CN100350535C - 双断口垂直分断高压隔离开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隔离开关，尤其是用于超高压或特高压电网的双断口垂直分断高压隔离开关。用储能弹簧和双稳态换向器驱动带有双端口的连杆动作，降低了空间高度，在同样分闸功率下能提高分闸速度，明显增加有效使用次数。

Description

双断口垂直分断高压隔离开关

技术领域

本发明涉及一种隔离开关，尤其是用于超高压或特高压电网的双断口垂直分断高压隔离开关。

背景技术

垂直断开式隔离开关是应用于超高压变电站中的常用设备，其工作原理是利用设置在每一相线上的一个可以垂直旋转90度的连杆连接端头，连杆是固定的直杆，合闸时旋转连杆使其触头插入静触头，分闸时将连杆旋转90度抬起即可。但由于连杆是一直杆，分闸时连杆一端悬在高空，动触头绝缘支柱要承受较大的扭力，影响使用的稳定性；同时，用于超高压线路的时候，隔离开关的体积非常庞大，分闸后占用空间非常大，抗风能力减弱；庞大的体积以及较长的连杆使得分、合闸动作的时候惯性冲击力大，容易造成机械损坏；刚分速度慢，不符合分合闸特性要求。如阿尔斯通公司(ALSTOM)生产的S3CD型双侧断开隔离开关。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、惯性冲击小、稳定性好的双断口垂直分断高压隔离开关。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明所述的双断口垂直分断高压隔离开关，包括

每相各有两根固定的静触头绝缘支柱和一根设置在两静触头绝缘支柱之间的动触头绝缘支柱，静触头绝缘支柱的顶端安装有静触头，动触头绝缘支柱的顶端安装有齿轮箱，齿轮箱中设置有水平的动力输出轴，动力输出轴上安装有连杆；

所述的动触头绝缘支柱的一侧设置有绝缘旋转柱，绝缘旋转柱的上端通过蜗轮蜗杆机构与齿轮箱中的主动齿轮驱动连接，主动齿轮同时与两个被动齿轮啮合，两个被动齿轮分别与两个输出轴驱动连接；绝缘旋转柱的下端通过蜗轮蜗杆机构与驱动机构连接。

所述的静触头包括壳体、安装在壳体中的静触点、静触点支架、防尘盖转轴、防尘盖、防尘盖复位弹簧、复位拐臂，两平行的静触点支架固定在底座上，静触点固定连接在静触点支架上；壳体的顶端带有条状孔，条状孔的两侧各安装一防尘盖转轴，防尘盖和复位拐臂固定连接成一定角度，安装在防尘盖转轴上，复位拐臂上连接防尘盖复位弹簧，防尘盖复位弹簧的另一端固定连接在底座上。

绝缘旋转柱下端的蜗轮蜗杆机构通过永磁操作机构与驱动机构连接；所述的永磁操作机构包括与驱动装置传动连接的储能弹簧箱、双稳态换向器，储能弹簧箱中设置有支架，支架上通过轴承安装有横轴，横轴的一端固定安装储能制动盘，另一端固定安装弹簧内支撑盘，另有弹簧外支撑盘通过轴承套装在支架上，盘式弹簧一端固定在弹簧内支撑盘上，另一端固定在弹簧外支撑盘上；弹簧外支撑盘通过储能蜗轮蜗杆装置与动力装置传动连接；横轴通过连轴器连接双稳态换向器的输入轴，双稳态换向器的输出轴通过蜗轮蜗杆装置与绝缘旋转轴传动连接。上述双稳态换向器的输入轴、输出轴、过渡轴通过轴承安装在箱体中，其中输入轴上固定安装有输入轴合闸齿轮和输入轴常啮合齿轮，输出轴上通过花键键槽机构滑动安装有输出轴双连齿轮，过渡轴上固定安装有过渡轴常啮合齿轮和过渡轴分闸齿轮，输入轴常啮合齿轮与过渡轴常啮合齿轮啮合，输出轴双连齿轮在输出轴上滑移的时候分别与输入轴合闸齿轮或过渡轴分闸齿轮啮合，输出轴双连齿轮上连接拨叉。

