專利名稱：一種真空斷路器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高速電力機車中使用的高壓開關設備，特別涉及保護機車安全運行的真空斷路器。
背景技術：
真空斷路器是鐵道電力機車及動車組上最重要的電器部件，它有兩大作用一是用來接通和分斷機車或動車組的高壓電路，是系統(tǒng)的電源控制開關；二是當機車或動車組發(fā)生故障時，迅速、安全、有效地切斷總電源，保護操作人員的人身安全及設備安全。因此它具有控制和保護的雙重功能。隨著鐵路的飛速發(fā)展，鐵路電力機車技術也日新月異，對機車最主要的保護電器一真空斷路器的要求也越來越高，主要體現(xiàn)在以下幾個幾個方面
1、隨著鐵路運量的增大，電力機車的功率越來越大，對機車斷路器的開斷容量要求也越來越高。2、由于鐵路機車線路上運行量的不斷增多，鐵路供電網(wǎng)容量要求增大，牽引供電系統(tǒng)電壓波動也相應變大，因此對機車斷路器的最高允許工作電壓要求也隨之提高。3、鐵路機車“長交路”(即運行距離長且交叉路多)運行的特點，使機車的日運用里程大大提高，斷路器的動作次數(shù)也隨之而增多，因此，對斷路器的機械壽命要求也越來越
尚ο4、在某些特殊區(qū)域，如中國的華北、沿海等地，環(huán)境污染較嚴重，污穢程度很高，對機車斷路器的耐污穢能力的要求也隨之提高。5、為滿足日益增長的客流，鐵道部大力發(fā)展高速電力機車，對斷路器的開斷容量、產(chǎn)品強度、對機車的保護能力有了更高的要求?，F(xiàn)有技術中的斷路器一般結構為直立式柱狀體真空斷路器，由從上至下依次相疊的高壓部件、絕緣支撐部件、低壓控制部件組成，高壓部件的作用在于通過在真空管內(nèi)使分別連接有高壓電源的動靜觸頭進行合間或分間并滅?。粶缁∈覂?nèi)填充絕緣材料為有機硅凝膠，其絕緣性不佳，且粘結力差。絕緣支撐部分的作用主要是使高壓部分與低壓控制部分絕緣并起支撐作用；其支持絕緣子的高度較大，且內(nèi)部爬電距離一般只有380mm。低壓控制部分是真空斷路器的操作機構，一般采用氣動控制方式，壓縮空氣通過調(diào)壓后進入內(nèi)部儲風缸，通過對壓縮空氣的通、斷控制實現(xiàn)對傳動氣缸的動作控制，從而實現(xiàn)對產(chǎn)品的閉合、開斷的操作控制。它的設計參數(shù)一般為最高工作電壓30KV，開斷容量360MVA，機械壽命為20萬次，耐污等級僅達III級，這些參數(shù)并未達到與上述工況下運行的機車相匹配的指標要求，機車運行中斷路器故障率高，極易發(fā)生內(nèi)部絕緣擊穿、外部污穢閃絡、拒分拒合、開斷不良等多種故障，對機車安全可靠運行帶來很大影響。同時該真空斷路器中各部件的工作溫度下限為-40°C，在更低溫度下環(huán)境中無法正常工作
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中的真空斷路器存在的滅弧室內(nèi)絕緣性不佳、粘接力差、支持絕緣子高度較大、爬電距離小且無法在溫度低于-40°C時無法正常工作的技術問題。本發(fā)明提供了一種真空斷路器，所述真空斷路器為直立式柱狀體，由從上至下依次相疊的高壓部件、絕緣支撐部件和低壓控制部件組成；
所述高壓部件包括圓筒狀滅弧室，滅弧室的中心同軸套裝有真空管，真空管上下端分別設有靜、動觸頭，真空管外表面套有圓筒狀帶傘裙的環(huán)氧樹脂絕緣子，環(huán)氧樹脂絕緣子與真空管之間填充有絕緣膠；
所述絕緣支撐部件包括圓筒狀帶傘裙的支持絕緣子及長筒狀帶橡膠傘裙的絕緣推桿，絕緣推桿同軸套裝于支持絕緣子中心，支持絕緣子內(nèi)部整體澆鑄有增爬罩；
