CN105719899A - 智能高压双电源真空断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能高压双电源真空断路器，包括真空断路器本体和双电源投切机构；真空断路器本体包括壳体、进电接线柱、出电接线柱、真空开关管以及分合闸操动机构；双电源投切机构包括切换主轴、隔离刀、主接电柱、副接电柱、切换驱动机构；各隔离刀和相应一个进电接线柱电连接；真空断路器本体的壳体包括上壳体和下壳体；各真空开关管位于上壳体中；进电接线柱固定设置在上壳体的顶壁上；出电接线柱伸出上壳体的侧壁；绝缘拉杆的下端向下伸出上壳体的底壁直至下壳体中；分合闸主轴、分合闸拐臂组件以及操动机构位于下壳体中。本发明使得单台真空断路器即可实现高压双电源的自动切换。

Description

智能高压双电源真空断路器

技术领域

本发明属高压开关设备技术领域，具体涉及一种智能高压双电源真空断路器。

背景技术

在电力网络中，有许多用户对供电可靠性要求很高，例如煤矿和炼油厂，这些单位一旦发生停电事故，将会给单位带来重大的经济损失甚至造成人员伤亡，所以在这些单位的供电系统中，都需要备有主电源和备用电源，当主电源出现停电事故时，备用电源必须立即投入恢复供电，为了实现这个目的，需要通过双电源切换机构在主电源和备用电源之间进行自动切换。

传统的双电源切换机构是采用两台高压开关柜加一套极其复杂的电气联锁装置，严防两条回路并列运行。这种双电源装置有以下三大缺陷：（1）闭锁不可靠：目前，电气连锁可靠性太低，严禁使用，机械连锁装置国家又无统一设计规范标准，只能由各地自行设计、改造。（2）操作复杂，且容易卡塞，造成电力事故；（3）投资大，需购两台开关柜，然后设计闭锁装置，再改装到开关柜上。

另外，国内的双电源切换机构一般是采用两台高压断路器，把每台高压断路器的进线端各接一路电源，然后将两台高压断路器的出线端并接在一起，并通过电气联锁装置实现对主电源和备用电源进行迅速切换。这种的双电源切换机构的缺点是工作可靠性较差，并可能导致严重事故；例如是当主电源供电电路停电进行例行检修时，可能会将主电源连接的高压断路器中的线圈烧毁掉，但是该高压断路器中的电路仍保持通路状态，此时，该种双电源切换机构中的另一台高压断路器会马上接上备用电源继续供电，这样将导致原本已经应当断电的主电源供电电路也带电，很容易导致检修主电源电路的维修人员发生触电事故。此外，由于需购两台高压断路器，投资也比较大。

此外，专利文献CN101430986A公开了一种户外高压永磁式真空断路器，包括底座、设置在底座上的三个极柱和设置在底座内的永磁式操作机构；该种真空断路器可以有效用于单电源的通断，但单台该种真空断路器不能实现双电源切换。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现双电源自动切换的智能高压双电源真空断路器。

实现本发明目的的技术方案是：一种智能高压双电源真空断路器，包括真空断路器本体和双电源投切机构；真空断路器本体包括壳体、设置在壳体顶端的进电接线柱、设置在壳体侧端的出电接线柱、具有动触头和静触头的真空开关管以及用于带动动触头进行分合闸动作的分合闸操动机构；分合闸操动机构包括分合闸主轴、设置在分合闸主轴上的三个分合闸拐臂组件、连接相应一个动触头和相应一个分合闸拐臂组件的绝缘拉杆以及用于带动分合闸主轴往复运动的操动机构；所述双电源投切机构包括切换主轴、固定设置在切换主轴上的隔离刀、设置在切换主轴一侧的主接电柱、设置在切换主轴另一侧的副接电柱、用于带动切换主轴往复转动的手电动切换驱动机构；各隔离刀和真空断路器本体中的相应一个进电接线柱电连接；隔离刀随着切换主轴转动而转动；真空断路器本体的壳体包括上壳体和下壳体；所述各真空开关管位于上壳体中；进电接线柱固定设置在上壳体的顶壁上；出电接线柱伸出上壳体的侧壁；绝缘拉杆的下端向下伸出上壳体的底壁直至下壳体中；分合闸主轴、分合闸拐臂组件以及操动机构位于下壳体中；切换主轴转动设置在上壳体的顶壁上；双电源投切机构还包括固定设置在切换主轴一侧端的传动轮；手电动切换驱动机构设置在下壳体中，手电动切换驱动机构带动传动轮往复转动。

