一种真空断路器及真空断路保护系统的制作方法

1.本技术涉及电气设备技术领域，尤其涉及一种真空断路器及真空断路保护系统。


背景技术：

2.目前国内电力使用的户内zn系列真空断路器，具有体积小、灭弧性能好、寿命长、维护量小、使用安全等优点，在中压系统及配电电网中应用日益广泛。特别是因为其适合频繁操作的优点，在并联电容器补偿装置中基本上都采用真空断路器来投切电容器组。
3.但是，在使用真空断路器开断容性负载(例如，电容器组)时，由于电容器会存在残余充电电荷，因此，在真空断路器的断口处(即真空断路器的动触头与静触头处)会出现较高的恢复过电压。在开断是存在弧后延时重击穿并能高频燃弧的现象(即重燃现象)。一旦发生重燃，会产生高幅值的重燃过电压，特别是多次重燃或多相重燃，过电压严重威胁并补装置和系统安全。
4.相关技术中，通过在真空断路器两端并联过电压保护装置或者避雷器阀片的方式来避免重燃现象。但是，简单的将过电压保护装置并联在真空断路器两端，导致难以满足内外绝缘要求以及在严重污染环境下的使用要求。


技术实现要素：

5.本技术提供一种真空断路器及真空断路保护系统，以解决相关技术中难以满足内外绝缘要求以及在严重污染环境下的使用要求的问题。
6.根据本技术的第一个方面，提供了一种真空断路器，包括：
7.壳体，所述壳体内具有第一腔体和邻近所述第一腔体的第二腔体；
8.真空断路器本体，设置在所述第一腔体内，所述真空断路器本体用于电连接电容器组和电源形成第一回路，并投切所述电容器组；
9.过电压保护器组件，设置在所述第二腔体内，所述过电压保护器组件并联在所述真空断路器本体的两端，在所述真空断路器本体两端的电压值超过预设阈值时，所述电容器组通过所述过电压保护器组件与所述电源形成第二回路，所述过电压保护器组件用于在所述第二回路中产生热量以吸收所述电容器组的充电电荷。
10.在一种可能的设计方式中，所述过电压保护器组件包括：
11.过电压保护器本体，设置在所述第二腔体内；
12.第一连接臂，设置在所述过电压保护器本体上，所述第一连接臂连接在所述真空断路器本体的一端上；
13.第二连接臂，设置在所述过电压保护器本体上，所述第二连接臂连接在所述真空断路器本体的另一端上。
14.在一种可能的设计方式中，所述过电压保护器组件还包括：
15.固定连接件，所述固定连接件连接在所述第一连接臂上，并延伸至所述真空断路器本体上，所述固定连接件用于固定所述第一连接臂，并电连接所述第一连接臂与所述真
空断路器本体。
16.在一种可能的设计方式中，所述过电压保护器本体上具有第一定位槽和第二定位槽，所述第一定位槽和所述第二定位槽分别位于所述过电压保护器本体相对的两端，所述过电压保护器本体被所述第一定位槽和所述第二定位槽定位在所述第二腔体内。
17.在一种可能的设计方式中，所述第二连接臂包括：
18.定位部，插入至所述第二定位槽内，用于对所述过电压保护器本体进行定位；
19.抵顶部，与所述定位部连接，并抵顶在所述过电压保护器本体的端部。
20.在一种可能的设计方式中，所述抵顶部包括至少两个弹片，至少两个所述弹片均匀排布在所述定位部的外周。
21.在一种可能的设计方式中，所述过电压保护器本体为敏感陶瓷元件。
22.在一种可能的设计方式中，所述壳体的材料为环氧树脂，且所述壳体通过在所述真空断路器本体和所述过电压保护器组件外浇注成型得到。
23.在一种可能的设计方式中，所述真空断路器本体还包括：第一触头、第一触臂、静触头，所述第一触头与所述电容器组或所述电源电连接，所述静触头通过所述第一触臂与所述第一触头电连接；
24.第二触头、第二触臂和动触头，所述第二触头与所述电源或所述电容器组电连接，所述动触头通过所述第二触臂与所述第二触头电连接；
25.所述动触头可操作的与所述静触头连接或断开，以投切所述电容器组。
26.根据本技术的第二个方面，提供了一种真空断路保护系统，包括：机体和本技术第一个方面任一可能的设计方式中提供的真空断路器，所述机体上具有安装位，所述真空断路器被安装在所述安装位上。
27.根据本技术提供的一种真空断路器和真空断路保护系统，该真空断路器，通过在壳体内设置邻近的第一腔体和第二腔体。将真空断路器本体设置在第一腔体内，过电压保护器组件设置在第二腔体内，并并联在真空断路器本体的两端。这样，将真空断路器本体设置在第一腔体内，过电压保护器组件设置在第二腔体内，过电压保护器组件和真空断路器本体被壳体围成一个整体结构，壳体能够有效保护过电压保护器组件，满足了内外绝缘要求，并能够在严重污染环境下使用；并且，可以直接安装在现有的中置柜上，不需要改变中置柜的尺寸，降低了生产成本。
