CN1050788A

CN1050788A - 高压开关设备的接地开关

Info

Publication number: CN1050788A
Application number: CN 89107717
Authority: CN
Inventors: 宁静
Original assignee: HIGH-VOLTAGE SWITCH FACTORY XINYANG CITY HENAN PROV
Current assignee: HIGH-VOLTAGE SWITCH FACTORY XINYANG CITY HENAN PROV
Priority date: 1989-10-04
Filing date: 1989-10-04
Publication date: 1991-04-17

Abstract

本发明涉及一种3-35KV交流金属封闭开关设备用的接地开关，其触刀由动触头5和分流磁锁板6 连接构成，分流磁锁板6用既导电又导磁的金属材料制造，并且被分割，大电流通过该板时，两块触刀产生磁场使它们相互吸引，对静触头5产生足够大的触头压力，保证动、静触头可靠接触。电流消失时，操作力很小。本发明接地开关设有导电平衡轴14，其重量和所有触刀的重量相当，有利于触刀合闸，还设有锁定装置，一旦合闸可以防止误动作。

Description

本发明涉及一种接地开关，特别是3-35KV交流金属封闭开关设备用的接地开关。

高压开关设备一般都装有接地开关，它是一种检修时保证人身安全的机械接地装置。

图1和图2所示是高压开关设备的接地开关（以下简称接地开关）的基本结构。

该接地开关包括有一个由左、右端梁和中部横梁连接构成的安装底架;固定在横梁上的绝缘子3;固定于绝缘子3顶部的静触头2，通过连接母线，静触头的一端和主母线相通，另一端可与触刀1接通或断开;由端梁支承能够旋转的主轴11，在主轴11的一端连接有锥齿轮6、转轮12和凸轮5;有一固定在凸轮5和端梁上的蓄能弹簧7;在主轴上还固定有1-3对触刀1，每对触刀依靠触头弹簧4的压力来保证与静触头2可靠接触;有一连接在主轴11和横梁上的软连接9;固定在横梁上的合闸限位螺钉8;固定在端梁上的接地片10。

在操作接地开关时，外力使锥齿轮6转动，带动主轴11和转轮12旋转，转轮12上的销钉推使凸轮5旋转，凸轮5使蓄能弹簧7压缩，当主轴11由下限开始动作15度之后，弹簧能量释放，触刀1随主轴11快速移动到静触头2的接触面上，实现快速合闸。

当接地开关在主母线带电情况下接通时，电流即从主母线上通过静触头2、触刀1、主轴11、软连接9、横梁和端梁以及接地片10流向大地。

处于这种情况下的局部电路如图3和图4所示。

如图3所示，由于电路流通的结果，就有电动力F₁作用在触刀1上，F₁是触头回路产生的，F₁是使触刀1沿分闸方向移动的推斥力。同时还有电动力F₂作用在两片触刀a、b上，E₂是电流流过触刀1所产生的电动力，F₂是使触刀1离开静触头2的涨开力，如图4所示。

由于大电流通过触头，触头间产生了电动力F₁和F₂，其结果是使触刀1和静触头2之间的接触压力减少，为此，现有的接地开关均采用触头弹簧4来保证触头压力。比如，热稳定电流（2秒）为31.5KA的接地开关，触头弹簧对触头接触面的正压力在45-50Kg之间（单相），三相弹簧压力应在135-150Kg之间，可见其操作力之大。使用实践表明，现有接地开关未能解决大电流产生的电动力斥开触头和触头振动等问题。按国标和国际电工标准，接地开关应能通过31.5KA4秒短时大电流试验，但是现有的接地开关均未能通过上述试验。

