CN106169392A - 真空分接开关 - Google Patents

Abstract

一种真空分接开关，在有载分接开关的基础上，增加了真空管和杠杆机构，并且在绝缘筒内部安装有多个滚轮，杠杆的前端设置有梯形块，所述梯形块在随着主轴转动时，与滚轮配合。通过杠杆机构来控制真空管的打开和闭合，并且所述滚轮和杠杆前端梯形块的配合时间，和分接开关的主动触头、副动触头与静触头的配合时间相匹配，保证主动触头、副动触头与静触头接触之后，所对应的真空开关再闭合，在主动触头、副动触头与静触头分离之前，所对应的真空开关提前断开，将可能产生电弧的位置移到真空管内部，灭弧效果显著，延长了分接开关的使用寿命。

Description

真空分接开关

技术领域

本发明涉及一种电力设备的控制器，特别是一种用于有载或无载条件下的真空分接开关。

背景技术

分接开关是电力设备中常用的不同档位电压切换的设备，它的结构通常包含一个绝缘外壳，绝缘主轴设置在绝缘外壳的中心，绝缘外壳内通常会填充绝缘油。

绝缘主轴上设置有多组安装支架（通常三相交流电有三组动触点盘），每组安装支架包括触片支架和动触头支架，其中触片支架盘和导电环接通，与导电环相连的导电接头作为输出端。下层盘和分接开关的档位静触头接通，动触头支架上设置有两个动触点，第一动触头和第二动触头之间存在一个角度差，并且二者之间设置有电阻。当切换档位的时候，第一动触头离开静触头的之前，第二动触头就和下一个档位的静触头先接触上，产生的电压差通过第一动触头和第二动触头之间的电阻进行分配，随着继续旋转，当第一动触头也和下一个的静触头接触上后，第二动触头就和该静触头脱离。

该结构保证了在有载条件下档位切换的时候，不存在断电现象，确保供电电路稳定。但是由于供电电路的电流大，负载大，当发生档位切换的时候，动触点和静触点相互分离或者相互靠近的时候，尖端放电会击穿空气或绝缘油，产生电弧现象。导致触头碳化或者提高接触电阻，造成分接开关发热，甚至损害接触开关。

为解决该问题，如专利号CN201410408815.3“一种35KV电压等级油浸复合式真空有载分接开关”，它其包括：绝缘主轴、开关笼体、导电环、绝缘动触头支架，绝缘动触头支架上设有主动触头、过渡动触头、主真空管、副真空管，主动触头与主真空管的一端电连接，过渡动触头与过渡真空管的一端电连接；引出动触头支架上设有引出动触头，引出动触头与主真空管、过渡真空管的另一端电连接，真空管开闭机构上设有一个杠杆，杠杆与导电环上的凸台接触。

该结构中，它通过杠杆前部的滑轮与导电环上的凸台接触，使杠杆上下振动触发真空管切断和闭合，使电路的断开点位于真空管内的内动触头和内静触头之间，由于真空管内没有空气，因此不会发生高压击穿，不产生电弧。它的杠杆前部设置有滚轮，滚轮在切换档位时，总是杠杆前端经常和导电环上的凸台产生撞击，容易造成滚轮变形和失灵，进而导致杠杆变形，真空管灭弧失效，甚至造成真空管无法完全接通电路。