上述方案中，手电动切换驱动机构包括具有减速齿轮组件的驱动电机以及驱动轮，驱动电机通过减速齿轮组件带动驱动轮往复转动；驱动轮通过皮带或链条带动传动轮往复转动；上壳体中设有用于皮带或链条穿过的传动通孔。

上述方案中，双电源投切机构中还包括手动投切机构；手动投切机构包括电磁式离合机构和手动切换手柄；手动切换手柄和驱动轮同轴且同步转动。

上述方案中，减速齿轮组件通过电磁式离合机构带动驱动轮往复转动。

上述方案中，当电磁式离合机构通电时，减速齿轮组件通过电磁式离合机构带动驱动轮往复转动，当电磁式离合机构断电时，减速齿轮组件不再通过电磁式离合机构带动驱动轮，且减速齿轮组件不阻碍驱动轮的转动；隔离刀具有三个工位，第一工位是和主接电柱电连接的位置，第二工位是和副接电柱电连接的位置，第三工位是垂直于真空断路器本体顶壁的位置，该位置为维修工位。

上述方案中，真空开关管的数量是三个，各真空开关管中的静触头和动触头均沿铅垂线设置，静触头位于动触头的上方；各进电接线柱和相应一个静触头电连接。

上述方案中，切换主轴设置在真空断路器本体顶壁的中部，切换主轴平行于分合闸主轴；主接电柱和副接电柱分别设置在真空断路器本体顶壁的两端。

上述方案中，出电接线柱包括三个主出电接线柱和三个次出电接线柱；三个主出电接线柱设置在壳体的一侧端，三个次出电接线柱设置在壳体的另一侧端；各动触头通过软连接和一个主出电接线柱及一个次出电接线柱电连接。

上述方案中，操动机构采用弹簧式操动机构或永磁式操动机构，该弹簧式操动机构或永磁式操动机构包括设置手动分合闸手柄和手动储能手柄；手动分合闸手柄和手动储能手柄转动设置在下壳体的外壁上。

上述方案中，弹簧式操动机构设有输出轴、输出拐臂、传动轴和传动拐臂；输出轴通过输出拐臂带动传动轴往复转动，传动轴通过传动拐臂带动分合闸主轴沿水平方向往复移动，分合闸主轴再通过三个分合闸拐臂组件同步带动三个绝缘拉杆沿铅垂线方向往复移动，最终带动三个动触头往复移动进行分合闸动作；传动轴垂直于分合闸主轴。

本发明具有以下优点：结构较为合理紧凑，占用空间较小，性能稳定可靠。

附图说明

图1是本发明第一种结构的一种立体结构示意图；

图2是图1所示真空断路器从另一角度观察时的一种立体结构示意图；

图3是图1所示真空断路器从另一角度观察时的一种立体结构示意图；

图4是图1所示真空断路器的一种内部结构示意图；

图5是图1所示真空断路器的一种爆炸图；

图6是图1所示真空断路器中隔离刀和滑接式接电端子组件的一种结构示意图；

图7是图6所示真空断路器中隔离刀和滑接式接电端子组件的一种爆炸图；

图8是图1所示真空断路器中刀杆和拉簧组件的一种结构示意图；

图9是本发明第二种结构的一种立体结构示意图；

图10是本发明第三种结构中隔离刀和滑接式接电端子组件的一种结构示意图；

图11是本发明第四种结构的一种内部结构示意图。

具体实施方式

（实施例1、投切机构）

图1至图8显示了本发明第一种实施方式。

本实施例是一种智能高压双电源真空断路器，见图1至图8所示，包括真空断路器本体1和双电源投切机构2。

真空断路器本体包括壳体11、设置在壳体顶端上的进电接线柱12、设置在壳体侧端上的出电接线柱13、具有动触头14和静触头15的真空开关管16以及用于带动真空开关管中动触头进行分合闸动作的分合闸操动机构3。