浙江省江山开关厂的两种产品说明书公开了上述现有接地开关的基本结构和有关数据，该厂产品JN口-10/I型高压接地开关在试验中存在上述问题或不足。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够使触刀之间产生相互吸引的电动力（电磁力）代替触头弹簧产生的触头压力的，能够使静触头产生有利于触刀关合的电动力的，具有利用杠杆原理设置的能够推动触刀关合的部件、能够防止合闸后发生误动作的装置、不仅操作力比较小而且能够满足关合和通过短时大电流试验要求的高压开关设备用的接地开关。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：本发明的高压开关设备的接地开关，包括有一个由左右端梁和中部横梁连接构成的安装底架，固定在横梁上的绝缘子，固定于绝缘子顶部的静触头，由端梁支承能够旋转的主轴，与主轴连接为一体的触刀，触刀可移动到与静触头接通或断开的位置，一个固定在主轴和底架上，以蓄能弹簧为驱动元件控制触刀运动的操作机构，以及固定在底架和主轴上的限位定位部件和接地部件。特别是静触头为异形结构，近似于水平放置的瓦刀形，其单头端固定在绝缘子上，双头端的上部平面与主母线直接相连，双头端的下部侧面与所述触刀接通或断开，主母线和触刀位于绝缘子的同一侧面，双头端的上部和下部之间有加强筋。所述的触刀包括自上而下顺序排列的接触、分流和定位三个部分，它们被成型或连接为一体，可以接触件与分流定位件或者接触分流件与定位件连接为一体，任何情况下，触刀的接触和分流部分都被均匀分割为2-4个支片，至少应保证触刀的分流部分是用既导电又导磁的金属材料制造的。在主轴的下方位设有一根固定于所述触刀的定位部分，其重量与所有触刀重量相当的导电平衡轴。在主轴端部设有一个能够控制蓄能弹簧和主轴以及触刀动作的锁定装置。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：在静触头4双头端的上部设有二个或四个供主母线连接用的螺孔，双头端下部侧面的垂直距离与两块触刀接触部分的装配垂直距离相一致，以接触部分与静触头4在接触时实现动配合为度。所说的触刀是由两块动触头（接触件）5和上中部被均匀分割成两条带状刀片的分流磁锁板（分流定位件）6可拆卸的连接构成。两条带状刀片的分割间距和两块动触头5的装配间距都等于5-8毫米。对应平行的两块触刀通过其定位部分的孔分别与主轴7和导电平衡轴14焊接，焊接间距为12-15毫米。当主轴7转动时，导电平衡轴14和所有触刀的动触头5同时绕主轴7作曲线运动。所说触刀的动触头5是用铜板制造的，分流磁锁板6是用钢板制造的。所说的锁定装置，包括一个固定在主轴7上，端部有扇形搭接面的定位轮17;一个一端有半圆形搭接面另一端有肩轴的拐臂2，拐臂2和定位轮17搭接，其搭接面之间有20度自由角，拐臂2可绕主轴7转动;一个固定在拐臂2肩轴处的凸轮18;一个固定于凸轮18侧面上圆周面上有凹槽的锁定板15;一个锁扣16，其一端用锁钉固定在端梁1上，另一端被弹簧压住扣入锁定板15的凹槽内，锁扣16能被凸轮18顶起绕锁钉转动而脱离锁定板15。

附图的图面说明如下：

图1至图4是现有接地开关的附图，其中的标号与其他附图的标号无关。图1是JN口-35型户内高压接地开关的俯视图，图2是图1的右视图，图1和图2反映了现有接地开关的基本结构。图3和图4是现有接地开关的局部电路图，也是触头的电动力分析示意图。

