低壓真空開關的製作方法
2023-04-23 09:42:36
專利名稱：低壓真空開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種開關電器，尤其是涉及一種低壓真空開關。
背景技術：
當今電力系統容量大且網絡複雜，所以電力系統對開關電器的可靠性、安全性、安裝維護和環境保護等方面都提出了越來越高的要求。在低壓配電網中，現常使用的開關有隔離刀閘、自動空氣開關及交流接觸器等；自動空氣開關滅弧系統採用鋼片滅弧柵或採用陶土滅弧罩加裝去離子金屬柵片的方式滅弧，交流接觸器採用石棉水泥製成的滅弧罩，這些滅弧方式滅弧性能差，特別在短路大電流時會產生很大電弧引起弧光短路，危害電網安全運行。且自動空氣開關的過載脫扣系統用熱脫扣器，因脫扣器靠雙金屬片提供動力脫扣，此種脫扣方式動力小且不夠穩定，所以自動空氣開關的靈敏度低、選擇性差。在中、高壓電網中，現常使用的開關有真空開關和SF6開關。真空開關經過了二、三十年的實踐，證明了它比起空氣開關具有優越性。真空開關的真空滅弧室是高真空介質(一種壓強低於10-4mmHg的稀薄氣體)，絕緣強度高，在這種稀薄氣體中電弧的生成物(帶電粒子和金屬蒸汽)具有很高的擴散速度，因而使電弧電流過零後觸頭間隙的介質強度很快地恢復起來；由於這些特點真空開關具有開斷能力強，可靠性高、無爆炸危險，而且使用方便，對環境無汙染等優異特點，因而在工業國家的中壓系統已經大量使用；但是現有真空開關的所有滅弧零件都密封在一個大的絕緣外殼內，所以現有真空開關體積大、製造複雜、價格昂貴；同時動觸杆與外殼的密封靠金屬波紋管來實現，開關觸頭開距小。因此現有真空開關在低壓和高壓電網中沒有較大發展。在我國，10KV變壓器400V低壓側出線保護，通常採用隔離刀閘，隔離刀閘上配有熔斷片，熔斷片起過載及短路保護，實踐證明熔斷片因熱脹冷縮的現象，常會斷開誤動，同時線路短路時，熔斷片要經過一段時間才會動作，靈敏度差，所以熔斷片作為變壓器低壓側主保護存在嚴重缺陷。在工廠等低壓配電線路，現常用的開關有閘刀開關，塑殼式自動空氣開關，框架式自動空氣開關等，因上述開關的滅弧性能差，保護動作靈敏度低，選擇性能差，所以上述開關難以滿足工廠等低壓配電線路的安全運行的要求。
發明內容
本發明的目的，就是提供一種體積小、結構簡單、價格便宜的真空開關，且觸頭壽命長，脫扣穩定可靠並能實現智能保護。
為實現上述目的，本發明的真空開關包括管狀的絕緣滅弧腔體及其內的動、靜觸頭，其特徵是所述絕緣滅弧腔體及動、靜觸頭做成活塞氣缸結構形式，絕緣滅弧腔體前部活塞行程範圍為絕緣滅弧腔，動觸頭為活塞，活塞上裝有密封圈，活塞與活塞杆為固定連接，靜觸頭固定於包在腔體外端的銅質外殼內部、並裝有向外的單向閥連通滅弧腔內外。
在上述基礎上，本發明還可進一步地改進所述絕緣滅弧腔體與管狀開關殼體兩者之間裝有至少兩組、每組至少三對永磁鐵，其兩極軸對稱地布置，且相鄰組、相鄰塊永磁鐵的磁極相反。