本实施例中，真空开关管16的数量是三个，各真空开关管中的静触头15和动触头14均沿铅垂线设置，静触头位于动触头的上方；各进电接线柱12和相应一个静触头15电连接。

本实施例中，出电接线柱13包括三个主出电接线柱13A和三个次出电接线柱13B；三个主出电接线柱设置在壳体的一侧端，三个次出电接线柱设置在壳体的另一侧端；各动触头通过软连接和一个主出电接线柱及一个次出电接线柱电连接。

分合闸操动机构包括分合闸主轴31、设置在分合闸主轴上的三个分合闸拐臂组件32、三个连接相应一个动触头和相应一个分合闸拐臂组件的绝缘拉杆33、用于带动分合闸主轴往复运动的操动机构34；本实施例中的操动机构采用弹簧式操动机构，该弹簧式操动机构包括设置在壳体外的手动分合闸手柄35和手动储能手柄36；在具体实践中，也可以采用永磁式操动机构，均是可行的。

本实施例中真空断路器本体的壳体设有上壳体111和下壳体112；所述各真空开关管位于上壳体中；进电接线柱向上伸出上壳体的顶壁；主出电接线柱和次出电接线柱分别沿水平方向伸出上壳体的两侧壁；绝缘拉杆的下端向下伸出上壳体的底壁直至下壳体中；操动机构、分合闸主轴和拐臂组件位于下壳体中，手动分合闸手柄和手动储能手柄设置在下壳体的外壁上。

见图3和图4所示，本实施例中的弹簧式操动机构设有输出轴341、输出拐臂342、传动轴343和传动拐臂344；输出轴通过输出拐臂带动传动轴往复转动，传动轴通过传动拐臂带动分合闸主轴31沿水平方向往复移动，分合闸主轴再通过三个分合闸拐臂组件32同步带动三个绝缘拉杆33沿铅垂线方向往复移动，最终带动三个动触头往复移动进行分合闸动作。传动轴垂直于分合闸主轴。

所述双电源投切机构包括切换主轴21、固定设置在切换主轴上的三个隔离刀22、设置在切换主轴一侧的三个主接电柱23A、设置在主轴另一侧的三个副接电柱23B、用于带动切换主轴往复转动的手电动切换驱动机构24；各隔离刀和真空断路器本体中的相应一个进电接线柱电连接。

切换主轴设置在真空断路器本体顶壁的中部，切换主轴平行于分合闸主轴；主接电柱和副接电柱分别设置在真空断路器本体顶壁的两端，切换主轴转动时，带动各隔离刀进行电源切换；本实施例中的隔离刀具有三个工位，第一工位是和主接电柱电连接的位置，第二工位是和副接电柱电连接的位置，第三工位是垂直于真空断路器本体顶壁的位置，该位置为维修工位。

本实施例中，双电源投切机构还包括固定设置在切换主轴一侧端的传动轮26；手电动切换驱动机构设置在下壳体中，手电动切换驱动机构包括具有减速齿轮组件261的驱动电机262以及驱动轮263，驱动电机262通过减速齿轮组件261带动驱动轮263往复转动；驱动轮通过皮带或链条带动传动轮往复转动；上壳体中设有专为该皮带或链条预留的传动通孔113。

为了能够手动进行双电源切换，本实施例的双电源投切机构中还包括手动投切机构；手动投切机构包括电磁式离合机构和手动切换手柄25；手动切换手柄和驱动轮共用同一转轴且同步转动。减速齿轮组件261通过电磁式离合机构带动驱动轮往复转动；当电磁式离合机构通电时，减速齿轮组件能够通过电磁式离合机构带动驱动轮往复转动，当电磁式离合机构断电时，减速齿轮组件不能通过电磁式离合机构带动驱动轮，且减速齿轮组件也不阻碍驱动轮的转动。电磁式离合机构的结构和工作原理是本领域技术人员的公知常识，申请人在此不再详细描述。手动切换手柄转动设置在下壳体的外壁上。

