CN104485237A - 一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，包括机架，在所述机架上设有三相的静触头、动触刀、操作大轴、以及电动离合装置；在所述动触刀上还设有储能弹簧，所述静触头为工字型结构，所述静触头的下端截面为长方形，所述静触头的下端的接触面还嵌设有铜钨合金触片，所述铜钨合金触片通过三角槽斜口的方式嵌设于所述静触头上，并且通过小钢销与所述静触头铆合固定。有益效果是：通过在静触头和动触刀的接触面嵌设有铜钨合金触片，闭合时满足了通过125kA、50kA的动热稳定电流后，静触头极少面积的熔焊，接地开关顺利分闸，提高了动热稳定性能和抗拉弧或熔焊的能力；本装置整体结构紧凑合理，手自动一体化，闭合牢固，分离简捷。

Description

一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关
技术领域
本发明涉及电气控制技术领域，尤其是涉及一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关。
背景技术
在电力工业的迅速发展中，配电网控制、保护自动化和智能化的投资份额将逐渐增大，目前已成为国内实施计划中的热点工程项目，并受到电气行业的广泛关注。配电网自动化的发展需要大批的智能化高压开关。在高压配电设备中，常将接地开关在检修时使用，确保检修人员的人身安全，并在误操作时保护系统的安全之用。接地开关关键的技术要点在于接地开关的动、热稳定性能和接地开关的关合性能，详细地说接地开关的动、热稳定性能就是接地开关在合闸状态下，通过短时的(4s)耐受电流或峰值耐受电流(瞬间)的能力，接地开关的关合性能就是指接地开关关合短路电流(峰值)的能力，即在主回路有电的情况，如果人为误合接地开关而造成线路短路时，接地开关不致损坏，从而保证线路及人身的安全。接地开关在合闸状态或刚合瞬间，如果线路短路，在动、静触头之间因短路电流的收缩以及短路电流的磁场作用而产生收缩电动力和磁场电动力。该两种电动力破坏动、静触头的接触而使触头间产生拉弧或熔焊。所以接地开关的动、热稳定性能和关合性能就是指接地开关在关合状态和合闸瞬间克服电动力的破坏而不致动、静触头间产生拉弧或熔焊的能力。
目前电气市面上的接地刀开关由于结构上和工艺上的不足，其电动操作的只能做到额定短时耐受电流为31.5kA，额定峰值耐受电流和额定短路关合电流为80kA级别的，具有大容量和高关合能力的接地开关由于开关触头压力，关合弹簧弹力等等都要求需要大很多，在其动力臂相同的情况下，其操作力相当大，手动合分都较为困难，几乎无法实现电动合分。
为了满足电气市场的需求,我公司自主研发了一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，其额定热稳定电流为50kA，动稳定电流和短路关合电流均达到125kA，是国内首家手动、电动均可操作的大容量接地开关，并通过国家高压电器质量监督中心的全套型式试验，是具有国际先进水平的发明接地刀开关。
发明内容
本发明提供一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，以解决现有技术中的接地开关无法满足大容量的动热稳定和关合性能的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，包括机架，在所述机架上设有三相的静触头、与所述静触头相配合的动触刀、贯穿所述动触刀且实现所述动触刀联动的操作大轴、以及可调节所述操作大轴并带动所述动触刀开合的电动离合装置；在所述动触刀上还设有储能弹簧，在所述电动离合装置的驱动下，所述操作大轴转动并带动所述动触刀同步转动，当转过死点后，所述储能弹簧会使所述动触刀快速转动完成接地开关分或合操作；
所述静触头为工字型结构，所述静触头的下端截面为长方形，所述静触头的下端的接触面还嵌设有铜钨合金触片，所述铜钨合金触片通过三角槽斜口的方式嵌设于所述静触头上，并且通过小钢销与所述静触头铆合固定。
作为优选的技术方案，所述动触刀包括动刀支板，所述动刀支板的一端固定在所述机架的铰接支点上，所述动触刀在操作大轴的带动下绕铰接支点转动；所述动刀支板的上固定有U型板，且所述动刀支板被夹持在所述U型板的中部，在所述U型板的两侧还固定有触刀片，在所述触刀片的顶部内侧安装有轴套，一螺栓贯穿于所述轴套，且在所述触刀片的外侧装有碟形弹簧，已确保所述触刀片之间有充分的压力。
作为优选的技术方案，在所述触刀片的两侧还设有磁锁板，当所述动触刀合闸时，所述触刀片与静触头接触，电流通过所述静触头流向所述触刀片，当所述触刀片通过电流时周围产生磁场，使得对称的所述磁锁板互相吸合，从而克服所述触刀片、静触头间的电动排斥加力，当所述触刀片合闸或分闸没有电流通过时，所述磁锁板不产生吸合力从而不影响操作力矩的增大。
作为优选的技术方案，在所述触刀片的内侧嵌设有触片，所述触片采用钨钢合金材质，其中，铜钨合金是一种通流能力强的耐高温触头材料，此改进大大的提高了所述触刀片在刚合瞬间的抗拉弧或熔焊的能力。
作为优选的技术方案，所述动刀支板、U型板和触刀片通过弹性圆柱销连接。
作为优选的技术方案，在所述碟形弹簧安装在触刀片的一侧或两侧。
