CN104021973A - 一种快速开断母线转移电流的三工位开关 - Google Patents

Abstract

一种快速开断母线转移电流的三工位开关，克服了现有技术动导电体内腔中的导电杆会撞击动导电体内腔底部，从而降低开断导体与动导电体使用寿命，且会影响开断速度以及实心的导电杆与开断弹簧座之间的间隙呈圆环状间隙，瞬间喷出的气体即呈圆环状，易发散，喷出的气流较弱，速度较慢，影响开断速度的问题，特征是在所述隔离导体的内腔中还安装有结构简单、刚性好的螺旋导体，在动导电体的腔体内安装有缓冲器，导电杆为空心导电杆，导电杆的内部空心通道形成前排气孔，缓冲器的减震座侧平面与动导体之间的间隙形成拱形排气通道，有益效果是，动导电体内腔中的压缩气体喷出的气流强，速度快，有利于息弧，并提高了开断导体与动导电体的机械寿命。

Description

一种快速开断母线转移电流的三工位开关

技术领域

 本发明属于高压输配电技术领域，特别涉及一种用于以洁净干燥压缩空气或氮气作为绝缘介质的开关组合电器设备中的一种快速开断母线转移电流的三工位开关。

背景技术

三工位开关是开关设备上的重要电器元件，具有转移母线电流的三工位开关是双母线开关设备的核心元件，现有技术中，如本申请人的申请号为201110327145.9的发明专利公开了一种具有开断母线转移电流能力的三工位开关，它是通过三工位开关机构带动绝缘连杆转动，绝缘连杆通过齿轮带动固定在动电导体上的齿条进行直线往复运动，当动导电体运动到不同工位时，即实现电路的导通、隔离或接地三种状态。在对该发明的样品进行型式试验过程中发现，其中动导电体内腔中的导电杆在开断母线转移电流时，由于被压缩的开断弹簧瞬间释放出的能量会带动导电杆撞击动导电体内腔底部，因为型式试验要求分合100次，实际上在型式试验进行几十次之后，动导电体内腔底部与导电杆撞击部位均发生变形，这是因为开断时需要较高速度，而开断末期时速度却不需要太高，现有技术只考虑了前期的高速，而没有良好的后期减速装置，只靠机械撞击停止，这样大大降低了其使用寿命，且会影响开断速度，此外，由于导电杆是实心的，其所述在动导电体内腔中的气体瞬间喷出形成压缩气吹，起到在隔离断口间迅速灭弧的作用以开断母线转移电流，是通过实心的导电杆与开断弹簧座之间的间隙喷出的，存在的问题是，第一，由于实心的导电杆与开断弹簧座之间的间隙呈圆环状间隙，瞬间喷出的气体即呈圆环状，易发散；第二，由于实心的导电杆与开断弹簧座之间的圆环状间隙很小，喷出的气流较弱，速度较慢，影响开断速度。由于上述两个问题的存在，使得在动导电体与隔离导体组成的隔离断口间的电弧熄灭依然较慢，在型式试验过程中，出现了将隔离导体、隔离导体触指弹簧、导电杆的球头部、隔离导体内部的触指弹簧和隔离开断导体烧蚀严重的情况，这样就存在安全性较差的问题；第三，导电杆与隔离导体触指弹簧之间摩擦接触，反复使用会降低隔离导体触指弹簧的弹性；对导电杆与隔离导体触指弹簧之间的摩擦力影响较大，进而影响三相三工位开关开断母线转移电流的同步性。

发明内容

本发明所要解决的问题是，克服现有技术存在的不足和缺陷，提供一种可以提高瞬间开断速度和可以提高瞬间气流强度以及可以防止开断末期机械部件撞击，并可以增强隔离断口间磁场的一种快速开断母线转移电流的三工位开关。

本发明采用的技术方案包括隔离导体、中间导体、动导电体和接地导体，所述中间导体的两端分别安装有中间屏蔽环，在中间导体与动导电体之间安装有中间巴塞尔簧，在接地导体的左端安装接地屏蔽环，并在接地导体的内腔中安装有接地巴塞尔簧，在隔离导体的内腔中安装有隔离巴塞尔簧，在动导电体的腔体内安装有开断导体，在所述隔离导体的内腔中还安装有螺旋导体，在螺旋导体的中心轴线处加工有阶梯孔，在该阶梯孔中安装弧触头，在动导电体的腔体内还安装有缓冲器。

