CN106206116A - 高速闸刀开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高速闸刀开关，其特征在于，所述高速闸刀开关包括：具有气密密封的内部的壳体；安装在所述壳体中的接地电极；高压电极，其安装在所述壳体中，并且与所述接地电极分隔开预定的间隔；可移动电极，其安装在所述壳体中，并且其配置为从所述接地电极与所述高压电极未连接的第一位置移动到所述接地电极与所述高压电极相连接的第二位置；安装在所述可移动电极之下的线圈，其被配置为产生电磁力使所述可移动电极从所述第一位置移动到所述第二位置；返回杆，其具有固定连接到所述可移动电极的一端和突出到所述壳体的外部的另一端；以及，驱动装置，其被配置为驱动所述返回杆使得所述可移动电极从所述第二位置移动到所述第一位置。

Description

高速闸刀开关

技术领域

本发明涉及一种高速闸刀开关，尤其是，涉及一种其中耦合到可移动电极上的返回杆突出到壳体的外部使得该返回杆可以与可移动电极交互的高速闸刀开关。

背景技术

一般情况下，开关装置面板接收电力，并提供各个电力用户安装的负载设施所需的电力，并为此目的，开关装置面板将超高压电力转换成低压电力，并将其分配给各个用户。通常，开关装置面板包括开关、避雷器、断路器、电弧保护系统、各种测量装备等。

电弧保护系统包括高速闸刀开关。当开关装置面板正常时，高速闸刀开关的高压电极和接地电极保持断开状态(非导通状态)，而当开关装置面板发生电弧事故时，位于邻近接地电极的可移动电极向高压电极高速移动，使得高压电极通过可移动电极接地，从而旁路故障电流。

为了保持内部绝缘状态，高速闸刀开关中填充有具有优异的绝缘特性的惰性绝缘气体SF6。

如已知的，高速闸刀开关包括：高压电极，接地电极，具有凸缘部的可移动电极，用于经由凸缘部将可移动电极移动到可移动电极的断开和闭合位置的第一和第二汤姆森线圈，以及在由诸如环氧树脂等绝缘材料形成的壳体内用于感测可移动电极的断开位置和闭合位置的传感器，等。

高压电极连接到开关装置面板的总线，且不断向其施加高压电力，接地电极通过分离的接地母线或接地电缆接地。

韩国专利公开第10-2010-0063556A号中公开了高速闸刀开关的第一实施例。

在根据第一实施例的KR 10-2010-0063556A的文件中，高速闸刀开关的可移动电极被设置在接地电极侧并且在待机状态下断开，以及当发生诸如电弧的故障电流时，电流被施加到朝向凸缘部的一侧设置的第一汤姆森线圈。

当第一汤姆森线圈由于其上施加的电流而被磁化时，在朝向第一汤姆森线圈的一侧设置的可移动电极的凸缘部处产生涡流，并且在由涡流产生的电磁力和第一汤姆森线圈的电磁力之间产生排斥力。

因此，可移动电极向高压电极移动，高压电极和接地电极通过可移动电极电连接，由此，高速闸刀开关处于故障电流接地的闭合状态。

之后，在可移动电极将返回到断开状态的情况下，电流被施加到朝凸缘部的另一侧设置的第二汤姆森线圈。

当第二汤姆森线圈接收电流而被磁化时，可移动电极基于与上述原理相同的原理根据电磁力的作用朝接地电极移动，且可移动电极被置于原始位置，即，被置于接地电极侧，由此高速闸刀开关处于断开状态。

如上所解释的，高速闸刀开关根据所述可移动电极的位置被设置于断开状态或闭合状态。

然而，如果可移动电极的移动是有缺陷的，那么，可移动电极不能在断开状态充分地朝向接地电极移动，无法保证可移动电极和高压电极之间足够的绝缘距离，并且因此，可移动电极和高压电极由于有缺陷的绝缘而被损坏。

此外，当可移动电极由于其有缺陷的移动而在闭合状态不能充分地朝向高压电极移动时，无法保证可移动电极和高压电极之间充分的电接触，并且可移动电极和高压电极由于其间的接触电阻而被热损。

