CN104183930A - 具有视觉指示的自动接地装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于开关设备的接地装置，包括连接器和本体。本体包括：(1)阳接口部分，该阳接口部分包括具有第一孔和铲形连接器的导电总线；(2)导电壳体，该导电壳体包括与第一孔轴向对准的第二孔和接纳接地线的接地端子；(3)针组件，该针组件包括非导电末端和导电针，其中针组件构造成在闭合位置与打开位置之间在第一和第二孔内轴向移动，闭合位置提供总线与导电壳体之间的电连接，闭合位置不提供电连接；(4)通信接收器，该通信接收器从装置本体外部的控制器接收信号；以及(5)电动机，该电动机构造成根据来自控制器的信号在打开位置与闭合位置之间选择性地驱动针组件。

Description

具有视觉指示的自动接地装置
背景技术
本发明涉及具有高压电气开关设备的接地装置。通常，指示公用事业人员不要打开高压开关设备柜，除非他们确定电路已断电。这通过开关设备外的连接件来实现。目前，有两种主要方式将接地高压连接器附连到开关设备的不露带电部分的面板。第一种是使用接地的200安培接地肘型件。为了安全使用带电操作杆来附连200安培接地肘型件。该肘型件仅具有10,000安培额定电流，现今的高电流电路已经超过该额定电流。将连接器接地的第二种方式是通过使用具有25,000安培额定电流的600安培接地肘型件。但是，该600安培接地肘型件不能通过带电操作杆进行脱开。
附图说明
图1是示出根据本文所述实施方式的、肘型组件的侧视图的示意性剖视图，接地装置处于打开位置；
图2是根据本文所述实施方式的、图1的肘型组件的分解示意局部侧剖视图；
图3是图1的肘型组件的示意性正剖视图，接地装置处于闭合位置；
图4是图1的接地装置的装置本体的放大示意性局部侧剖视图；
图5是图1的接地装置的针组件的简化正剖视图；
图6是根据一实施方式的图1的肘型组件的侧视图；以及
图7是根据另一实施方式的图1的肘型组件的侧视图。
具体实施方式
以下详细描述参照附图。不同附图中的相同附图标记标示相同或类似构件。
根据本文描述的各实施方式，提供一种可在安全距离处操作的用于电动机驱动的开关设备的自动接地装置。作为视觉指示，当装置中的触头打开/未接地时，视窗可指示绿色(或其它颜色)，且当装置中的触头闭合/接地时，指示黄色(或可能的其它颜色)。该装置能够承受25,000安培或更高的瞬时/故障电流，但在某些实施方式中，该装置可构造成也用于较低电流。在一实施方式中，该装置使用透明胶作为触头之间的绝缘件，以降低或消除触头分开时产生电弧的可能性。
图1是示出包括接地装置20的肘型组件(弯头组件)10的侧视图的示意性剖视图，装置本体100处于打开位置。图2是肘型组件10的分解示意性局部侧剖视图。图3是肘型组件10的示意性正剖视图，其中接地装置100处于闭合位置。图4是装置本体100的放大示意性局部侧剖视图。共同参照图1-4，肘型组件10可包括接地装置20、高压套管30以及具有帽42的绝缘塞40。接地装置20可包括装置本体100和“T”型连接器200。
通常，“T”型连接器200可包括三个阴接口202、204和206，如图2所示。接口202和204包括开口，开口用于接纳死点断路变压器套管或其它高压或中压端子，诸如绝缘塞、或其它功率设备(例如分支线、电压放电器、套管等)。在本文描述的实施方式中，“T”型连接器200的接口202可构造成接纳高压套管30，该高压套管30可安装在诸如变压器或开关的一件电器设备中。高压套管30可包括从电器设备的面34延伸的ANSI标准600安培阳接口。“T”型连接器200的接口204可构造成接纳具有帽42的绝缘塞40。在一示例实施方式中，绝缘塞40可以是600安培绝缘塞。接口206构造成接纳附连有铲形件的套管接口，铲形件诸如是来自接地装置100的铲形连接器102。绝缘塞40的螺柱44可插入穿过铲形件102的开口(或孔)并插入高压套管30的阴螺纹开口32。在其它实施例中，螺柱44可安装在套管30内并接纳在绝缘塞40的螺纹开口内。
