CN100440412C - 低压真空开关 - Google Patents

Abstract

一种低压真空开关，包括做成活塞气缸结构形式的绝缘灭弧腔体(1)及其内的动、静触头(2、3)，静触头固定于包在腔体外端的铜质外壳(6)内部、并装有向外的单向阀(7)，静触头通过单向阀连通灭弧腔内外，腔体与壳体(8)两者之间装有三组、每组三对永磁铁(9)，其两极轴对称地布置，且相邻组、相邻块永磁铁的磁极相反；壳体的中部装有电流互感器(10)；下部装有电流电压磁脱扣器(11)，开关壳体的下部装有手动分闸按钮(16)，活塞杆装有合闸压簧(18)和分闸弹簧(19)；电流互感器、电流电压磁脱扣器与固定在壳体外的智能保护控制器(24)有导线相连。本开关可以保持良好的真空度、触头寿命延长，电磁脱扣稳定可靠，且断流能力大、价格便宜，不怕风吹雨淋，同时能实现智能化保护。

Description

低压真空开关

技术领域

本发明涉及一种开关电器，尤其是涉及一种低压真空开关。

背景技术

当今电力***容量大且网络复杂，所以电力***对开关电器的可靠性、安全性、安装维护和环境保护等方面都提出了越来越高的要求。在低压配电网中，现常使用的开关有隔离刀闸、自动空气开关及交流接触器等；自动空气开关灭弧***采用钢片灭弧栅或采用陶土灭弧罩加装去离子金属栅片的方式灭弧，交流接触器采用石棉水泥制成的灭弧罩，这些灭弧方式灭弧性能差，特别在短路大电流时会产生很大电弧引起弧光短路，危害电网安全运行。且自动空气开关的过载脱扣***用热脱扣器，因脱扣器靠双金属片提供动力脱扣，此种脱扣方式动力小且不够稳定，所以自动空气开关的灵敏度低、选择性差。在中、高压电网中，现常使用的开关有：真空开关和SF6开关。真空开关经过了二、三十年的实践，证明了它比起空气开关具有优越性。真空开关的真空灭弧室是高真空介质(一种压强低于10^-4mmHg的稀薄气体)，绝缘强度高，在这种稀薄气体中电弧的生成物(带电粒子和金属蒸汽)具有很高的扩散速度，因而使电弧电流过零后触头间隙的介质强度很快地恢复起来；由于这些特点真空开关具有开断能力强，可靠性高、无***危险，而且使用方便，对环境无污染等优异特点，因而在工业国家的中压***已经大量使用；但是现有真空开关的所有灭弧零件都密封在一个大的绝缘外壳内，所以现有真空开关体积大、制造复杂、价格昂贵；同时动触杆与外壳的密封靠金属波纹管来实现，开关触头开距小。因此现有真空开关在低压和高压电网中没有较大发展。在我国，10KV变压器400V低压侧出线保护，通常采用隔离刀闸，隔离刀闸上配有熔断片，熔断片起过载及短路保护，实践证明熔断片因热胀冷缩的现象，常会断开误动，同时线路短路时，熔断片要经过一段时间才会动作，灵敏度差，所以熔断片作为变压器低压侧主保护存在严重缺陷。在工厂等低压配电线路，现常用的开关有闸刀开关，塑壳式自动空气开关，框架式自动空气开关等，因上述开关的灭弧性能差，保护动作灵敏度低，选择性能差，所以上述开关难以满足工厂等低压配电线路的安全运行的要求。

发明内容

本发明的目的，就是提供一种体积小、结构简单、价格便宜的真空开关，且触头寿命长，脱扣稳定可靠并能实现智能保护。

为实现上述目的，本发明的真空开关包括管状的绝缘灭弧腔体及其内的动、静触头，其特征是：所述绝缘灭弧腔体及动、静触头做成活塞气缸结构形式，绝缘灭弧腔体前部活塞行程范围为绝缘灭弧腔，动触头为活塞，活塞上装有密封圈，活塞与活塞杆为固定连接，静触头固定于包在腔体外端的铜质外壳内部、并装有向外的单向阀，所述静触头通过所述单向阀连通灭弧腔内外。

在上述基础上，本发明还可进一步地改进：

所述绝缘灭弧腔体与管状开关壳体两者之间装有至少两组、每组至少三对永磁铁，其两极轴对称地布置，且相邻组、相邻块永磁铁的磁极相反。

所述开关壳体的中部装有电流互感器；下部装有电流电压磁脱扣器：所述电流电压磁脱扣器由线圈绕制在一开口环形铁蕊而成，环形铁蕊与活塞杆同轴线，开口两边中间横向铰接有脱扣勾杆；所述开关壳体的下部对应于环形铁蕊开口处开有孔，在所述孔内装有手动分闸按钮；所述的活塞杆从后端套有筒杆组成动触杆，筒杆的前端面与活塞的后端面之间装有合闸压簧，筒杆上部套有分闸弹簧，其上端顶在灭弧腔后的壳体内上凸缘下、下端顶在筒杆中部外凸缘上，筒杆中部外凸缘之下有壳体内下凸缘，筒杆外壁还制有与脱扣勾杆前勾相对应的条形勾台；电流互感器、电流电压磁脱扣器与固定在壳体外的智能保护控制器有导线相连。