由于真空管的切断电路的时间必须在动触头和静触头接触和分离之前，及时切断电路工作，如专利号CN201410408815.3的设计，不能精确地控制真空管切断电路的时间，因此灭弧效果还不够理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能准确灭弧的真空分接开关，能精确地保证在分接开关的档位切换之前能通过真空管实现电路的切换分离，完全消除电弧放电造成的危害。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种真空分接开关，由绝缘筒、主轴、安装支架、导电环、动触头、过渡触头、静触头和真空管组成，绝缘筒由筒身和上下筒盖组成，绝缘筒的中心安装有主轴，绝缘筒内壁上安装有导电环和多档位的静触头及滚轮，主轴上固定有多组安装支架，安装支架分为触片支架和动触头支架，其中触片支架上的触片与导电环始终接触，主动触头和过渡动触头安装在动触头支架上，主动触头和过渡动触头之间设置有过渡电阻，其特征在于：所述触头支架上安装有一对真空管，触片与主动触头之间通过主真空管连接，触片与过渡动触头之间串联真空管和过渡电阻；所述主触头真空管旁和过渡电阻真空管各设置有一个杠杆机构，杠杆机构的支点设置支架上，杠杆的后端与真空管上的动导电杆配合；杠杆的前端设置有梯形块，所述梯形块在随着主轴转动时，与滚轮配合，滚轮的转轴固定在绝缘筒的内壁上或固定在导电环内壁上。

所述梯形块至少包含一个上升面和一个下降面，梯形块的顶面高度所产生的下压距离通过杠杆传递后足以触发真空管的动触头和静触头完全分离。

所述梯形块的上升面和下降面之间的顶面为平面或弧面。

所述杠杆机构的支点设置在触片支架上或动触头支架上。

所述主轴上的安装支架及与安装支架所配合的导电环和静触头有三组，分别对应三相电，该三组安装支架与主轴固定连接，同步转动。

所述安装支架中触片支架位于动触头支架的上方，真空管安装在动触头支架上，真空管的动导电杆朝上。

所述安装支架通过法兰固定在主轴上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：它精确保证了真空管内的内动触头和内静触头的分离时间早于分接开关的主动触头和静触头的分离时间，使它能准确地将主动触头和过渡动触头与静触头的接触和分离时所产生的放电拉弧现象控制在真空管内部，由于真空管内无空气，不存在空气击穿所产生的放电现象，因此该设计从根本上杜绝了电弧问题对分接开关的使用寿命影响。

它的杠杆端部为固定的梯形块结构，结构坚固，而滚轮有多个，分布在绝缘筒内壁梯形块的转动轨迹上，多个滚轮均有可能与梯形块发生接触和碰撞，触发杠杆机构运动，进而触发真空管动作，滚轮不易受损，使用寿命长，分解开关故障率低，能保证电网的稳定运行。

在档位转换到位后滚轮和杠杆前端的梯形块存在一个弧度差，该弧度差确保了梯形块和滚轮不接触，杠杆不受压迫而发生运动。

该产品的结构既适合于有载分解开关，也适用于无载分接开关，通用性好，能适应不同的工作环境。

附图说明

图1、本发明的外观图。

图2、本发明的俯视图（绝缘筒的顶盖被隐藏）。

图3、图1中A-A剖视图。

图4、图1中B-B剖视图。

图5、图2中C-C剖视图。

图6、图2中D-D剖视图。

图7、安装支架和静触头部分的局部立体图一（绝缘筒被隐藏）。

图8、安装支架和静触头部分的局部立体图二（绝缘筒被隐藏）。

图9、图7中E处的放大图。

图10、真空管闭合状态的结构图。

图11、真空管打开状态的结构图。

其中1为绝缘筒，2为与导线环相连的导电接头，3为不同档位的静接头，4为主轴，5为触片支架，6为动触头支架，7为导电环，8为触片，9为过渡电阻，10为主动触头，11为过渡动触头，12为滚轮，13为杠杆，14为杠杆的支点，15为杠杆前端的梯形块。

20为真空管，其中20_1为主真空管，20_2为过渡真空管，21为动导电杆，22为波纹管，23为瓷壳，24为波纹管屏蔽罩，25为内动触头，26为内静触头，27为真空腔，28为静导电杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。

一种真空分接开关，绝缘筒1由筒身和上下筒盖组成，为一个密闭圆柱形结构。主轴4设置在绝缘筒的中心轴出，主轴的顶部穿过上盖伸出绝缘筒外，与控制器连接。

筒身上设置有多层电触头，本产品用三相交流电时，内部设置有三套档位切换机构，三套机构结构相同。

每套切换机构分为上层导电环和下层的档位触头部分，如图1和图3所示，导电环通过筒身上的三个导电接头2与供电电路连接，导电环水平固定在筒身的内壁上。触片支架上的触片和导电环持续接触。

