CN104681315B - 分接开关的芯体结构 - Google Patents

Abstract

本发明介绍输变电领域的变压器分接开关的芯体结构，其包括：绝缘内管的旋转主轴、动触头组的切换机构、芯体结构的装拆系统、支撑托架的轴承设施共四部分。芯体结构特征在于：动触头组的切换机构、芯体结构的装拆系统都安设在绝缘内管的旋转主轴的内腔中，且该部分芯体结构可一同从分接开关绝缘壳体——外管中抽离拆除或推进装入；而支撑托架的轴承设施使芯体结构的扭转力矩实现小于GB10230.1国家标准20N·m。本发明效果：1、扭矩降低了75倍以上，分接开关作业可以不采用减速器装置而选择手轮直接操纵，大幅节约成本；2、芯体结构的精细散热构造，使触头温升控制在小于10K，远小于GB10230.1国家标准≤15K指标。

Description

分接开关的芯体结构

技术领域

本发明涉及输变电领域的变压器分接开关的芯体结构，具体地讲芯体结构包括绝缘内管的旋转主轴1、动触头组的切换机构2、芯体结构的装拆系统3、支撑托架的轴承设施4等共四部分。

背景技术

专利号ZL03262313.5名称《无励磁管形分接开关》的产品在变压器行业内至今仍然畅销，占据市场主要份额之一，其超静定支撑、垒板式动触片等结构保证了分接开关的可靠性能，特别是作为绝缘壳体的外管和作为绝缘主轴的内管提供了分接开关高标准电气性能和机械强度。

但从发展的眼光看，管形分接开关尚存在改革的余地：

其一，作为主轴的内管还应该增加外圆和里孔直径，以扩大内腔空间，完全包容动触头组的切换机构2，进一步增加电气强度和机械强度，同时使变压器油流畅通，提高循环冷却效果；

其二，垒板式动触片是滑动式切换机构，在额定电流超过630A时，各相并联的动触片有8个以上，集成接触压力很大，因此切换阻力较大，不得不使用增力减速器，由于齿轮间隙的累积误差的存在，使分接开关切换挡位不准确；

其三，在管形开关的切换机构中，请见图1所示，制有<校正孔>，又在各个动触片上制有等直径<功能孔>，当采用一根滑动配合的杆状锥头刚钎穿入二孔便可达到二孔轴线重合，于是管形分接开关的心部结构最凸出的各个动触片回缩，其最大外径小于分接开关绝缘壳体内腔环周布设的各定触头围成的轮廓线，解决了管形分接开关心部结构的装入和拆出的通道问题，但也仅此而已，尚未做到分接开关芯体结构的装入锁位和抽出开闸的问题。

发明内容

本发明的目的在于改革管形分接开关以上三项不足，而且要创新一项分接开关普遍适用的芯体结构。

本发明为研发该项专利技术，采取的方案如下：

“分接开关的芯体结构，其主要部件包括：绝缘内管的旋转主轴1、动触头组的切换机构2、分接开关的装拆板闸3-1、触头接触的脱开构造3-2、支撑托架的轴承设施4；其特征在于：绝缘内管的旋转主轴1的尾部以及其外圆周上的各相两端位置都安设有支撑托架的轴承设施4，使分接开关在挡位切换中，芯体结构的扭转力矩不用减速器增矩而直接操纵，实现小于GB10230.1国家标准20N·m指标。”

在该段所述专利技术的方案中，其一要说明的是：“其主要部件包括：”中的主要部件是指本发明的分接开关的芯体结构必不可少的部分具备独立性能的多个零件的组合体，例如：动触头组的切换机构2就是触头座2-1、动触头2-2、弹簧2-3等零件组合体，其独立性能就是对不同定触头的切换而调整电压；

在该段所述专利技术的方案中，其二要说明的是：在变压器行业中，通常无励磁分接开关的绝缘主轴旋转都在绝缘支架的孔中进行，而一般采用的绝缘材料为环氧玻璃纤维，查得的摩擦系数大约在0.15～0.3之间，本发明的分接开关芯体结构采用的支撑托架的轴承设施，查得轴承的摩擦系数为0.002，摩擦力减轻75倍至150倍，可见芯体结构的该项特征将对绝缘内管的旋转主轴扭转力矩的降低作用显著；