“T”型连接器200可包括导电外部屏蔽件210，该导电外部屏蔽件210可由例如导电过氧化物固化的合成橡胶，通常称为EPDM(三元乙丙橡胶)制成。在屏蔽件210内，“T”型连接器200可包括绝缘内壳体212和导电或半导电插入件214，绝缘内壳体212通常由绝缘橡胶或环氧树脂材料模制而成，导电或半导电插入件214围绕接口202-206的连接部分。
装置本体100可包括延伸穿过阳接口部分104的铲形连接器102。阳接口部分104可形成围绕总线106的绝缘外层，铲形连接器102从总线106延伸。阳接口部分104可由例如绝缘橡胶或环氧树脂材料制成。阳接口部分104可尺寸做成配装在连接器200的接口206内。在一示例实施方式中，阳接口部分104可形成600安培环氧树脂接口，其具有25,000安培瞬时电流额定值。铲形连接器102和总线106可以是由诸如铜的导电材料制成的一体式部件。总线106可包括同心地形成在其中的轴向孔108和一组百叶状触头110。孔108可构造成接纳针组件130，使得针组件130可抵靠百叶状触头110滑动，如下文进一步描述的。例如图4所示，孔108可向阳接口部分104的较大开口109敞开。
装置本体100还可包括导电壳体112。导电壳体112可由诸如铜的导电材料制成。导电壳体112可包括螺纹开口114。螺纹开口114可包括阴螺纹连接点以接纳端子和接地线(未示出)。接地线端子可拧入(或以其它方式固定在)开口114以提供用于接地装置20的接地电连接。
导电壳体112还可包括小孔116以接纳电压传感器线162(下文进一步描述)和轴向中心孔118。中心孔118可构造成接纳针组件130，使得针组件130可抵靠百叶状触头120滑动，如下文进一步描述的。例如图1和2所示，中心孔118可连接导电壳体112的较大开口119。
在本文描述的实施方式中，观察透镜122介于阳接口部分104与导电壳体112之间。在一实施方式中，观察透镜122可由透明或基本透明的绝缘材料制成，诸如玻璃、塑料(例如LexanTM)等。观察透镜122可呈大致环形盘，外径大致等于阳接口部分104的相邻端的外径，且内径大致与开口109和119相同。
在一种实施方式中，观察透镜122可构造成提供近360度可见性(例如关于装置本体100的中心轴线)，将阳接口部分104、观察透镜122和导电壳体112固定在一起的螺柱(未示出)除外。在另一实施方式中，观察透镜122可设置在装置本体100的仅一部分内(例如作为穿过装置本体100的圆柱形或矩形窗口或端口)。
针组件130可包括绿色非导电(例如绝缘的)末端132、导电针134以及黄色指示带136。本文描述的具体颜色是用于说明目的而并不意味着限制。在一实施方式中，非导电末端132可由塑料材料制成，且导电针134可由铜制成。指示带136可以是粘结或机械固定到导电针134的导电或非导电材料。在一实施方式中，指示带136可涂在导电针134的表面上。
图5提供针组件130的放大视图。共同参照图1-5，非导电末端132可包括螺柱，且导电针134可包括相应的螺纹阴开口(或相反)以将非导电末端132固定到导电针134。非导电末端132内的通道138可与导电针134内的通道140对准，以在针组件130行进到孔108内期间允许空气从孔108逸出。导电针134还可包括用于O形环137的座135以密封非导电末端132与导电针134之间的接口。在导电针134的相对端，通道140可结合部分螺纹开口142。部分螺纹开口142可构造成接纳阳驱动螺杆144。
导电壳体112可固定到刚性盖146。盖146可封围针组件130的一部分、阳驱动螺杆144、电动机安装板148、电动机150、微开关152/154、稳定针156以及轨道158。盖146可由例如不锈钢制成。电动机安装板148可提供用于电动机150的安装支承件。电动机150可包括例如用于将针组件130移动到不同位置以打开和闭合接地装置20的DC齿轮电动机。电动机150可与阳驱动螺杆144配合以在孔108/118和开口109/119内轴向移动针组件130。
