CN102243935A - 冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关，是多级联动分合自动开关，充电时，充电阻投入，电容器并联充电，放电时，切开充电电阻，电容器串联放电；采用整体受拉预应力的绝缘杆操动拉簧式分合开关装置，配合电极调整套实现多级机械开关单元同步动作，用大旋绕比的导电弹簧实现充电电阻的串并联隔离；运动机构仅由绝缘杆在垂直方向上下移动，预应力调整装置、张紧及位置调整单元有利于提高传动精度，同步误差不超过0.02mm，解决了已有的特高压冲击发生器充电电阻串并联开关操作机构复杂、占用空间大、多级电容器充放电同步性能差等问题。

Description

冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关

技术领域

本发明涉及一种冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关，具体为一种冲击电压发生器充电电阻隔离的方法与装置，产生的冲击电压以供绝缘的冲击耐受或放电实验使用，属特高压试验电器技术领域。

背景技术

随着特高压输变电技术的不断发展，针对超高压或特高压输变电设备绝缘的冲击耐受以及放电试验装置，需要产生波前时间为2500μs的操作冲击电压波形, 传统的试验装置回路由于技术原因，在产生长波前操作冲击电压时效率很低（传统的冲击发生器，雷电波效率为90%以上，标准操作250μs波前时间效率为70%以上，波前时间1000μs操作冲击效率约为50%～60%，2500μs的效率约为40%），为了产生能够适用特高压试验的长波前操作冲击就需要提高发生器的效率，因此对于一般的非周期性冲击电压波，根据电路理论，可以用直流电源经电阻向电容器充电后，由主电容对试品放电，可产生冲击电压波的波前部分；利用已充电的电容器经波尾电阻放电可产生冲击电压波的波尾部分。为了形成幅值较高的冲击电压波，通常采用多级电容器并联充电、然后自动串起来放电的方法来实现，在这种多级冲击电压发生器中，各级开关起着将各级电容器从并联充电自动转换成串联放电的作用，其中的串并联转换装置，也就是充电电阻的分合，是实现上述波前时间为2500μs的操作冲击电压波形设备的重要部分。中国发明专利《一种冲击电压发生器充电开关》（申请号：200910060565.8 申请日：2009-01-19）是采用齿轮齿条的推杆方式旋转电极进行串并联转换操作装置，开关为空间旋转式，液压油缸驱动，动静触头一个为圆球型，另一个为凹状弹簧体，通过齿轮齿条传动方式实现开关的分合，该装置利用精密机械传动和间隙消除技术，在并联过程中，开关对接处会产生压应力，但该压应力会导致开关连接过程失稳，影响多级电容器的充放电性能、且整体结构较复杂，另一方面，开关占据的实体空间较大，不利于保证高压安全距离。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术所提出问题及已有技术的不足，提出一种冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关，是一种多级联动分合的自动开关，各级开关的固定电极通过开关连接板固连在充放电本体法兰上，充电时开关合上，接入充电电阻，使多级电容器并联充电；放电时开关分开，断开充电电阻，使多级电容器串联产生更高电压对试品放电；采用受拉预应力的绝缘杆、大旋绕比的导电弹簧实现充电电阻的串并联隔离；开关分合的动作仅是绝缘杆在垂直方向上下移动；预应力调整装置、张紧及位置调整单元、电极调整套有利于开关稳定分合，提高同步性能，有效的去除了充电电阻在放电过程中的不利影响，使得冲击电压发生器在获得长波前操作波的同时提高了输出效率，在特高压条件下实现2500μs的长波前操作冲击电压时的效率可达60%以上，满足了超高压或特高压长波前操作冲击实验的需要。