图5至图21是本发明接地开关的附图。

图5及图6是一个接地开关的主视图及俯视图，本发明的一个实例。

图7是图5中B-B处剖面图，是本发明一个接地开关的锁定装置的结构示意图。

图8是图5中A-A处右视图。

图9、图10及图11是图5、图6及图8中接地开关的局部电路示意图，也是触头的电动力（电磁力）分析示意图。

图12及图13是本发明接地开关静触头的正视及俯视部分的剖面图，是一个静触头实例。

图13是图12A-A处剖面图。

图15、图16及图17是本发明接地开关的另一个静触头实例，分别是正视图、剖面图及俯视图。

图18及图19是本发明接地开关的一个分流磁锁板实例，分别是正视图及A-A剖面图。

图20及图21是本发明接地开关的一个动触头实例，分别是正视图及A-A剖面图。

本发明下面将结合实施例及其附图作进一步祥述：图5至图8是热稳定电流（4秒）值等于或小于31.5KA的高压开关设备的接地开关实施例。

本发明接地开关由导电系统、锁定装置、快速合闸装置及绝缘子组成。该接地开关包括一个由左角钢1、右角钢10和中部槽钢8焊接构成的安装底架。三个绝缘子3通过螺栓固定在槽钢8上面。三个静触头4的单头端通过四个螺栓固定在绝缘子3的顶部，主母线接头被螺栓紧固在双头端上部平面的螺孔处。一根主轴7在角钢1和角钢10的孔内可以旋转，旋转角度由锁定装置控制。在主轴7的下方位有一根导电平衡轴14，主轴7和轴14穿过六块分流磁锁板6的两个定位孔6a和6b（见附图18），按照规定的尺寸位置焊接。12块动触头5分别按二块一组用螺栓螺母固定在分流磁锁板6的上端，5和6组成触刀。轴14和轴7及槽钢8之间有软连接9，槽钢8上有接地片以及与接地干线连接用的安装孔。当动触头5与静触头4接通时，零件4、5、6、7、8、9、14及接地片组成导电系统。本发明接地开关有锁定装置，它包括一个用锁钉固定在主轴7未端的定位轮17，定位轮17的端部有断面为扇形的搭接面。一个一端有断面为半圆形的搭接面另一端有肩轴的拐臂2，拐臂2和定位轮17通过搭接面搭接，它们的搭接面之间有20度自由角，拐臂2与主轴7为动配合，因此可以转动。一个用锁钉固定在拐臂2肩轴上的凸轮18，一个用锁钉固定在凸轮18侧面上圆周面上有凹槽的锁定板15。零件15、18和2固定连接为一体，凸轮18的凸块和锁定板15的凹槽的位置，由锁定和解锁的要求而确定。一个锁扣16，锁扣16的一端用锁钉固定在右角钢1上，另一端被固定在右角钢1上的弹簧压住而扣入锁定板15的凹槽内，当凸块顶起锁扣16的自由端时，锁扣16绕锁钉转动而脱离锁定板15。本发明接地开关还有一个快速合闸装置，它包括蓄能弹簧11、拉板12和杠杆13，其原理和作用与现有技术一样，其具体结构属公知技术，不再赘述。

下面描述的是操作，接地开关在高压开关设备中，当断路器接通时，即正常供电情况下，接地开关处于分闸状态，静触头4和动触头5相互分离，二者之间保持确定的断口距离。当断路器分断并退出工作位置需要检修路线时，即在停电检修时，接地开关合闸。外力使拐臂2沿合闸方向转动，拐臂2通过搭接面带动定位轮17，从而带动主轴7以及导电平衡轴14和触刀（动触头5和分流磁锁板6）转动或移动，当主轴7转动时，蓄能弹簧11被压缩蓄能，当转过20度角后，弹簧能量释放，实现快速合闸，即动触头5与静触头4双头端下部侧面迅速接触。此时，随着拐臂2、定位轮17和主轴7一起转动的锁定板15的凹槽到达锁扣16的自由端下，在弹簧力作用下，自由端的半圆头进入凹槽内，实现锁定，即主轴7和触刀不能离开确定的位置。需要分闸时，外力操动拐臂2沿分闸方向转动，当拐臂2在20度自由角内转动中，带动凸轮18顶起锁扣16的自由端，使自由端的半圆头离开锁定板15的凹槽，拐臂2才能够通过搭接面压定位轮17，从而带动主轴7和触刀沿分闸方向转动，实现分闸。