在该段所述的专利技术方案中，其三要说明的是：“绝缘内管的旋转主轴1的尾部以及外圆周上的各相两端位置都安设有支撑托架的轴承设施4……”中的“各相两端位置”是指分接开关靠近每相动触头组的切换机构2两端绝缘内管外圆的部位，若内管各相段处都安设支撑托架的轴承设施则内管所受的是超静定支撑，弯矩较小且较均匀，必将转动均衡平稳；

在该段所述的专利技术方案中，其四要说明的是：“……芯体结构的扭转力矩，不用增矩减速器而直接操纵，实现小于GB10230.1国家标准20N·m。指标”，操纵机构对分接开关而言是必不可少的，在通常情况下都是减速器机构，诸如，直齿轮减速器、蜗杆减速器、少齿差减速器等，而众所周知只要是减速器都是增矩的，这里的增矩是指用小的力操纵可以获得大的扭矩，所以大凡分接开关额定电流超过630A都必须使用减速器操纵机构来增矩，而本发明无需采用减速器式操纵机构而直接采用杠杆式或手轮式直连主轴同转速操控，可以达到挡位切换精准无误，消除因齿轮累积间隙造成的挡位误差。

本专利技术的方案继叙“分接开关的芯体结构，其特征在于：支撑托架的轴承设施4，其中以固设于分接开关绝缘壳体——外管的腔内壁环周的定触头两端为托架，以固转其上的轴承对绝缘内管的旋转主轴1外圆作支撑，还以轴承对绝缘内管的旋转主轴1的尾端作支撑，构成分接开关降低扭矩的设施。”

在该段所述专利技术的方案中，其一要说明的是：分接开关的绝缘壳体是外管，绝缘主轴是内管，外管内壁环周固设分别与变压器各相线圈抽头联接的定触头，内管内腔定向固设动触头，动、定触头按相间绝缘距离对应布设，内管各相动触头旋转切换各相定触头，完成分接开关的挡位变化，以调节变压器输出电压；

在该段所述专利技术的方案中，其二要说明的是：构成分接开关降低扭矩的设施——支撑托架的轴承设施，利用定触头两端做轴承旋转托架而不再另设托架是最简化实效的方式之一，既借用了现成结构，又有等电位的效果，如果另设托架，若不进行等电位桥接，金属托架与定触头间就不断产生局部放电效应；不难设想托架的构造方式可以千变万化，但万变不离其宗，都在专利技术的要旨：用轴承分段托架主轴外圆周，以支撑其旋转，以降低其扭矩的保护范围之内；

本专利技术的方案继叙：“根据权利要求1所述，分接开关的芯体结构，其特征在于：绝缘内管的旋转主轴1的外圆与分接开关的绝缘壳体外管内壁上环周固设的各个定触头间只留有1～10毫米的绝缘油隙，而其壁厚也只限制在4～13毫米，使其获得宽裕的空心内腔，以高水平的电气强度、机械强度和刚度为可靠屏障，全部容纳各相的动触头组的切换机构2、分接开关的装拆板闸3-1、触头接触的脱开构造3-2等部分的芯体结构；同时更靠近支撑托架的轴承设施4所在位置而简化安装。”

在该段所述专利技术的方案中，其一要说明的是：请参照图2观察，绝缘内管的旋转主轴1与各个定触头内切圆之间只留1～10毫米油隙，内管壁厚也只取4～13毫米，一则是所留间距和所取壁厚，无论是电气强度还是机械强度都远远超过指标要求，因为GB10230.1国家标准中额定电压110KV级的触头间工频耐压值最大只有55KV，而一般变压器油隙1毫米至少耐压20KV，又作为内管的环氧玻纤材料1毫米壁厚耐压15.8KV，二则是扩大内管腔内容积，纳入尽可能多的芯体结构以屏障之，增加可靠性；

在该段所述专利技术的方案中，其二要说明的是：在前述<技术领域>中已明确说明：分接开关的芯体结构包括：其一是绝缘内管的旋转主轴1；其二是动触头组的切换机构2；其三是芯体结构的装拆系统3，而其三中又由二部分组成，之一是分接开关的装拆板闸3-1，之二是触头接触的脱开构造3-2；其四是支撑托架的轴承设施4，共四部分；应该明确交待的是：当启动芯体结构的装拆系统3将芯体结构装入锁位或抽出开闸时，只有芯体结构的绝缘内管的旋转主轴1，动触头组的切换机构2，芯体结构的装拆系统3随之而动，芯体结构的支撑托架的轴承设施4并不随之而动，因为轴承是固定在绝缘壳体——外管内腔环周定触头上的，但它起到辅助装入或抽出过程中具有规制限位性的通道作用。

