发生电极金属的蒸发，同时形成极高的电场强度，导致剧烈的场致发射和间隙的击穿，产生了真空电弧，当工作电流接近零时，同时触头间距的增大，真空电弧的等离子体很快向四周扩散，电弧电流过零后，触头间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体，此时电流被分断，完成分闸操作。

目前，采用真空灭弧方式的断路器主要在40.5kv及以下，电压等级越高，灭弧时断路器需要的开距越大，要求的绝缘强度越高，市面在售的126kv断路器多为sf6气体灭火方式。126kv真空断路器分闸开距可达40.5kv真空断路器开距的3倍左右，从如图8所示126kv真空断路器分闸曲线可知，在真空断路器动静触头开距为10～38mm时灭弧的效果最佳，可有效避免真空断路器复燃。现生产的126kv真空断路器多处于试验阶段，采用传统的真空断路器操作机构，其存在以下几点不足：第一，126kv真空断路器分合闸所需的操作功率较大，传统的真空断路器操作机构已无法满足分合闸输出功率要求。第二，为了满足绝缘安全距离，126kv真空断路器的分相间距较大，分合闸动作过程中，拉动各相绝缘拉杆的主轴因距离较远势必存在摆动、弯折现象，使得各相分合闸速度不统一。若采用增加主轴直径以获得主轴刚性强度的方式，同时也增加了操作机构的负载，对操作机构又是一种考验。第三，传统的真空断路器分闸速度均为线性，不能延长最佳灭弧开距的时间，无法满足126kv真空断路器分闸灭弧的要求，以至于真空断路器灭弧失败，严重时将损坏真空断路器真空包。

因此，急需要对高压真空断路器做进一步优化，以延长真空断路器开断电流时最佳灭弧开距的时间，保证高压真空断路器分合闸同步，使真空断路器灭弧更可靠。

技术实现要素：

针对上述不足之处，本发明的目的在于提供一种高压无重燃真空断路器，主要解决现有技术中存在的无法延长最佳灭弧开距对应的时间，操作输出功率低，主轴在动作过程中存在摆动、弯折等的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高压无重燃真空断路器，包括支撑架，与支撑架固定连接的安装基座，固定在支撑架上操作机构，安装在支撑架上且与操作机构连接的三组磁套管，以及内置于磁套管的绝缘拉杆、动触头、静触头和真空灭弧室。三组磁套管分为a相磁套管、b相磁套管和c相磁套管，其中，所述操作机构包括固定在支撑架上的操作机构箱，与绝缘拉杆连接的主轴，固定在操作机构箱内的减速箱，与减速箱连接的合闸储能杆，与合闸储能杆连接的第一合闸储能拐臂，与第一合闸储能拐臂连接的第一合闸弹簧，与减速箱连接的储能电机，与合闸储能杆联动连接的储能指示部，与主轴连接的分闸弹簧，与分闸弹簧匹配、用于控制分闸弹簧释放势能的分闸线圈，与第一合闸弹簧匹配、用于控制第一合闸弹簧释放势能的合闸线圈，套在合闸储能杆上的储能限位臂，设置在操作机构箱上、用于吸收主轴旋转动能的动能量吸收限位装置，与主轴旋转匹配的过冲调节垫，与合闸线圈和分闸线圈连接的辅助开关，分别与主轴旋转联动匹配的分闸制子和合闸制子，与分闸弹簧联动匹配、用于手动操作分闸的分闸按钮，与第一合闸弹簧联动匹配、用于手动操作合闸的合闸按钮，与主轴连接、用于将第一合闸弹簧势能转换成主轴旋转动能的主轴联动杆，设置在操作机构箱侧壁上且与主轴连接的调速装置，套在主轴表面边缘的支撑轴承，与合闸储能杆连接的第二合闸储能拐臂，以及与第二合闸储能拐臂连接的第二合闸弹簧。同样地，合闸线圈也能控制第二合闸弹簧释放势能，转换成合闸的动能，合闸按钮用于手动操作合闸同时将第一合闸弹簧和第二合闸弹簧的势能转换成合闸的动能。