作为优选的技术方案，所述静触头安装在安装板上，所述安装板固定在所述机架上的绝缘子上。
作为优选的技术方案，所述电动离合装置包括电机、设置在所述电机上的主动齿轮、设置在所述操作大轴上且与所述主动齿轮相匹配的从动齿轮、以及电磁铁；当电源接通时，所述电磁铁得电吸合，所述主动齿轮和从动齿轮扣接，使得从动齿轮与主动齿轮做同向运动，实现电动操作，完成一个操作合或分以后，行程开关切换断电，此时电磁铁失电脱开，所述从动齿轮复位，此时靠储能弹簧释放的能力使接地开关快速合闸，满足了标准要求的技术性能；当手动操作时，接地开关二次处于未带电状态，齿轮脱开状态，完全无任何影响。
作为优选的技术方案，所述电动离合装置还包括行程开关，在所述行程开关与电机之间还接入有一电容，此设计是解决了当所述储能弹簧未过死点，而所述行程开关已经却换后，不能正常合分的现象，当所述行程开关切换以后，所述电磁铁不会马上失电，靠所述电容的残余电荷使得离合装置暂不分离，待所述储能弹簧越过死点以后再分离，使得接地开关操作性能整体完全可靠。
有益效果是：(1)通过在静触头和动触刀的接触面嵌设有铜钨合金触片，闭合时满足了通过125kA、50kA的动热稳定电流后，静触头极少面积的熔焊，接地开关顺利分闸，提高了动热稳定性能和抗拉弧或熔焊的能力；
(2)本装置整体结构紧凑合理，手自动一体化，闭合牢固，分离简捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明：一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关的侧视图；
图2为本发明：一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关的正视图；
图3为本发明：一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关的静触头的结构示意图；
图4为本发明：一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关的静触头的截面示意图；
图5为本发明：一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关的动触刀正视图；
图6为本发明：一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关的动触刀的侧视图；
图7为本发明：一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关的电动离合装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参照图1-2所示，一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，包括机架1，在机架1上设有三相的静触头2、与静触头2相配合的动触刀3、贯穿动触刀3且实现动触刀3联动的操作大轴4、以及可调节操作大轴4并带动动触刀3开合的电动离合装置5；在动触刀3上还设有储能弹簧6，在电动离合装置5的驱动下，操作大轴4转动并带动动触刀3同步转动，当转过死点后，储能弹簧6会使动触刀3快速转动完成接地开关分或合操作。
参照图3-4所示，静触头2安装在安装板21上，安装板21固定在机架1上的绝缘子22上。静触头2为工字型结构，静触头2的下端截面为长方形，静触头2的下端的接触面还嵌设有铜钨合金触片23，铜钨合金触片23通过三角槽斜口的方式嵌设于静触头2上，并且通过小钢销与静触头2铆合固定。铜钨合金是一种通流能力强的耐高温触头材料，此改进大大的提高了动触刀3与静触头2在刚合瞬间的抗拉弧或熔焊的能力。
参照图5-6所示，动触刀3包括动刀支板31，动刀支板31的一端固定在机架1的铰接支点7上，动触刀3在操作大轴4的带动下绕铰接支点7转动；动刀支板31的上固定有U型板32，且动刀支板31被夹持在U型板32的中部，在U型板32的两侧还固定有触刀片33。动刀支板31、U型板32和触刀片33通过弹性圆柱销37连接。
在触刀片33的顶部内侧安装有轴套34，一螺栓35贯穿于轴套34，且在触刀片33的外侧装有碟形弹簧36，已确保触刀片33之间有充分的压力。为了实现接触的牢固性，在碟形弹簧36安装在触刀片33的一侧或两侧，其中两侧都安装触刀片33为最佳。
本装置在触刀片33的两侧还设有磁锁板38，当动触刀3合闸时，触刀片33与静触头2接触，电流通过静触头2流向触刀片33，当触刀片33通过电流时周围产生磁场，使得对称的磁锁板38互相吸合，从而克服触刀片33、静触头2间的电动排斥加力，当触刀片33合闸或分闸没有电流通过时，磁锁板38不产生吸合力从而不影响操作力矩的增大。
在触刀片33的内侧嵌设有触片39，触片39采用钨钢合金材质，其中，铜钨合金是一种通流能力强的耐高温触头材料，此改进大大的提高了触刀片33在刚合瞬间的抗拉弧或熔焊的能力。
