CN104078251A - 负荷分界开关的分合闸装置 - Google Patents

Abstract

本发明的负荷分界开关的分合闸装置，包括箱体、合闸刀片和分合闸触头，还包括分合闸动作主轴、分合闸驱动机构、分合闸锁止机构、储能机构；其中，储能机构与下方的分合闸驱动机构刚性连接；分合闸驱动机构与分合闸动作主轴通过齿轮连接；分合闸触头与分合闸动作主轴上的合闸刀片处于可接触或可分离的位置；分合闸锁止机构通过锁止销控制滑轨与分合闸驱动机构连接，另外一端与分合闸动作主轴接触；所有机构及部件都由轴承和/或基座固定在真空箱体内。该负荷分界开关的分合闸装置具有结构简单、分合闸过程迅速以及分合闸可靠等优点，并能减小开关占用的空间，节约开关制造的成本，延长开关触头的寿命。

Description

负荷分界开关的分合闸装置

技术领域

本发明属于配电系统自动化装置领域，涉及负荷分界开关，特别涉及一种负荷分界开关的分合闸装置。

背景技术

随着我国经济社会的飞速发展，人们对电能的需求量逐渐增大，对电能质量以及供电可靠性的要求逐渐提高，为此，智能电网的概念应运而生，其具有自愈、安全、高效等特点，已经被视为未来电网的发展方向。目前智能输电领域的多项技术已经达到国际先进水平，而在配电领域的发展却相对滞后，配电网作为电力网络的重要组成部分，直接关系到用户的用电体验，因此，智能配电网的相关技术必将成为推进我国坚强智能电网建设的研究重心。我国中低压配电系统主要以小电流接地方式运行，当发生单相接地故障时，产生的故障电流较小，线电压基本保持对称，系统能够在故障情况下继续供电2小时，这在一定程度上提高了供电的可靠性，但是，由于配电网规模的逐渐增大，故障发生的几率也随之加大，长期带故障运行将引发电缆绝缘状况的恶化甚至造成击穿，最终会对整个系统的安全供电造成不良影响。因此，当配电系统发生故障时，应当及时隔离故障区域，防止故障波及整个网络。近年来主干配电线路的故障频率大大降低，故障基本是由用户支路引起，超过故障总量的80%！为此，人们研制了一类叫做负荷分界开关的自动化配电开关，负荷分界开关又名用户分界负荷开关或用户责任点分界开关，此类开关安装在变电站出线与各用户馈线的交界节点处，开关认定变电站出线侧为界外，用户侧为界内，并实时采集线路的电压、电流和零序电流等模拟量，由配套的控制器进行数据分析，界定开关界内外的各种故障，当故障发生在界内时，开关分闸，将该用户支路隔离，保证其它线路的供电不受影响，因此，它的性能不仅关系到该用户支路电气设备和人员的安全，而且关系到整个配电区域的正常供电，提高开关的性能具有十分重要的意义。由于电压较高，开关在分合闸瞬间会产生电弧，为了尽快熄灭电弧，除了良好的绝缘以及加灭弧装置之外，最基本的方法就是加快开关分合闸的速度，理想的情况要求分合闸时间尽量短、分合闸的末速度在一定范围内。目前的负荷分界开关大多只能实现自动分闸，且存在内部结构复杂，操作麻烦等问题。

发明内容

本发明为了克服上述不足，加快开关分合闸的速度，使得负荷分界开关结构简单、操作方便，而提供一种新型的负荷分界开关的分合闸装置。

本发明的目的通过如下的技术方案实现。

负荷分界开关的分合闸装置，包括箱体、合闸刀片和分合闸触头，还包括分合闸动作主轴、分合闸驱动机构、分合闸锁止机构、储能机构；

其中，储能机构与下方的分合闸驱动机构刚性连接；分合闸驱动机构与分合闸动作主轴通过齿轮连接；分合闸触头与分合闸动作主轴上的合闸刀片处于可接触或可分离的位置；分合闸锁止机构通过锁止销控制滑轨与分合闸驱动机构连接，另外一端与分合闸动作主轴接触；所有机构及部件都由轴承和/或基座固定在真空箱体内。