如图4和图5所示，动触头支架6和触片支架的触片8连接，触片的上下两端同时接触导电环的上下两侧，进行电接触。在主轴转动一圈的过程中，触片始终和导电环接触。触片8通过主真空管和主动触头相连，也通过副真空管和过渡动触头接触。主动触头和过渡动触头之间通过电阻连接，在换挡时，通过电阻起到档位切换时的过渡。

主动触头和触片8通过主真空管相连，过渡动触头通过副真空管和触片8相连。二者结构相同，并互为镜像。剖视图如图6所示，立体图如图7和图8所示，真空管旁设置有一个杠杆机构，杠杆机构的支点设置在触片支架上，杠杆的前端向着筒身方向伸出，并在前端的顶部设置有一个梯形块。杠杆的后端通过一个叉簧和真空管的动导电杆连接。所述杠杆为绝缘杆。

在绝缘筒的内壁上固定设置有多个滚轮，滚轮可以直接设置在绝缘筒的内壁上或者这是在与绝缘筒固定连接的导电环内壁上，滚轮的位置与杠杆前端的梯形块配合。

所述梯形块至少包含一个上升面和一个下降面，梯形块的顶面高度所产生的下压距离通过杠杆传递后足以触发真空管的动触头和静触头完全分离。梯形块的上升面和下降面之间的顶面为平面。

真空管的内部结构如图10和图11所示，它的外部为瓷壳保护，瓷壳的两端分别为动导电杆和静导电杆沿轴向延伸，动导电杆和真空管的内动触头相连，静导电杆和真空管的内静触头相连。动导电杆上还设置有便于上下活动的波纹管，并且波纹管的下方设置有波纹管屏蔽罩，使动触头和静触头所处的内腔保持真空状态。当动导电杆不受外力作用时，真空管的波纹管顶部受大气压力作用，内动触头和内静触头被压紧在一起，使动导电杆和静导电杆导通。

当主轴发生转动时，杠杆前端的梯形块与滚轮接触，并继续转动，滚轮压迫杠杆前端向下运动，杠杆的尾端抬起，将真空管的动导电杆抬起，使真空管的内动触头和内静触头分离，从而切断电路供电。

内动触头和内静触头分离时，内动触头和内静触头位于真空中，不会产生气体电离，因而不会产生电弧，当真空管断开后，主动触头或过渡动触头和静触头的分离或结合时，电路已经断开，就不会再产生电弧。

为了保证上述效果，在档位转换到位后，滚轮和杠杆前端的梯形块存在一个弧度差，该弧度差确保了梯形块和滚轮不接触，杠杆不受压迫而发生运动。

为提高所述绝缘筒内填充有绝缘油。提高绝缘筒内的绝缘能力，也能对主轴、杠杆机构和滚轮提供润滑效果。

该真空分接开关的工作过程如下：

档位切换成功后，主动触头和静触头接触，主真空管的杠杆前端不与滚轮接触，主真空管在大气压作用下自动闭合，导电环接通三相电之一，电流依次通过导电环、触片、主真空管的内动触头和内静触头到达主动触头，再通过绝缘筒上的静触头输出；此时过渡动触头位于两个静触头之间，并且和两个档位的静触头均不接触，过渡真空管的杠杆前端的梯形块接触下一档位的滚轮，并产生杠杆前端下移，导致杠杆的尾端抬起，拉动过渡真空管的动导电杆，将过渡真空管的内动触头和内静触头分离。

当主轴转动后，依次经过以下步骤完成档位切换：

I、过渡动触头和原档位的静触头接触并导通。

II、过渡真空管的杠杆机构前端的梯形块脱离上一档位的滚轮，杠杆前端的梯形块失去滚轮的压力，在大气压作用下，真空管的内静触头和内动触头接触，真空管导通，过渡真空管的杠杆机构复位。此时主动触头和过渡触头同时导电，开始切换档位（第一次灭弧）。