由于这些原因，在根据第一实施例的高速闸刀开关中，接触传感器被安装在壳体内以识别可移动电极的位置是否正常。当识别到可移动电极处于异常位置而不是处于断开位置或闭合位置时，电弧保护系统通知工作者可移动电极处于异常位置。

然而，在高速闸刀开关中，工作者不能用其肉眼凭直觉识别可移动电极的位置状态，并且由于接触传感器是安装在壳体内的，在连接到传感器的电线或相关电路断开的情况下，识别可移动电极的位置的可靠性下降。

如上所述，根据相关技术的高速闸刀开关的第二实施例类似于KR10-2010-0063556A的第一实施例的配置。根据相关技术的高速闸刀开关的第二实施例中公开了省略第二汤姆森线圈，并且，为了使可移动电极返回到断开状态，处于闭合状态下的可移动电极的凸缘部通过使用一对通过外部电源致动的返回杆而被保持，且可移动电极被返回到初始位置，即，朝向接地电极。

在根据第二实施例的高速闸刀开关中，当可移动电极返回到其初始位置时，返回杆被置于初始的待机(standby)状态。这是因为，当可移动电极的凸缘部被第一汤姆森线圈排斥并再次向高压电极移动时，可移动电极的凸缘部并不干扰返回杆。

在具有上述结构的根据现有技术的第二实施例的高速闸刀开关中，可移动电极是通过分立的返回杆断开即返回的，而可移动电极由第一汤姆森线圈闭合，并且因此，认为返回杆不与可移动电极的移动进行机械交互。

这样，由于返回杆与可移动电极不彼此交互，工作者无法通过返回杆的位置来识别可移动电极的位置。

因此，在根据第二实施例的高速闸刀开关中，虽然返回杆突出到壳体的外部，由于返回杆不与可移动电极交互，为了识别可移动电极的位置状态，接触传感器需要安装在壳体内，如根据上述第一实施例的KR10-2010-0063556A中的技术的高速闸刀开关中那样。因此，根据第二实施例的高速闸刀开关具有与根据第一实施例的高速闸刀开关相同的问题。

此外，在根据第一和第二实施例的高速闸刀开关中，施加诸如电弧的故障电流并且其部件以高速移动，施加大负荷。因此，在根据第一和第二实施例的高速闸刀开关中，为了确保操作的可靠性，闭合操作的数目根据容量和型号而设定。

为了识别高速闸刀开关的闭合操作的数目，需要对可移动电极的操作数目进行计数。

在根据第一和第二实施例的高速闸刀开关中，为了对可移动电极的操作的数目进行计数，需要单独的计数专用控制器以接收根据可移动电极的移动由传感器产生的信号，并累积该信号以对可移动电极的操作的数目进行计数。

然而，假如传感器或计数专用控制器的电线或相关电路被断开，与机械计数器相比，以电气方式对可移动电极的操作进行计数的可靠性降低。

发明内容

因此，详细描述的一个方面提供了一种高速闸刀开关，包括根据可移动电极的位置而改变向壳体外突出的程度的返回杆，允许工作者可以在看到返回杆的突出程度时很容易地确定可移动电极的位置。

因此，详细描述的另一个方面是提供一种高速闸刀开关，其具有通过由根据可移动电极的移动而移动的返回杆所驱动的机械计数器来可靠地检查高速闸刀开关的闭合次数的功能。

可以在本发明中得到的本发明的技术主题不限于上述的技术主题，并且本领域的技术人员从本发明和附图中可以很容易地理解本文未提及的任何其他技术主题。

为了实现这些和其他优点，并且按照本说明书的目的，如这里所体现和广泛描述的，高速闸刀开关，其特征在于该高速闸刀开关包括：具有气密闭合的内部的壳体；安装在所述壳体中的接地电极；安装在所述壳体中的高压电极，并且其与所述接地电极分隔开预定的间隔；安装在所述壳体中的可移动电极，并且其配置为从所述接地电极与所述高压电极未连接的第一位置移动到所述接地电极与所述高压电极相连接的第二位置；安装在所述可移动电极之下的线圈，其被配置为产生电磁力以使所述可移动电极从所述第一位置移动到所述第二位置；返回杆，其具有固定连接到所述可移动电极的一端和突出到所述壳体的外部的另一端；以及，安装在所述壳体外部的驱动装置，其耦合到突出到所述壳体的外部的所述返回杆，并且，其被配置为驱动所述返回杆使得所述可移动电极从所述第二位置移动到所述第一位置。

