CN104867776A - 熔断器式负荷隔离开关 - Google Patents

Abstract

熔断器式负荷隔离开关是由手柄、支架、主轴、轴套、弹簧片(轴套内)、紧固件、档块、拉杆等组成弹簧存能操作机构；由绝缘底板、支持件、灭弧罩、主触头、灭弧触头、弹簧钢圈(或片状弹簧钢片)、横梁、刀片组件、隔弧板、导轨等组成主体。其通过推(或拉)手柄带动主轴，主轴带动轴套内弹簧片，当主轴转到一定位置时完成了轴套内弹簧储能，在弹簧片弹力作用下，轴套快速旋转，带动焊接在轴套上的联杆，联杆带动固定在开关横梁上的拉杆，拉杆带动横梁及固定在横梁上的刀片组件在导轨内上下快速滑动，从而实现开关快速分闸和合闸。

Description

熔断器式负荷隔离开关

技术领域

本发明涉及一种隔离开关，更具体地来说，特别涉及一种熔断器式负荷隔离开关。 

背景技术

熔断器是利用过载或短路电流将熔体熔断后，再依靠灭弧介质熄灭电弧以断开电路的电器。 

熔断器承担着保护电气设备和电网的重要任务，并且限制了不可避免的事故发生和确保了用户用电安全。 

按照保护对象特性的不同，熔断器分为二种类型：快速熔断器、普通熔断器。快速熔断器用于电子或电力电子器件(产品)保护，其它非电子或电力电子器件则用普通熔断器。 

熔断器一般由熔管、熔体、灭弧填充物、指示器、静触头座等构成。 

熔断器分限流式和非限流式两种。限流式熔断器的灭弧能力强，可以在短路电流上升到最大值之前灭弧。 

熔断器发展史简介 

1879年，最早的熔断器是由两根铁丝连接到一个金属球上，金属球用铅锡合金或其它低熔点导电材料制成，当有足够大的电流在足够长的时间内通过熔断器时，金属球会熔化而坠落，使得电路断开。 

为了用于高压线路的开断，英国人制造了造价很高的油浸式熔断器。美国也在较高电压下推广应用油浸式熔断器。 

高压喷射跌落式熔断器，开断能力在数百～几千安培，已经有一百多年的历史。有单端、双端和逐级排气三种。灭弧原理是利用熔体自身熔断，形成电弧，然后再电弧高温作用下，将灭弧管内的产气材料气化产生大量气体，再依靠此气体在电流过零时将电弧吹灭。 

高压限流式熔断器，主要用于3～35kV系统。它的基本结构都是由瓷管或环氧玻璃纤维管、绕于柱式骨架上的熔丝、灭弧介质和指示 触发器等组成。并在两端密封。它的触发器目前有三种：弹簧式、炸药式、鼓膜式。灭弧原理是靠石英砂的导热冷却作用，使得短路电流在达到最大值之前就被切断。因此，它的开断能力较大，开断时间也特别短。 

真空熔断器体积小，额定电流数百安培，开断电流可达30kA以上。 

不同熔断器组合组成全范围熔断器。 

由限流式和喷射式组成的高压全范围熔断器。限流式熔断器因石英砂具有限流作用，开断大故障电流能力很强，而开断低过载电流比较困难。将两者有点结合起来就可以组成全范围熔断器。 

限流式和真空式组成的全范围熔断器。真空熔断器的特点是对50kA以上不能起限流作用，而对小电流易于开断。因此它与限流式组合起来可以达到全范围保护的目的。 

熔体由两种不同熔点的金属串联构成的全范围熔断器。这种熔断器的熔体是由在带状银熔体中间串入一种熔点较低的金属构成，其外面套有产气的辅助灭弧管。 

采用冶金效应达到全范围保护的限流熔断器。它是在一般限流式熔断器的带状银熔体的表面敷置低熔点金属小球以构成冶金效应点，这样可利用冶金效应使熔体在较小电流时熔断以开断低过载电流，而利用一般限流式熔断器在大电流的限流作用开断大的短路电流。 

在正常工作时，熔断体的熔管和下动触头间是用活动关节锁紧，使动触头在静触头背面的弹簧的压力抵住保持合闸位置。当电力系统发生短路电流或过载电流时，熔断件迅速熔断，在熔断管内产生电弧，熔管内衬的产气材料在电弧作用下产生大量气体，使熔管内形成很高的压力，沿管内通道形成强烈的电弧纵吹，迅速从管内喷出，在电流过零点时将电弧熄灭。熔断件熔断后，活动关节释放，载熔件的动触头在静触头背面的弹簧压力和载熔件自身的重量而迅速跌落，形成隔离间隙。 