当接地开关在主母线带电情况下合闸时，电流即从主母线上通过静触头4、动触头5、分流磁锁板6、主轴7、软连接9、槽钢8以及接地片流向大地，三相通过接地开关的导电系统接地。

处于这种情况下的局部电路如图9、图10和图11所示。图9至图11表示触头间电动力关系。

如图10所示，由于本发明采用了触刀顶部进线方式，使进线电流向绝缘子端即向合闸方向流动，大电流产生一个使触刀向合闸方向移动的电动力F₁′。进线方式的改变，使电动力变有害为有利。

如图9所示，由于本发明将触刀分割为两片，每片上所产生的电动力F与F′互相抵消，有利于触刀向合闸方向移动。

如图11所示，由于触刀的分流磁锁板6是用既导电又导磁的金属材料制造的，而且两块触刀分割为四片，将每相电流分为四个支路，如图6中a、b、c、d四个支路，每个支路的电流方向是相同的，不仅触刀内支路上的电动力相互抵消，而且每个支路上产生的磁场，使两块触刀上的刀片相互吸引，这种相互吸引的电动力（电磁片）F₃，对触刀产生很大的压力，从而使触刀的动触头5对静触头4产生足够的正压力，随着电流的增大此压力成正比增大，克服电动力F₂后，还能保证动、静触头可靠接触。当电流消失时该触头压力大大减小，故合闸和分闸的操作力都很小。

下面描述的是关键零件

图12、图13及图14是20KA接地开关适用的静触头。其双头端的上部平面有两个接线螺孔，其双头端下部接触面的间距较小，即下部的厚度或宽度较小，与此相应的两块触刀间的垂直距离比较小。两块触刀的焊接间距为12毫米。

图15、图16及图17是31.5KA接地开关适用的静触头，双头端上部平面有四个接线螺孔，下部接触面厚度较大，相应的两块触刀的焊接间距为15毫米。

图18及图19是触刀的分流磁锁板6的结构示意图。这种将一块板分割为两个支片的形式，适用于热稳定电流（4秒）值为31.5KA以下的接地开关。31.5KA以上的可选用分割为3片或4片的分流磁锁板。

图20及图21是触刀的动触头5的结构示意图。动触头5和分流磁锁板6的连接应当可靠，所以动触头5板面上有四个以上的连接孔。

触刀是本发明接地开关的关键部件，如果有一种既导电又导磁的金属材料，能够全面满足触刀的功能要求，且价格适当，那么，触刀最好是采用整体结构。采用接触件、分流件、定位件连接方式，其连接关系复杂。现有条件下，本发明采用了接触件独立，分流和定位合为一体。当然也可以采用定位独立，接触和分流合为一体，但是考虑到分流部分选用钢板，钢板作为触头其导电性能不如铜板，故没有选用这一方式。

根据短时电流的大小和触刀材料的物理性能，通过计算，确定触刀的面积和两块触刀间的距离，可以计算出理想的触头压力。例如，10KV，31.5KA接地开关，分流磁锁板用钢板加工，计算确定分流磁锁板的尺寸为：长190毫米，分割间距6毫米，刀片宽50毫米，厚5毫米。该板焊接间距12毫米。样机模拟试验结果是，顺利通过了33KA2.2秒和32.8KA4.05秒短时大电流试验。

根据本发明可以设计6-35KA户内单相接地开关、三相接地开关、带接地隔离开关、带接地负荷开关。相间距离：6-10KA，三相接地开关可选用200;230;250（毫米）。35KA，三相接地开关可选用460毫米。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、采用既导电又导磁的金属材料制造分流磁锁板，利用两个以上导体分流的方法，当大电流通过触刀时，产生磁场，使两个触刀相互吸引，产生足够大的触头压力，保证动、静触头可靠接触。取消了现有技术的触头弹簧部件。当电流消失时，触头压力恢复到起始的很小的压力，因此，操作力很小。