本发明的技术方案是：冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关，由操动单元、开关单元、动力单元组成；动力单元是驱动开关分合的电动、或者是液压油缸传动、也可以是气缸传动装置；其特征在于：所述的操动单元由钢丝绳、绝缘杆、上安装板、下安装板、预应力调整装置、张紧装置和位置调整装置组成的联动组件；绝缘杆是环氧树脂杆，预应力调整装置是一个带L型支架的类似于花蓝螺丝的调整机构，其两端连接的钢丝绳通过位置调整装置的导向轮与绝缘杆连接；所述的位置调整装置是可调导向轮二自由度位置的调整机构；张紧装置一个可调安装高度的滑轮；上安装板与下安装板为刚性组件；预应力调整装置固连在上安装板上，张紧装置固连在下安装板上，位置调整装置有四个，分别固连在上安装板和下安装板上；其有益效果是：受拉预应力的绝缘杆作为操动开关分合的操动杆，在实现开关开合动作所受新增应力时变形小，开关分合时的同步误差不超过0.02mm,缓解了因操作中惯性冲击产生的抖动和跳动。

如上所述的冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关，特征在于：所述的开关单元由开关连接板、固定电极、移动电极和拉簧组成；连接板两端开有安装孔，拉簧是可导电的具有大旋绕比的弹簧，移动电极是圆环带凸台的导电金属体；开关连接板一端与充放电本体法兰固连，另一端与固定电极固连，绝缘杆与固定电极为垂直方向滑动配合，移动电极与绝缘杆之间有锁紧螺钉固连，拉簧上端与固定电极锁紧，拉簧下端与移动电极锁紧；其有益效果是：控制绝缘杆升降运动，即可实现固定电极与移动电极的断开与合上，由此即实现了充电电阻的断开与接通。

如上所述的冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关，特征在于：所述开关单元的固定电极由电极套筒、电极调整套、压簧、板连接螺母、固定套和拉簧锁紧螺母组成；电极套筒为圆环状，其下端外部凸起，电极套筒与绝缘杆滑动配合；固定套为圆环状带外螺纹，其内圆环与绝缘杆滑动配合，固定套穿在开关连接板一端的圆孔内，板连接螺母及拉簧锁紧螺母分别与固定套外螺纹配合将固定套锁紧在开关连接板上；电极调整套为圆环状，其下端有内螺纹与板连接螺母的外螺纹旋接，其上端有向内凸起的圆裙，该圆裙将电极套筒卡在电极调整套与绝缘杆之间；电极套筒与板连接螺母之间，还有支承电极套筒的压簧；其动作原理是：固连在绝缘杆上的移动电极在绝缘杆垂直上升或下降时同步升降，开关合上过程中，移动电极带着导电拉簧，与固定电极的电极套筒接合，并继续触压电极套筒移动到预定位置，实现移动电极与固定电极紧密接合；其有益效果是：由于固定电极的电极套筒中装有支承电极套筒的压簧，当移动电极与固定电极接合到位时，可保证其接合压力达到设计要求，并自动补偿电极触头的损耗以及安装误差，开关合上后电极接触可靠，压簧在开关动作过程中还起到缓冲作用。

如上所述的冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关，其特征在于：在平面上，可以将多个充放电本体单元按一定规则排列安装，任意相邻两个充放电本体单元之间的最短距离不小于设备器件的高压安全距离；其有益效果是：有利于在平面及空间上最大数量安装多极充放电本体单元，达到特高压实验电压要求，减少了安装冲击发生器对平面及空间的需求。 

 附图说明

附图1为本发明实施例开关断开时示意图；

附图2为本发明实施例开关闭合时示意图； 

附图3为本发明实施例开关与充放电本体连接开关合上时示意图；

附图4为本发明实施例开关与充放电本体连接开关分开时示意图；

附图5为图3中A部分放大示意图；

附图6为图4中B部分放大示意图；

附图7为图4中C部分放大示意图。

具体实施方式

附图中的标记：附图1至附图4中，1—充放电本体法兰，2—开关连接板，3—螺栓紧固件，4—绝缘杆，5—电极套筒，6—电极调整套，7—压簧，8—板连接螺母，9—固定套，10—拉簧锁紧螺母，11—拉簧，12—移动电极，13—螺钉，14—充放电本体，15—预应力调整装置，16—位置调整装置，17—动力单元，18—上安装板，19—钢丝绳，20—下安装板，21—张紧装置。 