具体地，所述真空灭弧室外表面为蜂窝状浇筑结构；真空灭弧室内设置用于电气开、断的动触头和静触头。所述磁套管上部和中部分别设置与外部电气连接的进线座和出线座。其中，动触头与进线座或出线座链接，则静触头与出线座或进线座链接。

进一步地，所述分闸弹簧包括设置在a相磁套管下部的第一分闸弹簧，设置在b相磁套管下部的第二分闸弹簧和第三分闸弹簧，以及设置在c相磁套管下部的第四分闸弹簧，其中，第一分闸弹簧、第二分闸弹簧、第三分闸弹簧和第四分闸弹簧均与主轴连接。

优选地，所述调速装置包括与一端与主轴固定连接的第三拐臂，与第三拐臂另一端连接并且贯穿操作机构箱设置的阻尼杆，固定在操作机构箱上的圆柱支架，设置在圆柱支架中部、用于供阻尼杆贯穿的中心通孔，在圆柱支架侧面呈圆周均布的三组安装通孔，以及设置在安装通孔内的速度调节机构，其中，安装通孔与中心通孔连通，且该安装通孔内设有内螺纹。安装通孔设置在圆柱支架的径向方向并且垂直于中心通孔。

更进一步地，所述速度调节机构包括与阻尼杆外表面边缘挤压接触的传力销，与传力销连接的压簧，以及与压簧连接、用于调节接触压力的调节螺钉。所述压簧和调节螺钉均设置在安装通孔内。所述调节螺钉与安装通孔的内螺纹匹配。为了防止调节螺钉运行松动、变位，在调节螺钉增设有位置锁定的锁定螺母。

优选地，所述阻尼杆上、靠近圆柱支架一端依次设置与传力销配合的第二锥形部、凸部和第一锥形部。所述阻尼杆另一端上还设置有与第三拐臂连接的阻尼头。所述阻尼头上设有圆柱形的限位柱。所述第三拐臂上设置与限位柱匹配的第一腰形孔。第二锥形部、凸部和第一锥形部按照阻尼杆靠近圆柱支架向阻尼头方向依次设置。其中，第一锥形部和第二锥形部的宽度由真空断路器分闸曲线决定，并通过调试、验证的方式确定。

巧妙地，所述储能限位臂为双臂h形状结构，并且储能限位臂与合闸储能杆固定连接。所述减速箱为蜗轮蜗杆结构。

进一步地，所述动能量吸收限位装置包括与主轴固定连接的凸轮，固定在操作机构箱上的动能量吸收限位基座，安装在该动能量吸收限位基座中央的弹簧架，安装在该弹簧架上的动能吸收弹簧，以及与动能吸收弹簧连接、用于与凸轮旋转挤压配合的挤压接触部。

进一步地，所述主轴上设有一端与该主轴固定连接的第一拐臂，所述第一拐臂另一端设有与操作机构箱铰接的第二拐臂，所述第一拐臂与第二拐臂之间设有与绝缘拉杆连接的第二腰形孔。

优选地，所述支撑轴承在a相磁套管和c相磁套管下部各设置一套。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过对操作机构进行改进，增设调速装置，以延长分闸时最佳开距对应的时间，保证真空断路器可靠灭弧。另外，通过增设合闸储能的弹簧，提高合闸输出功率，解决真空断路器因动能不足致使慢合的问题，减缓动静触头电弧灼烧。不仅如此，本发明通过设置提供主轴旋转支撑的支撑轴承，可有效避免主轴因长度较长产生的弯曲现象，使合闸更同步。

(2)本发明巧妙地设置用于延长最佳分闸开距对应的时间的调速装置，根据真空断路器分闸曲线调整挤压摩擦力的调节螺钉，改变阻尼杆与传力销之间的挤压摩擦力，再经设置在阻尼杆上的锥形部和凸部挤压摩擦，以实现分闸速度调节。另外，在阻尼杆的外表面挤压接触设置3个呈120度分布的速度调节机构，使阻尼杆在动作过程中受力均匀，可有效避免阻尼杆受力不均匀致使其弯曲损坏。