所述缓冲器由减震座、减震弹簧、减震套和导向杆组装构成，即在导向杆上套装减震座、减震弹簧和减震套，并使导向杆穿过减震座、减震弹簧和减震套，在导向杆的尾端圆头处安装有轴用挡圈，并将导向杆的前端铆接在减震套上，在所述减震座的圆柱面上等距加工有3个减震座侧平面，所述减震座侧平面与动导体之间的间隙形成拱形排气通道，在所述减震套上相应加工有3个后排气孔。

所述减震座轴心处的孔内安装有聚四氟乙烯材料制作的缓冲轴套，并通过挡圈将缓冲轴套固定在减震座上。

所述螺旋导体为在铜管上加工有通透螺旋槽形成螺旋传导方式的导体，在所述螺旋导体的底部还加工有一个台阶，在该台阶部位加工有螺纹孔。

所述开断导体由开断弹簧、导电杆、触指头、固定套、防脱套和导电巴塞尔簧组装构成，其中触指头与导电杆的一端螺纹连接，所述导电杆为空心导电杆，导电杆的内部空心通道形成前排气孔，所述导电杆安装在固定套内，固定套外套装开断弹簧，在导电杆的另一端安装防脱套，防脱套通过轴用挡圈固定在导电杆上，在导电杆与固定套之间安装有导电巴塞尔簧。

所述弧触头通过尾端加工的盲螺纹孔与长沉头螺钉的连接固定在隔离导体上，螺旋导体通过螺纹孔或螺栓孔与短沉头螺钉或螺栓的连接固定在隔离导体上。

所述减震座侧平面与动导体之间的间隙形成的拱形排气通道有3个，该拱形排气通道的狐小于半圆、底宽为15mm～25mm。

使用时，所述隔离导体与户外套管连接，中间导体与真空灭弧室出线母线通过螺栓固定连接，接地导体与三工位开关所在罐体连接，在三工位开关处于隔离合时，所述动导电体插入隔离导体的内腔中，并通过隔离巴塞尔簧实现电气连接，同时动导电体带动其内腔中的开断导体运动，使开断导体的触指头将隔离导体内腔中的弧触头的球头紧紧抱住，当三工位开关进行分闸时，中间导体带动动导电体向隔离分位运动，当动导电体运动到设定位置时，开断弹簧被压缩的储能大于触指头与弧触头之间摩擦力的储能时，才会实现快速开断母线转移电流。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）由于触指头与弧触头脱离，必然产生电弧，为了有效抑制电弧的产生和迅速灭弧，本发明在隔离导体的内腔中安装有螺旋导体，螺旋导体上开有通透螺旋槽，开断瞬间迫使母线转移电流由直线传导方式变成螺旋传导方式，进而增强触指头与弧触头之间的磁场，有利于息弧，由于开断导体的速度远远高于动导电体的速度，在动导电体的内腔中产生压缩气体，因此在导电杆的轴心处开有前排气孔，即所述导电杆为空心导电杆，由导电杆的内部空心通道形成前排气孔，导电体内腔中的压缩气体排出时呈圆柱状，气体集中，不易发散，与导电杆和开断弹簧座之间的圆环状间隙形成复合气流通道，便于动导电体内腔中的压缩气体排出，且瞬间喷出的气体即呈圆环状加圆柱状，喷出的气流较强，速度较快，气流吹向触指头与弧触头之间，同样有利于息弧；

 （2）本发明所述螺旋导体为在铜管上加工有通透螺旋槽形成螺旋传导方式的导体，结构简单，刚性好，相对于采用弹簧焊接成型加工更方便，而且不易变形和成本低；

（3）经试验可知开断时需要较高速度，而开断末期时速度却不需要太高，传统技术只考虑了前期的高速，而没有良好的后期减速装置，只靠机械撞击停止，这样大大降低了其使用寿命，为了提高开断导体与动导电体的机械寿命，本发明在动导电体的内腔底部安装有缓冲器，当开断导体的防脱套与缓冲器的减震座接触时，导向杆插入导电杆的前排气孔内，这样会阻止压缩气体的排出，使缓冲器内部的压缩气体给开断导体一个反力，迫使开断导体减速并停止下来，这样大大提高了开断导体与动导电体的机械寿命，为了提高缓冲器的机械寿命及保证其良好的工况，在减震套上开有后排气孔，这样压缩气体由动导电体的内腔底部承受一部分压力，在减震座上开有减震座侧平面与动导电体之间形成拱形排气通道，便于防脱套在开断末期时直接承受压缩气体的反作用力。