针组件130/驱动螺杆144的行进距离可由微开关152/154和稳定针156控制。稳定针156可固定到针组件130的下部，从而在阳驱动螺杆144移动针组件130时防止针组件130转动。稳定针156可沿轨道158在上部微开关152与下部微开关154之间移动。微开关152/154可向电动机150和/或控制器(例如图6和7所示的控制单元50)提供信号。当稳定针156接触上部微开关152时，上部微开关152可指示接地装置20的闭合/接地位置。当稳定针156接触下部微开关154时，下部微开关154可指示接地装置20的打开/未接地位置。在一实施方式中，针组件130构造成当接地装置20处于打开/未接地位置时提供总线106与导电针134之间约2英寸(例如±8英寸)的轴向距离(图4中的“D”)。因此，微开关152/154之间的距离可在约2至3英寸之间，以确保当接地装置20处于闭合/接地位置时导电针134与百叶状触头110之间的良好接触。在其它实施方式中，最小轴向距离D可基于用于装置本体100中的电介质绝缘体类型来确定(如下文进一步描述的)。
装置本体100还可包括电压传感器160、电压传感器线162以及传感器线连接器164。电压传感器160可包括例如通过连接器164联接到传感器线162的电容电压传感器。电压传感器160的输出可通过电压传感器线162传送到通信接收器166，并最终到达位于装置本体100外的控制器(例如控制单元50)。
开口109、开口119以及观察透镜122的内部开口共同可形成装置本体100内的腔室170。腔室170可填充有电介质绝缘体。典型的电介质绝缘体可包括空气、六氟化硫(SF6)、其它气体或油。根据本文描述的实施方式，腔室170可填充固体或半固体电介质材料。具体地，透明硅胶172可用作电介质材料。可使用几个O形环174来将硅胶172密封在腔室170内并提供防水密封。更具体地，O形环174可靠近孔108的入口并靠近孔118的入口包括在针组件130附近。在阳接口部分104与观察透镜122之间的接口处和透镜122与导电壳体112之间的接口处可包括附加的O形环174。
腔室170内的硅胶172可沿非导电末端132用作总线106/百叶状触头110与针组件130之间的绝缘介质。在一实施方式中，硅胶172通常是半透明或透明的，以允许绿色非导电末端132或黄色指示带136通过腔室170和观察透镜122从外部观察到。硅胶172也可是自恢复的，在针组件130的各部分滑过O形环174并进入腔室170时硅胶172可重新粘结到针组件130的表面。
硅胶172可阻挡电压以免横跨非导电末端132的表面(例如如图4所示的距离D上)产生电弧并接地。此外，硅胶172允许导电针134和非导电末端132移入和移出孔108，以便与总线106/百叶状触头110交替接触。当导电针134与总线106/百叶状触头110接触时，接地装置10可处于闭合/接地状态。当非导电末端132与总线106/百叶状触头110接触时，非导电末端132和硅胶可将导电针134与总线106分开从而消除接地电弧。在本文所述的25,000安培接口的构造中，使用硅胶作为电介质绝缘体使得在针组件130处于打开未接地位置时在导电针134与总线106之间使用相对小的距离D。例如，距离D可大致小于3英寸，且更具体地约2英寸。相反，在类似条件下使用空气作为绝缘介质所需的距离超过10英寸。
图6是根据一实施方式的肘型组件10的侧视图。如图6所示，控制单元50经由通信接收器166和缆线52连接到接地装置20。控制单元50可包括例如多功能控制单元。控制单元50可配置成监测从电压传感器160读取的电压并指令电动机150驱动针组件130。在一实施方式中，控制单元50可将用于与肘型组件10关联的其它设备的控制功能组合起来。
在图6的实施方式中，接地装置20直接安装到包括高压套管30的电气设备。具有帽42的绝缘塞40(图6中不可见)可拧入高压套管30以将肘型组件10夹持到高压套管30。在图6的特定位置中，绿色非导电末端132通过观察透镜122看到，指示接地装置20打开且未接地。