所述開關殼體的中部裝有電流互感器；下部裝有電流電壓磁脫扣器由線圈繞制在一開口環形鐵蕊而成，環形鐵蕊與活塞杆同軸線，開口兩邊中間橫向鉸接有脫扣勾杆；所述開關殼體的下部對應於環形鐵蕊開口處開有孔，裝有手動分閘按鈕；所述的活塞杆從後端套有筒杆組成動觸杆，筒杆的前端面與活塞的後端面之間裝有合閘壓簧，筒杆上部套有分閘彈簧，其上端頂在滅弧腔後的殼體內上凸緣下、下端頂在筒杆中部外凸緣上，筒杆中部外凸緣之下有殼體內下凸緣，筒杆外壁還制有與脫扣勾杆前勾相對應的條形勾臺；電流互感器、電流電壓磁脫扣器與固定在殼體外的智能保護控制器有導線相連。
所述的手動分閘按鈕結構包括一端鉸接在脫扣勾杆端、另一端穿出殼體下部對應於環形鐵蕊開口處開孔並固定有按鈕的連杆，按鈕與殼體間的連杆上套有復位彈簧。
所述的分閘彈簧外有護管。
發明的有益效果本低壓真空開關在每次分合閘時可實現真空，故而始終可以保持良好的真空度，永磁鐵把電弧均勻分布在觸頭表面使得觸頭壽命延長，電磁脫扣穩定可靠，且斷流能力大、價格便宜，不怕風吹雨淋，同時能實現智能化保護，所以它特別適合作為10KV變壓器低壓側的主保護和工廠等低壓配電網。
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的詳細說明。
圖1為本發明單極實施例結構的剖視示意圖。
圖2為沿圖1的A-A線剖視示意圖。
圖3為沿圖1的B-B線剖視示意圖。
圖4為沿圖1的C-C線剖視示意圖。
圖5為圖1的右視圖。
圖6為智能保護控制器的電路圖。
圖中1絕緣滅弧腔體，2動觸頭，3靜觸頭，4絕緣滅弧腔，5密封圈，6銅質外殼，7單向閥，8開關殼體，9永磁鐵，10電流互感器，11電流電壓磁脫扣器，12線圈，13開口環形鐵蕊，14脫扣勾杆，15孔，16手動分閘按鈕，17筒杆，18合閘壓簧，19分閘彈簧，20殼體內上凸緣，21筒杆中部外凸緣，22殼體內下凸緣，23條形勾臺，24智能保護控制器，25按鈕，26連杆，27復位彈簧，28護管。
具體實施例方式
下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳述。
如圖1至圖5所示，本發明的真空開關包括管狀的絕緣滅弧腔體1及其內的動、靜觸頭2、3，絕緣滅弧腔體及動、靜觸頭做成活塞氣缸結構形式，絕緣滅弧腔體前部活塞行程範圍為絕緣滅弧腔4，動觸頭為活塞，活塞上裝有密封圈5，活塞與活塞杆為固定連接，靜觸頭固定於包在腔體外端的銅質外殼6內部、並裝有向外的單向閥7連通滅弧腔內外，絕緣滅弧腔體安裝在管狀開關殼體8內的一端，絕緣滅弧腔體與管狀開關殼體8兩者之間裝有三組、每組三對永磁鐵9，其兩極軸對稱地布置，且相鄰組、相鄰塊永磁鐵的磁極相反；開關殼體的中部裝有電流互感器10；下部裝有電流電壓磁脫扣器11由線圈12繞制在一開口環形鐵蕊13而成，環形鐵蕊與活塞杆同軸線，鐵蕊開口兩邊中間橫向鉸接有脫扣勾杆14；開關殼體的下部對應於環形鐵蕊開口處開有孔15，裝有手動分閘按鈕16，其結構包括一端鉸接在脫扣勾杆端、另一端穿出殼體下部對應於環形鐵蕊開口處開孔並固定有按鈕25的連杆26，按鈕與殼體間的連杆上套有復位彈簧27；活塞杆從後端套有筒杆17組成動觸杆，筒杆的前端面與活塞的後端面之間裝有合閘壓簧18，筒杆上部套有分閘彈簧19，其上端頂在滅弧腔後的殼體內上凸緣20下、下端頂在筒杆中部外凸緣21上，分閘彈簧外有護管28，筒杆中部外凸緣之下有殼體內下凸緣22，筒杆外壁還制有與脫扣勾杆前勾相對應的條形勾臺23；電流互感器、電流電壓磁脫扣器與固定在殼體外的智能保護控制器24有導線相連。