(3)本发明采用蜗轮蜗杆结构的减速箱，并延长合闸储能杆长度，增加合闸储能弹簧，提高合闸输出功率，为126kv的真空断路器提供足够的分合闸动能，使减速箱受力更均匀。另外，将储能限位臂改进为双臂h形状结构，增加储能限位强度，可有效避免储能限位臂因旋转动能过大致使弯曲变形，使限位更可靠。

(4)本发明在真空断路器a、c相下部设置套在主轴外表面的两组支撑轴承，以保证主轴水平受力均匀，解决主轴因分相间距离较远所带来的主轴弯曲、摆动的问题，保证真空断路器分合闸同步。另外一方面，在设置支撑轴承的基础上，将分闸弹簧分散在各相处并与绝缘拉杆连接，如此一来，便能减小主轴分闸输出的扭矩，减轻主轴分闸动能传递负担，使主轴的直径进一步缩小，节约操作机构的传递操作动能，进而，延长主轴的使用寿命。

(5)本发明充分考虑到真空断路器分合闸操作的绝缘拉杆的操作使用寿命，巧妙的设置腰形孔，并且以铰接在操作机构箱上的第二拐臂为转动轴，在主轴带动第一拐臂旋转的同时，使真空断路器的绝缘拉杆保持纵向方向移动，可有效避免绝缘拉杆动作过程中发生弯曲变形，如此一来，便能延长绝缘拉杆的使用寿命。

(6)不仅如此，本发明在主轴上设有凸轮，并与动能量吸收限位装置和过冲调节垫旋转配合，在分闸时，凸轮跟随主轴沿顺时针旋转，实现凸轮与动能量吸收限位装置挤压接触，将旋转的动能转换成动能吸收弹簧的势能，并且将凸轮的一端挤压限制在动能量吸收限位装置挤压接触部。与此同时，将在凸轮旋转位置限制在过冲调节垫区域，如此一来，真空断路器分闸时，可将凸轮紧密锁定在动能量吸收限位装置上，彻底解决真空断路器动触头分闸反弹的问题，大幅度降低分闸过程中断路器灭弧室动触头往复震动幅度，保证动静触头分闸的开距，实现真空断路器可靠灭弧。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为操作机构结构示意图。

图3为操作机构结构示意图(去支撑轴承)

图4为本操作机构侧面结构示意图。

图5为调速装置结构示意图。

图6为调速装置a-a视图。

图7为瓷套管结构示意图。

图8为126kv真空断路器分闸曲线优化图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-安装基座，2-支撑架，3-操作机构，4-磁套管，5-绝缘拉杆，6-操作机构箱，7-主轴，8-真空灭弧室，9-分闸制子，10-减速器，11-合闸储能杆，12-第一合闸弹簧，13-储能电机，14-辅助开关，15-分闸按钮，16-微动开关，17-储能指示部，18-计数器，19-动能量吸收限位装置，20-过冲调节垫，21-调速装置，22-储能限位臂，23-第二合闸储能拐臂，24-第二合闸弹簧，25-合闸制子，26-第一拐臂，27-第二拐臂，28-阻尼杆，29-支撑轴承，30-第一合闸储能拐臂，31-圆柱支架，32-调节螺钉，33-压簧，34-传力销，35-第三拐臂，36-第一腰形孔，37-第二腰形孔，38-凸轮，39-动能量吸收限位基座，40-挤压接触部，41-动能吸收弹簧，42-第一分闸弹簧，43-第二分闸弹簧，44-第三分闸弹簧，45-第四分闸弹簧，46-进线座，47-出线座，48-安装通孔，49-弹簧架，50-合闸按钮，51-主轴联动杆，52-锁定螺母，53-中心通孔，281-阻尼头，282-限位柱，283-第一锥形部，284-凸部，285-第二锥形部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至图8所示，本发明提供了一种高压无重燃真空断路器，主要包括支撑架2，与支撑架2固定连接的安装基座1，固定在支撑架2上操作机构3，安装在支撑架2上且与操作机构3连接的a、b、c三相磁套管4，以及内置于磁套管4的绝缘拉杆5和真空灭弧室8，其中，空灭弧室外表面8为蜂窝状浇筑结构，在真空灭弧室8内设置动触头和静触头，动触头通过铜软连接与进线座46连接，并且静触头与出线座47连接，由此构成了电气高压通路。