采用上述技术方案后，该双断口垂直分断高压隔离开关具有如下优点：

1、结构简单，占地面积小，抗风能力强；

2、惯性扭矩减小，可减少对触头和支柱的冲击力，提高可靠动作的次数。

3、采用双断口形式，连杆长度减小，克服重力的功率减小，同样分闸功率的情况下，刚分速度提高。

4、静触头采用自动复位的防尘盖，能保证在分、合闸状态下有效减少灰尘对触头的污染，保证接触良好，延长使用寿命

5、防冰功能强，在触头结冰时只要利用惯性力将防尘盖端面很小的冰层断开就能顺利实现分合闸。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的其中一相的结构示意图；

图2是储能弹簧箱的结构示意图；；

图3是双稳态换向器的剖视图；

图4是双稳态永磁机构的结构示意图；

图5是静触头的剖视图；

图6是当动触头切入静触头时的剖视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的双断口垂直分断高压隔离开关包括每相各有两根固定的静触头绝缘支柱1和一根设置在两静触头绝缘支柱1之间的动触头绝缘支柱10，静触头绝缘支柱1的顶端安装有静触头2，动触头绝缘支柱10的顶端安装有齿轮箱9，齿轮箱9中设置有水平的动力输出轴91，动力输出轴91上安装有连杆；在动触头绝缘支柱10的一侧设置有绝缘旋转柱3，绝缘旋转柱3的上端通过蜗轮蜗杆机构与齿轮箱9中的主动齿轮驱动连接，主动齿轮同时与两个被动齿轮啮合，两个被动齿轮分别与两个输出轴91驱动连接；绝缘旋转柱3的下端通过蜗轮蜗杆机构和永磁操作机构与驱动机构连接。该永磁操作机构包括与驱动装置735传动连接的储能弹簧箱7和双稳态换向器8。

如图2所示，储能弹簧箱7中设置有支架71，支架71上通过轴承安装有横轴72，横轴72的一端固定安装储能制动盘73，储能制动盘73上带有盘式制动装置78；横轴72上还固定安装有弹簧内支撑盘74并通过轴承安装有蜗轮，另有弹簧外支撑盘75固定连接在蜗轮的一侧，盘式弹簧76的一端固定在弹簧内支撑盘74上，另一端固定在弹簧外支撑盘75上；蜗轮通过与蜗杆的配合共同构成蜗轮蜗杆装置77与驱动装置735传动连接；横轴72通过连轴器连接双稳态换向器8的输入轴81，双稳态换向器8的作用是将储能弹簧箱7输出的相同方向的扭力转变为双稳态换向器8的输出轴82通过连轴器连接转向蜗轮蜗杆装置，转向蜗轮蜗杆装置的输入轴端固定安装分合闸制动盘733，分合闸制动盘733上带有盘式制动装置，转向蜗轮蜗杆装置的输出端与绝缘旋转柱3的下端通过蜗轮连接。

如图3所示，双稳态换向器8带有输入轴81、输出轴82、过渡轴83，该三轴通过轴承安装在箱体中，其中输入轴81上固定安装有输入轴合闸齿轮84和输入轴常啮合齿轮85，输出轴82上通过花键键槽机构滑动安装有输出轴双连齿轮86，过渡轴83上固定安装有过渡轴常啮合齿轮87和过渡轴分闸齿轮88，输入轴常啮合齿轮85与过渡轴常啮合齿轮87啮合，输出轴双连齿轮86在输出轴82上滑移的时候分别与输入轴合闸齿轮84或过渡轴分闸齿轮88啮合，输出轴双连齿轮86上连接拨叉89。由于隔离开关的工作要求不能出现空挡的中间状态，即输出轴双连齿轮86在任何时候必须与合闸齿轮84或过渡轴分闸齿轮88其中之一啮合，为了满足这一要求，除在齿轮的设计和安装上进行改进外(这些设计和改进是机械设计行业的常规，在此不再详细叙述)，配合采用如图4所示的本人发明的双稳态永磁机构(中国专利98220417.5)作为拨叉的操纵机构，彻底杜绝人工操作拨叉可能不到位的问题。