被配置为感测所述返回杆的操作的传感器可以安装在突出到所述壳体的外部的所述返回杆的移动路径中。

高速闸刀开关可以进一步包括：计数专用控制器，其被配置为累计由所述传感器应用的信号，并且对所述可移动电极的操作的数目进行计数。

高速闸刀开关可以进一步包括：机械计数器，其在突出到所述壳体的外部的所述返回杆的移动路径中与所述返回杆相接触，且其被配置成对与所述返回杆交互的所述可移动电极的操作进行计数。

所述传感器可以是接触传感器，当所述可移动电极被设置在所述第一位置时，其不与所述返回杆相接触，而当所述可移动电极被移动到所述第二位置时，其与所述返回杆相接触以感测所述返回杆的移动。

壳体可以包括：具有开放的顶部和底部的主体部；上壳体，其被配置为气密地封闭所述主体部的所述开放的顶部，所述高压电极与其耦合；以及下壳体，其被配置为气密地封闭所述主体部的所述开放的底部，所述接地电极与其耦合，其中，所述返回杆突出到所述下壳体的外面；以及安装在所述下壳体和所述返回杆之间以保持其间的气密性的密封构件。

所述密封构件可以是O形环和导向磨损环中的至少一个。

从下文给出的详细描述中，本申请进一步的适用范围将变得更加显而易见。但是，应当理解地是，由于在本公开的范围内的各种变化和修改通过该详细描述对本领域的技术人员来说将变得显而易见，所以在指示本发明的优选实施例的同时，仅仅通过说明的方式给出详细描述和具体示例。

附图说明

所包括的附图提供了对本公开的进一步理解，其包含在本说明书中且构成本说明书的一部分，附图中示出了示例性实施例，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。

在附图中：

图1是其中安装了根据本发明实施例的高速闸刀开关的开关装置面板的整体示意图。

图2是根据本发明实施例的高速闸刀开关的局部横截面透视图。

图3是示出根据本发明实施例的高速闸刀开关的断开状态的横截面图。

图4是示出根据本发明实施例的高速闸刀开关的闭合状态的横截面图。

图5A和5B是根据本发明的第一和第二实施例的示意图。

具体实施例

以下，参考所附表格和附图详细地描述各实施例，使得它们可以很容易地由本领域技术人员实现。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施例可以以各种不同的方式来修改，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。

在附图中，省略了与本发明的说明不相关的部件以便清晰地阐述本发明，而且在整个说明书中相似的附图标记指代相似的元件。

图1是其中安装了根据本发明的实施例的高速闸刀开关的开关装置面板的整体示意图。

参照图1，开关装置面板1包括电弧保护系统2、变压器3、主断路器4、电流传感器5、第一断路器6以及第二断路器7，并且还包括高速闸刀开关100。

为了确定故障电流是否是电弧事故，安装接收由开关装置面板1中产生的电弧所发射的光的光接收传感器(未示出)。当发生电弧事故时，电弧保护系统2可以在接收到由光接收传感器感测到的光信号或由设置在开关装置面板1中的电流传感器5提供的过电流信号时判定是否已经发生电弧事故。

或者，电弧保护系统2可以在同时接收到两个信号时，即，过电流信号和光信号时，判定是否已经发生电弧事故。

当电弧保护系统2判定开关装置面板1中已经发生电弧时，电弧保护系统2发出闭合命令到专用的高速闸刀开关100，同时发出跳闸命令到主断路器4。

根据来自电弧保护系统2的闭合命令，高速闸刀开关100在断路器4执行其自身的闭合操作之前执行闭合操作，所以电弧故障电流被旁路而流向地面，相应地，由于开关装置面板1内的电弧而可能发生的损害可以被最小化。

此后，根据来自电弧保护系统2的闭合命令，断路器4也会中断故障电流以保护开关装置面板1免受故障电流的损害。

图2是根据本发明实施例的高速闸刀开关的局部横截面透视图。图3是示出根据本发明实施例的高速闸刀开关的断开状态的横截面图。图4是示出根据本发明实施例的高速闸刀开关的闭合状态的横截面图。

