断路器触点磨损监测方法及一种断路器的制造方法

断路器触点磨损监测方法及一种断路器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种断路器触点磨损监测方法及一种断路器，属于低压电气技术领域。
【背景技术】
[0002]断路器(英文名称:circuit_breaker，circuit breaker)是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。作为一种基本的电气部件，断路器在配电网中得到了广泛应用。
[0003]断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。断路器的触头系统通常包括相互配合的静触头和动触头，以及动触头驱动机构。动触头驱动机构可驱动动触头运动，使动触头上的动触点和静触头上的静触点接触/分离，从而实现断路器的合闸/分闸。在使用过程中，经过反复的分合闸，动、静触点由于接触摩擦以及电弧灼烧的作用会逐步磨损，如果触点磨损程度过大，则可能会影响断路器保护功能的实现，危及电路安全。因此有必要对断路器的触点磨损情况进行监测，适时更换磨损情况严重的触点。
[0004]现有断路器触点磨损监测大多是通过理论推算而非测量实现，例如，一种现有技术是通过预先试验确定某型号断路器从全新状态至触点磨损至不能正常使用所经历的合闸次数N，然后根据实际使用过程中合闸次数M与N之间的比例关系来推算触点的磨损情况。显然，这种方法是不够准确的，因为在分合闸过程中，由于合闸时间、分断电流大小等影响因素的不同，每次合闸对触点的损耗情况也不尽相同，简单地认为每次合闸产生的触点磨损相同是脱离实际情况的。

【发明内容】

[0005]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种断路器触点磨损监测方法，该方法能够对触点磨损情况进行在线测量监测，在分闸或合闸过程均可进行监测，且结构简单、易于实现。
[0006]本发明的技术方案具体如下:
断路器触点磨损监测方法，所述断路器包括动触头、静触头、动触头驱动机构；动触头驱动机构可驱动动触头运动，使动触头上的动触点和静触头上的静触点接触/分离，从而实现断路器的合闸/分闸；设置一个与所述动触头机械耦合的辅助开关，并将所述辅助开关配置为:在触点磨损未达到预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第一开关状态；在触点磨损达到或超过预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第二开关状态；根据断路器的分合闸状态及辅助开关的开关状态对触点磨损情况进行在线监测:如断路器处于合闸状态且辅助开关同时处于第二开关状态，则表明触点磨损情况达到预设的最大安全磨损情况。
[0007]一种断路器，包括动触头、静触头、动触头驱动机构、判断单元、分合闸状态检测单元；动触头驱动机构可驱动动触头运动，使动触头上的动触点和静触头上的静触点接触/分离，从而实现断路器的合闸/分闸；所述分合闸状态检测单元可对断路器的分合闸状态进行检测，并将检测结果传输至判断单元；该断路器还包括一个与所述动触头机械耦合的辅助开关，该辅助开关与判断单元连接，判断单元可检测出该辅助开关的开关状态；所述辅助开关被配置为:在触点磨损未达到预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第一开关状态；在触点磨损达到或超过预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第二开关状态；所述判断单元根据分合闸状态检测单元及辅助开关所输出的信号对触点磨损情况进行在线监测:如断路器处于合闸状态且辅助开关同时处于第二开关状态，则表明触点磨损情况达到预设的最大安全磨损情况。
[0008]相比现有技术，本发明具有以下有益效果:
本发明仅需要设置一个与动触头机械耦合的辅助开关，可采用现有的按钮式开关、限位开关、触点式开关等，不但可实现在线触点磨损监测，且结构简单，实现成本低廉。
【附图说明】
[0009]图1为本发明一个具体实施例中动触头、静触头及动触头驱动机构的结构示意图；
图2为具体实施例中辅助开关的安装位置示意图；
图3为具体实施例中在分闸状态下，动触头与辅助开关的位置关系示意图；