附图说明

图1是本发明的主视图，

图2是图1的A-A剖视图，

图3是图2的B-B剖视图,

图4是图2的F部放大图,

图5是图2的M部放大图，

图6是图2的G部放大图，

图7是图6的C-C剖视图，

图8是螺旋导体的主视图，

图9是图8的D-D剖视图。

图中：

1.隔离导体，

2.隔离巴塞尔簧， 

3.中间导体，            4.中间屏蔽环，

5.中间巴塞尔簧，        6.绝缘传动轴，        6-1.传动轴嵌件，

7.齿轮罩，       

8.动导电体，            8-1.动导电体凹槽，

9.开断导体，

9-1.开断弹簧，         

9-2.导电杆，           9-2-1.前排气孔，

9-3.触指头，           9-4.固定套，

9-5.防脱套，           9-6.导电巴塞尔簧，

10.缓冲器，

10-1.减震座，          10-1-1.减震座侧平面， 

10-2.减震弹簧，  

10-3.减震套，          10-3-1.后排气孔，

10-4.导向杆，          10-5.轴用挡圈, 

10-6.缓冲轴套，

11.接地导体，          12.接地屏蔽环，

13.接地巴塞尔簧，       14.齿条，

15.齿轮，

16.螺旋导体，

16-1.通透螺旋槽，        16-2.台阶,

16-3.螺纹孔,             16-4.阶梯孔,

17.弧触头，

18.长沉头螺钉，

19.短沉头螺钉，

20.拱形排气通道，

21.轴承。

具体实施方式

    下面结合附图提供本发明的具体实施方式。

如图1～图7所示，本发明包括隔离导体1、中间导体3和接地导体11，所述隔离导体1、中间导体3和接地导体11处于同一轴线上，中间导体3的两端分别安装有中间屏蔽环4，在接地导体11的左端安装接地屏蔽环12，并在接地导体11的内腔中安装有接地巴塞尔簧13，在隔离导体1的内腔中安装有隔离巴塞尔簧2和螺旋导体16，如图8和图9所示，所述螺旋导体16为在铜管上加工有通透螺旋槽16-1形成螺旋传导方式的导体，在螺旋导体16的底部加工有一个台阶16-2，在该台阶16-2部位加工有螺纹孔16-3，在螺旋导体16的中心轴线处加工有阶梯孔16-4， 在该阶梯孔16-4中安装弧触头17，所述螺旋导体16和弧触头17与隔离导体1也处于同一轴线上，弧触头17通过尾端加工的盲螺纹孔与长沉头螺钉18的连接固定在隔离导体1上，螺旋导体16通过螺纹孔16-3与短沉头螺钉19的连接固定在隔离导体1上，在中间导体3的腔体内安装有动导电体8，在动导电体8上加工有动导电体凹槽8-1，在该动导电体凹槽8-1内固定安装有齿条14，齿条14与固定安装在绝缘传动轴6的传动轴嵌件6-1上的齿轮15啮合，在齿轮15外安装有齿轮罩7，齿轮罩7通过螺栓固定在中间导体3上，在传动轴嵌件6-1上安装有2个轴承21，该2个轴承21位于齿轮15两侧，所述齿轮罩7与两2个轴承21外圈紧密接触，所述绝缘传动轴6的传动轴嵌件6-1穿过齿轮15及齿轮15两侧的轴承21，并在两个轴承21中转动，当三工位操作机构带动绝缘传动轴6转动时，通过绝缘传动轴6的传动轴嵌件6-1带动齿轮15转动，进而带动固定有齿条14的动导电体8作直线往复运动，为了保证动导电体8与中间导体3的电气连接，在动导电体8与中间导体3两者之间安装有中间巴塞尔簧5，在动导电体8的腔体内左右两端分别安装有开断导体9与缓冲器10，开断导体9通过孔用挡圈固定在动导电体8的内腔里；