隔离开关是指没有灭弧装置，在大气中进行开断和关合高压交流 电路的开关电器。一般只能在无电流或接近无电流的情况下开断和关合电路。 

在电力系统中，隔离开关起下列作用： 

将电气设备与电网隔离以保证检修人员的安全； 

用以换接线路； 

用以关合和开断空载电力设备、电压互感器、避雷器等。 

鉴于隔离开关的工作特点，它在结构上必须满足下列要求： 

在断开状态下，应具有明显的间隙，以便清楚地鉴别被检修的设备是否与电网隔离，从而更好地保证检修工作人员的安全。 

同极触头间的间隙耐受电压应比每相导体对地绝缘的耐受电压大10～15％。这样，当电源侧出现危险的过电压时，首先是相对地或相间发生放电，而不致由于触头间隙击穿使过电压危险检修人员。 

由于必须在分开的状态下，隔离开关的触头必须敞露在大气中，对某些封闭式的组合电器是例外，因此，对户外式隔离开关，要求在分开时能破碎覆盖在触头上的一定厚度的冰层。 

在隔离开关本身或其操动机构上应有锁扣装置，以防其在通过短路电流时由于点动力作用而自动分开。 

带有接地装备的隔离开关，在其本身或操动机构上，应采取措施保证只在隔离开关触头分开后，接地装备的触头才能闭合，以及只有接地的触头分开后，隔离开关的触头才能闭合。 

隔离开关在关合和开断时，通常不要求保证一定的速度，所以大多是简单的手动操动机构进行操作。 

跌落式熔断器是10kV配电线路分支线和配电变压器最常见的一种短路保护开关，它具有经济、操作方便、适应户外环境性强等特点，被广泛应用于10KV配电线路和配电变压器一次侧作为保护盒进行设备投、切操作之用。 

熔丝管两端的动触头依靠熔丝系紧，将上动触头推入“鸭嘴”凸出部分后，磷铜片等制成的上静触头顶着上动触头，故而熔丝管牢固 地卡在“鸭嘴”里。当短路电流通过熔丝熔断时，产生电弧，熔丝管内衬的钢纸管在电弧作用下产生大量的气体因熔丝管上端被封死，气体向下端喷出，吹灭电弧。由于熔丝熔断，熔丝管的上下动触头失去熔丝的系紧力，在熔丝管自身重力和上、下静触头弹簧片的作用下，熔丝管迅速跌落，使电路断开，切除故障段线路或者故障设备。 

在现实中的10kV线路系统中和配电变压器上的熔断器不能正确动作，其原因之一是，电工素质差，责任心不强，常年不进行跌落式熔断器的维护和检修；原因之二是，跌落式熔断器的产品质量低劣，不能灵活的拉、合操作。两原因降低了跌落式熔断器的功能。现实中经常出现缺熔管、缺熔体或用铜丝、铝丝甚至于铁丝勾挂代替熔体的情况。使得线路的跳闸率和配电变压器的故障率居高不下。 

负荷开关是指能开断和关合额定负荷电流的开关，由于负荷开关使用方便，价格合理，有一定的灭弧能力，因此可用来开断和关合负荷电流和小干一定倍数的过载电流；也可以用来开断和关合比隔离开关允许容量更大的空载变压器，更长的空载线路，有时也用来开断和关合大容量的电容器组；负荷开关与限流熔断器串联组合可以代替断路器使用。即由负荷开关承担开断和关合小于一定倍数的过载电流，而由限流熔断器承担开断较大的过载电流和短路电流。 

已有的熔断器式负荷隔离开关，使用面极为广泛，但现有产品存在如下缺陷：开关刀片或触头上未安装防熔焊的铜石墨或铜钨合金灭弧触头，当开关带负荷分闸时，主刀和主触头接触面受电弧作用易烧伤，并且开关分闸时无明显断开点；开关不带速动操作机构，分合速度较慢，直接影响开关灭弧性能及使用寿命。 

发明内容

为了克服前述问题，本发明的目的在于提供一种用于交流50Hz，额定工作电压为400V配电线路中，作为接通和分断及过载、短路保护用的熔断器式负荷隔离开关。 

本发明提供的一种熔断器式负荷隔离开关，由操作手柄、支架、转轴、弹簧片(转轴内)、紧固件、档块、拉杆等组成开关储能速动操 作机构；由绝缘底板、支持件、触头、灭弧罩、弹簧钢圈(或片状弹簧钢片)、横梁、刀片组件、隔弧板、导轨等组成开关主体。 

