CN106298299B - 一种换相开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换相开关，包括三个永磁触头机构、三块卡板、手锁卡板机构和卡板互斥机构。用户端单相火线接头和上行端三相火线接头连接三组静触头对，三组静触头对分别对应三个永磁触头机构。永磁触头机构包括永磁机构、动触头、导向柱。动触头安装在导向柱的底端。导向柱的顶端连接永磁机构的磁芯。当永磁机构向上吸时，带动动触头向上运动，使动触头的两端连接静触头对。三块卡板的根部分别安装在卡板轴上，末端分别与三个永磁触头机构的导向柱活动相连。卡板互斥机构用于当一块卡板上摆时，卡住其他两块卡板，使得其他两块卡板无法上摆。手锁卡板机构用于操作人员能够通过卡板将三个动触头强制与三个静触头相分离。

Description

一种换相开关

技术领域

本发明涉及换相开关。

背景技术

换相开关在目前电网上处理三相不平衡问题的必要设备。当某一相火线电流过大时，可以通过换相开关切换用户侧连接的火线，使得连接该用户侧火线从当前相火线切换到另外相火线从而降低该相火线的负载，通过平衡各相电流提高电网电力的利用率和可用性。目前使用的大多数换相开关是基于转盘式的。动触头设置在转盘上转动。随着动触头围绕转盘中心的转动改变连接从而实现换相。这种换相开关最大的优点是它天然是互斥的，也就是，用户端的火线不可能同时连接到两根三相火线上。但这种换相开关最大的问题是电气化控制比较麻烦，通常需要电机实现转盘转动。而电机通常可靠程度不高，而且转过的角度很难控制。另外这种换相开关换相时切换的时间比较长。

发明内容

本发明所要解决的问题：降低换相开关换相切换时间，同时提高可靠性和简化电气控制。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

一种换相开关，包括外壳、支架、上行端三相火线接头、上行端零线接头、用户端单相火线接头、用户端零线接头、三个永磁触头机构、三块卡板、手锁卡板机构和卡板互斥机构；用户端单相火线接头连接三个下行静触头；上行端三相火线接头的三个火线接头分别连接三个上行静触头；三个下行静触头和三个上行静触头分别组成三组静触头对；三组静触头对分别对应三个永磁触头机构；所述永磁触头机构包括永磁机构、动触头、导向柱；静触头对的两个静触头均由铜排向下折弯形成，并且铜排向下折弯具有竖直的导向部；导向柱卡在静触头对的两个静触头的导向部之间；动触头安装在导向柱的底端；导向柱的顶端通过连杆连接永磁机构的磁芯；当永磁机构向上吸时，通过连杆导向柱带动所述动触头向上运动，并使得动触头的两端连接所述静触头对的两个静触头；三块卡板的根部分别通过卡板轴安装在支架的卡板轴承上；三块卡板的末端分别与三个永磁触头机构的导向柱活动相连；所述手锁卡板机构包括同步杆、同步轴承、卡突块、手柄杆；同步杆架设在支架的同步轴承上，并能围绕其轴心转动；同步杆横跨在三块卡板的上方；卡突块和手柄杆安装在同步杆上；卡突块有三个；三个卡突块分别位于三块卡板的上方；三个卡突块随同步杆的转动而摆动，并能够通过摆动卡住卡板，从而使得卡板无法向上摆；所述卡板互斥机构用于当一块卡板上摆时，卡住其他两块卡板，使得其他两块卡板无法上摆。

进一步，所述卡板互斥机构包括三根互斥摆杆；三块卡板两两之间分别架设有一根互斥摆杆；互斥摆杆的中间设置有摆动轴孔，并通过摆动轴孔安装在支架的摆动轴上，能够围绕摆动轴孔的孔心摆动；互斥摆杆的两端分别位于两块卡板的上方；当一块卡板上摆时，通过该卡板上两根互斥摆杆将其他两块卡板下压，使得其他两块卡板无法上摆。