参照图1-6，操作时，为了打开与接地装置10关联的电路，电动机150向后(例如向下)驱动针组件130，直到稳定针156与下部微开关154接触为止。在该位置，非导电末端132抵靠百叶状触头110定位，以阻断铜总线106与螺纹开口114处接地端子之间的电路。针组件130进入该打开/未接地定向位置的运动将绿色非导电末端定位在观察透镜122的内部开口内。绿色通过观察透镜122可见，提供接地装置10打开且未接地的视觉指示。
为了将与肘型组件10相关的电路闭合和接地，控制单元50通过感测通过电容电压传感器160是否存在电压而确认电路未通电。如果不存在电压，电动机150驱动针组件130向前(例如向上)，直到稳定针156与上部微开关152接触为止。在该位置，从铜总线106通过百叶状触头110、导电针134、百叶状触头120以及导电壳体112到螺纹开口114处接地端子的电连接，由此形成完整电路并将肘型组件10接地。针组件130进入该闭合/接地定向位置的运动将黄色指示带定位在观察透镜122的内部开口内。黄色通过观察透镜122可见，提供接地装置10闭合且接地的视觉指示。
图7是根据另一实施方式的肘型组件60的侧视图。参照图7，接地装置20安装到标准肘管70，标准肘管70安装到包括高压套管30的电气设备。肘管70可包括例如将电缆72连接到高压套管30的标准“T”型本体肘管。连接器塞74用于将肘管70连接到接地装置20的“T”型连接器200。在图7的特定位置，黄色指示带136通过观察透镜122可见，指示接地装置20闭合且接地。
在本文描述的一实施方式中，用于开关设备的接地装置可包括“T”型连接器和装置本体。在一实施方式中，本体可包括：(1)阳接口部分，该阳接口部分包括具有第一孔和铲形连接器的导电总线；(2)导电壳体，该导电壳体包括与所述第一孔轴向对准的第二孔和接纳接地线的接地端子；(3)针组件，该针组件包括非导电末端和导电针，其中针组件构造成在闭合位置与打开位置之间在第一和第二孔内轴向移动，闭合位置提供总线与导电壳体之间的电连接，闭合位置不提供电连接；(4)通信接收器，该通信接收器从装置本体外部的控制器接收信号；以及(5)电动机，所述电动机构造成根据来自控制器的信号在打开位置与闭合位置之间选择性地驱动针组件。“T”型连接器可构造成接纳阳接口、用于一件电器设备的套管、以及绝缘塞。
上述接地装置提供用于连接和启动高压开关设备的接地装置的有效方式。在其它实施方式中，其它低、中或高压功率部件可构造成包括本文所述的接地装置。
前述示例性实施方式的描述提供了说明和描述，但不旨在是排他性或将本文所述的实施例限制到所公开的精确形式。根据上面的教导，各种修改和变型是可能的或者可从各实施例的实践来获取。例如，本文所述的各实施方式可与诸如中压或低压设备的其它装置结合使用。
虽然上面已经详细描述了本发明，但清楚地理解的是对于相关技术领域的技术人员明显的是可修改本发明而不脱离本发明的精神。可对本发明进行形式、设计或布置的各种变化而不脱离本发明的精神和范围。因此，上述的描述被认为是示例性的，而不是限制性的，本发明的真实范围由下面的权利要求书限定。
本申请的描述中使用的元件、动作或指导不应被认为对本发明是苛求或必不可少的，除非清楚地如此描述。而且，如本文所使用的，术语“一”旨在包括一个或更多个。另外，术语“基于”意指“至少部分基于”，除非另有清楚陈述。

Claims (11)

1.一种接地装置，包括：
装置本体，所述装置本体包括：
阳接口部分，所述阳接口部分包括具有第一孔和铲形连接器的总线；
导电壳体，所述导电壳体包括：
第二孔，所述第二孔与所述第一孔轴向对准；以及
接地端子，所述接地端子接纳接地线；
针组件，所述针组件包括：
非导电末端；以及
导电针，其中所述针组件构造成在闭合位置与打开位置之间在所述第一和第二孔内轴向移动，所述闭合位置提供所述总线与所述导电壳体之间的电连接，所述打开位置不提供所述总线与所述导电壳体之间的电连接；以及