所述低壓控制部件由控制機構、電氣部件和加熱組件兩部分組成，其中所述控制機構的由傳動氣缸、電磁閥、儲風缸、調(diào)壓閥、快排閥組成，所述電氣部分由電磁閥線圈、微動開關、控制連接器組成，所述加熱組件由加熱電阻、溫控器組成。作為本發(fā)明的進一步改進，所述動觸頭下端設置有使靜、動觸頭處于常分狀態(tài)的彈簧機構；所述彈簧機構為一體三柱式彈簧機構，它由合閘彈簧、與彈簧相抵的壓板組件、具有包容合間彈簧的圓柱形內(nèi)腔并與動觸頭相連接的連接座、與連接座相配合的彈簧蓋組成；所述壓板組件、彈簧蓋及合間彈簧同軸安裝，所述連接座內(nèi)設置有與真空管中心同軸的凸臺。作為本發(fā)明的進一步改進，所述彈簧蓋內(nèi)設有由吸能橡膠制成的緩沖墊。作為本發(fā)明的進一步改進，所述環(huán)氧樹脂絕緣子與真空管之間填充的絕緣膠為硅橡膠。作為本發(fā)明的進一步改進，所述支持絕緣子的金屬法蘭外表面由硅橡膠層包覆。作為本發(fā)明的進一步改進，所述環(huán)氧樹脂絕緣子和/或支持絕緣子傘裙為大小傘結構。作為本發(fā)明的進一步改進，所述控制機構、電氣部件與加熱組件整合組裝成氣路集成控制系統(tǒng)并安裝于氣缸基座上。作為本發(fā)明的進一步改進，所述加熱電阻位于儲風缸與傳動氣缸之間，溫控器捆綁于電池閥上。本發(fā)明提供的真空斷路器，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點
1、本發(fā)明提供的真空斷路器中，通過在環(huán)氧樹脂絕緣子與真空管之間填充絕緣膠，在保證具有較好粘接力的前提下，同時有效提高滅弧室內(nèi)的絕緣性。2、本發(fā)明提供的真空斷路器中，在支持絕緣子內(nèi)部通過整體澆鑄集成爬電罩，在保證支持絕緣子內(nèi)部電氣間隙和爬電距離的前提下，有效降低了支持絕緣子的高度。3、本發(fā)明提供的真空斷路器中，通過在低壓控制部件內(nèi)增設加熱組件，斷路器工作時，通過溫控自動檢測內(nèi)部溫度，當內(nèi)部溫度低于0 °c時，啟動加熱電阻進行加熱，內(nèi)部溫度高于5°C時自動關閉，能有效保證內(nèi)部溫度；在溫度低于-40 V時亦能通過加熱組件自動加熱，因此本發(fā)明的真空斷路器低于-40°C的溫度下仍能正常工作，超過鐵標要求。


圖1為本發(fā)明提供的真空斷路器的總體結構示意圖。
圖2為本發(fā)明提供的真空斷路器的剖視圖。圖3為本發(fā)明提供的真空斷路器中高壓部件的結構示意圖。圖4為本發(fā)明提供的真空斷路器中絕緣支撐部件的結構示意圖。圖5為本發(fā)明提供的真空斷路器中低壓控制部件的結構示意圖。其中，1——高壓部件，2——絕緣支撐部件，3——低壓控制部件組件，4——真空管，5——環(huán)氧樹脂絕緣子，6——硅橡膠，7——壓板組件，8——彈簧蓋，9——緩沖墊，10——合閘彈簧，11—連接座，12——支持絕緣子，13——絕緣推桿，14——增爬罩，
15——傳動氣缸，16——電磁閥，17——儲風缸，18——調(diào)壓閥，19--決排閥，20——電磁
閥線圈，21——微動開關，22——控制連接器，23——氣路集成控制系統(tǒng)，24——加熱電阻。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種真空斷路器，如圖1所示，所述真空斷路器為直立式柱狀體，由從上至下依次相疊的高壓部件1、絕緣支撐部件2和低壓控制部件3組成。如圖2或圖3所示，所述高壓部件1包括圓筒狀滅弧室，滅弧室的中心同軸套裝有真空管4，真空管4上下端分別設有靜、動觸頭，真空管外表面套有圓筒狀帶傘裙的環(huán)氧樹脂絕緣子5，環(huán)氧樹脂絕緣子5與真空管4之間填充有絕緣膠。如圖3所示，所述絕緣膠為硅橡膠6。具體地，如圖3所示，所述動觸頭下端設置有使靜、動觸頭處于常分狀態(tài)的彈簧機構。