本低壓真空開關是靠活塞的往返運動及單向閥門的單向開通來實現真空的。
合閘過程由外力作用於筒杆底部(方向向上)，活塞動觸杆向上運動(活塞上由密封圈使活塞體與滅弧腔體密封)，滅弧腔空氣壓力增大，致使開關頂部靜觸頭上方的單向閥門向外打開，由於活塞繼續向上運動，滅弧腔內的空氣通過單向閥排出腔外，當動、靜觸頭快要接觸時，由於觸頭之間的間隙很小，此時在滅弧腔內的空氣極少，在線路工作電壓的作用下將發生擊穿，並產生電弧，由於單向閥單向導通，外面的空氣不能進入滅弧腔，空氣燃盡，瞬間滅弧腔形成真空，動、靜觸頭緊密接觸，並在合閘壓簧作用下被壓緊，電流通過開關，合閘結束。
分閘過程由於動、靜觸頭是圓柱體且緊密接觸，又因為單向閥關閉，所以分閘前滅弧腔內空氣極少；當手動分閘或因線路故障，脫扣器脫扣，此時在分閘彈簧的作用下，活塞動觸杆向下運動，觸頭分離時，接觸壓力減少，接觸區的面積也隨之減少。當接觸壓力減少到一定程度時，產生電弧，同時由於活塞動觸杆的快速向下運動，滅弧腔迅速成真空，電弧從而過渡到真空電弧，電流過零時電弧息滅，滅弧腔內介質強度迅速恢復，動靜觸頭分開，分閘結束。
絕緣滅弧腔體與絕緣外殼之間的永磁鐵均勻、對稱分布在絕緣滅弧腔體外圍(永磁鐵的組數及對數可根據開關大小配置)，可以把電弧均勻分布在觸頭電極表面上；同時上、下永磁鐵的磁極位置在空間上有錯位，可使電弧轉動，電弧不會始終作用在一個點上，起到保護觸頭的作用。
電流電壓磁脫扣器的工作原理是線路發生過載時電流互感器感應線路電流，當線路電流大於設定電流時，智能保護控制器的電流繼電器動作，智能保護控制器輸出電壓，加到脫扣器線圈上，線圈通電產生勵磁，脫扣器開口處產生吸力，吸引脫扣勾杆，脫扣勾杆繞鉸接點擺動，勾頭脫離筒杆外勾臺，脫扣器脫扣；當線路短路時，此時電流很大，大電流從脫扣器鐵蕊內孔通過，短路電流激勵鐵蕊，在鐵蕊開口處同樣產生吸力，脫扣器脫扣；通過改變脫扣器鐵蕊的截面和調節脫扣勾杆復位彈簧的大小可以防止脫扣器誤動作。同時電流與電壓產生的磁場方向相同，所以可以同時作用於脫扣勾杆。電流電壓脫扣器與智能保護控制器配合，可實現電流二段、三段保護，欠壓保護、過壓保護、漏電保護，使活塞真空開關實現智能保護。
智能保護控制器電路的過載保護原理過程當線路電流大於設定的過載電流時，L1電流繼電器動作，L1觸點接通，IC1工作，經設定的時間後，IC1第三腳輸出高電平至IC2的2、6腳，IC2工作，IC2第七腳輸出底電平D2發光，同時IC2第三腳輸出底電平至BG1基極，BG1導通、可控矽導通，J1電壓繼電器通電，此時J1的常閉觸點斷開、常開觸點接通，脫扣器鐵蕊勵磁脫扣，開關斷開。
短路保護1、當線路電流大於設定的短路電流且線路存有殘壓時，L2電流繼電器動作，L2觸點接通，IC3工作，IC3的7腳輸出底電平D3發光，同時IC的第三腳輸出底電平至BG1基極，BG1導通可控矽導通，J1電壓繼電器通電，此時J1的常閉觸點斷開、常開觸點接通，脫扣器鐵蕊勵磁脫扣，開關斷開。