所述的手动分闸按钮结构包括一端铰接在脱扣勾杆端、另一端穿出所述开关壳体下部的开孔并固定有按钮的连杆，所述连杆上套有复位弹簧，该复位弹簧设置在所述按钮与所述开关壳体间。

所述的分闸弹簧外有护管。

发明的有益效果：本低压真空开关在每次分合闸时可实现真空，故而始终可以保持良好的真空度，永磁铁把电弧均匀分布在触头表面使得触头寿命延长，电磁脱扣稳定可靠，且断流能力大、价格便宜，不怕风吹雨淋，同时能实现智能化保护，所以它特别适合作为10KV变压器低压侧的主保护和工厂等低压配电网。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

图1为本发明单极实施例结构的剖视示意图。

图2为沿图1的A-A线剖视示意图。

图3为沿图1的B-B线剖视示意图。

图4为沿图1的C-C线剖视示意图。

图5为图1的右视图。

图6为智能保护控制器的电路图。

图中：1绝缘灭弧腔体，2动触头，3静触头，4绝缘灭弧腔，5密封圈，6铜质外壳，7单向阀，8开关壳体，9永磁铁，10电流互感器，11电流电压磁脱扣器，12线圈，13开口环形铁蕊，14脱扣勾杆，15孔，16手动分闸按钮，17筒杆，18合闸压簧，19分闸弹簧，20壳体内上凸缘，21筒杆中部外凸缘，22壳体内下凸缘，23条形勾台，24智能保护控制器，25按钮，26连杆，27复位弹簧，28护管。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详述。

如图1至图5所示，本发明的真空开关包括管状的绝缘灭弧腔体1及其内的动、静触头2、3，绝缘灭弧腔体及动、静触头做成活塞气缸结构形式，绝缘灭弧腔体前部活塞行程范围为绝缘灭弧腔4，动触头为活塞，活塞上装有密封圈5，活塞与活塞杆为固定连接，静触头固定于包在腔体外端的铜质外壳6内部、并装有向外的单向阀7，静触头通过单向阀连通灭弧腔内外，绝缘灭弧腔体安装在管状开关壳体8内的一端，绝缘灭弧腔体与管状开关壳体8两者之间装有三组、每组三对永磁铁9，其两极轴对称地布置，且相邻组、相邻块永磁铁的磁极相反；开关壳体的中部装有电流互感器10；下部装有电流电压磁脱扣器11：电流电压磁脱扣器11由线圈12绕制在一开口环形铁蕊13而成，环形铁蕊与活塞杆同轴线，铁蕊开口两边中间横向铰接有脱扣勾杆14；开关壳体的下部对应于环形铁蕊开口处开有孔15，在孔15内装有手动分闸按钮16，其结构包括一端铰接在脱扣勾杆端、另一端穿出开关壳体下部的开孔并固定有按钮25的连杆26，连杆上套有复位弹簧27，该复位弹簧设置在按钮与开关壳体间；活塞杆从后端套有筒杆17组成动触杆，筒杆的前端面与活塞的后端面之间装有合闸压簧18，筒杆上部套有分闸弹簧19，其上端顶在灭弧腔后的壳体内上凸缘20下、下端顶在筒杆中部外凸缘21上，分闸弹簧外有护管28，筒杆中部外凸缘之下有壳体内下凸缘22，筒杆外壁还制有与脱扣勾杆前勾相对应的条形勾台23；电流互感器、电流电压磁脱扣器与固定在壳体外的智能保护控制器24有导线相连。

本低压真空开关是靠活塞的往返运动及单向阀门的单向开通来实现真空的。

合闸过程：由外力作用于筒杆底部(方向向上)，活塞动触杆向上运动(活塞上由密封圈使活塞体与灭弧腔体密封)，灭弧腔空气压力增大，致使开关顶部静触头上方的单向阀门向外打开，由于活塞继续向上运动，灭弧腔内的空气通过单向阀排出腔外，当动、静触头快要接触时，由于触头之间的间隙很小，此时在灭弧腔内的空气极少，在线路工作电压的作用下将发生击穿，并产生电弧，由于单向阀单向导通，外面的空气不能进入灭弧腔，空气燃尽，瞬间灭弧腔形成真空，动、静触头紧密接触，并在合闸压簧作用下被压紧，电流通过开关，合闸结束。

分闸过程：由于动、静触头是圆柱体且紧密接触，又因为单向阀关闭，所以分闸前灭弧腔内空气极少；当手动分闸或因线路故障，脱扣器脱扣，此时在分闸弹簧的作用下，活塞动触杆向下运动，触头分离时，接触压力减少，接触区的面积也随之减少。当接触压力减少到一定程度时，产生电弧，同时由于活塞动触杆的快速向下运动，灭弧腔迅速成真空，电弧从而过渡到真空电弧，电流过零时电弧息灭，灭弧腔内介质强度迅速恢复，动静触头分开，分闸结束。