如图5和图6所示，所述开断导体9由开断弹簧9-1、导电杆9-2、触指头9-3、固定套9-4、防脱套9-5和导电巴塞尔簧9-6组装构成，其中触指头9-3与导电杆9-2的一端螺纹连接，在导电杆9-2的轴心处开有前排气孔9-2-1，即所述导电杆9-2为空心导电杆，导电杆9-2的内部空心通道形成前排气孔9-2-1，所述导电杆9-2安装在固定套9-4内，固定套9-4外套装开断弹簧9-1，在导电杆9-2的另一端安装防脱套9-5，防脱套9-5通过轴用挡圈固定在导电杆9-2上，为了更有效保证导电杆9-2与固定套9-4之间的电气连接，在导电杆9-2与固定套9-4之间安装导电巴塞尔簧9-6。

如图6和图7所示，所述缓冲器10由减震座10-1、减震弹簧10-2、减震套10-3和导向杆10-4组装构成，即在导向杆10-4上套装减震座10-1、减震弹簧10-2及和减震套10-3，并使导向杆10-4穿过减震座10-1、减震弹簧10-2和减震套10-3，为了防止导向杆10-4脱落，在导向杆10-4的尾端圆头处安装有轴用挡圈10-5，并将导向杆10-4的前端铆接在减震套10-3上，在所述减震座10-1的圆柱面上等距加工有3个减震座侧平面10-1-1，该减震座侧平面10-1-1与动导电体8之间的间隙形成3个狐小于半圆、底宽为15mm～25mm的拱形排气通道20，在所述减震套10-3上相应加工有3个后排气孔10-3-1；为了避免导电杆9-2之间撞击减震座10-1，在减震座10-1轴心处的孔内安装有聚四氟乙烯材料制作的缓冲轴套10-6，并通过挡圈将缓冲轴套10-6固定在减震座10-1上。

使用时，所述隔离导体1与户外套管连接，中间导体3与真空灭弧室出线母线通过螺栓固定连接，接地导体11与三工位开关所在罐体连接，在三工位开关处于隔离合时，动导电体8插入隔离导体1的内腔中，并通过隔离巴塞尔簧2实现电气连接，同时动导电体8带动其内腔中的开断导体9运动，使开断导体9的触指头9-3与隔离导体1内腔中的弧触头17接触，因为触指头9-3前部类似手指会将弧触头17的球头紧紧抱住，当三工位开关进行分闸时，中间导体3带动动导电体8向隔离分位运动，由于触指头9-3将弧触头17的球头紧紧抱住，只有当动导电体8运动到设定位置时，开断弹簧9-1被压缩的储能大于触指头9-3与弧触头17之间摩擦力的储能时，才会实现快速开断母线转移电流，由于触指头9-3与弧触头17脱离，必然产生电弧，有电弧就会烧蚀触指头9-3与弧触头17的表面，为了有效抑制电弧的产生、迅速灭弧，本发明在隔离导体1的内腔中安装有螺旋导体16，螺旋导体16上开有通透螺旋槽11-1，开断瞬间迫使母线转移电流由直线传导方式变成螺旋传导方式，进而增强触指头9-3与弧触头17之间的磁场，有利于息弧，由于开断导体9的速度远远高于动导电体8的速度，在动导电体8的内腔中产生压缩气体，因此在导电杆9-2的轴心处开有前排气孔9-2-1，这样便于动导电体8内腔中的压缩气体排出，气流吹向触指头9-3与弧触头17之间，同样有利于息弧，经试验可知开断时需要较高速度，而开断末期时速度却不需要太高，传统技术只考虑了前期的高速，而没有良好的后期减速装置，只靠机械撞击停止，这样大大降低了其使用寿命，为了提高开断导体9与动导电体8的机械寿命，本发明在动导电体8的内腔底部安装有缓冲器10，当开断导体9的防脱套9-5与缓冲器10的减震座10-1接触时，导向杆10-4插入导电杆9-2的前排气孔9-2-1内，这样会阻止压缩气体的排出，使缓冲器10内部的压缩气体给开断导体9一个反作用力，迫使开断导体9减速并停止下来，这样大大提高了开断导体9与动导电体8的机械寿命，为了提高缓冲器10的机械寿命及保证其良好的工况，在减震套10-3上开有后排气孔10-3-1，这样压缩气体由动导电体8的内腔底部承受一部分压力，为了便于防脱套9-5在开断末期时直接承受压缩气体的反作用力，在减震座10-1上开有减震座侧平面10-1-1与动导电体8之间形成拱形排气通道18。