前面所述的熔断器式负荷隔离开关，其特征在于：推(或拉)套在转轴上手柄，主轴带动轴套内弹簧片，当主轴转到一定位置时完成了轴套内弹簧储能，在弹簧片弹力作用下，轴套快速旋转，带动焊接在轴套上的联杆，联杆带动固定在开关横梁上的拉杆，拉杆带动横梁及固定在横梁上的刀片组件在导轨内上下快速滑动，从而实现开关的快速分合过程。 

前面所述的熔断器式负荷隔离开关，其特征在于：开关轴套内装弹簧存能装置，实现开关的高速分断和合闸，大大提高了开关分闸时灭弧性能。 

前面所述的熔断器式负荷隔离开关，其特征在于：开关刀片上装有铜石墨或铜钨合金弧触头，可有效防止开关分闸时刀片和主触头的熔焊。 

前面所述的熔断器式负荷隔离开关，其特征在于：刀片和触头间采用桥式双断口连接方式，使得开关分闸时弧光电流被一分为二，加上栅式灭弧罩，弧光电流会很快被消除；同时开关分闸时可见明显断开点，更换熔断丝也较为安全。 

前面所述的熔断器式负荷隔离开关，其特征在于：开关采用与变压器运行特性一致的栅式熔断丝片，作为线路短路和过载保护用，其动态过载能力强、短路时能快速熔断，且特性稳定、可靠。 

本发明的有益效果是将传统的熔断器、隔离器和负荷开关结合为一体的熔断器负荷开关组合电器，不仅可带负荷操作、而且限流特性明显，选择特性好，可以实现线路的最佳保护，可广泛应用于低压配电系统。 

在进行线路保护的方面，使用熔断器式负荷隔离开关进行线路保护具有熔断器和负荷开关双重特点。熔断器电流特性由熔断丝片的性能决定，熔断丝片的时间和电流特性曲线更接近被保护回路的热承受能力特性曲线，具有较好的过电流保护效果。熔断器式隔离开关可进 行额定负荷下的开合操作。虽然熔断器的熔断丝片只具有一次熔断功能，但采用该熔断器式隔离开关更换相同规格的熔断丝片，再次投入运行非常简便。熔断器式隔离开关在低压配电网络中可实现远距离监测功能。 

熔断器式负荷隔离开关区别于其它的熔断器组合电器，有明显的断开点，开关可以分断额定负荷，既可带负荷操作，符合负荷《低压配电设计规范》《GB50054-95》隔离电器断开时，应使所在回路与带电部分隔离断口可见明显端点的规定，又具备防止误动作功能。 

结构十分灵活，可上下进出线，拆卸方便，在分合操作及更换熔体时很安全，用时很短，安全防护等级达到I P20。 

熔断器式隔离开关不但适用于有电气专业人员管理维护场所的配电干线、动力支线上，也适用于非专业电气人员的操作。 

在低压配电设备领域，以该熔断器式负荷隔离开关作为主保护电器元件，具有体积小、容量大、分断能力高、限流特性明显、抗老化性能强、安全特性恢复能力好等优点，并且确保配电设备性能可靠、操作方便简单、安全稳定。柜(箱)门设置的可示窗口，可观察到熔断丝片是否熔断及开关的工作状态。 

在配电箱(柜)领域，动力配电箱(柜)以熔断器隔离开关作为主保护电器元件，具有体积小、容量大、性能可靠、操作简单、整体结构紧凑的优点，由于模块化安装使得调整扩容的灵活性极高，可现场拼装，施工方便。熔断器式负荷隔离开关直接挂接在母排上，节省了导线。维修人员可直接在现场带负荷操作开关，更换栅式熔断丝片。限流型熔断器可避免高至80kA短路电流引起的电动力冲击，使配电线路免受短路电流及过负荷电流的破坏。 

下面结合附图(取下一组灭弧罩及一张隔弧板后的示图)和实施例对本发明进一步说明。 

附图说明

图1表示本发明熔断器式负荷隔离开关主体示意图； 

图2表示本发明熔断器式负荷隔离开关断开状态侧面示意图(假想右边刀片组件上装有栅式熔断丝片)； 

图3表示本发明熔断器式负荷隔离开关俯视示意图。 

图中元器件名称：1.支架2.主轴3.上联接板4.主触头5.弹簧钢圈(或片状弹簧钢片)6.灭弧触头7.下连接板8.紧固件9.右档块10.左档块11.导轨12.支持件13.灭弧罩14.刀片组件15.栅式熔断丝片16.操作手柄17.横梁18.隔弧板19.绝缘底板。 