28.本技术的构造以及它的其他目的及有益效果将会通过结合附图进行详细说明，以保证对优选实施例的描述更加明显易懂。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本技术实施例提供的真空断路器的整体结构示意图；
31.图2是本技术实施例提供的真空断路器在移除过电压保护器本体后的结构示意图；
32.图3是本技术实施例提供的真空断路器中的过电压保护器本体的结构示意图；
33.图4是本技术实施例提供的真空断路保护系统的局部剖视图；
34.图5是图4的左视图；
35.图6是本技术实施例提供的真空断路保护系统工作原理示意图。
36.附图标记说明：
37.10-壳体；20-真空断路器本体；30-过电压保护器组件；
38.11-第一腔体；12-第二腔体；21-第一触头；22-第一触臂；23-静触头；24-第二触头；25-第二触臂；26-动触头；27-真空灭弧室；31-过电压保护器本体；32-第一连接臂；33-第二连接臂；34-固定连接件；
39.311-第一定位槽；312-第二定位槽；331-定位部；332-抵顶部；
40.100-机体；200-真空断路器；
41.101-分闸半轴；102-分闸锁扣；103-主轴；104-分闸弹簧；105-传动支点；106-触头压簧。
具体实施例
42.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
43.在本技术实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
44.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
45.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
47.本技术实施例首先提供一种真空断路器，通过在真空灭弧室的两端(即真空断路器本体的静触头和动触头)并联一过电压保护器组件，并且将过电压保护器组件和真空断
路器本体一起设置在一个壳体内；这样真空断路器本体和过电压保护器组件一起被壳体围合成一个整体结构，壳体能够有效保护过电压保护器组件，满足了内外绝缘要求，能够在严重污染环境下使用；并且，可以直接安装在现有的中置柜上，从而不需要改变中置柜的尺寸和结构，降低了生产成本。
48.为进一步详细说明本技术实施例提供的真空断路器的具体结构和连接关系，参照图1和图2所示，图1是本技术实施例提供的真空断路器的整体结构示意图，图2是本技术实施例提供的真空断路器在移除过电压保护器本体后的结构示意图。本技术实施例提供的真空断路器，包括：
49.壳体10，壳体10内具有第一腔体11和邻近第一腔体11的第二腔体12。
50.可以理解的是，由于真空断路器是用来对电容、电感等负载进行投切，以满足对电容器组或电感等负载的频繁操作；即，真空断路器必然是与电容器组等负载和电源等供电设备电连接的。因此，需要对真空断路器进行绝缘。也就是说，本领域技术人员可以理解壳体10可以是由绝缘材料制作的。
51.真空断路器本体20，设置在第一腔体11内，真空断路器本体20用于电连接电容器组和电源形成第一回路，并投切电容器组。
52.具体的，本技术实施例中，真空断路器本体20可以是zn系列真空断路器本体，例如zn12-10型、zn28a-10型、zn65a-12型、zn12a-12型、vs1型、zn30型等。
53.过电压保护器组件30，设置在第二腔体12内，过电压保护器组件30并联在真空断路器本体20的两端。即过电压保护器组件30与真空断路器本体20并联在电路中。
54.具体的，由于真空断路器本体20通常通过真空灭弧室以及设置在真空灭弧室的静触头和动触头来对容性负载(例如，电容器或电容器组)进行投切；因此，过电压保护器组件30可以并联在真空灭弧室的两端，具体可以分别与静触头和动触头电连接。
55.在真空断路器本体20两端的电压值超过预设阈值时，电容器组通过过电压保护器组件30与电源形成第二回路，所述过电压保护器组件30用于在所述第二回路中产生热量以吸收所述电容器组的充电电荷。
56.具体的，由于过电压保护器组件30本身的物理特性，在其两端的电压较低时(例如，为正常相电压时)过电压保护器组件30处于高组态，即过电压保护器组件30的电阻较大，使得第二回路整体处于开路或者断路状态，电容器组通过真空断路器本体20与电源形成的第一回路导通。
