CN105869953B - 应用于低压、中压或高压短路灭弧的开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用于低压、中压或高压短路灭弧的开关装置，包括壳体，壳体内腔两端分别设置有静触头、气缸，气缸内设置有活塞，气缸的底部设置有气体发生器，所述活塞的前端设置有动触头，气缸、活塞及动触头电连接，壳体内腔靠近静触头的一侧为真空腔，所述静触头前端设置有防回弹卡扣，所述动触头前端设置有与防回弹卡扣对应的导向限位槽，所述防回弹卡扣前端与导向限位槽成一夹角β，夹角β范围为5°至15°，所述动触头上设置有定位环，定位环与动触头之间形成导向限位槽，动触头打入静触头时，防回弹卡扣插入到导向限位槽中。本发明的有益效果在于锁止的可靠性更高。

Description

应用于低压、中压或高压短路灭弧的开关装置

技术领域

本发明涉及一种开关装置，特别是应用于低压、中压、高压短路灭弧的短路系统中的短路开关装置。

背景技术

低压、中压和高压开关设备组件具有分布能量流和确保安全操作的任务。在可能性很小的内部故障(故障电弧)的情况下，也必须确保装置安全和人身安全。由于其温度，在开关设备组件内出现的故障电弧在几毫秒的时间段内产生急剧的气体压力上升，并且这可能导致开关设备组件被爆炸所破坏。因此，采取措施以便尽可能快地耗散压力。此外，期望把电弧故障限制在相关区域，并且决不能危及操作者。

通过适当的设计，例如，通过开关面板的内部细分(分隔成区)，可以大大地限制电弧的生成。出于这个目的，开关设备组件的各个开关面板具有压力释放开口或者压力释放通道，气体可以通过所述开口或者通道流出进入周围区域。因此，可以主要通过减小电弧持续时间来限制故障电弧的影响。

这可以借助于适当的传感器来实现，这些传感器对光、温度或者压力起反应，并释放上游的电路断路器，一般是馈电开关。这导致40毫秒到80毫秒的电弧时间(在气体大气或者细分部分(即分隔区(封装))内的某种其他绝缘气体中或者在固体(边界层)中燃烧的故障电弧)。这具有最大机械负荷正好在大约10毫秒后出现并且只有热负荷被减小的缺点。这使得开关设备组件、封装或者固体绝缘系统设计的总体上坚固并且昂贵的结构成为必要。

为了即使在压力上升时克服内部故障(故障电弧)，要求一种在几毫秒内切换的切换设备(switching device)-所谓的短路系统。排他地，三相短路设备，例如在空气或者SF6中切换的这些已知的设备。在任何情况下，切换速率和隔离能力由于重复切换时的高浪涌电流而降低。与之相比，当使用真空断路器室(vacuum interrupter chamber)时，随着切换操作数量增加，这些电气特性几乎保持不变。

DE 199 21 173 A1公开了一种基于“切换真空断路器室”或者“触发真空间隙”的原理的短路系统，它在每一个单独相中或者相之间包含真空断路器室。

DE 199 16 329 A1公开了一种用于故障电弧保护装置的短路设备，供在具有气体发生器和短路活塞的用于分布电功率的装置中使用，短路活塞直接被气体发生器驱动，用于将轨道连接到连接轨的电气连接，期望连接轨是紧凑的，具有良好的活塞导向，并适于使用气体发生器。这得以实现，因为短路活塞被引导和保持在连接轨中，并因为气体发生器被嵌入保持部分中，所述保持部分具有初始体积，由绝缘材料构成，并直接附着于连接轨。

DE 197 468 15 A1公开了类似的供在具有气体发生器的用于分布电功率的装置中使用的故障电弧保护装置，其中，由气体发生器驱动的短路活塞执行最佳的突然移动，并同时被针对运输固定，与制造容差无关，具有可靠地安装气体发生器的进一步目的。

CN 101796604 B公开了一种短路开关装置，对短路装置进一步优化，其通过气体发生器将动触头打入静触头实现短路，通过隔膜将静触头置入真空腔中，避免动触头和静触头之间被击穿。动触头和静触头的端部位互补的圆锥结构，当动触头打入静触头后，通过圆锥结构自锁原理，防止动触头回弹。而为了防止动触头打入静触头的瞬间因解除产生电火花从而击穿真空区域，CN 102138194A对其进行再一次优化，设置两个分离的真空区，通过至少两个分离真空区的串行布置，即使在气体发生器的点燃瞬间，真空也保持起作用。

上述专利的动触头和静触头均采用圆锥形互补结构，虽然能通过其结构特点防止静触头回弹，但如果动触头的作用力太大，仍有可能回弹，一旦发生回弹，整个短路装置就失效，造成的损失也极为严重。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型应用于低压、中压或高压短路灭弧的开关装置，能有效防止短路组件回弹，造成短路失效，提高装置可靠性。

