一种限制高压真空开关分闸反弹装置、高压真空开关及其分闸方法

技术领域

本发明属于高压开关术领域，具体涉及一种限制高压真空开关分闸反弹装置、高压真空开关及其分闸方法。

背景技术

交流3kV及以上电力系统中使用的开关称为高压开关，它是电力系统中最重要的控制和保护设备。高压开关能够开断、关合及承载运行线路的正常电流，在规定时间内承载、关合及开关规定的异常电流，如过载电流和短路电流。按灭弧原理来说，目前，高压开关常见的有两类，分别为高压SF

高压真空开关主要包括真空灭弧室、操动机构(永磁、弹簧或电磁斥力机构等)和支架，真空灭弧室作为主要开断元件，操动机构通过绝缘拉杆与真空灭弧室动端导电杆相连，实现合分闸功能。高压真空开关在分闸前，动触头处于合闸位置，分闸命令发出后，操动机构动作，真空灭弧室动触头由合闸位置向触头分开的方向运动，分闸速度由零不断增加，在走完超行程后动静触头分开瞬间达到刚分速度；随后速度继续提高直至达到最大分闸速度，在达到最大分闸速度后分闸缓冲器动作，使动触头的速度迅速降低，停止于最终分闸位置。由于动触头到达分闸位置时运动部分的动能不能完全耗尽，这些多余的能量将以冲击振动的方式消耗在构件上，形成分闸反弹。由于分闸反弹的存在，动静触头间的开距变小，真空灭弧室在开断过程中容易出现重击穿而造成开断失败。尤其高压真空开关在用于投切电容器时，对分闸反弹及其敏感，由于其开距较小，分闸速度较大，容易发生较大的分闸反弹，将使两触头有效开距明显变小，并且投切电容器组时断口间的恢复电压很高，因此极易造成高压真空开关重击穿。

一般通过增设缓冲装置防止分闸反弹的产生，理想的缓冲特性，应该是在运动部件接触缓冲装置瞬间，缓冲器提供较小反力，随着缓冲行程的增加，缓冲特性迅速变陡，最大可能地吸收分闸能量，达到限制分闸反弹的目的。目前，高压真空开关所采用的缓冲装置主要为油缓冲器或缓冲橡胶板。油缓冲器的设计和运动质量、分闸弹簧、分闸速度等关系紧密相连，合理的油缓冲器的设计和调整需要经过大量试验验证来积累完成，而且缓冲器油的粘度等性能随着运行环境温度的影响比较密切，在冬季或严寒气候，油缓冲器的缓冲性能将大为降低，采用油缓冲器作为限制分闸反弹的装置并不十分可靠。而利用缓冲橡胶板进行缓冲，对降低高压真空开关分闸反弹的效果并不好，且橡胶板容易老化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种限制高压真空开关分闸反弹装置、高压真空开关及其分闸方法，解决了现有通过增设缓冲装置防止分闸反弹存在的不可靠、或橡胶板易老化的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明还公开了一种限制高压真空开关分闸反弹装置，包括限制分闸反弹装置和开关限位销；开关限位销连接在高压真空开关的下侧；