图4为具体实施例中在触点无磨损的合闸状态下，动触头与辅助开关的位置关系示意图；
图5为具体实施例中在触点磨损的合闸状态下，动触头与辅助开关的位置关系示意图。
[0010]图中标号含义如下:
11、动触头，12、动触头支持，13、动触头转轴，14、触头弹簧，21、静触头，211、静触点，
3、容腔，4、辅助开关，41、动作按钮，5、动触头驱动机构，51、主轴，52、连杆机构，53、拐臂，54、连杆。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明:
断路器中的触头系统包括静触头系统、动触头系统及动触头驱动机构，在分合闸过程中，动触头驱动机构驱动动触头在分闸位置和合闸位置之间转换。仔细分析可以发现，触点磨损状态下，动触头在合闸状态下的位置相对于触点无磨损状态下的位置会发生改变，且位置改变大小与触点磨损程度正相关，即触点磨损越大，动触头在合闸状态下的位置改变越大。因此可以依据这一点，通过对动触头的位置状态的检测实现触点磨损情况的在线监测。
[0012]本发明的思路是设置一个与动触头机械耦合的辅助开关，并将该辅助开关配置为:在触点磨损未达到预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第一开关状态；在触点磨损达到或超过预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第二开关状态。根据辅助开关所输出的开关状态信号再结合分合闸状态的检测结果即可实现对触点磨损情况进行在线监测。
[0013]本发明技术方案的实现不需要对现有断路器结构做大的改动，只需要根据实际断路器结构合理配置辅助开关使得其满足以下条件:在触点磨损未达到预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第一开关状态；在触点磨损达到或超过预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第二开关状态；即可实现对触点磨损是否超限进行在线监测，因此其适用范围较广。
[0014]为了便于公众更好地理解，下面以一个具体实施例来对本发明的技术方案进行详细说明。
[0015]本实施例中的断路器，如图1所示，包括动触头系统、静触头系统、动触头驱动机构5、判断单元(图中未示出)、分合闸状态检测单元(图中未示出)。动触头系统包括有动触头11、动触头支持12、动触头转轴13、触头弹簧14，在动触头11上面向静触头系统一侧的一端设置有动触点111，动触头11的另一端与软连接相连，所述动触头转轴13穿设在动触头支持12上，动触头11通过动触头转轴14转动设置在动触头支持12上，触头弹簧14设置在动触头11与触头支持12之间，所述的触头弹簧14的一端抵靠在触头支持12上，另一端抵靠在动触头11背向静触头系统一侧并与动触点111相对的端面上；静触头系统包括静触头21，静触头21上设置有静触点211，静触头21与动触头11通过静触点211、动触点111实现接触配合。动触头11通过软连接与出线母排相连，动触头支持12转动设置在与出线母排相连的支撑板上，静触头12与进线母排相连，在出线母排、进线母排上至少设置有一个电流互感器，电流互感器与判断单元相连，将所测得电流信号传送给判断单元。所述动触头驱动机构5动作驱动动触头11动作，使动触头11上的动触点111与静触头21上的静触点211接触/分离，从而实现断路器的合闸/分闸，这样断路器就有两个终止位置，分别为合闸位置和分闸位置。具体的，动触头驱动机构5包括有主轴51及驱动主轴51动作的连杆机构52，主轴51上固定设置有一拐臂53，所述的拐臂53的另一端铰接有一连杆54，连杆54的另一端铰接在动触头支持12上。在断路器的合闸过程中，连杆机构52动作，带动与之相连接的主轴51转动，进而带动拐臂53转动，最终与拐臂53相连的连杆54运动，带动设置在动触头支持12上的动触头11转动与静触头21接触配合，当动触头11与静触头21接触后，由于静触头21的阻挡，动触头11不再向下运动，而动触头支持12在连杆54的作用下继续走超程，动触头支持12进一步挤压触头弹簧14逆时针转动，触头支持12靠近动触点111的一端与动触头之间形成的夹角逐渐增大直至到达断路器合闸位置，这样进线母排、静触头11 、动触头12、软连接、出线母排之间形成一导电回路。