输出轴双连齿轮86上连接的拨叉89固定连接在拨叉杆90上，拨叉杆90与双稳态永磁机构传动连接，如图4所示的双稳态永磁机构的外壳101中设置有输出轴102，输出轴102穿过外壳101两端的端盖外伸，其前端与拨叉杆连接，输出轴102上固定有铁芯103，铁芯103的外侧设置有永磁体104，永磁体104与外壳101固定连接，永磁体104的两端各设置一组脉冲线圈105，输出轴102与外壳101的接触部位套装有防磁轴套1011，防磁轴套1011周围的外壳101上带有向内凸起的端盖磁靴，位于两脉冲线圈105之间的外壳101的中间部位带有向内凸起的外壳磁靴。

上述驱动装置735可以采用电动机配合蜗轮蜗杆减速器使用，该驱动装置为现有公知技术，在此不再详细叙述。

为了提高连杆的导电性能，在齿轮箱箱体9与连杆4之间连接软导线。

本发明所用的齿轮箱为公知技术，其目的是将绝缘旋转柱3的动力通过伞齿轮传递到动力输出轴91，通过动力输出轴91驱动连杆旋转。绝缘旋转柱3的动力来源于位于其底端的蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构将驱动机构的动力传递到绝缘旋转柱3。

本发明的工作原理如下：

动力装置735通过弹簧储能蜗轮蜗杆装置77带动弹簧外支撑盘75旋转，而此时由于储能盘式制动器78将储能制动盘73卡死，横轴72和弹簧内支撑盘74不能转动，弹簧外支撑盘75旋转时将储能弹簧76拧紧待用。当需要连杆4动作时，首先通过电器控制装置操纵双稳态换向器8到工作位置，然后操纵制动装置松开储能制动盘73和分合闸制动盘733，横轴72在弹簧76的作用下快速旋转，并通过双稳态换向器8驱动转向蜗杆734旋转，并最终带动绝缘旋转柱3旋转，绝缘旋转柱3旋转时带动齿轮箱9中的被动齿轮相向旋转，从而使连杆4降低或升高，实现分合闸动作。连杆4动作到位时，电器控制装置启动刹车装置卡紧储能制动盘73和分合闸制动盘733，横轴72和转向蜗杆734、绝缘旋转柱3停止转动，分合闸动作结束。电器控制装置操纵驱动装置735重新启动，为储能弹簧储能，当储能到达设定值时驱动装置735停止工作，等待下一工作循环。

双稳态换向器8的作用是使横轴72单一方向的扭力通过换向作用到绝缘旋转柱3的时候产生两种不同方向的扭力。当然也可以采用其他形式的换向器。

另外，由于双稳态换向器8的动力输出端与绝缘旋转柱3之间是通过蜗轮蜗杆连接的。因此，在工作时绝缘旋转柱3的旋转角度可以不超过360度，能够很方便地在绝缘旋转柱3的下端安装定位开关736，通过检测绝缘旋转柱3旋转的角度判断连杆4是否到位，为电器控制装置提供数据。

另外，可以在驱动装置735上安装手动储能手柄，当电机出现故障，不能储能时，可用手动储能，能保证分合闸速度不受影响。储能制动盘和分合闸制动盘能有效保证双稳态换向器8换向时隔离开关的分合闸状态和储能弹簧的状态暂不改变，使换向器可靠换向。

本发明的静触头与动触头的结合方式是切入式的，普通的触头没有防护装置，不能防尘，在恶劣环境中使用的时候寿命大大降低。为解决这个问题，本实施例特别采用了具有防尘装置的静触头2。如图5所示，这种静触头2包括壳体21、安装在壳体21中的静触点22、静触点支架23、防尘盖转轴24、防尘盖25、防尘盖复位弹簧26、复位拐臂27，两平行的静触点支架23固定在底座上，静触点22固定连接在静触点支架23上，静触点22与动触头的接触面上还带有波浪状的沟槽，以便于更好地与动触头接触；壳体21的顶端留有动触头通过的条状孔，条状孔的两侧各安装一防尘盖转轴24，防尘盖25和复位拐臂27固定连接成一定角度，安装在防尘盖转轴24上，复位拐臂27上连接防尘盖复位弹簧26，防尘盖复位弹簧26的另一端固定连接在底座上。如图5所示，平时，防尘盖复位弹簧26将复位拐臂27拉紧，使防尘盖25水平地覆盖住条状孔，避免灰尘进入壳体21内部；如图6所示，合闸动作的后期，当动触头41切入静触头2的时候，动触头41首先顶开防尘盖25，使复位拐臂27转过一个角度，动触头41从两防尘盖25之间的空隙进入壳体21中，并最终卡在两静触点22之间，动触头41到位后，防尘盖25在防尘盖复位弹簧26的作用下复位，仍然覆盖在条状孔的上面，起到防尘的作用。同样道理，分闸动作开始的时候，动触头41首先顶开防尘盖25，离开壳体21后，防尘盖25在防尘盖复位弹簧26的作用下复位，仍然覆盖在条状孔的上面，起到防尘的作用。