进一步，手锁卡板机构还包括卡突和卡口；所述卡突设置在卡突块上；所述卡口位于卡板上；当卡突块卡住卡板时，卡突卡入卡口内。

进一步，还包括下压弹簧；下压弹簧安装在卡板的根部，用于将卡板向下压。

进一步，卡板上还安装有开合指示杆；开合指示杆竖直安装在卡板上，用于通过光耦检测器检测卡板对应触头的开合状态。

进一步，同步杆上还安装有手锁指示杆；手锁指示杆竖直安装在同步杆上，用于通过光耦检测器检测手锁状态。

本发明的技术效果如下：

1、相比于现有技术，本发明的换相开关换相速度快，换相时间少于20ms。

2、触头结构采用动触头和静触头反向设计，从而使得整个开关体积显得较小，而且该结构的安全性能高。

3、相比于现有技术，本发明的换相开关可靠性高，而且电气化控制比较简单。

附图说明

图1是本发明的换相开关去除盒盖和底座后的上方视角的结构示意图。

图2是本发明的换相开关去除盒盖和底座后的下方视角的结构示意图。

图3是本发明的换相开关整体立体结构示意图。

图4是本发明的换相开关的卡板和永磁机构剖视结构示意图。

图5是本发明的卡板和卡突块的拆分结构示意图。

图6是本发明的卡板互斥机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

一种换相开关，如图1、图2、图3、图4，包括外壳、支架111、上行端三相火线接头121、上行端零线接头122、用户端单相火线接头131、用户端零线接头132、三个永磁触头机构、三块卡板3、卡板互斥机构和手锁卡板机构。外壳由盒盖112和背壳113组成。支架111设置于盒盖112和背壳113组成的外壳的内部。上行端三相火线接头121用于连接上行的三相火线；上行端零线接头122用于连接上行的地线。用户端单相火线接头131用于连接用户端的单相火线；用户端零线接头132用于连接用户端的地线。本发明的换相开关用于切换用户端单相火线与上行端三相火线中一相的连接。用户端单相火线接头131连接三个下行静触头141。上行端三相火线接头121的三个火线接头分别连接三个上行静触头142。三个下行静触头141和三个上行静触头142分别组成三组静触头对。三组静触头对安装在支架111的下方。三组静触头对分别对应三个永磁触头机构。永磁触头机构包括永磁机构21、动触头22、导向柱23。静触头对的两个静触头均由铜排向下折弯形成，并且铜排向下折弯具有竖直的导向部143。动触头22安装在导向柱23的底端。导向柱23的顶端通过连杆24连接永磁机构21的磁芯。永磁机构21安装在支架111的上方。导向柱23呈方柱体，卡在静触头对的两个静触头的导向部143之间，并穿过支架111上设置的导向柱卡槽，使得导向柱23底端的动触头22位于支架111下方静触头对的下方。当永磁机构21向上吸时，通过连杆24和导向柱23带动动触头22向上运动，使得动触头22的两端静触头对的两个静触头相接触，从而实现静触头对的两个静触头的相互连接。当导向柱23和动触头22向下运动时，使得动触头22的两端与静触头对的两个静触头相分离，从而使得静触头对的两个静触头的相互分离。也就是说，动触头22位于静触头对的下方。这种动触头位于静触头下方的触头结构更为详细的内容可参见专利文献CN105244197A公开的《一种断路器触头结构及其断路器》。三组静触头对和三个永磁触头机构的动触头22组成三个触头结构，该三个触头结构分别被设置于由背壳113上设置的三个灭弧室内。