所述彈簧機構為一體三柱式彈簧機構，它由合閘彈簧10、與彈簧相抵的壓板組件7、具有包容合閘彈簧10的圓柱形內(nèi)腔并與動觸頭相連接的連接座11、與連接座11相配合的彈簧蓋8組成。如圖2或圖3所示，壓板組件7、彈簧蓋8及合閘彈簧10同軸安裝，連接座11內(nèi)設置有與真空管4中心同軸的凸臺。所述彈簧蓋8內(nèi)設有由吸能橡膠制成的緩沖墊9。如圖2或圖4所示，所述絕緣支撐部件2包括圓筒狀帶傘裙的支持絕緣子12及長筒狀帶橡膠傘裙的絕緣推桿13，絕緣推桿13同軸套裝于支持絕緣子12中心，支持絕緣子12內(nèi)部整體澆鑄有增爬罩14。通過增爬罩14的設置，能有效增加內(nèi)爬電距離。所述支持絕緣子12的金屬法蘭外表面由硅橡膠層包覆。本發(fā)明中，所述環(huán)氧樹脂絕緣子5和/或支持絕緣子12傘裙為大小傘結構。通過大小傘結構的設計，在保證外爬電的基礎上能有效降低絕緣子的高度。如圖5所示，所述低壓控制部件3由控制機構、電氣部件和加熱組件兩部分組成。其中，所述控制機構的由傳動氣缸15、電磁閥16、儲風缸17、調(diào)壓閥18、快排閥19組成，所述電氣部分由電磁閥線圈20、微動開關21、控制連接器22組成，所述加熱組件由加熱電阻對、溫控器組成。所述控制機構、電氣部件與加熱組件整合組裝成氣路集成控制系統(tǒng)23并安裝于氣缸基座上。如圖4所示，所述加熱電阻M位于儲風缸17與傳動氣缸15之間，溫控器位于綁定于電磁閥16上(附圖中未示出)。
5
本發(fā)明的工作過程是
機車氣源管路連接到調(diào)壓閥18上，氣體氣壓通過調(diào)壓閥18整定到70010 進入儲風缸17，一路氣源通到電磁閥16的進氣口。機車的控制電源接到控制連接器22上，機車上的合閘指令傳到電磁閥16上，電磁閥16得電導通氣源，氣源通過快排閥19進入到傳動氣缸15。傳動氣缸15內(nèi)活塞受壓向上推移，通過絕緣推桿13實現(xiàn)力的傳遞，推動滅弧室的機構，使真空管4的動觸頭移動與靜觸頭接觸，實現(xiàn)了真空斷路器的合閘過程。當機車給出分閘指令，電磁閥16失電關閉氣源，快排閥19因氣壓差動作，傳動氣缸15內(nèi)的壓縮空氣通過快排閥19排出，真空管4動觸頭受合閘彈簧10的作用，向下動作，使真空管4內(nèi)動、靜觸頭分離，實現(xiàn)了真空斷路器的分閘過程。本發(fā)明的真空斷路器工作時，通過溫控器檢測內(nèi)部溫度，當內(nèi)部溫度低于0°C時，啟動加熱電阻M進行加熱，內(nèi)部溫度高于5°C時自動關閉，保證內(nèi)部溫度。本發(fā)明中，通過增設加熱組件，使得機車可以在-50°C的環(huán)境中正常工作，超過鐵標要求(_40°C )。本發(fā)明還具有以下優(yōu)點
1、高壓部件1中采用環(huán)氧樹脂絕緣子5，內(nèi)嵌法蘭盤的形式，大幅提高了絕緣子傘裙的強度，以適應高速車頂惡劣的環(huán)境條件，同時還具有優(yōu)良的疏水性、抗電痕能力、耐腐蝕性及耐高溫的性能，從而降低閃絡和放電的可能性，增加產(chǎn)品的可靠性及壽命。2、本發(fā)明采用集成控制氣路，減少了管接頭的數(shù)量及漏氣的可能性，實現(xiàn)了壓縮空氣充氣、排氣速度的無級調(diào)整，提高了產(chǎn)品性能，同時提高了響應速度。分閘速度的提高增大了真空主斷的高滅弧能力即增大了開斷容量，達到660MVA，大大超過現(xiàn)有技術中同類產(chǎn)品所能達到的600MVA。產(chǎn)品性能的提高，使允許工作電壓達到33kV，目前電網(wǎng)波動的最高值達31. 5kV ；填補了現(xiàn)有技術中產(chǎn)品的最高允許電壓為30 kV的不足。綜上所述，本發(fā)明提供的真空斷路器通過提高絕緣子強度、外罩強度來適應高速車車頂?shù)耐獠凯h(huán)境，通過降低高度，減少體積來提高產(chǎn)品的適用性，提高了外觀質(zhì)量，維修清理起來也更加容易；同時提高產(chǎn)品的開斷性能，達到660MVA，固有分閘時間小于60ms，響應速度快，可以更好的對機車設備及人身安全進行保護。