本专利技术的方案继叙：“分接开关的芯体结构，其特征在于：主要由触头座2-1、若干个动触头2-2、若干个弹簧2-3构成的动触头组切换机构2各零部件轴向侧壁上都留有循环孔，加上触头座2-1的校正孔，动触头组2-2的功能孔，再加上扩宽且封闭的内管腔体只在各相动触头切换定触头位置开口，于是变压器箱体中对流的油流直接经过或直指冲向动、定触头接触发热处，又加上动触头组的片式散热构造，使分接开关的触头温升控制在＜10K以下，远小于国家标准≤15K指标。”

在该段所述专利技术的方案中，其一要说明的是：构成各相动触头组的切换机构2的主要构件有触头座2-1，动触头2-2若干个，弹簧2-3若干个是必不可缺的，当然还要有一些辅助构件如整合销、紧固螺栓、垫圈、螺帽等零件，又根据分接开关的结构差异也会有所不同，并不能造成对本专利技术方案的影响；

在该段所述专利技术的方案中，其二要说明的是：触头座2-1的校正孔，动触头组2-2的功能孔，在分接开关运行工作中是敞开的，是通畅的，变压器油流循环在各接触发热的动触头心部的功能孔间带走热量，冷却降温，因为此刻并不装拆芯体结构，当然也无需刚钎插入而堵塞；

在该段所述专利技术的方案中，其三要说明的是：各个动触头之间都留有空隙，形成片状散热构造，又封闭的内管，宽敞的腔体中的各构件都开有循环孔，只在各相动、定触头接触发热处开口，对流的变压器油直冲而过进行冷却，在模拟的三次不同环境实验中触头温升分别都控制在＜10K，远小于GB10230.1国家标准≤15K的指标。

本专利技术的方案继叙：“分接开关的芯体结构，其特征在于：分接开关的装拆板闸3-1为芯体结构的闸锁机构，分接开关处于工作状态时，它能够由伸出的闸板划卡在固定于绝缘壳体外管的环形闸挡上而不使芯体结构轴向离位，但却可以周向切换挡位；触头接触的脱开构造3-2为芯体结构最凸出的动触头组缩离定触头机构，两机构相辅相成的完整组合构成芯体结构的装拆系统3：当采用一根与各孔滑动配合的圆锥头刚钎插入分接开关的装拆板闸3-1的两闸板间的闸孔时，由于锥度的作用，两半闸孔被撑开，由小变大，使两闸板缩离闸挡，刚钎继续深入穿入动触头组的切换机构2的触头座中校正孔，进而又穿过轴线比校正孔轴线向定触头错位1/4～1/2相等孔径的功能孔，迫使它们轴线趋向重合而动触头组缩离定触头，达到分接开关的芯体结构抽出或装入功能。”

在该段所述专利技术的方案中，其一要说明的是：分接开关的装拆板闸3-1的闸锁功能如图3所示，分接开关在常态工作时，由于弹簧的作用，使两个闸板两端分别伸出划卡在固定于外管上的环形闸挡侧平面上，也使两闸板上各半的闸孔收紧归圆；

在该段所述专利技术的方案中，其二要说明的是：触头接触的脱开构造3-2的缩离功能如图2所示，分接开关在常态工作时，动触头组的切换机构2的触头座2-1有校正孔，每片动触头上有功能孔，二孔直径相等，校正孔的中轴线比功能孔的中轴线径向偏离定触头，一般错位1/4～1/2孔径；

在该段所述专利技术的方案中，其三要说明的是：分接开关的装拆板闸3-1的闸孔轴心线与触头接触的脱开构造3-2中的动触头组切换机构2的触头座2-1的校正孔轴心线是分接开关轴向同一条轴心线，在分接开关的芯体结构需要抽出或装入的特殊状态时，可以采用一根与各孔滑动配合的圆锥头刚钎插入分接开关的装拆板闸3-1的闸孔，由于锥度的作用，两半闸孔被撑开，于是闸孔由小变大，使两闸板缩离闸挡，刚钎继续深入穿入校正孔，进而又穿入功能孔，迫使三孔轴心线重合而带动动触头组缩离定触头，此刻分接开关的装拆板闸3-1的闸锁开了，触头接触的脱开构造3-2的通道也开了，芯体结构的装拆系统3就实现了功能的完整组合。