参照图2至4，高速闸刀开关100包括：形成外观的壳体110；安装在壳体110内的接地电极130；安装在壳体110中且与接地电极130分隔开的高压电极140；以可移动方式安装在壳体110内的可移动电极150；闭合线圈160，其安装在壳体110内且将可移动电极150移动到闭合位置；以及返回杆170，其具有耦联到壳体110中安装的可移动电极150的一端和突出到壳体110的外部的另一端。

壳体110可以包括：由诸如环氧树脂等绝缘材料形成的具有开放的顶部和底部的主体部111；上壳体112，其耦合到主体部111的顶部以覆盖主体部111的开放的顶部且由导电材料形成；以及下壳体113，其耦合到主体部111的底部以覆盖主体部111的开放的底部且由导电材料形成。

这里，上壳体112可以与高压电极140一体地形成。

可替代地，上壳体112可以被配置成与高压电极140分离并耦合到高压电极140的部件，在这种情况下，高压电极140安装在壳体110内的上部。

上壳体112和下壳体113可以安装在主体部111内以气密地封闭壳体110的内部，当壳体110的内部被上壳体112和下壳体113气密地封闭之后，壳体110的内部可以通过分立的通道(未示出)而填充绝缘气体。

然而，壳体110的内部填充有绝缘气体的配置并不限定于上述例子，而是可以使用任何已知的配置。

此外，填充壳体110内部的绝缘气体并没有特别限制，而是可以使用任何已知的气体，只要其为惰性气体。

例如，该惰性气体可以优选地是SF6、N₂或不含水分的空气。

接地电极130由支撑在下壳体113上的管120来支撑。

具体来说，接地电极130被耦合到管120的上内表面且由管120的上内表面来支撑，而管120的下端由下壳体113来支撑。

此处，管120是由导电材料形成的，并且下壳体113和接地电极130导通。

接地电极130可以被安装在壳体110的中间部分中。

接地电极130具有形成在其轴向方向上的插入孔131。

可移动电极150被插入到插入孔131中。

当执行闭合操作时，插入孔131允许可移动电极150，在可移动电极150的外周面与接地电极130的内周面相接触的状态下，朝向高压电极140移动。

高压电极140具有形成在其轴向方向上的连接孔141。

形成连接孔141，以便当可移动电极150被插入到连接孔141中时，允许可移动电极150的外周面与由连接孔141形成的高压电极140的内周面相接触。

在位于高压电极140内的上壳体112的底表面上，安装电弧电极190，以在执行闭合操作或断开操作时，最小化高压电极140和可移动电极150之间可能出现的电弧。

同时，如上述和如图所示，高压电极140和接地电极130被配置成在壳体110内彼此分隔开，但是本公开并不限于此，而可以使用任何已知的配置。

高压电极140可以通过上壳体112电连接到进线面板、配电盘以及上述开关装置面板1中的至少一个，并且接地电极130可以通过管道120和下壳体113电连接到接地侧。

在壳体110内，安装可移动电极150以在第一位置和第二位置之间移动，其中，第一位置为接地电极与高压电极140未电连接的断开位置，第二位置为接地电极130和高压电极140电连接的闭合位置。

可移动电极150包括移动部152和凸缘部153。

可移动电极150的移动部152形成为中空的。

可移动电极150的移动部152也可以形成为实心的，但为了便于本发明的理解，设置了中空的移动部152。

移动部152具有插入到接地电极130的插入孔131和高压电极140的连接孔141中的外周面，以便当执行闭合操作时，其与接地电极130的内周面和高压电极140的内周面接触。

另外，移动部152具有当执行闭合操作时与电弧电极190的外周面以移动方式接触的内周面。

可移动电极150的凸缘部153形成在移动部152的下端。

凸缘部153设置在闭合线圈160和高压电极140之间，并且用作排斥闭合线圈160的电磁力的排斥板。

闭合线圈160被设置在下壳体113的上方，并且闭合线圈160可以是汤姆森线圈160。

汤姆森线圈160可以以环状卷绕并安装在由绝缘材料形成的、设置在壳体110的下壳体113的上表面上的支撑构件180上。

当汤姆森线圈160在接收到向其施加的电力而被磁化时，被安装为面对汤姆森线圈160的可移动电极150的凸缘部153中产生涡流，并且在由涡流产生的电磁力和汤姆森线圈160的电磁力之间产生排斥力，因此，可移动电极150被移向高压电极140，即，可移动电极150被从断开位置向闭合位置移动。