限制分闸反弹装置包括支架、限位件、限位件连接件、复位弹簧及缓冲器；

限位件转动连接在支架上，限位件与限位件连接件固定连接；

缓冲器的底端与支架转动连接，顶端与限位件连接件转动连接，复位弹簧套设在缓冲器上；

限位件包括连接于一体的限位件本体、限位件连臂和限位挂钩，限位件连臂和限位挂钩连接在限位件本体上侧；

限位件本体下表面为弧面，包括第一定位面和第二定位面；

支架上预制有与限位件下表面相贴的支架定位面；

真空开关位于合闸位置时，限位件的第一定位面与支架定位面相贴，限位件处于第一保持位置；

真空开关位于分闸位置时，限位件处于第二保持位置；

真空开关位于限位状态时，限位件的第二定位面与支架定位面相贴，限位件处于第三保持位置，限位件能够阻挡开关限位销的运动，用于限制高压真空开关分闸反弹。

进一步，支架包括底板和竖直连接在底板上的两支撑板，两支撑板上均开有导向槽，导向槽中用于容纳开关限位销，限位件放置在两支撑板中并通过限位件销与支撑板铰接；

在底板的一侧上表面上连接有缓冲器支撑板，缓冲器支撑板上开有缓冲器支撑孔，缓冲器支撑孔中安装有缓冲器销，缓冲器销与缓冲器转动连接。

进一步，限位挂钩的下表面与限位件本体的上表面及限位件连臂形成一个限位空腔；

限位件本体通过限位件销和支架相连。

进一步，在限位件本体上开有限位件安装孔，限位件销贯穿在限位件安装孔中。

进一步，缓冲器包括依次连接的缸体、推杆和连接块；

连接块转动连接有第一缓冲器销，第一缓冲器销与限位件连接件连接；

缸体转动连接有第二缓冲器销，第二缓冲器销连接在支架上。

进一步，缸体下端开有固定孔，连接块上开有连接孔，第一缓冲器销安装在连接孔中，第二缓冲器销安装在固定孔中。

进一步，开关限位销通过限位销夹叉连接在高压真空开关的下侧。

进一步，限位件连接件为折弯板，包括依次连接的第一板体、第二板体和第三板体；

第一板体与限位件本体连接，第三板体与缓冲器铰接。

本发明还公开了包含所述限制高压真空开关分闸反弹装置的高压真空开关。

本发明还公开了所述高压真空开关的分闸方法，当高压真空开关处于合闸状态，准备进行分闸动作时，限位件位于第一保持位置，开始进行分闸，开关限位销向下运动，开关限位销和限位件碰撞，使限位件先转动至第二保持位置，直至达到限位状态，限位件转动至第三保持位置；

在缓冲器的作用下，限位件暂时处于第三保持位置，当高压真空开关产生反弹现象时，开关限位销被限位件上部限位挂钩钩住，限制了真空开关的反弹，且该开关限位销与限位件钩住后具有自保持功能，若此时开关限位销继续向上运动，开关限位销和限位件的相互配合会使限位件顺时针转动，限位挂钩更加牢靠地钩住开关限位销，保证真空开关反弹过程中限位件保持在第三保持位置；

之后，开关限位销向下运动，开关限位销和限位挂钩的下表面分离，同时在复位弹簧和缓冲器的作用下限位件恢复至第二保持位置，完成分闸过程。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开了一种限制高压真空开关分闸反弹装置，在原有真空开关基础上增加限制分闸反弹装置和开关限位销，开关限位销连接在高压真空开关的下侧；限制分闸反弹装置包括支架、限位件、限位件连接件、复位弹簧及缓冲器；限位件包括连接于一体的限位件本体、限位件连臂和限位挂钩，限位件在第三保持位置时，利用限位件挂钩钩住开关限位销，实现限制高压真空开关分闸反弹的功能；利用复位弹簧使得限位件从第三保持位置恢复至第二保持位置，不影响高压真空开关的合闸动作；复位弹簧的复位过程由缓冲器控制，缓冲器的特殊设计使得分闸过程中缓冲阻力小，保证顺利分闸；复位过程中阻力大，保证限位功能的可靠性；本装置限位件的特殊设计，可以使得限位件在第三保持位置时，限位件的第二定位面与支架定位面相贴，限位件阻挡开关限位销的运动，能够限制高压真空开关分闸反弹，具有自保持功能，保证限位的可靠性。

在不影响高压真空开关正常功能的情况下限制开关分闸过程中的反弹现象，并保证分闸反弹限位后的复位时间小于重合闸动作的间隙时间0.3s，保证高压真空开关的正常重合闸动作。本装置的存在能够明显限制分闸反弹幅值，使高压真空开关在开断过程中保持足够开距，不会产生由于开距的减小而发生的重击穿现象，保证高压真空开关开断短路电流的稳定性和可靠性。本装置的零件少，结构简单，占地面积小，只需在支架上利用两个销孔就能实现安装，成本低，经济效用好。