各主接电柱和副接电柱均包括水平设置的绝缘封铸部231、接电端子部232和卡接端子部233；绝缘封铸部固定设置在上壳体顶壁上；接电端子部沿水平方向向外伸出上壳体，且位于绝缘封铸部内部；卡接端子部沿水平方向向内伸出绝缘封铸部，且位于上壳体顶壁上方；所述接电端子部的中心处内设用于和外接电源电连接的凹孔，卡接端子部用于和隔离刀电连接。

切换主轴采用绝缘材料制成六角柱状；各隔离刀采用导电材料制成，各隔离刀包括固定在切换主轴上的接电部221、从接电部的外周壁上凸出形成的基杆部222、设置在基杆部两侧壁上的两个刀杆223和用于弹性连接两个刀杆的拉簧组件224；两个刀杆的一端通过螺栓组件固定设置在基杆部上；拉簧组件包括拉簧225，拉簧的一端勾挂在在一个刀杆上，拉簧的另一端勾挂在另一个刀杆上；两个刀杆的另一端夹合形成一个接电卡槽28；各隔离刀在随着切换主轴转动的过程中，利用该接电卡槽卡接在相应一个卡接端子部上；由于具有拉簧，可以保证两个刀杆和卡接端子部具有较好的夹接强度，保证接电的稳定性。接电部的中心处设有六角轴孔220，切换主轴穿过六角轴孔。

为了进一步提升隔离刀的接电稳定性，本实施例的各拉簧组件还包括一个滑管226和两个防脱挂钩227；两个刀杆的中端设有连接孔228；滑管的两端分别位于相应的两个连接孔中，且滑管的两端伸出至两刀杆外侧，滑管两端还各设有两个缺口229；各防脱挂钩位于滑管的一端，各防脱挂钩的两端位于两个轴向缺口中并抵接在相应一个刀杆的外侧壁上；拉簧沿滑管轴向设置，拉簧的两端各自勾挂在相应一个防脱挂钩的中端上。这种结构和仅采用一个拉簧相比，结构上虽然较为复杂，但是性能稳定可靠，且外观较为美观。

为增加绝缘性能，两个隔离刀之间的切换主轴轴杆上，还设有绝缘材料制成的多个防爬电环27。

真空断路器本体还包括固定设置在各进电接线柱上的滑接式接电端子组件17；各滑接式接电端子组件包括固定设置在各进电接线柱上的接电基座171；接电基座顶端设有弧形接电板部172；弧形接电板部172的顶部内壁上固定设有滑接接电片173；本实施例中，各隔离刀的接电部221是圆管形状，其外周壁上设有圆滑的滑接面2211；滑接面压接在相应一个滑接接电片173上；各隔离刀在随着切换主轴转动的过程中，其滑接面2211始终压接在滑接接电片上。

本实施例中，从上往下看，弧形接电板部的形状成“王”字形，弧形接电板部的中心处设有一安装孔176，各进电接线柱的顶端设有螺孔；螺栓插设在该安装孔中把接电基座压接固定设置在进电接线柱上。

在沿着切换主轴的中心轴线方向上，弧形接电板部两端的临近边缘处的内壁上，各设有一个卡接槽174；滑接接电片的两侧边沿处设有和所述卡接槽适配的卡接部175，各卡接部嵌置固定在相应一个卡接槽中。本实施例中，各卡接部是把滑接接电片边缘处板体冲切并向下折弯形成的多个梯形齿。另外，从上往下看，本实施例中的滑接接电片的形状也是“王”字形，其大小和弧形接电板部的内壁相一致。