本发明采用的技术方案为：

应用于低压、中压或高压短路灭弧的开关装置，包括壳体，壳体内腔两端分别设置有静触头、气缸，气缸内设置有活塞，气缸的底部设置有气体发生器，所述活塞的前端设置有动触头，气缸、活塞及动触头电连接，壳体内腔靠近静触头的一侧为真空腔，所述静触头前端设置有防回弹卡扣，所述动触头前端设置有与防回弹卡扣对应的导向限位槽，所述防回弹卡扣前端与导向限位槽成一夹角β，夹角β范围为5°至15°，所述动触头上设置有定位环，定位环与动触头之间形成导向限位槽，动触头打入静触头时，防回弹卡扣插入到导向限位槽中。

按上述方案，所述防回弹卡扣前端与动触头轴线平行，所述夹角β为10°。

按上述方案，所述防回弹卡扣包括扣体，扣体前端设置有扣头，所述卡扣的扣体与扣头的外侧面形成变形区域的斜槽，斜槽底部圆角处理，斜槽夹角α范围为60°至120°。

按上述方案，所述夹角α为90°。

按上述方案，所述静触头端部设有圆锥形开口，动触头前端设有与圆锥形开口相应互补的外圆锥。

按上述方案，所述静触头端部设有球形开口，动触头前端设有与球形开口互补的球头。

按上述方案，所述静触头端部设有圆柱形开口，动触头前端设有与圆柱形开口互补的柱头，静触头开口端部以及动触头的柱头端部均进行倒角或圆角处理，所述静触头的圆柱形开口内设置有导电接触指。

按上述方案，所述壳体内腔还设置有蓄能加速剪切板，所述剪切板上设置有剪切环槽，所述定位环呈台阶形，剪切板紧贴定位环台阶面，所述定位环的外径不大于剪切环槽直径。

按上上述方案，所述防回弹卡扣的硬度小于定位环的硬度。

按上述方案，所述静触头上还设置有加强版，加强版紧贴壳体内腔一侧。

需要说明的是，防回弹卡扣前端也可以与动触头轴线不平行，但不能与导向限位槽平行，只要防回弹卡扣前端与导向限位槽成一定夹角，均与本专利构成等同方案，落入到本专利保护范围。

本发明的有益效果在于：

1、由于设置了防回弹卡扣以及导向限位槽，且导向限位槽与防回弹卡扣前端成一定夹角，当动触头打入到静触头时，静触头上的防回弹卡扣在力的作用下插入到导向限位槽中，由于导向卡扣的硬度小于定位环的硬度，防回弹卡扣的扣头发生变形，紧贴在导向槽中，由于导向槽的限位以及导向槽与动触头轴线成一定夹角，进而有效防止动触头回弹脱离静触头，从而进一步提高了开关装置的可靠性；

2、由于本专利通过防回弹卡扣插入到导向限位槽中，进而防止动触头回弹，大大增加了动触头和进触头的形状选择范围，动触头和静触头可以是互补的圆锥形，也可以是互补的球形，还可以互补的圆柱形，大大增加了设计空间；

3、由于防回弹卡扣的扣体和扣头外侧面形成变形区域的斜槽，便于扣头相对扣体变形，容易插入到导向限位槽中，斜槽底部进行圆角处理，防止扣头被折断；

4、由于在壳体内腔设置了蓄能加速剪切板，且定位环呈台阶形，剪切板紧贴定位环台阶面，而定位环上设置有剪切环槽，当气体发生器发生爆炸的最初的极短时间内，气缸的压力相对较小，由于剪切板的阻止，活塞能不能移动，进而大大提高了活塞冲出去时气缸的压力，保障了活塞有尽可能大的瞬时加速度，实现了动触头在极短的时间内(2ms以内)打入静触头，进而实现短路，消除电弧；

5、所述波纹管的一端通过蓄能加速剪切板与壳体内腔壁连接，波纹管的另一端与动触头的连接，进而保证动了静触头周边区域可形成真空区，防止在极端电场状况下被击穿，提高了装置可靠性；即使气体发生器爆炸，其产生的气体也不会进入真空区；

6、本发明专利结构可靠，结构选择空间相对较大，应用范围广；

7、由于静触头上设置了导电接触指，动触头打入到静触头时，该接触指与动触头充分接触，保证了动触头与静触头充分的电接触，进一步提高了设备的可靠性。

附图说明

图1是本发明开关装置的结构简图；

图2是本发明开关装置闭合状态下的结构简图；

图3是图1中A处的局部放大图；

图4是图1中B处的局部放大图；

图5是本发明开关装置的静触头和动触头为互补球形的局部结构图；

图6是本发明开关装置的静触头和动触头为互补圆柱形的局部结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。