Claims (3)

1、双断口垂直分断高压隔离开关，包括

每相各有两根固定的静触头绝缘支柱(1)和一根设置在两静触头绝缘支柱(1)之间的动触头绝缘支柱(10)，静触头绝缘支柱(1)的顶端安装有静触头(2)，动触头绝缘支柱(10)的顶端安装有齿轮箱(9)，齿轮箱(9)中设置有水平的动力输出轴(91)，动力输出轴(91)上安装有连杆(4)，连杆(4)的顶端带有动触头(41)；

其特征是：所述的动触头绝缘支柱(10)的一侧设置有绝缘旋转柱(3)，绝缘旋转柱(3)的上端通过蜗轮蜗杆机构与齿轮箱(9)中的主动齿轮驱动连接，主动齿轮同时与两个被动齿轮啮合，两个被动齿轮分别与两个输出轴(91)驱动连接；绝缘旋转柱(3)的下端通过蜗轮蜗杆机构与驱动机构连接。

2、根据权利要求1所述的双断口垂直分断高压隔离开关，其特征是：所述的静触头(2)包括壳体(21)、安装在壳体(21)中的静触点(22)、静触点支架(23)、防尘盖转轴(24)、防尘盖(25)、防尘盖复位弹簧(26)、复位拐臂(27)，两平行的静触点支架(23)固定在底座上，静触点(22)固定连接在静触点支架(23)上；壳体(21)的顶端带有条状孔，条状孔的两侧各安装一防尘盖转轴(24)，防尘盖(25)和复位拐臂(27)固定连接成一定角度，安装在防尘盖转轴(24)上，复位拐臂(27)上连接防尘盖复位弹簧(26)，防尘盖复位弹簧(26)的另一端固定连接在底座上。

3、根据权利要求1或2所述的双断口垂直分断高压隔离开关，其特征是：绝缘旋转柱(3)下端的蜗轮蜗杆机构通过永磁操作机构与驱动机构连接；所述的永磁操作机构包括与驱动装置(735)传动连接的储能弹簧箱(7)、双稳态换向器(8)，储能弹簧箱(7)中设置有支架(71)，支架(71)上通过轴承安装有横轴(72)，横轴(72)的一端固定安装储能制动盘(73)，另一端固定安装弹簧内支撑盘(74)，另有弹簧外支撑盘(75)通过轴承安装在支架(71)上，盘式弹簧(76)一端固定在弹簧内支撑盘(74)上，另一端固定在弹簧外支撑盘(75)上；弹簧外支撑盘(75)通过储能蜗轮蜗杆装置(77)与驱动装置(735)传动连接；横轴(72)通过连轴器连接双稳态换向器(8)的输入轴(81)，双稳态换向器(8)的输出轴(82)通过蜗轮蜗杆装置与绝缘旋转柱(3)传动连接；双稳态换向器(8)的输入轴(81)、输出轴(82)、过渡轴(83)通过轴承安装在箱体中，其中输入轴(81)上固定安装有输入轴合闸齿轮(84)和输入轴常啮合齿轮(85)，输出轴(82)上通过花键键槽机构滑动安装有输出轴双连齿轮(86)，过渡轴(83)上固定安装有过渡轴常啮合齿轮(87)和过渡轴分闸齿轮(88)，输入轴常啮合齿轮(85)与过渡轴常啮合齿轮(87)啮合，输出轴双连齿轮(86)在输出轴(82)上滑移的时候分别与输入轴合闸齿轮(84)或过渡轴分闸齿轮(88)啮合，输出轴双连齿轮(86)上连接拨叉(89)。

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