具体实施方式

本发明的一个实施例熔断器式负荷隔离开关如图1、图2、图3所示，其中图1是主体示意图，本领域技术人员可以通过图1对本发明有个整体的了解，从外观看一下整体发明的具体实物。其中图2是在闭合状态的情况下，本发明的侧面示意图，因为发明很多的状态，每一个状态都有不同的表现。其中图3是在未装熔断丝片的情况下，熔断器式负荷隔离开关的俯视示意图，让别人能看到里面具体的内部构造。 

由储能速动操作机构和主题两部分组成。其特征是：储能速动操作机构主要由：操作手柄(16)、支架(1)、主轴(2)、弹簧片(轴套内)、紧固件(8)、右档块(9)、左档块(10)拉杆等零部件组成；主体部分采用上下出头完全相同(上下联接板因与开关连接的方式不同而有所区别)和对称。中间通过刀片组件的桥式结构方式与上下触头的结合和分离；主要由： 

安装支架(1)上的绝缘底板(19)安装在上联接板(4)及下联接板(7)下的支持件(12)、支持件(12)上的灭弧罩(13)、上下主触头(4)上灭弧触头(6)、主触头(4)外面的弹簧钢圈(5)(或片状弹簧钢片)、横梁(17)、安装在横梁上的刀片组件(14)及隔弧板(18)、安装在绝缘地板(19)上的导轨(11)等零部件组成。拉动操作手柄(16)带动主轴(2)，主轴(2)反向带动轴套内弹簧片及紧固件(8)，当紧固件(8)转动至左档块(10)(见图2)时完成了轴套内弹簧分闸储能，在弹簧片弹力作用下快速旋转轴套，同时快速带动焊接在轴 套上的联杆，联杆向上带动固定在横梁(17)上的拉杆(拉杆和横梁通过销子连接)。拉杆快速向上拉动横梁(17)及固定在横梁(17)上的刀片组件(14)(横梁固定在绝缘底板两侧导轨内，横梁与刀片组件通过紧固件连接)，完成了开关的快速分闸过程；推动操作手柄(16)带动主轴(2)，主轴(2)带动轴套内弹簧片及紧固件(8)，当紧固件(8)转动至右档块(9)时完成了轴套内弹簧合闸储能，在弹簧片弹力作用下快速旋转轴套，同时快速带动焊接在轴套上的联杆，联杆向下带动固定在横梁(17)上的拉杆(拉杆和横梁通过销子连接)，拉杆快速向下拉动固定在绝缘底板(19)上的左右两侧导轨(11)内横梁(17)及固定在横梁(17)上的刀片组件(14)(横梁与刀片组件通过紧固件固定)，完成了开关的快速合闸过程。 

Claims (6)

1.一种熔断器式负荷隔离开关，其特征在于，包括：绝缘底板、支持件、灭弧罩、上下主触头、主触头上的灭弧触头、弹簧钢圈(或片状弹簧钢片)、横梁、刀片组件、隔弧板、导轨及储能速动操作机构等组成。

2.如权利要求1所述的熔断器式负荷隔离开关，其特征在于，储能速动操作机构包括：操作手柄、支架、主轴、轴套、弹簧片(轴套内)、紧固件、档块、拉杆等组成。

3.如权利要求1所述的熔断器式负荷隔离开关，其特征在于，推动操作手柄带动主轴，主轴带动轴套内弹簧片及紧固件，当紧固件转到至右档块时完成了轴套内弹簧合闸储能，在弹簧片弹力作用下快速旋转轴套，同时快速带动焊接在轴套上的联杆，联杆向下带动固定在横梁上的拉杆，拉杆快速向下拉动固定在绝缘底板上的左右两侧导轨内横梁及固定在横梁上的刀片组件，横梁与刀片组件通过紧固件固定，完成了开关的快速合闸过程。

4.如权利要求1所述的熔断器式负荷隔离开关，其特征在于，拉动操作手柄带动主轴，主轴反向带动轴套内弹簧片及紧固件，当紧固件转动至左档块时完成了轴套内弹簧分闸储能，在弹簧片弹力作用下快速旋转轴套，同时快速带动焊接在轴套上的联杆，联杆向上带动固定在横梁上的拉杆，拉杆和横梁通过销子连接，拉杆快速向上拉动横梁及固定在横梁上的刀片组件，横梁固定在绝缘底板两侧导轨内，横梁与刀片组件通过紧固件连接，完成了开关的快速分闸过程。

5.如权利要求1所述的熔断器式负荷隔离开关，其特征在于，在安装有刀片组件的横梁上，刀片组件及刀片组件与横梁两侧导轨间插入绝缘阻燃隔弧板。

6.如权利要求1所述的熔断器式负荷隔离开关，其特征在于，分别在上下主触头端部安装有灭弧触头。