在可移动电极150的移动部152保持在与接地电极130的内周面相接触的状态的同时，在闭合操作中可移动电极150被移动到高压电极140时，首先，移动部152的前内周面与电弧电极190的外周面相接触，接着，移动部152的前外周面插入到高压电极140的连接孔141中，并且与由高压电极140的连接孔141形成的高压电极140的内周面相接触。

因此，在闭合位置时，高压电极140通过可移动电极150电连接到接地电极139。

因此，诸如在电路中产生的电弧的故障电流不流到电路，而是流向高压电极140、可移动电极150和接地电极130，从而可以保护诸如进线面板、配电盘，以及开关装置面板1的电路免受故障电流的损害。

返回杆170被配置成诸如其一端耦合到可移动电极150且其另一端突出到壳体110的外部。

为此，返回杆170的一端穿过其的通孔114和181分别形成于下壳体113和支撑构件180中。

返回杆170的一端穿过下壳体113的通孔114和支撑构件180的通孔181，并随后通过诸如螺栓200等已知的耦合单元进行耦合以便由可移动电极150的底面支撑。

同时，由于返回杆170相对于下壳体113移动，气密密封在壳体110内的绝缘气体可能在下壳体113和返回杆170之间泄漏。

因此，如图2到图4所示，为了防止下壳体113和返回杆170之间的绝缘气体泄漏，可以在下壳体113中安装密封构件210，例如，O形环211和导向磨损环212中的至少一个，覆盖返回杆170的外周面。

在根据本发明的高速闸刀开关中，由于可移动电极150和返回杆170耦合在一起，当可移动电极150移动到壳体110的上部的闭合位置时，返回杆170根据可移动电极150的移动也协同地移动到壳体110的上部。

这里，返回杆170突出到壳体110外部的长度大于可移动电极150在壳体110内从断开位置移动到闭合位置的距离。

换句话说，如图3所示，当可移动电极150被置于断开位置时，返回杆170可以向壳体110的外部突出第一长度H1。

此外，如图4所示，当可移动电极150移动到闭合位置时，返回杆170与可移动电极150一起移动到壳体110的内部，并且这里，返回杆170以第二长度H2突出到壳体外部，该第二长度H2为对应于从第一长度H1减去可移动电极150已移动距离的长度。

在根据如上所述配置的本发明的高速闸刀开关中，可移动电极150的闭合，即，可移动电极从第一位置到第二位置的移动，是由闭合线圈160即汤姆森线圈160执行的。

同时，如图5A和图5B所示，可移动电极的断开，即可移动电极150从第二位置到第一位置的移动，是由返回装置300执行的。

具体地，返回装置300被耦合到突出到壳体110外部的返回杆170，并在向下方向上驱动返回杆170使可移动电极150从第二位置向第一位置移动。因此，固定地连接到返回杆170一端的可移动电极150被移动到断开位置。

此处，返回装置300可以由诸如电动机、汤姆森线圈等各种驱动单元进行操作。

同时，如图5A所示，在根据本发明的第一实施例的高速闸刀开关100中，用于感测返回杆170的操作的传感器400可以被安装在突出到壳体110的外部的返回杆170的移动路径中。

作为传感器400，可以安装接触传感器或非接触式传感器中的任一种，例如，传感器400可以是与突出到壳体110的外面的返回杆170直接接触的限位开关。

由传感器400产生的信号被施加到电弧保护系统2来确定可移动电极150的位置是否正常。

当用于识别可移动电极150的位置的传感器400安装在壳体110外面时，可以很容易地对传感器400以及与该传感器相关的线路进行检查。

另外，在根据本发明第一实施例的高速闸刀开关100中，由于通过与可移动电极150交互而移动的返回杆170设置在壳体110的外部，工作者可以通过其肉眼来检查返回杆170的位置，以及通过电弧保护系统2根据由传感器400施加的信息来识别返回杆170的位置状态信息，由此，可以间接地识别可移动电极150的位置。