各主接电柱和副接电柱还设有验电端子部234，各验电端子部是从接电端子部或卡接端子部的外壁上向下凸出形成的凸柱，本实施例是从卡接端子部的外壁上向下凸出形成的凸柱；各主接电柱和副接电柱中的接电端子部、卡接端子部和验电端子部一体制成；上壳体的两侧壁上还设有两个上安装槽114，各上安装槽中设有一个实时测电装置18；各实时测电装置的顶壁上设有三个一次接线端子181；各验电端子部的下端穿过上壳体的顶壁伸入至相应一个上安装槽中，并与相应一个一次接线端子相连；各上安装槽的开口在两侧壁上，各实时测电装置沿水平方向推入相应一个上安装槽中，各实时测电装置的外壁和相应一个上安装槽的内壁之间设有通风间隙182。各实时测电装置通过验电端子部对相应的主接电柱或副接电柱进行三相电压实时检测；实时测电装置作用是判断主接电柱和副接电柱的通电状况，以便进行电源切换操作。实时测电装置长期持续工作，有热量产生，通风间隙能有效提升散热效果。

上壳体的两侧壁上还设有两个下安装槽115，三个主出电接线柱位于一个下安装槽中，三个次出电接线柱位于另一个下安装槽中；各下安装槽中设有一个复合式电压互感器19；该复合式电压互感器包括绝缘封装外壳191和内设于绝缘封装外壳中的三个电流互感器192，三个电流互感器的存在使得该复合式电压互感器具有三个套孔193；各套孔套设在相应一个出电接线柱上。复合式电压互感器的外壁和相应一个下安装槽的内壁之间留有通风道194；复合式电压互感器对各出电接线柱进行实时检测，并获取较低的二次电压给相应的控制器供电；复合式电压互感器长期持续工作，有热量产生，通风道194能有效提升散热效果。

本实施例中，各实时测电装置和复合式电压互感器外侧端的壁体上设有凸出的安装部100，上壳体的相应处设有相应的容置凹槽和安装螺孔，各实时测电装置和复合式电压互感器通过螺钉固定设置在上壳体上。各实时测电装置和复合式电压互感器外侧端的壁体和上壳体的外壁相平。

各复合式电压互感器位于相应一个实时测电装置的正下方。

本实施例具有以下优点：结构较为合理紧凑，占用空间较小，性能稳定可靠。

（实施例2）

本实施例和实施例1基本相同，不同之处见图9所示，本实施例还包括一个盖接在上壳体顶壁上的罩盖4，该罩盖优选采用透明材料制成；透明防雨防尘罩盖使得使用者既能直接观察到隔离刀的所处位置，又能够防止灰尘落到隔离刀上；这种结构使得本实施例能够长期稳定工作在灰尘较大的区域，例如矿区。

（实施例3）

本实施例和实施例1基本相同，不同之处见图10所示，本实施例中，各滑接接电片的形状发生了变化，将实施例1中的滑接接电片沿着“王”字形的左右两侧延长，使其两端包覆住弧形接电板部后再折弯固定在弧形接电板部的底壁上。这种结构具有更佳的稳定性。

（实施例4）

本实施例和实施例1基本相同，不同之处见图11所示，本实施例中，各复合式电压互感器还包括内设于绝缘封装外壳中的一个零序电流互感器195；该零序电流互感器围成一个通孔，位于同一壁体上的三个出电接线柱穿过该通孔后，再接着穿过相应的电流互感器的套孔。零序电流互感器用于对套设在内的三个出电接线柱进行零序电流监测，以及时发现漏电电流并进行定量监测，当发现漏电电流超过预设范围时，进行分闸保护动作。