为了实现正确的分合闸流程，所述的分合闸动作主轴上安置从动齿轮、合闸刀片。

所述的合闸刀片为导电圆盘，导电圆盘正面凸出一块边缘带缓冲区的扇形区域，导电圆盘有用于锁止的圆孔。

为了保证合闸过程的可靠接触并导通，所述的分合闸触头包括合闸接触块、张力弹簧和出线接线柱；合闸接触块边缘有一缓冲接触区，下侧连接张力弹簧和出线接线柱。

为了防止开关在分合闸过程完成之后的误动，所述的分合闸锁止机构包括锁止销、锁止弹簧和锁止销控制滑轨；锁止销为钉状构造，其上套有锁止弹簧，尖头部位嵌有滚珠，末端为半球面；控制锁止销运动的锁止销控制滑轨连接着储能机构中的活塞杆，锁止销控制滑轨与分合闸驱动机构中的驱动滑块为一个零件的相邻的垂直的两个侧面的形状。

为了驱动分合闸动作主轴完成每次转半周的动作，所述的分合闸驱动机构包括驱动滑块、分合闸驱动凸轮、分合闸驱动轴、主动齿轮、脱扣器；分合闸驱动轴上固定连接着分合闸驱动凸轮，分合闸驱动轴棘齿连接着主动齿轮，主动齿轮与分合闸动作主轴上的从动齿轮啮合；驱动滑块面有驱动凸面，驱动滑块之与锁止销控制滑轨对立的面有锁止斜面；脱扣器包括锁止钩以及驱动线圈，锁止钩为杠杆结构，支点与真空箱体铰链连接，其一端连接驱动线圈控制，驱动线圈固定在真空箱体中。脱扣器的另一端是用来钩住驱动滑块的锁止斜面的，一般这个锁止斜面呈楔形突起面。

实际上，锁止销控制滑轨、驱动滑块是同一个零件，有四个侧面：其一面是锁止销控制滑轨面，用来控制锁止销运动；与该面垂直的相邻面为驱动滑块面，通过其上的驱动凸面来推动分合闸驱动凸轮，进而推动分合闸驱动轴转动、带动轴上的主动齿轮转动、再啮合主轴上的从动齿轮转动，最后使得合闸刀片转动；第三个面是与锁止销控制滑轨对立的面，也是与驱动滑块面垂直的相邻面，设有锁止斜面。正是因为这三个不同形状的面设置在同一个零件上，才实现了合闸刀片转动、锁止与解锁、钩挂与脱钩三者之间的联动，完成一系列的功能。特别是钩挂与脱钩，既是分合闸动作的开始，还是储能与能量释放的过程。

为了使开关迅速、可靠地分合闸，所述的储能机构包括储能气缸、储能弹簧和活塞；储能弹簧安装在储能气缸之内，储能气缸为一端密封的圆筒，活塞为圆柱形，活塞顶部与储能弹簧相连，活塞下部有活塞杆。

为了保证良好的灭弧性能，所述的负荷分界开关分合闸装置为金属箱体结构；所述的箱体密封并且内部抽成真空。

本发明所述的负荷分界开关分合闸装置具有结构简单、分合闸过程迅速以及合闸可靠等优点，采用该分合闸装置易实现开关自动、迅速、可靠地分合闸的过程，并能减小开关占用的空间，节约开关制造的成本，延长开关触头的寿命。

附图说明

图1为本发明的负荷分界开关分合闸装置的分合闸流程图

图2为本发明的负荷分界开关分合闸装置内部结构俯视图

图3为驱动滑块后视细节图

图4为驱动滑块右试细节图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的说明：

根据图1所示的分合闸流程，本发明的负荷分界开关分合闸装置分合闸过程包括合闸储能正常运行—分闸—储能—合闸—合闸储能正常运行。具体每个过程的描述如下。

见图2。该负荷分界开关分合闸装置在合闸储能正常运行状态下，分合闸装置的盘式合闸刀片6处于合闸位置，扇形导电区域16与合闸接触块9接触并压紧，电流从合闸刀片6流入，从出线接线柱10引出。同时锁止销7在锁止销控制滑轨14（图3）的作用下，插入合闸刀片6的圆孔17中，脱扣器的锁止钩钩住驱动滑块13的锁止斜面12（图3），从而实现对合闸刀片6的锁紧功能，使其扇形导电区域16与合闸接触块9可靠接触并防止松脱，在张力弹簧20的作用下，合闸接触块9与扇形导电区域16紧密接触，保持良好导通。这时，储能气缸5内的活塞被连接在活塞杆21的驱动滑块13上顶并处于上止点位置，储能气缸5内部的储能弹簧被压紧而储能。此为合闸时的状态。 