参照图7所示，电动离合装置5包括电机51、设置在电机51上的主动齿轮52、设置在操作大轴4上且与主动齿轮52相匹配的从动齿轮53、以及电磁铁54；当电源接通时，电磁铁54得电吸合，主动齿轮52和从动齿轮53扣接，使得从动齿轮53与主动齿轮52做同向运动，实现电动操作，完成一个操作合或分以后，行程开关55切换断电，此时电磁铁54失电脱开，从动齿轮53复位，此时靠储能弹簧6释放的能力使接地开关快速合闸，满足了标准要求的技术性能；当手动操作时，接地开关二次处于未带电状态，齿轮脱开状态，完全无任何影响。
电动离合装置5还包括行程开关55，在行程开关55与电机51之间还接入有一电容56，此设计是解决了当储能弹簧6未过死点，而行程开关55已经却换后，不能正常合分的现象，当行程开关55切换以后，电磁铁54不会马上失电，靠电容56的残余电荷使得离合装置暂不分离，待储能弹簧6越过死点以后再分离，使得接地开关操作性能整体完全可靠。
其中，本装置的手动操作原理：
合闸操作时，作用力矩使操作大轴4克服阻力矩带动操作板沿合闸方向转动，并使动触刀3上的动刀支板31通过储能弹簧6死点，储能弹簧6释放能量，使接地开关快速合闸。在合闸位置，动触刀3通过蝶形弹簧36和静触头2凸缘部(刀口)牢固可靠地接触；分闸操作时，作用力矩使操作大轴4克服力矩及弹簧力，带动操纵板沿分闸方向转动，并使动触刀3上的动刀支板31压缩储能弹簧6至过死点。此时，接开关已分闸，储能弹簧6储能结束，以备下次合闸。
本装置的电自动操作的原理：
当电机电源接通时，离合装置上的电磁铁吸合使主动轮和从动轮扣接上，使得两轮做同向运动，实现电动操作。当电机电源切断时，离合装置电磁铁复位，两齿轮脱开，实现手动操作。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，其特征在于，包括机架，在所述机架上设有三相的静触头、与所述静触头相配合的动触刀、贯穿所述动触刀且实现所述动触刀联动的操作大轴、以及可调节所述操作大轴并带动所述动触刀开合的电动离合装置；在所述动触刀上还设有储能弹簧，在所述电动离合装置的驱动下，所述操作大轴转动并带动所述动触刀同步转动，当转过死点后，所述储能弹簧会使所述动触刀快速转动完成接地开关分或合操作；
所述静触头为工字型结构，所述静触头的下端截面为长方形，所述静触头的下端的接触面还嵌设有铜钨合金触片，所述铜钨合金触片通过三角槽斜口的方式嵌设于所述静触头上，并且通过小钢销与所述静触头铆合固定。
2.根据权利要求1所述的一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，其特征在于，所述动触刀包括动刀支板，所述动刀支板的一端固定在所述机架的铰接支点上，所述动触刀在操作大轴的带动下绕铰接支点转动；所述动刀支板的上固定有U型板，且所述动刀支板被夹持在所述U型板的中部，在所述U型板的两侧还固定有触刀片，在所述触刀片的顶部内侧安装有轴套，一螺栓贯穿于所述轴套，且在所述触刀片的外侧装有碟形弹簧，已确保所述触刀片之间有充分的压力。
3.根据权利要求2所述的一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，其特征在于，在所述触刀片的两侧还设有磁锁板，当所述动触刀合闸时，所述触刀片与静触头接触，电流通过所述静触头流向所述触刀片，当所述触刀片通过电流时周围产生磁场，使得对称的所述磁锁板互相吸合，从而克服所述触刀片、静触头间的电动排斥加力，当所述触刀片合闸或分闸没有电流通过时，所述磁锁板不产生吸合力从而不影响操作力矩的增大。
4.根据权利要求2所述的一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，其特征在于，在所述触刀片的内侧嵌设有触片，所述触片采用钨钢合金材质。
5.根据权利要求2所述的一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，其特征在于，所述动刀支板、U型板和触刀片通过弹性圆柱销连接。
6.根据权利要求2所述的一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，其特征在于，在所述碟形弹簧安装在触刀片的一侧或两侧。
7.根据权利要求1所述的一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，其特征在于，所述静触头安装在安装板上，所述安装板固定在所述机架上的绝缘子上。
8.根据权利要求1所述的一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，其特征在于，所述电动离合装置包括电机、设置在所述电机上的主动齿轮、设置在所述操作大轴上且与所述主动齿轮相匹配的从动齿轮、以及电磁铁；当电源接通时，所述电磁铁得电吸合，所述主动齿轮和从动齿轮扣接，使得从动齿轮与主动齿轮做同向运动，实现电动操作，完成一个操作合或分。
9.根据权利要求8所述的一种手自动一体化的超强关合能力的接地刀开关，其特征在于，所述电动离合装置还包括行程开关，在所述行程开关与电机之间还接入有一电容，当所述行程开关切换以后，所述电磁铁不会马上失电，靠所述电容的残余电荷使得离合装置暂不分离，待所述储能弹簧越过死点以后再分离。
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