2、采用触刀顶部进线方式，使静触头产生有利于触刀关合的电动力，同时采用导电平衡轴与所有触刀重量相当匹配的措施，利用惯性力推动触刀关合，保证接地开关具有快速关合功能。

3、增加了锁定装置，比单纯的定位部件可靠，有效地防止误动作。

4、由于操作力很小，便于实现自动化操作和制造组合式开关设备。

5、可按电压电流等级统一零件规格，生产系列化产品。

总之，本发明接地开关能够满足热稳定性和电稳定性以及关合功能的要求。

文件名称页行补正前补正后

说明书 5 7、8 锁钉销钉

7 7、11、12、15、18 锁钉销钉

9 17 磁片磁力

Claims

1、一种接地开关，特别是一种3-35KV交流金属封闭开关设备用的接地开关，包括一个由左、右端梁和中部横梁连接构成的安装底架，固定在横梁上的绝缘子，固定于绝缘子顶部的静触头，由端梁支承能够旋转的主轴，与主轴连接为一体的触刀，该触刀可移动到所述静触头接通或断开的位置，一个固定在主轴和底架上，以蓄能弹簧为驱动元件控制所述触刀运动的操作机构，以及固定于底架和主轴上的限位定位部件和接地部件，其特征在于：

a.静触头为异形结构，近似于水平放置的瓦刀形，其单头端固定在绝缘子上，双头端的上部平面与主母线直接相连，双头端的下部侧面与所述触刀接通或断开，主母线和触刀位于绝缘子的同一侧面，双头端的上部和下部之间有加强筋，

b.触刀包括自上而下顺序排列的接触、分流和定位三个部分，它们被成型或连接为一体，可以接触件与分流定位件或者接触分流件与定位件连接为一体，任何情况下，触刀的接触和分流部分都被均匀分割为2-4个支片，

c.至少应保证触刀的分流部分是用既导电又导磁的金属材料制造的，

d.在主轴的下方位设有固定于所述触刀的定位部分，其重量与所有触刀重量相当的导电平衡轴，

e.在主轴端部设有一个能够控制蓄能弹簧和主轴以及触刀动作的锁定装置。

2、按照权利要求1所述的接地开关，其特征在于所说静触头4双头端的上部有2个或4个供主母线连接用的螺孔，双头端下部两个侧面的垂直距离与两块触刀接触部分的装配垂直距离一致，以接触部分与静触头4在接触时实现动配合为度。

3、按照权利要求1所述的接地开关，其特征在于所说的触刀，是由两块动触头（接触件）5和上中部均匀分割成两条带状刀片的分流磁锁板（分流定位件）6可拆卸的连接构成，两条带状刀片的分割间距和两块动触头5的装配间距都等于5-8毫米，对应平行的两块触刀通过其定位部分的孔分别与主轴7和导电平衡轴14焊接，焊接间距为12-15毫米，当主轴7转动时，导电平衡轴14和所有触刀的动触头5同时绕主轴7作曲线运动。

4、按照权利要求1所述的接地开关，其特征在于所说触刀的动触头5是用铜板制造的，所说的分流磁锁板6是用钢板制造的。

5、按照权利要求1所述的接地开关，其特征在于所说的锁定装置，包括一个固定在主轴7上，端部有扇形搭接面的定位轮17，一个一端有半圆形搭接面另一端有肩轴的拐臂2，拐臂2和定位轮17搭接，其搭接面之间有20度自由角，拐臂2可绕主轴7转动，一个固定在拐臂2肩轴上的凸轮18，一个固定于凸轮18侧面上圆周面上有凹槽的锁定板15，一个锁扣16，其一端用销钉固定在端梁1上，另一端被弹簧压住扣入锁定板15的凹槽内，锁扣16能够被凸轮18顶端绕销钉转动而脱离锁定板15。