附图说明

图1为本发明提出的一种限制高压真空开关分闸反弹装置的结构示意图，装置处于初始状态(限位件处于第一保持位置)，此状态一般与高压真空开关的合闸位置配合；

图2为图1所示装置转换状态后的中间状态的结构示意图，此时装置处于允许合闸状态(限位件处于第二保持位置)，此状态一般与高压真空开关的分闸位置配合；

图3为图2所示装置进一步转换状态达到最大转换位置的结构示意图，此时装置处于限位状态(限位件处于第三保持位置)，装置可以限制高压真空开关分闸反弹幅值，此状态一般与高压真空开关限位情况下的最大反弹幅值位置配合；

图4为本发明提出的装置应用于高压真空开关的实施方式的示意图；

图5为本发明的装置内部的零件支架的结构示意图；

图6为本发明的装置内部的零件限位件的结构示意图；

图7为缓冲器处于拉开状态时的结构示意图；

图8为缓冲器处于压入状态时的结构示意图；

图9～图13：本发明的装置与开关限位销配合实现限制高压真空开关分闸反弹过程中按时间先后顺序的状态变化示意图；

图9为真空开关处于合闸位置时装置与开关限位销的状态示意图；

图10为真空开关分闸过程中开关限位销刚接触到装置内部零件限位件时的状态示意图；

图11为真空开关分闸过程中开关限位销与装置内部零件限位件碰撞后的过冲状态示意图；

图12为真空开关分闸过程中装置与开关限位销达到限位状态示意图；

图13为真空开关处于分闸位置时装置与开关限位销的状态示意图。

其中，1、限制分闸反弹装置；2、开关限位销；3、限位销夹叉；4、机构及传动部分；5、绝缘拉杆；6、真空灭弧室；10、传统真空开关；

11、支架；12、限位件销；13、限位件；14、限位件连接件；15、第一缓冲器销；16、复位弹簧；17、缓冲器；18、第二缓冲器销；

111、底板；111a、支架安装孔；112、支架定位面；113、第一支撑板；113a、第一支撑孔；113b、第一导向槽；114、第二支撑板；114a、第二支撑孔；114b、第二导向槽；115、第一缓冲器支撑板；115a、第一缓冲器支撑孔；116、第二缓冲器支撑板；116a、第二缓冲器支撑孔；

131、限位件本体；131a、第一定位面；131b、第二定位面；131c、限位件安装孔；131d、限位件本体上表面；132、限位件连臂；132a、限位件连臂内侧面；133、限位挂钩；133a、限位挂钩下表面；134、限位空腔；

171、连接块；171a、连接孔；172、缸体；172a、固定孔；

L1～L2分别对应缓冲器拉开状态和缓冲器压入状态时，连接孔与固定孔之间的距离；

D1～D5分别对应于图9～图13中的本发明装置的底面位置与开关限位销的轴心位置的距离。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅为本发明一部分实施例，而不是全部实施例。

本发明附图及实施例描述和示出的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，因此，以下附图中提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而仅仅是表示本发明选定的一种实施例。基于本发明的附图及实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

需要说明的是：术语“包含”、“包括”或者其他任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，使得包括一系列要素的过程、元素、方法、物品或者设备不仅仅只包括那些要素，还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括该其过程、元素、方法、物品或者设备所固有的要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种限制高压真空开关分闸反弹装置，包括支架11、限位件13、限位件连接件14、复位弹簧16、缓冲器17。

限位件13通过限位件销12与支架11铰接，限位件连接件14固定连接在限位件13一侧，限位件连接件14利用第一缓冲器销15与缓冲器17相连，缓冲器17一端通过第一缓冲器销15与限位件连接件14相连，另一端通过第二缓冲器销18与支架11相连，缓冲器17上安装有复位弹簧16，通过销连接的各零部件可以绕各自销的轴线转动。

如图1～图3所示，本发明的一种限制高压真空开关分闸反弹装置一共具有三个状态，分别包括图1所示的初始状态，本装置中的限位件13处于第一保持位置，此状态对应真空开关的合闸位置；图2所示的中间状态，本装置中的限位件13处于第二保持位置，此时装置处于允许合闸状态，此状态对应真空开关的分闸位置；图3所示的限位状态，本装置的限位件13处于第三保持位置，此状态对应真空开关的最大反弹幅值位置。