如图5A所示，在根据本发明第一实施例的高速闸刀开关100中，返回杆170由传感器400感测到的次数是通过使用计数专用控制器410来计数的，由此，可以对高速闸刀开关100的闭合数目进行计数。

同时，本发明的第一实施例中，传感器400可以被配置为接触传感器，，当可移动电极150被置于第一位置即断开位置时，其不与返回杆170相接触，而当可移动电极150被移动到第二位置即闭合位置时，其与返回杆170相接触以感测返回杆170的移动。

同时，如图5B所示的第二实施例所示，在根据本发明的高速闸刀开关100中，为了获得可移动电极150的更可靠的计数信息，机械计数器500可以被安装在突出到壳体110外部的返回杆170的移动路径中，并与返回杆170接触以对可移动电极150的操作进行计数。

这里，在第二实施例中，不需要使用如图5A的第一实施例中的计数专用控制器410来累计来自传感器400的信号以对可移动电极150的闭合数目进行计数。

根据图5B的机械计数器500具有高耐久性，并且因此，保证了其在需要准确数目的闭合的高速闸刀开关100中的使用可靠性。

前述实施例和优点仅为示例性的而不应当被认为限制本公开。本教导能够易于应用于其它类型的设备。本说明书旨在说明性的，而不是限制权利要求的范围。许多替代例、修改例和变型例对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。在此描述的示例性实施例的特征、结构、方法以及其它特性可以以各种方式组合以获得另外的和/或替代的示例性实施例。

由于可以在不偏离其特性的情况下以多种形式来实施当前这些特征，因此还应当理解的是，除非另有规定，否则上述实施例不受前面描述的任一细节所限制，而是应当在如所附权利要求书限定的范围内被宽泛地解释，因此落在权利要求的边界和界限或者这些边界和界限的等效内的全部改变和修改因而旨在被所附的权利要求书所包含。

Claims (7)

1.一种高速闸刀开关，其特征在于，所述高速闸刀开关包括：

具有气密闭合的内部的壳体；

安装在所述壳体中的接地电极；

高压电极，其安装在所述壳体中并且与所述接地电极分隔开预定的间隔；

可移动电极，其安装在所述壳体中，并且其配置为从所述接地电极与所述高压电极未连接的第一位置移动到所述接地电极与所述高压电极相连接的第二位置；

线圈，其安装在所述可移动电极之下，并且其被配置为产生电磁力以使所述可移动电极从所述第一位置移动到所述第二位置；

返回杆，其具有固定连接到所述可移动电极的一端和突出到所述壳体的外部的另一端；以及

安装在所述壳体外部的驱动装置，其耦合到突出到所述壳体的外部的所述返回杆，并且，其被配置为驱动所述返回杆使得所述可移动电极从所述第二位置移动到所述第一位置。

2.根据权利要求1所述的高速闸刀开关，其中，被配置为感测所述返回杆的操作的传感器安装在突出到所述壳体的外部的所述返回杆的移动路径中。

3.根据权利要求2所述的高速闸刀开关，还包括：计数专用控制器，其被配置为累计由所述传感器应用的信号，并且对所述可移动电极的操作的数目进行计数。

4.根据权利要求2所述的高速闸刀开关，还包括：

机械计数器，其在突出到所述壳体的外部的所述返回杆的所述移动路径中与所述返回杆相接触，且其被配置对与所述返回杆交互的所述可移动电极的操作进行计数。

5.根据权利要求4所述的高速闸刀开关，其中，所述传感器是接触传感器，当所述可移动电极被设置在所述第一位置时，其不与所述返回杆相接触，而当所述可移动电极被移动到所述第二位置时，其与所述返回杆相接触以感测所述返回杆的移动。

6.根据权利要求5所述的高速闸刀开关，其中，所述壳体包括：

具有开放的顶部和底部的主体部；

上壳体，其被配置为气密地封闭所述主体部的所述开放的顶部，所述高压电极与其耦合；以及

下壳体，其被配置为气密地封闭所述主体部的所述开放的底部，所述接地电极与其耦合；

其中，所述返回杆突出到所述下壳体的外面，并且密封构件安装在所述下壳体和所述返回杆之间以保持其间的气密性。

7.根据权利要求6所述的高速闸刀开关，其中，所述密封构件是O形环和导向磨损环中的至少一个。