以下结合附图对本发明实施例进一步说明：

本发明所涉及的充放电本体，是多段圆柱状空心结构绝缘支柱，以及连接在支柱两端的金属法兰、安装在法兰上的充电电容、电阻、间隙点火发生器等，绝缘支柱长度符合高压安全绝缘距离要求，充电时开关合上，将支柱两端的法兰短接；放电时开关分开。

参照附图1至附图4，本发明所公开的拉簧式充电电阻隔离开关，由操动单元、开关单元和动力单元组成；操动单元由钢丝绳19、绝缘杆4、上安装板18、下安装板20、预应力调整装置15、分列于上安装板18及下安装板20两端的位置调整装置16和固连在下安装板上张紧装置21组成的联动组件；绝缘杆2是环氧树脂杆，预应力调整装置15是一个带L型支架的类似于花蓝螺丝的调整机构，其两端连接的钢丝绳19通过位置调整装置16的导向轮与绝缘杆4连接；位置调整装置16上的导向轮在二个自由度上的位置可调整；张紧装置21上的滑轮可以使联动组件中相互连接的钢丝绳19及绝缘杆4为张紧状态；上安装板18与下安装板20为刚性组件；预应力调整装置15固连在上安装板18上，二个张紧装置16固连在下安装板20上，位置调整装置16有四个，分别固连在上安装板18和下安装板20上。

开关单元由开关连接板2、固定电极、移动电极12和拉簧11组成；连接板2两端开有安装孔，拉簧11是可导电的具有大旋绕比的弹簧，移动电极12是圆环带凸台的导电金属体；开关连接板2一端与充放电本体法兰1固连，另一端与固定电极固连，绝缘杆4与固定电极为垂直方向滑动配合，移动电极12与绝缘杆4之间有锁紧螺钉13固连，拉簧4上端与固定电极锁紧，拉簧4下端与移动电极12锁紧；固定电极由电极套筒5、电极调整套6、压簧7、板连接螺母8、固定套9和拉簧锁紧螺母10组成；电极套筒5为圆环状，其下端外部凸起，电极套筒5与绝缘杆4滑动配合；固定套9为圆环状带外螺纹，其内圆环与绝缘杆4滑动配合，固定套9穿在开关连接板2一端的圆孔内，板连接螺母8及拉簧锁紧螺母10分别与固定套9外螺纹配合将固定套9锁紧在开关连接板2上；电极调整套6为圆环状，其下端有内螺纹与板连接螺母8的外螺纹旋接，其上端有向内凸起的圆裙，该圆裙将电极套筒5卡在电极调整套6与绝缘杆4之间；电极套筒5与板连接螺母8之间，还有支承电极套筒5的压簧7；当固连在绝缘杆4上的移动电极12在绝缘杆4垂直上升或下降时同步升降，开关合上过程中，移动电极12带着导电拉簧11，与固定电极的电极套筒5接合，并继续触压电极套筒5移动到预定位置，由于压簧7的弹力作用，移动电极12下端面与固定电极的电极套筒5之间可紧密接合。 

动力单元17是驱动开关分合的电动、或者是液压油缸传动、也可以是气缸传动装置，本实施中，是一个可左右移动的二工位气缸及导向、承载装置，固连在下安装板20上。

参见附图3附图4，本发明实施例以三级串联冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关为例，图中右侧隔离开关如附图1方式安装，左侧是将图1中装置垂直反向安装；或者是左侧如图1方式安装，右侧反向安装。

如附图1至附图4所示，当气缸动力单元17拉动右侧绝缘杆4下降时，左侧绝缘杆4上升，两侧绝缘杆4的行程相同，当右侧绝缘杆4下降时，绝缘杆4上固连的移动电极12也同步下降，此时移动电极12下端面与固定电极的电极套筒5接触，之后气缸动力单元17继续带动绝缘杆4及移动电极12下降一定位移，此时电极套筒5压缩压簧7，移动电极12与电极套筒之间因压簧7的作用紧密压接。