开关进行分闸的情况：见图3，在线路故障或人力干预下，电磁力或人力的作用使脱扣器的锁止钩脱钩，驱动滑块13在储能气缸5内部储能弹簧能量释放的过程中被推动向下滑动到指定位置；再看图4，驱动滑块13上的驱动凸面15推动分合闸驱动凸轮4，使分合闸驱动轴3转动固定的角度，轴上的主动齿轮1和主轴从动齿轮2以设定的传动比啮合，驱动分合闸动作主轴8按规定的方向转动180度；再看图2，这时，合闸刀片6的扇形导电区域16转动到上面，合闸刀片6与合闸接触块9隔空，完成分闸。在此过程中，锁止销7在锁止销控制滑轨14（图3）和锁止弹簧19的共同作用下，在运动初段缓慢拔出，到位后弹入另一个圆孔18锁止盘式合闸刀片6。然后通过电机或人力使驱动滑块13返回，脱扣器的锁止钩再次钩住驱动滑块13侧面的锁止斜面12（图3），分合闸驱动轴3回位，由于主动齿轮1采用棘齿与轴连接，不能进行反方向的驱动，盘式合闸刀片6保持原位，其它机构都回到分闸前的位置，完成开关储能。此为分闸时的状态。

之后的再合闸、储能过程与上述分闸、储能过程类似，分合闸动作主轴按原方向再转动180度，盘式合闸刀片又回到合闸位置并开始储能过程，储能完成后开关回到合闸正常运行状态。

整个分合闸过程均在箱体11内部的真空环境下完成，以保证良好的灭弧效果。

以上所述是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施仅限于此说明，凡在本发明所述的领域内，在不脱离本发明构思的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.负荷分界开关的分合闸装置，包括箱体、合闸刀片和分合闸触头，其特征在于：还包括分合闸动作主轴、分合闸驱动机构、分合闸锁止机构、储能机构；

其中，储能机构与下方的分合闸驱动机构刚性连接；分合闸驱动机构与分合闸动作主轴通过齿轮连接；分合闸触头与分合闸动作主轴上的合闸刀片处于可接触或可分离的位置；分合闸锁止机构通过锁止销控制滑轨与分合闸驱动机构连接，另外一端与分合闸动作主轴接触；所有机构及部件都由轴承和/或基座固定在真空箱体内。

2.根据权利要求1所述的负荷分界开关的分合闸装置，其特征在于：所述的分合闸动作主轴上安置从动齿轮、合闸刀片。

3.根据权利要求1或2所述的负荷分界开关的分合闸装置，其特征在于：所述的合闸刀片为导电圆盘，导电圆盘正面凸出一块边缘带缓冲区的扇形区域，导电圆盘有用于锁止的圆孔。

4.根据权利要求1所述的负荷分界开关的分合闸装置，其特征在于：所述的分合闸触头包括合闸接触块、张力弹簧和出线接线柱；合闸接触块边缘有一缓冲接触区，下侧连接张力弹簧和出线接线柱。

5.根据权利要求1所述的负荷分界开关的分合闸装置，其特征在于：所述的分合闸锁止机构包括锁止销、锁止弹簧和锁止销控制滑轨；锁止销为钉状构造，其上套有锁止弹簧，尖头部位嵌有滚珠，末端为半球面；控制锁止销运动的锁止销控制滑轨连接着储能机构中的活塞杆，锁止销控制滑轨与分合闸驱动机构中的驱动滑块为一个零件的相邻的垂直的两个侧面的形状。

6.根据权利要求1所述的负荷分界开关的分合闸装置，其特征在于：所述的分合闸驱动机构包括驱动滑块、分合闸驱动凸轮、分合闸驱动轴、主动齿轮、脱扣器；分合闸驱动轴上固定连接着分合闸驱动凸轮，分合闸驱动轴棘齿连接着主动齿轮，主动齿轮与分合闸动作主轴上的从动齿轮啮合；驱动滑块面有驱动凸面，驱动滑块之与锁止销控制滑轨对立的面有锁止斜面；脱扣器包括锁止钩以及驱动线圈，锁止钩为杠杆结构，支点与真空箱体铰链连接，其一端连接驱动线圈控制，驱动线圈固定在真空箱体中。

7.根据权利要求1所述的负荷分界开关的分合闸装置，其特征在于：所述的储能机构包括储能气缸、储能弹簧和活塞；储能弹簧安装在储能气缸之内，储能气缸为一端密封的圆筒，活塞为圆柱形，活塞顶部与储能弹簧相连，活塞下部有活塞杆。