如果上述专利技术的方案，即《分接开关的芯体结构》被单独应用可制成单相或二相或三相以及多相组合分接开关，若未允许制作而制作将触犯专利权。

如果上述专利技术的方案，即《分接开关的芯体结构》被单独应用可制作管形分接开关、鼓形分接开关、柱形分接开关、筒形分接开关，若未允制作而制作也将触犯专利权。

如果上述专利技术的方案，即《分接开关的芯体结构》与《分接开关的装拆板闸》、《分接开关的创新型接触切换机构》、《分接开关的可调传动》、《分接开关的胀固装置》、《分接开关的缆头联接》等其它五部分专利技术组合应用，则诞生一种从未有过的《竹形分接开关》。

本发明的有益效果在于：

1、绝缘内管的旋转主轴因有支撑托架的轴承设施扭转力矩降低75倍以上，可以不使用减速器，采用手轮式直接操动，大幅节约成本；

2、内腔扩宽的内管将分接开关的芯体结构包容其中，主轴无论是电气强度，还是机械强度和刚度都得以提高，增加了分接开关的可靠性；

3、分接开关芯体结构精细的散热构造，经样机的实验证明可将分接开关的触头温升控制在＜10K以下，远小于GB10230.1国家标准≤15K指标；

4、作为芯体结构的闸锁机构的分接开关的装拆板闸和作为芯体结构的通道机构的触头接触的脱开构造，两机构相辅相成的完整组合构成芯体结构的装拆系统，使芯体结构在外部得以实现精细组装后装入分接开关壳体——外管内锁定到位；又得以实现在变压器箱盖上不用放掉一滴变压器油，直接将芯体结构抽出，检验有无故障，经维护后推入原位继续运行。

附图说明

在以下的附图中，凡采用序号标示的都是本发明分接开关芯体结构所包括的部件构造，而采用文字标示的则是与这些部件构造息息相关，说明中分接开关的有关构造，特此解释序号与文字的混标方式。

图1为本发明《背景技术》专利号为ZL03262313.5名称为《无励磁管形分接开关》示意图；

图2为本发明《分接开关的芯体结构》在现有鼓形分接开关中应用的实施例一的结构示意图；

图3为图2的实施例一中A-A的剖面图；

图4为本发明《分接开关的芯体结构》在创制的竹形分接开关中应用的实施例二的结构示意图；

实施方式

下面结合附图进一步说明本发明实施例：

本发明的实施例一如图2所示，为一台无励磁单相五挡位六分接中部调压额定电压110KV，额定电流500A鼓形分接开关，采用了本发明《分接开关的芯体结构》，其中1为绝缘内管的旋转主轴；2为动触头组的切换机构，2-1触头座，2-2动触头：由六片动触片组成片式散热构造，每片动触片可承受100A电流，最大通过电流为1.2倍额定电流，2-3弹簧，共六对，每片动触片作用一对弹簧，背推式施以接触压力；3为芯体结构的装拆系统，3-1为分接开关的装拆板闸，是其闸锁机构；3-2为触头接触的脱开构造，是其通道机构，请对照图2与图3观察，当采用一根长杆状圆锥头钢钎插入3-1的闸孔，弹簧被压缩，二片闸板也会相对缩至离开闸挡则闸锁被打开，钢钎继续深入穿过校正孔、功能孔、又校正孔，逼迫动触头回缩而脱开接触的定触头，通道被开通，于是芯体结构可以装入或拆出，实现了装拆功能；4为支撑托架的轴承设施，该鼓形分接开关为六分接五挡位，即有六个分接于变压器线圈抽头的六个定触头，在其中三个定触头上端间隔制备三个托架，在其中另三个下端也分别间隔制备三个托架，又在各个托架上分别安装轴承，则内管主轴被托架轴承所支撑，又在内管尾部安设有轴承，如此试制的实施例一样机，已经轻松实践用手轮直接操作，扭矩为19.6N·m，符合GB10230.1国家标准≤20N·m指标要求。