绝缘灭弧腔体与绝缘外壳之间的永磁铁均匀、对称分布在绝缘灭弧腔体***(永磁铁的组数及对数可根据开关大小配置)，可以把电弧均匀分布在触头电极表面上；同时上、下永磁铁的磁极位置在空间上有错位，可使电弧转动，电弧不会始终作用在一个点上，起到保护触头的作用。

电流电压磁脱扣器的工作原理是：线路发生过载时电流互感器感应线路电流，当线路电流大于设定电流时，智能保护控制器的电流继电器动作，智能保护控制器输出电压，加到脱扣器线圈上，线圈通电产生励磁，脱扣器开口处产生吸力，吸引脱扣勾杆，脱扣勾杆绕铰接点摆动，勾头脱离筒杆外勾台，脱扣器脱扣；当线路短路时，此时电流很大，大电流从脱扣器铁蕊内孔通过，短路电流激励铁蕊，在铁蕊开口处同样产生吸力，脱扣器脱扣；通过改变脱扣器铁蕊的截面和调节脱扣勾杆复位弹簧的大小可以防止脱扣器误动作。同时电流与电压产生的磁场方向相同，所以可以同时作用于脱扣勾杆。电流电压脱扣器与智能保护控制器配合，可实现电流二段、三段保护，欠压保护、过压保护、漏电保护，使活塞真空开关实现智能保护。

智能保护控制器电路的过载保护原理过程：当线路电流大于设定的过载电流时，L1电流继电器动作，L1触点接通，IC1工作，经设定的时间后，IC1第三脚输出高电平至IC2的2、6脚，IC2工作，IC2第七脚输出底电平D2发光，同时IC2第三脚输出底电平至BG1基极，BG1导通、可控硅导通，J1电压继电器通电，此时J1的常闭触点断开、常开触点接通，脱扣器铁蕊励磁脱扣，开关断开。

短路保护：

1、当线路电流大于设定的短路电流且线路存有残压时，L2电流继电器动作，L2触点接通，IC3工作，IC3的7脚输出底电平D3发光，同时IC的第三脚输出底电平至BG1基极，BG1导通可控硅导通，J1电压继电器通电，此时J1的常闭触点断开、常开触点接通，脱扣器铁蕊励磁脱扣，开关断开。

2、当线路短路而且线路无残压时，大电流从脱扣器铁蕊内孔通过，短路电流激励铁蕊，在铁蕊开口处同样产生吸力脱扣器脱扣跳闸。

本发明既可用于单极开关，也可用于双极或三极开关。

Claims (5)

1、一种低压真空开关，包括管状的绝缘灭弧腔体(1)及其内的动、静触头(2、3)，其特征是：所述的绝缘灭弧腔体及动、静触头做成活塞气缸结构形式，绝缘灭弧腔体前部活塞行程范围为绝缘灭弧腔(4)，动触头为活塞，活塞上装有密封圈(5)，活塞与活塞杆为固定连接，静触头固定于包在腔体外端的铜质外壳(6)内部、并装有向外的单向阀(7)，所述静触头通过所述单向阀连通灭弧腔内外。

2、根据权利要求1所述的低压真空开关，其特征是：所述的绝缘灭弧腔体(1)与壳体(8)的两者之间装有至少两组、每组至少三对永磁铁(9)，其两极轴对称地布置，且相邻组、相邻块永磁铁的磁极相反。

3、根据权利要求1所述的低压真空开关，其特征是：所述的开关壳体(8)的中部装有电流互感器(10)；下部装有电流电压磁脱扣器(11)：所述电流电压磁脱扣器由线圈(12)绕制在一开口环形铁芯(13)而成，环形铁芯与活塞杆同轴线，开口两边中间横向铰接有脱扣勾杆(14)；开关壳体的下部对应于环形铁芯开口处开有孔(15)，在所述孔内装有手动分闸按钮(16)，活塞杆从后端套有筒杆(17)组成动触杆，筒杆的前端面与活塞的后端面之间装有合闸压簧(18)，筒杆上部套有分闸弹簧(19)，其上端顶在灭弧腔后的壳体内上凸缘(20)下、下端顶在筒杆中部外凸缘(21)上，筒杆中部外凸缘之下有壳体内下凸缘(22)，筒杆外壁还制有与脱扣勾杆前勾相对应的条形勾台(23)；电流互感器、电流电压磁脱扣器与固定在壳体外的智能保护控制器(24)有导线相连。

4、根据权利要求3所述的低压真空开关，其特征是：所述的手动分闸按钮(16)结构包括一端铰接在脱扣勾杆端、另一端穿出所述开关壳体下部的开孔并固定有按钮(25)的连杆(26)，所述连杆上套有复位弹簧(27)，该复位弹簧设置在所述按钮与所述开关壳体间。

5、根据权利要求3所述的低压真空开关，其特征是：所述的分闸弹簧外有护管(28)。

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