[0016]分合闸检测单元具体是用来检测断路器处于合闸位置还是分闸位置的装置，利用将断路器处于合闸位置还是分闸位置通过电流信号传递给判断单元进而判断断路器处于合闸位置还是分闸位置。所述的分合闸检测单元可以是一个位置开关，所述的位置开关可以设置在断路器上并与主轴51机械耦合，当断路器处于合闸位置或者分闸位置，所述的位置开关会被导通或者关断，位置开关发出信号至与其相连的判断单元来判断断路器处于合闸位置还是分闸位置。由于动触头驱动机构5在合闸到位的情况下，所有连杆的位置都是固定的；而动触头支持12的位置由动触头驱动机构5决定，则在合闸到位的情况下，动触头支持12的位置也是固定的，所以位置开关还可与动触头驱动机构5上的其他部件或者动触头支持12机械耦合，通过位置开关是否被导通或者关断来判断断路器的处于合闸位置还是分闸位置。当断路器连在有电的回路中时，也可以从电流互感器传出的电流信号来判断是否是合闸状态，如感应出电流则判断断路器处于合闸位置。
[0017]如图2所示，为节省空间，本实施例中动触头支持12上设置有一容腔3，所述的容腔3设置在靠近软连接一侧的动触头支持12上，且在容腔3内设置有辅助开关4，容腔3内部空间与辅助开关4的大小形状相匹配；辅助开关4与动触头11机械耦合，辅助开关4被配置为:在触点磨损未达到预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为导通(或关断)状态；在触点磨损达到或超过预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为关断(或导通)状态；辅助开关4通过导线与判断单元相连。动触头转轴13位于容腔3与触头弹簧14之间。
[0018]该断路器分闸状态下动触头11及辅助开关4的位置关系如图3所示。动触头11与静触头21处于最大打开位置，即断路器处于分闸位置，此时动触头11的一端受到触头弹簧14的作用，动触头11相对于触头转轴13逆时针旋转压住辅助开关4的动作按钮41，此时辅助开关4的动作按钮41从辅助开关4探出的距离为dl。
[0019]如图4所示，在断路器触点未磨损状态下合闸，动触头11上的动触点111和静触头上的静触点211接触后，由于静触头21的阻挡，动触头11不再向下运动，而动触头支持12继续走超程，动触头支持12挤压触头弹簧14，相对于动触头转轴13继续逆时针转动，直至到达稳定状态(断路器合闸位置)。在动触头支持12走超程过程中，动触头11相对于触头转轴13顺时针旋转远离辅助开关4的动作按钮41。若在触点完好的情况下达到合闸稳定位置，动触头11从分闸位置到合闸位置绕动触头转轴13顺时针转过一定角度，此时辅助开关4的动作按钮41从辅助开关4探出的距离为d2。
[0020]当断路器经过一段时间使用之后，动触点111和静触点211磨损的厚度达到安全范围内的最大磨损厚度s，动触头11上的动触点111和静触头上的静触点211接触后，由于静触头21的阻挡，动触头11不再向下运动，而动触头支持12继续走超程，动触头支持12相对于动触头转轴13继续逆时针转动，如图5所示，由于触点磨损厚度s的存在，动触头11的位置与触点磨损未达到s相比，动触头11会绕着动触头转轴13逆时针旋转一定角度即动触头11相对于触头转轴13顺时针旋转的角度会减小，此时辅助开关4的动作按钮41从辅助开关4探出的距离为d3。
[0021]由图3?图5可知，dl〈d3〈d2。在任意一次合闸过程中，动触头从最大分闸位置运动至合闸位置，辅助开关4的动作按钮41从辅助开关4探出的距离总是从dl (对应于动触头的最大分闸位置)开始增大至某一数值D (对应于动触头的合闸位置)；而数值D是随着断路器使用时间的延长(即触点磨损增加)从d2开始逐步减小直到d3。我们可以将动作按钮41探出距离为d3设置为辅助开关的开关状态切换点，即当动作按钮41探出距离小于d3时，辅助开关4为导通(或关断)状态，相反则为关断(或导通)状态。