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種真空斷路器，其特征在于，所述真空斷路器為直立式柱狀體，由從上至下依次相疊的高壓部件、絕緣支撐部件和低壓控制部件組成；所述高壓部件包括圓筒狀滅弧室，滅弧室的中心同軸套裝有真空管，真空管上下端分別設有靜、動觸頭，真空管外表面套有圓筒狀帶傘裙的環(huán)氧樹脂絕緣子，環(huán)氧樹脂絕緣子與真空管之間填充有絕緣膠；所述絕緣支撐部件包括圓筒狀帶傘裙的支持絕緣子及長筒狀帶橡膠傘裙的絕緣推桿，絕緣推桿同軸套裝于支持絕緣子中心，支持絕緣子內(nèi)部整體澆鑄有增爬罩；所述低壓控制部件由控制機構、電氣部件和加熱組件三部分組成，其中所述控制機構的由傳動氣缸、電磁閥、儲風缸、調(diào)壓閥、快排閥組成，所述電氣部分由電磁閥線圈、微動開關、控制連接器組成，所述加熱組件由加熱電阻、溫控器組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的真空斷路器，其特征在于，所述動觸頭下端設置有使靜、動觸頭處于常分狀態(tài)的彈簧機構；所述彈簧機構為一體三柱式彈簧機構由合閘彈簧、與彈簧相抵的壓板組件、具有包容合間彈簧的圓柱形內(nèi)腔并與動觸頭相連接的連接座、與連接座相配合的彈簧蓋組成；所述壓板組件、彈簧蓋及合間彈簧同軸安裝，所述連接座內(nèi)設置有與真空管中心同軸的凸臺。
3.根據(jù)權利要求2所述的真空斷路器，其特征在于，所述彈簧蓋內(nèi)設有由吸能橡膠制成的緩沖墊。
4.根據(jù)權利要求1所述的真空斷路器，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂絕緣子與真空管之間填充的絕緣膠為硅橡膠。
5.根據(jù)權利要求1所述的真空斷路器，其特征在于，所述支持絕緣子的金屬法蘭外表面由硅橡膠層包覆。
6.根據(jù)權利要求1所述的真空斷路器，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂絕緣子和/或支持絕緣子傘裙為大小傘結構。
7.根據(jù)權利要求1所述的真空斷路器，其特征在于，所述控制機構、電氣部件與加熱組件整合組裝成氣路集成控制系統(tǒng)并安裝于氣缸基座上。
8.根據(jù)權利要求1或7所述的真空斷路器，其特征在于，所述加熱電阻位于儲風缸與傳動氣缸之間，溫控器捆綁于電池閥上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種真空斷路器，由從上至下依次相疊的高壓部件、絕緣支撐部件和低壓控制部件組成；所述高壓部件包括圓筒狀滅弧室，滅弧室的中心同軸套裝有真空管，真空管上下端分別設有靜、動觸頭；所述絕緣支撐部件包括圓筒狀帶傘裙的支持絕緣子及長筒狀帶橡膠傘裙的絕緣推桿，支持絕緣子內(nèi)部整體澆鑄有增爬罩；所述低壓控制部件由控制機構、電氣部件和加熱組件三部分組成，所述加熱組件由加熱電阻、溫控器組成。本發(fā)明的真空斷路器，在保證支持絕緣子內(nèi)部電氣間隙和爬電距離的前提下，有效降低了支持絕緣子的高度，同時在低壓控制部件內(nèi)增設加熱組件，使得機車可以在-50℃的環(huán)境中正常工作，超過鐵標要求(-40℃)。
文檔編號H01H33/66GK102368454SQ201110331248
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權日2011年10月27日
發(fā)明者湯志強, 白翔, 范永紅, 龔萍 申請人:株洲慶云電力機車配件工廠有限公司