图1至图6具体示出了本专利的结构特点，下面结合图1至图6具体说明本发明实施例。

实施例1

应用于低压、中压或高压短路灭弧的开关装置，包括壳体2，壳体2内腔两端分别设置有静触头1、气缸12，气缸12内设置有活塞11，气缸12的底部设置有气体发生器14，所述活塞11的前端设置有动触头6，活塞11、气缸12及动触头4电连接，活塞上还设置有动触指13，保障活塞11在移动过程中与气缸12充分电连接，活塞与动触头之间还设置有O形圈10，波纹管9的一端与壳体内壁上设置的蓄能加速剪切板8密闭链接，波纹管9的另一端与动触头6的后端密闭链接，进而实现静触头周边区域为真空腔，所述静触头1端部设置有防回弹卡扣5，所述动触头6前端设置有与防回弹卡扣对应的导向限位槽，所述防回弹卡扣5前端相对动触头轴线平行布置，所述导向限位槽与动触头轴线成一夹角β，夹角β范围为5°到15°，本实施例优选为10°，所述动触头6上设置有定位环7，定位环7与动触头6之间形成导向限位槽，动触头6打入到静触头1中时，防回弹卡扣插入到导向限位槽中，防回弹卡扣硬度小于定位环硬度，防回弹卡扣插入到导向限位槽的过程中发生变形。

所述防回弹卡扣5包括扣体501，扣体501前端设置有扣头502，所述卡扣5的扣体501与扣头502的外侧面501A、502A形成变形区域的斜槽，斜槽夹角α范围为60°至120°，本实施例优选为90度，扣体的侧面501A和扣头的侧面502A连接处采用圆角处理。

所述静触头1端部设有圆锥形开口，动触头6前端设有与圆锥形开口相应互补的外圆锥。

所述壳体2内腔还设置有蓄能加速剪切板8，所述剪切板8上设置有剪切环槽801，所述定位环7呈台阶形，剪切板8紧贴定位环7台阶面，所述定位环7的外径不大于剪切环槽801直径。壳体2内腔位于静触头1上还设置有加强板3，加强板3紧贴壳体内腔一侧，保证在动触头打入静触头时，静触头对壳体的撞击压强相对较小。

实施例2

与实施例1的区别在于，所述静触头1端部设有球形开口，动触头6前端设有与球形开口互补的球头，所述β角优选为5°，所述α角优选为60°。

实施例2

与实施例1的区别在于，所述静触头1端部设有圆柱形开口，动触头6前端设有与圆柱形开口互补的柱头，静触头开口端部以及动触头的柱头端部均进行倒角处理，所述静触头的圆柱形开口内设置有导电静触指，所述β角优选为15°，所述α角优选为120°。

Claims (10)

1.应用于低压、中压或高压短路灭弧的开关装置，包括壳体，壳体内腔两端分别设置有静触头、气缸，气缸内设置有活塞，气缸的底部设置有气体发生器，所述活塞的前端设置有动触头，气缸、活塞及动触头电连接，壳体内腔靠近静触头的一侧为真空腔，其特征在于：所述静触头前端设置有防回弹卡扣，所述动触头前端设置有与防回弹卡扣对应的导向限位槽，所述防回弹卡扣前端与导向限位槽成一夹角β，夹角β范围为5°至15°，所述动触头上设置有定位环，定位环与动触头之间形成导向限位槽，动触头打入静触头时，防回弹卡扣插入到导向限位槽中。

2.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于：所述静触头前端与动触头轴线平行，所述夹角β为10°。

3.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于：所述防回弹卡扣包括扣体，扣体前端设置有扣头，所述卡扣的扣体与扣头的外侧面形成变形区域的斜槽，斜槽底部圆角处理，斜槽夹角α范围为60°至120°。

4.根据权利要求3所述的开关装置，其特征在于：所述夹角α为90°。

5.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于：所述静触头端部设有圆锥形开口，动触头前端设有与圆锥形开口相应互补的外圆锥。

6.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于：所述静触头端部设有球形开口，动触头前端设有与球形开口互补的球头。

7.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于：所述静触头端部设有圆柱形开口，动触头前端设有与圆柱形开口互补的柱头，静触头开口端部以及动触头的柱头端部均进行倒角或圆角处理，所述静触头的圆柱形开口内设置有导电接触指。

8.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于：所述壳体内腔还设置有蓄能加速剪切板，所述剪切板上设置有剪切环槽，所述定位环呈台阶形，剪切板紧贴定位环台阶面，所述定位环的外径不大于剪切环槽直径。

9.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于：所述防回弹卡扣的硬度小于定位环的硬度。

10.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于：所述静触头上还设置有加强版，加强版紧贴壳体内腔一侧。