为了保证分闸灭弧可靠，减小分闸过程中动触头往复震动幅度，提升操作机构输出功率。本发明对真空断路器的操作机构进行优化改进，该操作机构3包括固定在支撑架2上的操作机构箱6，与绝缘拉杆5连接的主轴7，固定在操作机构箱6内的减速箱10，与减速箱10连接的合闸储能杆11，与合闸储能杆11连接的第一合闸储能拐臂30，与第一合闸储能拐臂30连接的第一合闸弹簧12，与减速箱10连接的储能电机13，与合闸储能杆11联动连接的储能指示部17，与主轴7连接的分闸弹簧，与分闸弹簧匹配、用于控制分闸弹簧释放势能的分闸线圈，与第一合闸弹簧12匹配、用于控制第一合闸弹簧12释放势能的合闸线圈，套在合闸储能杆11上的储能限位臂22，设置在操作机构箱6上、用于吸收主轴7旋转动能的动能量吸收限位装置19，与主轴7旋转匹配的过冲调节垫20，与合闸线圈和分闸线圈连接的辅助开关14，分别与主轴7旋转联动匹配的分闸制子9和合闸制子25，与分闸弹簧联动匹配、用于手动操作分闸的分闸按钮15，与第一合闸弹簧12联动匹配、用于手动操作合闸的合闸按钮50，与主轴7连接、用于将第一合闸弹簧12势能转换成主轴7旋转动能的主轴联动杆51，设置在操作机构箱6侧壁上且与主轴7连接的调速装置21，套在主轴7表面边缘的支撑轴承29，与合闸储能杆11连接的第二合闸储能拐臂23，以及与第二合闸储能拐臂23连接的第二合闸弹簧24。为了增加分合闸的输出功率，延长合闸储能杆11长度，并增加第二合闸储能拐臂23和第二合闸弹簧24，在储能电机13的驱动作用下，带动第一合闸储能拐臂30和第二合闸储能拐臂23旋转，对第一合闸弹簧12和第二合闸弹簧24拉伸储能。其中，动能量吸收限位装置14、调速装置16和支撑轴承24各设置2套。储能电机13为交、直流220v、350w，储能限位臂22为双臂h形状结构，减速箱10为蜗轮蜗杆结构。

为了保证分闸可靠，将现有技术的单独式分闸弹簧分散为与主轴7连接的第一分闸弹簧42，第二分闸弹簧43，第三分闸弹簧44，以及第四分闸弹簧45。其中，第一分闸弹簧42和第四分闸弹簧45分别设置在真空断路器a、c相磁套管底部，而第二分闸弹簧43和第三分闸弹簧44设置b相磁套管底部。如此一来，便可减小主轴在分闸时的旋转扭矩，保证真空断路器的分闸输出功率。