电动机，所述电动机构造成根据来自控制器的信号在所述打开位置与所述闭合位置之间选择性地驱动所述针组件；以及
装置连接器，所述装置连接器包括：
第一连接器端部，所述第一连接器端部构造成接纳所述阳接口部分；以及
第二连接器端部，所述第二连接器端部构造成接纳用于一件电气设备的套管。
2.如权利要求1所述的接地装置，其特征在于，所述装置本体还包括与所述控制器通信的电压传感器，且其中除了所述电压传感器指示不存在电压的情形外，所述控制器不提供信号来驱动所述针组件从所述打开位置到所述关闭位置。
3.如权利要求1或2所述的接地装置，其特征在于，所述装置本体还包括微开关以控制所述电动机驱动所述针组件的行进距离。
4.如权利要求1至3中任一项所述的接地装置，其特征在于，所述控制器位于所述装置本体外，且其中所述装置本体还包括通信接收器以从所述控制器向所述电动机提供信号。
5.如权利要求1至4中任一项所述的接地装置，其特征在于，所述装置本体还包括观察透镜以显示所述针组件的一部分；以及
其中所述针组件的所述非导电端子是颜色编码的以指示所述打开位置，且所述导电针包括颜色编码带以指示所述闭合位置。
6.如权利要求5所述的接地装置，其特征在于，所述观察透镜安装在所述阳接口部分与所述导电壳体之间，从而当所述针组件轴向移动通过所述观察透镜时显示所述针组件的一部分。
7.如权利要求1至6中任一项所述的接地装置，其特征在于，所述阳接口部分和所述导电壳体包括围绕所述针组件的一部分的内部腔室，且其中所述腔室包括电介质绝缘材料以防止当所述针组件处于所述打开位置时电压横跨所述非导电末端的表面产生电弧。
8.如权利要求7所述的接地装置，其特征在于，所述电介质绝缘材料包括硅胶。
9.如权利要求1至8中任一项所述的接地装置，其特征在于，所述第二连接器端部的轴向形成为大致垂直于所述第一连接器端部的轴向；
其中所述装置连接器还包括第三连接器端部，所述第三连接器端部形成为与所述第二连接器端部的轴向大致成一直线且构造成接纳绝缘塞；
其中所述铲形连接器包括穿过其中的第三孔；
其中所述套管包括阴螺纹开口；
其中所述绝缘塞包括螺柱；以及
其中所述装置连接器构造成沿所述第二连接器端部的轴向将所述第三孔、所述阴螺纹开口、以及所述螺纹螺柱对准。
10.一种接地装置本体，包括：
阳接口部分，所述阳接口部分包括导电总线，所述导电总线具有向一端开口的第一孔和在相对端上的铲形连接器；
导电壳体，所述导电壳体包括：
第二孔，所述第二孔与所述第一孔轴向对准；以及
接地端子，所述接地端子接纳接地线；
针组件，所述针组件包括：
非导电末端；以及
导电针，其中所述针组件构造成在闭合位置与打开位置之间在所述第一和第二孔内轴向移动，所述闭合位置提供所述总线与所述导电壳体之间的电连接，所述打开位置不提供所述总线与所述导电壳体之间的电连接；
通信接收器，所述通信接收器从所述装置本体外部的控制器接收信号；以及
电动机，所述电动机构造成根据来自所述控制器的信号在所述打开位置与所述闭合位置之间选择性地驱动所述针组件。
11.一种将接地装置附连在开关设备组件内的方法，所述方法包括：
提供用于所述接地装置的大致T型连接器，其中所述T型连接器包括具有第一轴线的第一阴连接器端部、具有与所述第一轴线大致垂直的第二轴线的第二阴连接器端部、以及与所述第一轴线成一直线的第三阴连接器；
将用于一件电气设备的套管插入所述第一连接器端部，其中所述套管包括阴螺纹开口；
将所述接地装置本体插入所述第二连接器端部，其中所述接地装置本体包括：
电动机，所述电动机构造成根据来自所述控制器的信号在打开位置与闭合位置之间选择性地驱动所述接地装置中的触头；以及
阳接口部分，所述阳接口部分包括铲形连接器，所述铲形连接器具有穿过其中的孔；
在所述大致T型连接器中将所述套管的所述阴螺纹开口与所述铲形连接器的孔对准；以及
将包括螺柱的绝缘塞插入所述第三连接器端部，其中将所述绝缘塞插入还包括使所述螺柱穿过所述铲形连接器的孔并进入所述套管的所述阴螺纹开口。
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