2、當線路短路而且線路無殘壓時，大電流從脫扣器鐵蕊內孔通過，短路電流激勵鐵蕊，在鐵蕊開口處同樣產生吸力脫扣器脫扣跳閘。
本發明既可用於單極開關，也可用於雙極或三極開關。
權利要求
1.一種低壓真空開關，包括管狀的絕緣滅弧腔體(1)及其內的動、靜觸頭(2、3)，其特徵是所述的絕緣滅弧腔體及動、靜觸頭做成活塞氣缸結構形式，絕緣滅弧腔體前部活塞行程範圍為絕緣滅弧腔(4)，動觸頭為活塞裝有密封圈(5)，活塞與活塞杆為固定連接，靜觸頭固定於包在腔體外端的銅質外殼(6)內部、並裝有向外的單向閥(7)連通滅弧腔內外。
2.根據權利要求1所述的低壓真空開關，其特徵是所述的絕緣滅弧腔體(1)與殼體(8)內的兩者之間裝有至少兩組、每組至少三對永磁鐵(9)，其兩極軸對稱地布置，且相鄰組、相鄰塊永磁鐵的磁極相反。
3.根據權利要求1所述的低壓真空開關，其特徵是所述的開關殼體(8)的中部裝有電流互感器(10)；下部裝有電流電壓磁脫扣器(11)由線圈(12)繞制在一開口環形鐵蕊(13)而成，環形鐵蕊與活塞杆同軸線，開口兩邊中間橫向鉸接有脫扣勾杆(14)；開關殼體的下部對應於環形鐵蕊開口處開有孔(15)，裝有手動分閘按鈕(16)，活塞杆從後端套有筒杆(17)組成動觸杆，筒杆的前端面與活塞的後端面之間裝有合閘壓簧(18)，筒杆上部套有分閘彈簧(19)，其上端頂在滅弧腔後的殼體內上凸緣(20)下、下端頂在筒杆中部外凸緣(21)上，筒杆中部外凸緣之下有殼體內下凸緣(22)，筒杆外壁還制有與脫扣勾杆前勾相對應的條形勾臺(23)；電流互感器、電流電壓磁脫扣器與固定在殼體外的智能保護控制器(24)有導線相連。
4.根據權利要求3所述的低壓真空開關，其特徵是所述的手動分閘按鈕(16)結構包括一端鉸接在脫扣勾杆端、另一端穿出殼體下部對應於環形鐵蕊開口處開孔並固定有按鈕(25)的連杆(26)，按鈕與殼體間的連杆上套有復位彈簧(27)。
5.根據權利要求3所述的低壓真空開關，其特徵是所述的分閘彈簧外有護管(28)。
全文摘要
一種低壓真空開關，包括做成活塞氣缸結構形式的絕緣滅弧腔體1及其內的動、靜觸頭2、3，靜觸頭固定於包在腔體外端的銅質外殼6內部、並裝有向外的單向閥7連通滅弧腔內外，腔體與殼體8兩者之間裝有三組、每組三對永磁鐵9，其兩極軸對稱地布置，且相鄰組、相鄰塊永磁鐵的磁極相反；殼體的中部裝有電流互感器10；下部裝有電流電壓磁脫扣器11，開關殼體的下部裝有手動分閘按鈕16，活塞杆裝有合閘壓簧18和分閘彈簧19；電流互感器、電流電壓磁脫扣器與固定在殼體外的智能保護控制器24有導線相連。本開關可以保持良好的真空度、觸頭壽命延長，電磁脫扣穩定可靠，且斷流能力大、價格便宜，不怕風吹雨淋，同時能實現智能化保護。
文檔編號H01H33/04GK1921049SQ200610122120
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月13日 優先權日2006年9月13日
發明者施文峰 申請人:施文峰