本实施例把零序电流互感器和三个电流互感器制成一体，在提供完备功能的同时，充分利用空间，缩小整体占用空间。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种智能高压双电源真空断路器，包括真空断路器本体和双电源投切机构；真空断路器本体包括壳体、设置在壳体顶端的进电接线柱、设置在壳体侧端的出电接线柱、具有动触头和静触头的真空开关管以及用于带动动触头进行分合闸动作的分合闸操动机构；分合闸操动机构包括分合闸主轴、设置在分合闸主轴上的三个分合闸拐臂组件、连接相应一个动触头和相应一个分合闸拐臂组件的绝缘拉杆以及用于带动分合闸主轴往复运动的操动机构；所述双电源投切机构包括切换主轴、固定设置在切换主轴上的隔离刀、设置在切换主轴一侧的主接电柱、设置在切换主轴另一侧的副接电柱、用于带动切换主轴往复转动的手电动切换驱动机构；各隔离刀和真空断路器本体中的相应一个进电接线柱电连接；隔离刀随着切换主轴转动而转动；其特征在于：真空断路器本体的壳体包括上壳体和下壳体；所述各真空开关管位于上壳体中；进电接线柱固定设置在上壳体的顶壁上；出电接线柱伸出上壳体的侧壁；绝缘拉杆的下端向下伸出上壳体的底壁直至下壳体中；分合闸主轴、分合闸拐臂组件以及操动机构位于下壳体中；切换主轴转动设置在上壳体的顶壁上；双电源投切机构还包括固定设置在切换主轴一侧端的传动轮；手电动切换驱动机构设置在下壳体中，手电动切换驱动机构带动传动轮往复转动。

2.根据权利要求1所述的智能高压双电源真空断路器，其特征在于：手电动切换驱动机构包括具有减速齿轮组件的驱动电机以及驱动轮，驱动电机通过减速齿轮组件带动驱动轮往复转动；驱动轮通过皮带或链条带动传动轮往复转动；上壳体中设有用于皮带或链条穿过的传动通孔。

3.根据权利要求1所述的智能高压双电源真空断路器，其特征在于：双电源投切机构中还包括手动投切机构；手动投切机构包括电磁式离合机构和手动切换手柄；手动切换手柄和驱动轮同轴且同步转动。

4.根据权利要求3所述的智能高压双电源真空断路器，其特征在于：减速齿轮组件通过电磁式离合机构带动驱动轮往复转动。

5.根据权利要求4所述的智能高压双电源真空断路器，其特征在于：当电磁式离合机构通电时，减速齿轮组件通过电磁式离合机构带动驱动轮往复转动，当电磁式离合机构断电时，减速齿轮组件不再通过电磁式离合机构带动驱动轮，且减速齿轮组件不阻碍驱动轮的转动；隔离刀具有三个工位，第一工位是和主接电柱电连接的位置，第二工位是和副接电柱电连接的位置，第三工位是垂直于真空断路器本体顶壁的位置，该位置为维修工位。

6.根据权利要求1所述的智能高压双电源真空断路器，其特征在于：真空开关管的数量是三个，各真空开关管中的静触头和动触头均沿铅垂线设置，静触头位于动触头的上方；各进电接线柱和相应一个静触头电连接。

7.根据权利要求1所述的智能高压双电源真空断路器，其特征在于：切换主轴设置在真空断路器本体顶壁的中部，切换主轴平行于分合闸主轴；主接电柱和副接电柱分别设置在真空断路器本体顶壁的两端。

8.根据权利要求1所述的智能高压双电源真空断路器，其特征在于：出电接线柱包括三个主出电接线柱和三个次出电接线柱；三个主出电接线柱设置在壳体的一侧端，三个次出电接线柱设置在壳体的另一侧端；各动触头通过软连接和一个主出电接线柱及一个次出电接线柱电连接。

9.根据权利要求1所述的智能高压双电源真空断路器，其特征在于：操动机构采用弹簧式操动机构或永磁式操动机构，该弹簧式操动机构或永磁式操动机构包括设置手动分合闸手柄和手动储能手柄；手动分合闸手柄和手动储能手柄转动设置在下壳体的外壁上。

10.根据权利要求9所述的智能高压双电源真空断路器，其特征在于：弹簧式操动机构设有输出轴、输出拐臂、传动轴和传动拐臂；输出轴通过输出拐臂带动传动轴往复转动，传动轴通过传动拐臂带动分合闸主轴沿水平方向往复移动，分合闸主轴再通过三个分合闸拐臂组件同步带动三个绝缘拉杆沿铅垂线方向往复移动，最终带动三个动触头往复移动进行分合闸动作；传动轴垂直于分合闸主轴。