57.在真空断路器本体20对电容器组进行开断时，真空断路器本体20的动触头与静触头开断，由于电容器组存在残余充电电荷，在动触头与静触头的断口处会出现较高的恢复过电压(即超过预设阈值的电压值)。由于过电压保护器组件30与真空断路器本体20并联，因此，过电压保护器组件30两端的电压与真空断路器本体20两端的电压相同。过电压保护器组件30由高阻态变为低阻态，即过电压保护器组件30成为用电器在电容器组与电源间形成第二回路，如此，过电压保护器组件30可以通过发热等方式将电容器组上残余的充电电荷的能量吸收释放掉，即能够快速降低真空断路器本体20两端的恢复过电压。这样就能够避免真空断路器本体在开断时出现弧后延时重击穿的现象，避免了高频燃弧现象(即重燃现象)。有效保护了系统安全。
58.其中，预设阈值的电压值可以通过多次试验得到。例如，根据多次试验中发生重燃
或者重击穿现象的电压值来进行确定。具体的，预设阈值可以是略小于或者近似于发生重燃或重击穿现象时的电压值。在一些可能的具体示例中，预设阈值可以是1.2倍相电压峰值或者1.5倍相电压峰值等。
59.本技术实施例，通过将真空断路器本体20设置在壳体10的第一腔体11内，过电压保护器组件30设置在壳体10的第二腔体12内，这样过电压保护器组件30和真空断路器本体20被壳体10围成一个整体结构，壳体10能够有效保护过电压保护器组件30，满足了内外绝缘要求，能够在严重污染环境下使用；并且，可以直接安装在现有的中置柜上，不需要改变中置柜的尺寸，降低了生产成本。
60.在一种可选方式中，为进一步减小本技术实施例提供的真空断路器的整体结构，减少整体需要安装更换的零部件数量，将真空断路器作为整体安装。本技术实施例中，壳体10的材质可以选用热塑性环氧树脂。
61.在具体生产中，可以先将真空断路器本体20和过电压保护器组件30安装连接完成，然后，通过在真空断路器本体20和过电压保护器组件30外浇注热塑性环氧树脂，从而得到壳体10。
62.这样，就可以样真空断路器本体20和过电压保护器组件30等导电零件完全嵌入到壳体10中，在环氧树脂固化后，在固体绝缘材料中形成极柱，使得整个真空断路器成为一个整体部件。从而简化了真空断路器的结构，减少可拆卸零部件，增加了可靠性；并且，还具有极高的绝缘杆能力，将表面绝缘变为体积绝缘，减少了环境的影响，能够应用在重污染环境中。此外，还可以减小真空断路器的尺寸，有利于安装在中置柜中。
63.进一步的，继续参照图1所示，过电压保护器组件30包括：过电压保护器本体31，设置在第二腔体12内；
64.第一连接臂32，设置在过电压保护器本体31上，第一连接臂31连接在真空断路器本体20的一端上。
65.具体的，由于过电压保护器本体31需要与真空断路器本体20电连接，因此，第一连接臂32可以选用导电性良好的导体，例如，铜片、铝片或者其他导电材料。参照图1所示，第一连接臂32可以通过螺钉、螺杆等方式与过电压保护器本体31电连接。在一些可能的方式中，第一连接臂32也可以通过焊接(例如，点焊)的方式与过电压保护器本体31电连接。
66.其中，第一连接臂32可以通过一固定连接件34固定连接在真空断路器本体20上。在一些可能的方式中，固定连接件34可以是导电杆，导电杆穿过第一连接臂32，并延伸至真空断路器本体20上。这样就可以将第一连接臂32固定连接在真空断路器本体20上，从而实现真空断路器本体20与过电压保护器本体30的并联。通过导电杆连接第一连接臂32和真空断路器本体20，保证了第一连接臂32与真空断路器本体20电连接的稳定性，从而保证了过电压保护器本体20能够有效释放电容器组的残余充电电荷，避免重燃现象。
67.第二连接臂33，设置在过电压保护器本体31上，第二连接臂33连接在真空断路器本体20的另一端上。
68.这样，整个过电压保护器本体31与真空断路器本体20并联，能够有效吸收电容器组的残余充电电荷，避免重燃现象。
69.进一步的，为保证在将壳体10浇注后，壳体10能够对过电压保护器本体31进行限位，避免过电压保护器本体31出现移位，造成过电压保护器本体31与真空断路器本体20电
连接出现松动的情况。参照图3所示，图3是本技术实施例提供的真空断路器中的过电压保护器本体的结构示意图。
70.本技术实施例中，可以分别在过电压保护器本体31相对的两端设置第一定位槽311和第二定位槽312。这样，在浇注壳体10时，热塑性环氧树脂10能够嵌入到第一定位槽311和第二定位槽312中，就可以样过电压保护器本体31牢牢定位在第二腔体12内。保证了过电压保护器本体31不会发生位移，从而保证了与真空断路器本体20的电连接的牢固性和稳定性。
71.在一些可选方式中，为进一步限定过电压保护器本体31在第二腔体12内的位置，避免出现松动的情况，继续参照图2所示，本技术实施例中，可以将第二连接臂33设置成包括：定位部331和抵顶部332，定位部331插入至第二定位槽312内，用于对过电压保护器本体31进行定位；抵顶部332与定位部331连接，并抵顶在过电压保护器本体31的端部。