绝缘杆4在多级电极层之间上下运动带动移动电极12上下移动，绝缘杆4两端与钢丝绳19连接；为了保证绝缘杆4在安装时竖直，在安装前，可用铅锤法初步确定位置调整装置16及张紧装置21的安装位置进行安装，再通过位置调整装置16及张紧装置21精确调节绝缘杆4的铅垂度，使电极结构尽可能在同一竖直平面内从而减小运动误差，使开关联动准确、同步；预应力调整装置15两端与钢丝绳19固连，在开关运动前起到粗步调节的作用，提供预紧力，使绝缘杆4处于拉伸状态，增大了绝缘杆4的刚度，保证了开关的同步分合。

由于开关电极分合运动过程中，钢丝绳19松边会有冗余，使开关开合同步性降低，在下安装板20上安装有张紧装置21，其张紧力有效的解决了钢丝绳19松边冗余的问题；动力单元17用气缸作驱动动力源，其移动部件上有钢丝绳夹紧装置将钢丝绳19与之固连,当移动部件左右运动时，通过传动钢丝绳19带动绝缘杆4及移动电极12同步运动,完成开关单元的分合动作。 

由于本发明的开关分合机构仅是垂直方向的上下运动，较之已有发明《一种冲击电压发生器充电开关》（申请号：200910060565.8 ），从空间上节省了安装位置，缩小了开关工作时的空间占用，增大了开关开合时与冲击电压发生器其它部件的安全距离，有利于多级开关安装更加紧凑。

Claims (4)

1.冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关，由操动单元、开关单元、动力单元组成；动力单元是驱动开关分合的电动、或者是液压油缸传动、也可以是气缸传动装置；其特征在于：所述的操动单元由钢丝绳、绝缘杆、上安装板、下安装板、预应力调整装置、张紧装置和位置调整装置组成的联动组件；绝缘杆是环氧树脂杆，预应力调整装置是一个带L型支架的类似于花蓝螺丝的调整机构，其两端连接的钢丝绳通过位置调整装置的导向轮与绝缘杆连接；所述的位置调整装置是可调导向轮二自由度位置的调整机构；张紧装置一个可调安装高度的滑轮；上安装板与下安装板为刚性组件；预应力调整装置固连在上安装板上，张紧装置固连在下安装板上，位置调整装置有四个，分别固连在上安装板和下安装板上。

2.如权利要求1所述的冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关，特征在于：所述的开关单元由开关连接板、固定电极、移动电极和拉簧组成；连接板两端开有安装孔，拉簧是可导电的具有大旋绕比的弹簧，移动电极是圆环带凸台的导电金属体；开关连接板一端与充放电本体法兰固连，另一端与固定电极固连，绝缘杆与固定电极为垂直方向滑动配合，移动电极与绝缘杆之间有锁紧螺钉固连，拉簧上端与固定电极锁紧，拉簧下端与移动电极锁紧。

3.如权利要求1所述的冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关，特征在于：所述开关单元的固定电极由电极套筒、电极调整套、压簧、板连接螺母、固定套和拉簧锁紧螺母组成；电极套筒为圆环状，其下端外部凸起，电极套筒与绝缘杆滑动配合；固定套为圆环状带外螺纹，其内圆环与绝缘杆滑动配合，固定套穿在开关连接板一端的圆孔内，板连接螺母及拉簧锁紧螺母分别与固定套外螺纹配合将固定套锁紧在开关连接板上；电极调整套为圆环状，其下端有内螺纹与板连接螺母的外螺纹旋接，其上端有向内凸起的圆裙，该圆裙将电极套筒卡在电极调整套与绝缘杆之间；电极套筒与板连接螺母之间，还有支承电极套筒的压簧。

4.冲击发生器充电电阻拉簧式隔离开关，其特征在于：在平面上，可以将多个充放电本体单元按一定规则排列安装，任意相邻两个充放电本体单元之间的最短距离不小于设备器件的高压安全距离。

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