Claims (7)

1.一种快速开断母线转移电流的三工位开关，包括隔离导体（1）、中间导体（3）、动导电体（8）和接地导体（11），所述中间导体（3）的两端分别安装有中间屏蔽环（4），在中间导体（3）与动导电体（8）之间安装有中间巴塞尔簧（5），在接地导体（11）的左端安装接地屏蔽环（12），并在接地导体（11）的内腔中安装有接地巴塞尔簧（13），在隔离导体（1）的内腔中安装有隔离巴塞尔簧（2），在动导电体（8）的腔体内安装有开断导体(9)，其特征在于，在所述隔离导体（1）的内腔中还安装有螺旋导体（16），在螺旋导体（16）的中心轴线处加工有阶梯孔（16-4），在该阶梯孔（16-4）中安装弧触头（17），在动导电体（8）的腔体内还安装有缓冲器(10)。

2.根据权利要求1所述一种快速开断母线转移电流的三工位开关，其特征在于，所述缓冲器(10)由减震座（10-1）、减震弹簧（10-2）、减震套（10-3）和导向杆（10-4）组装构成，即在导向杆（10-4）上套装减震座（10-1）、减震弹簧（10-2）和减震套（10-3），并使导向杆（10-4）穿过减震座（10-1）、减震弹簧（10-2）和减震套（10-3），在导向杆（10-4）的尾端圆头处安装有轴用挡圈（10-5），并将导向杆（10-4）的前端铆接在减震套（10-3）上，在所述减震座（10-1）的圆柱面上等距加工有3个减震座侧平面（10-1-1），所述减震座侧平面（10-1-1）与动导体（8）之间的间隙形成拱形排气通道（20），在所述减震套（10-3）上相应加工有3个后排气孔（10-3-1）。

3.根据权利要求2所述一种快速开断母线转移电流的三工位开关，其特征在于，在所述减震座（10-1）轴心处的孔内安装有聚四氟乙烯材料制作的缓冲轴套（10-6），并通过挡圈将缓冲轴套（10-6）固定在减震座（10-1）上。

4.根据权利要求1所述一种快速开断母线转移电流的三工位开关，其特征在于，所述螺旋导体（16）为在铜管上加工有通透螺旋槽（16-1）形成螺旋传导方式的导体，在所述螺旋导体（16）的底部还加工有一个台阶（16-2），在该台阶（16-2）部位加工有螺纹孔（16-3）。

5.根据权利要求1所述一种快速开断母线转移电流的三工位开关，其特征在于，所述开断导体（9）由开断弹簧（9-1）、导电杆（9-2）、触指头（9-3）、固定套（9-4）、防脱套（9-5）和导电巴塞尔簧（9-6）组装构成，其中触指头（9-3）与导电杆（9-2）的一端螺纹连接，所述导电杆（9-2）为空心导电杆，导电杆（9-2）的内部空心通道形成前排气孔（9-2-1），所述导电杆（9-2）安装在固定套（9-4）内，固定套（9-4）外套装开断弹簧（9-1），在导电杆（9-2）的另一端安装防脱套（9-5），防脱套（9-5）通过轴用挡圈固定在导电杆（9-2）上，在导电杆(9-2)与固定套(9-4)之间安装有导电巴塞尔簧(9-6)。

6.根据权利要求1所述一种快速开断母线转移电流的三工位开关，其特征在于，所述弧触头（17）通过尾端加工的盲螺纹孔与长沉头螺钉（18）的连接固定在隔离导体（1）上，螺旋导体（16）通过螺纹孔或螺栓孔（16-3）与短沉头螺钉或螺栓（19）的连接固定在隔离导体（1）上。

7.根据权利要求2所述一种快速开断母线转移电流的三工位开关，其特征在于，所述减震座侧平面（10-1-1）与动导体（8）之间的间隙形成的拱形排气通道（20）有3个，该拱形排气通道（20）的狐小于半圆、底宽为15mm～25mm。