本发明的实施例二请见图4为一台开发的额定电压110KV额定电流1000A的无励磁三相六分接五挡位单桥跨接《竹形分接开关》，其结构中，1为绝缘内管的旋转主轴，2为动触头组的切换机构，该机构在开发的《竹形分接开关》中升级为《分接开关的创新型接触切换机构》，其2-1触头座由整体式框架构造简化为嵌固于内管中的两爿侧板；其2-2动触头升级为两两对合式圆碟形滚动切换动触片，它的优点是跨接于两相邻定触头之间，能自动调整挡位，消除偏差，工艺加工简化且叠片式构造大幅缩短分接开关轴向长度；其2-3弹簧，综合压力不变，个数减少，强度增加；2-4为机电一体化整合装置，其基本构造是一根铜管，在两端外圆制有螺纹并各自配备螺帽，将六对动触片用螺帽适当拧紧施以轴向力聚缩整合；3为芯体结构的装拆系统，3-1为分接开关的装拆板闸，是其闸锁机构，这与实施例一相同，在说明书前部内容已进行记叙，再不赘述，3-2为触头接触的脱开构造，是其通道机构，其与实施例一不同的是其动触头组的切换机构升级为分接开关的创新型接触切换机构，但就通道机构而言，不同之处只在于实施例一上功能孔分配于各片动触头上，而本实施例二中功能孔合成为铜管内腔；4为支撑托架的轴承设施，与实施例一结构相同，需要着重说明的是该设施也属于分接开关芯体结构，但其装拆时不都随之装拆，但却起到顺畅通道辅助装拆的作用。

Claims (4)

1.分接开关的芯体结构，其主要部件包括：绝缘内管的旋转主轴(1)、动触头组的切换机构(2)、分接开关的装拆板闸(3-1)、触头接触的脱开构造(3-2)、支撑托架的轴承设施(4)；其特征在于：绝缘内管的旋转主轴(1)的尾部以及其外圆周上的各相两端位置都安设有支撑托架的轴承设施(4)，其中以固设于分接开关绝缘壳体即外管的腔内壁环周的定触头两端为托架，以固转其上的轴承对绝缘内管的旋转主轴(1)外圆作支撑，还以轴承对绝缘内管的旋转主轴(1)的尾端作支撑，构成分接开关降低扭矩的设施，使分接开关在挡位切换中，芯体结构的扭转力矩不用减速器增矩而直接操纵，实现小于GB10230.1国家标准20N·m指标。

2.根据权利要求1所述的分接开关的芯体结构，其特征在于：绝缘内管的旋转主轴(1)的外圆与分接开关的绝缘壳体外管内壁上环周固设的各个定触头间只留有1～10毫米的绝缘油隙，而其壁厚也只限制在4～13毫米，使其获得空心内腔，全部容纳各相的动触头组的切换机构(2)、分接开关的装拆板闸(3-1)、触头接触的脱开构造(3-2)的芯体结构；同时更靠近支撑托架的轴承设施(4)所在位置安装。

3.根据权利要求1所述的分接开关的芯体结构，其特征在于：主要由触头座(2-1)、若干个动触头(2-2)、若干个弹簧(2-3)构成的动触头组的切换机构(2)，触头座(2-1)的轴向侧壁上都留有循环孔，即触头座(2-1)的校正孔，动触头组(2-2)的功能孔，再加上扩宽且封闭的内管腔体只在各相动触头切换定触头位置开口，于是变压器箱体中对流的油流直接经过或直指冲向动、定触头接触发热处，又加上动触头组的片式散热构造，使分接开关的触头温升控制在＜10K以下，远小于国家标准≤15K指标。

4.根据权利要求1所述的分接开关的芯体结构，其特征在于：分接开关的装拆板闸(3-1)为芯体结构的闸锁机构，分接开关处于工作状态时，它能够由伸出的闸板划卡在固定于绝缘壳体外管的环形闸挡上而不使芯体结构轴向离位，但却可以周向切换挡位；触头接触的脱开构造(3-2)为芯体结构最凸出的动触头组缩离定触头机构，两机构相辅相成的完整组合构成芯体结构的装拆系统(3)：当采用一根与各孔滑动配合的圆锥头刚钎插入分接开关的装拆板闸(3-1)的两闸板间的闸孔时，由于锥度的作用，两半闸孔被撑开，由小变大，使两闸板缩离闸挡，刚钎继续深入穿入动触头组的切换机构(2)的触头座中校正孔，进而又穿过轴线比校正孔轴线向定触头错位1/4～1/2相等孔径的动触头组(2-2)的功能孔，迫使它们轴线趋向重合而动触头组缩离定触头，达到分接开关的芯体结构抽出或装入功能。