其中，调速装置21包括与一端与主轴7固定连接的第三拐臂35，与第三拐臂35另一端连接并且贯穿操作机构箱6设置的阻尼杆28，固定在操作机构箱6上的圆柱支架31，设置在圆柱支架31中部、用于供阻尼杆28贯穿的中心通孔53，在圆柱支架31侧面呈圆周均布的三组安装通孔48，以及设置在安装通孔48内的速度调节机构，其中，安装通孔48与中心通孔53连通，且该安装通孔48内设有内螺纹。速度调节机构呈120度设置在圆柱支架31内。速度调节机构又包括与阻尼杆28外表面边缘挤压接触的传力销34，与传力销34连接的压簧33，以及与压簧33连接、用于调节接触压力的调节螺钉32。压簧33和调节螺钉32均设置在安装通孔48内，并且该调节螺钉32与安装通孔48的内螺纹匹配。在阻尼杆28上、靠近圆柱支架31一端依次设置与传力销34配合的第二锥形部285、凸部284和第一锥形部283。在阻尼杆28另一端上设置与第三拐臂35连接的阻尼头281。在阻尼头281上设有圆柱形的限位柱282。在第三拐臂35上设置与限位柱282匹配的第一腰形孔36。根据分闸曲线调整第一锥形部283和第二锥形部285的宽度，以满足分闸减速要求。

真空断路器分闸时，在触头弹簧、第一分闸弹簧至第四分闸弹簧的驱动作用下，主轴7带动第三拐臂35沿顺时针旋转，阻尼杆28被拉动沿水平方向移动，当传力销34与第一锥形部283接触，在压簧33的作用下，阻尼杆28做加速度增加的减速运动。随后，阻尼杆28的凸部284与传力销34挤压接触，阻尼杆28做加速度不变的减速运动，经过凸部284减速过渡后，传力销34与第二锥形部285挤压接触，阻尼杆28做加速度减小的减少运动。与此同时，凸轮38顺时针旋转，凸轮38与挤压接触部40接触，将主轴旋转的动能转换成动能吸收弹簧41的弹簧势能，并将凸轮38锁定在挤压接触部40上。如此一来，实现自动吸收分闸过程中的动能和分闸位置锁定，不仅可有效避免真空断路器的动触头反弹，防止真空断路器复燃，而且还能避免操作机构力度过大或惯性力致使绝缘拉杆损坏。其中，吸收弹簧41与动能量吸收限位基座39连接。在真空断路器减速时间调整时，只需调整调节螺钉32，以改变压簧33的压紧力度，使传力销34与阻尼杆28接触摩擦力发生改变。通过锁定螺母52将调节螺钉32锁定，防止其运行松动。

另外，操作机构3的主轴7上设有一端与该主轴7固定连接的第一拐臂26，在第一拐臂26另一端设有与操作机构箱7铰接的第二拐臂27，在第一拐臂26与第二拐臂27之间设有与绝缘拉杆5连接的第二腰形孔37。真空断路器在分合闸的过程中，第一拐臂26跟随主轴7旋转，巧妙设置与绝缘拉杆5连接的第二腰形孔37，在第二拐臂27与操作机构箱6铰接的条件下，使绝缘拉杆5保持纵向方向移动，进而，完成真空断路器的分合闸操作，如此设计，可有效避免绝缘拉杆在操作过程中弯折变形，以延长绝缘拉杆使用寿命。

本发明通过对操作机构进行改进，并根据126kv真空断路器分闸曲线优化设置调速装置，以延长分闸时最佳灭弧开距对应的时间，使真空断路器在最佳灭弧开距内得到可靠的灭弧，有效防止真空断路器复燃。而且，操作机构新增的调速装置仅改变分闸过程中的挤压摩擦力以达到减速目的，其结构简单，速度调节可靠。另外，本发明为了保证分合闸输出的功率，通过延长合闸储能杆长度，增设一组合闸弹簧，使合闸动能更大，解决真空断路器慢分慢合等问题。不仅如此，本发明将分闸弹簧分为四组，分散安装在a、b、c三相瓷套管下部，在保证分闸速度和功率的同时，也降低主轴在分闸时传递的扭矩。在此基础上，本发明在真空断路器a、c相磁套管下部还增设两组支撑轴承，以提供主轴分合闸过程中的旋转支撑，可有效避免主轴在分合闸过程中发生弯曲变形，使分合闸操作更同步。综上所述，本发明具有结构简单、分合闸操作输出功率大、分闸减速可靠、灭弧性能优良等优点，可以说，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，在真空断路器技术领域具有广阔的市场前景。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。