[0022]在合闸过程中，随着动触头的运动，动作按钮41的探出距离从dl增大到D ;在分闸过程中，动作按钮41的探出距离从D减小到dl。当触点磨损未达到预设最大磨损厚度s时，D的值在d3与d2之间，则合闸过程中，辅助开关4的开关状态会由导通(或关断)状态转换为关断(或导通)状态；分闸过程中，辅助开关4的开关状态会由关断(或导通)状态转换为导通(或关断)状态；动触头处于合闸位置时，辅助开关的开关状态始终为关断(或导通)状态。当触点磨损达到或超过预设最大磨损厚度s后，D的值等于或小于d3，则合闸或分闸过程中，辅助开关4的开关状态会始终保持导通(或关断)状态。只要判断单元通过电流互感器检测到断路器处于合闸状态的同时，辅助开关4的开关状态为导通(或关断)状态，则可判定触点磨损达到警戒线，发出需要更换触头的声、光报警信息或者同时控制断路器脱扣。
[0023]以上仅为本发明的一个具体实施例，本领域技术人员可根据实际情况灵活选用其它类型的辅助开关或设计其具体安装位置，例如，可以将辅助开关4设置于动触头11上，由动触头支持12按压动作按钮41 ;也可以将辅助开关4设置于触头弹簧14与触头转轴13之间的动触头支持或动触头上。无论采用何种具体结构，只要使得辅助开关与动触头机械耦合，且辅助开关被配置为满足以下条件:在触点磨损未达到预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第一开关状态；在触点磨损达到或超过预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第二开关状态；即可根据辅助开关的信号，再结合分合闸状态检测单元的信号，实现断路器触点磨损的在线监测。
【主权项】
1.断路器触点磨损监测方法，所述断路器包括动触头、静触头、动触头驱动机构；动触头驱动机构可驱动动触头运动，使动触头上的动触点和静触头上的静触点接触/分离，从而实现断路器的合闸/分闸；其特征在于，设置一个与所述动触头机械耦合的辅助开关，并将所述辅助开关配置为:在触点磨损未达到预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第一开关状态；在触点磨损达到或超过预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第二开关状态；根据断路器的分合闸状态及辅助开关的开关状态对触点磨损情况进行在线监测:如断路器处于合闸状态且辅助开关同时处于第二开关状态，则表明触点磨损情况达到预设的最大安全磨损情况。2.—种断路器，包括动触头、静触头、动触头驱动机构、判断单元、分合闸状态检测单元；动触头驱动机构可驱动动触头运动，使动触头上的动触点和静触头上的静触点接触/分离，从而实现断路器的合闸/分闸；所述分合闸状态检测单元可对断路器的分合闸状态进行检测，并将检测结果传输至判断单元；其特征在于，该断路器还包括一个与所述动触头机械耦合的辅助开关，该辅助开关与判断单元连接，判断单元可检测出该辅助开关的开关状态；所述辅助开关被配置为:在触点磨损未达到预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第一开关状态；在触点磨损达到或超过预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第二开关状态；所述判断单元根据分合闸状态检测单元及辅助开关所输出的信号对触点磨损情况进行在线监测:如断路器处于合闸状态且辅助开关同时处于第二开关状态，则表明触点磨损情况达到预设的最大安全磨损情况。3.如权利要求2所述断路器，其特征在于，所述分合闸状态检测单元为电流互感器或位置开关。
【专利摘要】本发明公开了一种断路器触点磨损监测方法。本发明通过设置一个与动触头机械耦合的辅助开关，并将所述辅助开关配置为：在触点磨损未达到预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第一开关状态；在触点磨损达到或超过预设最大安全磨损情况下，动触头处于合闸位置时，所述辅助开关为第二开关状态；根据断路器的分合闸状态及辅助开关的开关状态对触点磨损情况进行在线监测。本发明还公开了一种断路器。相比现有技术，本发明能够对触点磨损情况进行在线测量监测，在分闸或合闸过程均可进行监测，且结构简单、易于实现。
【IPC分类】H01H73/04
【公开号】CN104882341
【申请号】CN201510329544
【发明人】陆伟文, 谢心意, 陶涛
【申请人】常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂）
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月15日