如图4所示，本发明的一种限制高压开关分闸反弹的装置通过开关限位销2与传统真空开关10所配备的限位销夹叉3相连，传统真空开关10包括真空灭弧室6、绝缘拉杆5和机构及传动部分4。

如图1所示，本装置位于初始状态，此时真空开关位于合闸位置，处于第一保持位置的限位件13不会阻挡开关限位销2的向下运动，真空开关可以正常分闸。

如图2所示，本装置处于中间状态，此时真空开关处于分闸位置，处于第二保持位置的限位件13不会阻挡开关限位销2的向上运动，真空开关可以正常合闸。

如图3所示，本装置处于限位状态，处于第三保持位置的限位件13阻挡开关限位销2的运动，限制真空开关的最大反弹幅值，完成限制高压真空开关分闸反弹的功能。

如图5所示，本发明的一种限制高压开关分闸反弹的装置中的零件支架11的结构，具体为：零件支架11包括底板111和竖直连接在底板111上的第一支撑板113和第二支撑板114，第一支撑板113上开有第一导向槽113b，第二支撑板114上开有第二导向槽114b，导向槽中用于容纳开关限位销2，限位件13放置在两支撑板中并通过限位件销12与支撑板铰接；底板111上预制有支架安装孔111a，底板111通过支架安装孔111a和真空开关10的框架相连。

具体地，第一支撑板113上开有第一支撑孔113a，第二支撑板114上开有第二支撑孔114a，限位件销12贯穿在第一支撑孔113a及第二支撑孔114a中，开关限位销2在第一导向槽113b和第二导向槽114b中运动。

在底板111的一侧上表面上连接有第一缓冲器支撑板115和第二缓冲器支撑板116，第一缓冲器支撑板115上开有第一缓冲器支撑孔115a，第二缓冲器支撑板116上开有第二缓冲器支撑孔116a，第二缓冲器销18安装在第一缓冲器支撑孔115a和第二缓冲器支撑孔116a中。

第一支撑板113和第二支撑板114的下端所在面为支架定位面112。

如图6所示，本发明的一种限制高压真空开关分闸反弹装置中的零件限位件13具体结构如下：限位件13包括连接于一体的限位件本体131、限位件连臂132和限位挂钩133，限位件连臂132和限位挂钩133连接在限位件本体131上侧，限位挂钩下表面133a与限位件本体上表面131d及限位件连臂132形成一个限位空腔134。

在限位件本体131上开有限位件安装孔131c，通过限位件安装孔131c安装有限位件销12，通过限位件销12将限位件13和支架11相连；

限位件本体131的下表面为弧面，包括第一定位面131a和第二定位面131b。

限位件连接件14为折弯板，包括依次连接的第一板体、第二板体和第三板体，第一板体与限位件本体131连接，第三板体与缓冲器17铰接。如图12所示，当真空开关位于限位状态时，第一板体处于竖直状态，第二板体为倾斜状态，第三板体为水平状态，第三板体与缓冲器17呈垂直状态。

开关分闸过程中，如图10所示，开关限位销2碰撞限位件本体131上表面131d，使得限位件13绕着限位件安装孔131c转动，直至第二定位面131b和支架定位面112完全贴合，限位件13处于第三保持位置(见图3和图12)，完成限位功能。此时，真空开关运动部分的多余能量还没有完全耗尽，开关限位销2在向下运动至最大过冲位置后可能发生反弹，开关限位销2转为向上运动，碰撞限位挂钩下表面133a，直至多余能量完全耗尽，真空开关在分闸弹簧的作用下稳定至分闸位置，限位件13在复位弹簧16的作用下绕着限位件安装孔131c转动，直至限位件13位于第二保持位置，此时限位件本体上表面131d与开关限位销2相切(如图13所示)。

开关合闸过程中，开关限位销2离开限位件本体上表面131d向上运动，由于没有开关限位销2的压力作用，限位件13在复位弹簧16及缓冲器17的作用下，限位件13绕着限位件安装孔131c转动，直至第一定位面131a和支架定位面112完全贴合，限位件13从第二保持位置恢复至第一保持位置(如图1和图9所示)。