72.通过定位部331对过电压保护器本体31进行定位，然后，通过抵顶部332抵接在过电压保护器本体31的端部上，紧紧限制住过电压保护器本体31的位置。进一步加强了过电压保护器本体31与真空断路器本体20电连接的稳固性。
73.在一种可选实施方式中，抵顶部332包括至少两个弹片，至少两个弹片均匀排布在定位部331的外周。
74.具体的，参照图2所示，抵顶部332和定位部331的整体结构可以是类似花朵的形状。定位部311位于中心形成花蕊，而抵顶部332位于定位部331的外周形成花瓣。在一些可能的方式中，至少两个弹片可以在定位部331的外周均匀排布。
75.可选的，本技术实施例中，过电压保护器本体31为敏感陶瓷元件。
76.其中，敏感陶瓷元件的参数可以根据实际需要进行选择，具体可以根据发生重击穿或者重燃现象的电压值进行选择。例如，在1.5倍相电压峰值时发生重击穿或重燃现象，则可以选择敏感陶瓷元件的参数为两端电压略小于或接近于1.5倍相电压峰值时发生阻态变化(例如，从高阻态变化为低阻态)的电场敏感陶瓷元件。
77.这样，就可以将真空断路器本体20两端的电压限制在1.5倍相电压峰值以下。可以有效的抑制真空断路器开断过程中的重燃和重击穿，同时释放电容器组存储的能量，迅速降低电容器组的电压，帮助真空断路器顺利开断电容器组。
78.继续参照图1和图2所示，本技术实施例中，真空断路器本体20还包括：第一触头21、第一触臂22、静触头23，第一触头21与电容器组或电源电连接，静触头23通过第一触臂22与第一触头21电连接。
79.第二触头24、第二触臂25和动触头26，第二触头24与电源或电容器组电连接，动触头26通过第二触臂25与第二触头24电连接。
80.动触头26可操作的与静触头23连接或断开，以投切或开断电容器组。
81.这样，就能够确保真空断路器本体20与电容器组和电源构成完成的第一回路，从而实现对电容器组的投切或开断。
82.其中，动触头26与静触头23的开断可以通过操作机构来进行操作。在一些可能的方式中，操作机构可以有弹簧操作机构、cd10电磁操作机构、cd17电磁操作机构、ct19弹簧储能操作机构、ct8弹簧储能操作机构等等。
83.可以理解的是，真空断路器本体20还可以包括真空灭弧室27，其中，静触头23和动
触头26均设置在真空灭弧室27内。
84.本领域技术人员可以理解，真空断路器本体20还可以包括屏蔽罩，设置在真空灭弧室外，还可以包括围绕动触头的主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩和均压用屏蔽罩等，其具体设置方式可以参照相关技术文献中的记载，本技术实施例中对此不再赘述。
85.基于前述实施例，参照图4和图5所示，图4是本技术实施例提供的真空断路保护系统的局部剖视图，图5是图4的左视图。本技术另一实施例提供了一种真空断路保护系统，包括：机体100和前述任一可选实施例提供的真空断路器200，机体100上具有安装位，真空断路器200被安装在安装位上。
86.其中，机体100可以为相关技术中的中置柜。
87.进一步的，参照图6所示，图6是本技术实施例提供的真空断路保护系统工作原理示意图。本技术实施例中，在将真空断路器200安装在机体100上后，具体使用中，可以通过操作机构来实现对电容器组的投切或开断。
88.本技术实施例中，在真空断路器200合闸(即动触头26在触头压簧106的弹力下与静触头23接触时)，电源通过第一触头21、第一触臂22、位于真空灭弧室27中的动触头26、静触头23以及第二触臂25、第二触头24与电容器组形成回路，对电容器组通电，此时，由于静触头23和动触头26接触，不存在端口，即不会有电压，也就是说，过电压保护器本体31处于高阻态，不会动作。
89.在真空断路器200分闸时(例如，通过手动或者电动的方式操作是分闸半轴101旋转)，分闸锁扣102脱开，在分闸弹簧104向上的作用力以及触头压簧106向下的作用力(以图6作为示例进行说明)下，在传动支点105顺时针旋转，使得原本接触的真空灭弧室内的动触头26与静触头23分离；此时，在动触头26与静触头23的断口处存在恢复过电压。当恢复过电压超过预设阈值时，由于过电压保护器本体31本身的物理特性(例如对电场敏感的特性)，过电压保护器本体31由高阻态变为低阻态，即过电压保护器本体31动作，限制了真空灭弧室断口电压值，有效抑制真空断路器开断过程中的重燃及重击穿。
90.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。