III、主真空管的杠杆机构工作，主真空管的杠杆前端的梯形块接触滚轮，并产生下移动作，导致杠杆的尾端抬起，拉动真空管的动导电杆，将主真空管的内动触头和内静触头分离。主动触头因主真空管断开而失去供电。此时由过渡触头和静触头接触，并通过过渡电阻导电（第二次灭弧）。

IV、在主真空管断开之后，主动触头和原档位的静触头脱离。

V、主动触头和下一档位的静触头接触，此时主真空管仍保持切断状态。主动触头不通过电流。

VI、主动触头杠杆前端的梯形块和滚轮脱离，主真空管复位，接通主动触头的电路供电（第三次灭弧）。

VII、过渡触头的杠杆机构工作，过渡杠杆前端的梯形块接触下一滚轮，实现过渡真空管断开（第四次灭弧）。

VIII、保持过渡真空管断开的情况下，过渡触头和下一档位的静触头分离，此时下一档位的静触头和主动触头完全接触，主真空管闭合，电路导通，换挡操作完成。

通过主轴的上的弹簧蓄力和释放，主轴能快速转动，在主轴转动的过程中，上述各步骤依次完成，各步骤之间的切换和持续时间仅为几微秒，换挡的过程能够通过设置梯形块的平面的长度以及主动触头、过渡动触头和静触头的长度来精确保证动触头和静触头脱离前，所对应的真空管提前能打开；动触头和静触头闭合后，相应的真空管才能闭合。因而当档位切换时，主动触头或过渡动触头靠近静触头时，电路已经通过所对应的真空管提前断开，动触头和静触头没有电势差，所以动触头和静触头之间也不会产生电弧击穿现象，有效的起到了真空灭弧的作用。

Claims (7)

1.一种真空分接开关，由绝缘筒、主轴、安装支架、导电环、动触头、过渡触头、静触头和真空管组成，绝缘筒由筒身和上下筒盖组成，绝缘筒的中心安装有主轴，绝缘筒内壁上安装有导电环和多档位的静触头及滚轮，主轴上固定有多组安装支架，安装支架分为触片支架和动触头支架，其中触片支架上的触片与导电环始终接触，主动触头和过渡动触头安装在动触头支架上，主动触头和过渡动触头之间设置有换挡电阻，其特征在于：

所述动触头支架上安装有一对真空管，触片与主动触头之间通过主真空管连接，触片与过渡动触头之间串联真空管和过渡电阻；所述主触头真空管旁和过渡电阻真空管各设置有一个杠杆机构，杠杆机构的支点设置安装支架上，杠杆的后端与真空管上的动导电杆配合；杠杆的前端设置有梯形块，所述梯形块在随着主轴转动时与滚轮配合，滚轮的转轴固定在绝缘筒的内壁上或固定在导电环内壁上。

2.根据权利要求1所述的真空分接开关，其特征在于：所述梯形块至少包含一个上升面和一个下降面，梯形块的顶面高度所产生的下压距离通过杠杆传递后足以触发真空管的动触头和静触头完全分离。

3.根据权利要求2所述的真空分接开关，其特征在于：所述梯形块的上升面和下降面之间的顶面为平面。

4.根据权利要求1所述的真空分接开关，其特征在于：所述杠杆机构的支点设置在触片支架上或动触头支架上，与主轴同步转动。

5.根据权利要求1所述的真空分接开关，其特征在于：所述主轴上的安装支架及与安装支架所配合的导电环和静触头有三组，分别对应三相电的三个回路，该三组安装支架与主轴固定连接，同步转动。

6.根据权利要求1所述的真空分接开关，其特征在于：所述安装支架中触片支架位于动触头支架的上方，真空管安装在动触头支架上，真空管的动导电杆朝上。

7.根据权利要求1所述的真空分接开关，其特征在于：所述安装支架通过法兰固定在主轴上。