如图7～图8所示，本发明的一种限制高压真空开关分闸反弹装置中的零件缓冲器17具体结构如下：缓冲器17包括依次连接的缸体172、推杆和连接块171，缸体172下端开有固定孔172a，连接块171上开有连接孔171a，连接孔171a安装有第一缓冲器销15，固定孔172a上安装有第二缓冲器销18。

如图7所示，缓冲器17处于拉开状态，连接孔171a与固定孔172a之间的距离为L1；如图8所示，缓冲器17处于压入状态，连接孔171a与固定孔172a之间的距离为L2；L1大于L2。

如图9～图13所示，本发明的一种限制高压真空开关分闸反弹装置的分闸工作过程如下：当高压真空开关处于图9所示的合闸状态，准备进行分闸动作时，本装置位于初始状态，本装置中的限位件13位于第一保持位置，此时，开关限位销2位于最上位置，支架11的底面与开关限位销2之间的距离为D1；

如图10所示，当真空开关在接近预期的分闸位置时，支架11的底面与开关限位销2之间的距离为D2，开关限位销2和限位件13碰撞；

限位件13转动至第三保持位置(见图11)，本装置改变为限制真空开关分闸反弹的限位状态，开关限位销2继续向下运动至最大过冲位置，支架11的底面与开关限位销2之间的距离为D3，在此过程中限位件13需经历第二保持位置。在缓冲器17的作用下，限位件13短时处于第三保持位置。当高压真空开关产生反弹现象时，增设于真空开关上的开关限位销2向上运动，被装置的限位件13上部的限位挂钩133钩住(见图12)，限制了真空开关的反弹最大幅值，支架11的底面与开关限位销2之间的距离为D4。该开关限位销2与限位件13钩住后具有自保持功能，若此时开关限位销2继续向上运动，其和限位件13的相互配合会使限位件13受顺时针方向的转矩，限位挂钩133可以更加牢靠地钩住开关限位销2，可以保证真空开关反弹过程中限位件13可靠保持在第三保持位置。在此之后，真空开关在其内部分闸弹簧的作用下向下运动直至回归到分闸位置，此时开关限位销2和限位挂钩下表面133a分离，同时在复位弹簧16和缓冲器17的作用下限位件13恢复至第二保持位置(见图13)，完成分闸过程，支架11的底面与开关限位销2之间的距离为D5。

缓冲器17经过特殊设计，在分闸过程，即限位件13从第一保持位置运动至第三保持位置时，缓冲器17阻力小，保障高压真空开关顺利分闸；在复位过程，即限位件13从第三保持位置恢复至第二保持位置时，缓冲器17阻力大，在高压真空开关稳定到分闸位置后才会使得限位挂钩133完全脱开，避免过早复位造成的开关限位销2的弹出，导致限制分闸反弹失败的情况出现。

本发明的一种限制高压真空开关分闸反弹装置的合闸工作过程如下：当真空开关处于分闸状态，准备进行合闸动作时，本装置处于中间状态，本装置中的限位件13位于第二保持位置，真空开关正常进行合闸。

本发明的一种限制高压真空开关分闸反弹装置的重合闸工作过程如下：当真空开关处于合闸状态，准备进行分合分动作时，本装置处于初始位置，重复上述分闸过程，限位件13从第一保持位置，经历第二保持位置，随后在第三保持位置限位，最后在复位弹簧16及缓冲器17的作用下恢复至第二保持位置，并保持稳定状态，此时开关完成分闸动作，本装置从第三保持位置到第二保持位置的复位时间小于260ms(对常见的高压真空开关而言，特殊开关复位时间可根据实际情况设计)，满足分操作和合分操作间时间间隔0.3s的要求，高压真空开关可继续进行后续的合分操作。本装置的存在不影响高压真空开关重合闸动作。

本发明提供了一种限制高压真空开关分闸反弹的装置，在不影响高压真空开关功能及性能的前提下，可以限制分闸反弹的最大幅值，避免因反弹幅值过大引起的电网事故，解决分闸反弹方面的安全隐患。

在原有真空开关基础上增加的装置，原有真空开关的油缓冲器等部件仍然存在，增加本发明的装置后除达到限制真空开关分闸反弹的幅值的目的外，不会影响真空开关其它的功能和性能。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。