本实施例的换相开关设有互斥机构和手锁机构。互斥机构用于使得三个永磁触头机构在任何时刻只有一个能够使得三组静触头对中的一组静触头对的两个静触头相连接，也就是，当一个永磁触头机构中的动触头22向上运动时使得另外两个动触头机构中的动触头22向下运动。手锁机构用于使得操作人员能够通过手柄机构将三个永磁触头机构的三个动触头22卡住，从而将三个动触头22强制与三个静触头对的两个静触头相分离，并且在卡住后，永磁机构21无法将动触头22向上拉动。本实施例的互斥机构由三块卡板3和卡板互斥机构共同实现，手锁机构由三块卡板3和手锁卡板机构共同实现。因此，三块卡板3是卡板互斥机构和手锁卡板机构实现其相应的互斥机构和手锁机构的功能的共同基础。三块卡板3的根部分别通过卡板轴31安装在支架111的卡板轴承32上，使得卡板3能够围绕卡板轴31摆动。三块卡板3的末端分别与三个永磁触头机构的导向柱23活动相连。具体来说，卡板3，如图5所示，由H结构的板体两侧向下竖直折弯形成竖直的板翼301，板翼301的一端设有轴孔302，另一端设有腰形孔303。卡板轴31穿过轴孔302使得卡板3能够围绕轴孔302的轴心转动。腰形孔303，如图4所示，架设导向柱23顶端两侧水平设置的活动轴221上。从而使得当导向柱23和动触头22活动时，带动卡板3围绕卡板轴31上下摆动；当卡板3围绕卡板轴31上下摆动时，带动导向柱23和动触头22上下移动。此外，本实施例的卡板3的根部还安装有弹簧33。弹簧33给予卡板3向下的压力，使得当永磁机构21失效时，动触头22向下移动使得其相应的静触头对的两个静触头相分离。

手锁卡板机构包括同步杆41、同步轴承42、卡突块43、手柄杆44。同步杆41呈六角柱体结构，上面安装有三个卡突块43。卡突块43沿着同步杆41的两端设有圆柱体的旋转轴431。通过卡突块43两端的旋转轴431，同步杆41架设在支架111的同步轴承42上，使得同步杆能够围绕其轴心转动。同步杆41横跨在三块卡板3的上方，使得三个卡突块43分别位于三块卡板3的上方。三个卡突块43能够随同步杆41的转动而摆动。卡突块43的竖直截面呈楔形，同步杆41的轴心位于楔形的一端，从而使得当卡突块43随同步杆41的转动而摆动时，能够卡在卡板3的上方，从而使得卡板3无法向上摆。手柄杆44安装在同步杆41的端部，并能够能够随同步杆41的转动而摆动。手柄杆44用于连接手柄机构，手柄机构上设有手柄114。手柄机构使得手柄杆44只能停留在两个角度上。当手柄杆44停留在其中一个角度时，卡突块43卡在卡板3上使得卡板3无法向上摆，实现卡板手锁；当手柄杆44停留在另外一个角度时，卡突块43与卡板3相分离使得卡板3能够上摆。卡板3无法向上摆意味着，各个永磁触头机构的动触头22无法与其对应的静触头对的两个静触头相接触连接。卡板3能够上摆意味着，各个永磁触头机构的动触头22能够在其相应的永磁机构21的作用下向上拉，从而使得其相应的动触头22能够与其对应的静触头对的两个静触头相接触连接。此外，为避免当卡突块43卡在卡板3上时卡突块43的滑动使得手锁失效，卡突块43还设置有卡突432，而卡板3上还设置有卡口35。当卡突块43卡住卡板3时，卡突432卡入卡口35内，从而避免卡突块43的滑动。

卡板互斥机构用于当一块卡板3上摆时，卡住其他两块卡板3，使得其他两块卡板3无法上摆，从而使得三个永磁触头机构在任何时刻只有一个能够使得三组静触头对中的一组静触头对的两个静触头相连接。卡板互斥机构包括三根互斥摆杆51。如图6所示，三根互斥摆杆51分别为互斥摆杆51a、互斥摆杆51b和互斥摆杆51c；三块卡板3分别为卡板3a、卡板3b、卡板3c。三块卡板3两两之间分别架设由一根互斥摆杆51，也就是图6中，卡板3a、卡板3b之间架设由互斥摆杆51b；卡板3b、卡板3c之间架设由互斥摆杆51c；卡板3a、卡板3c之间架设由互斥摆杆51a。互斥摆杆51a、互斥摆杆51b、互斥摆杆51c的中间设置均有摆动轴孔52，并通过摆动轴孔52安装在支架111的相应的摆动轴上，使得互斥摆杆51a、互斥摆杆51b、互斥摆杆51c各自能够围绕摆动轴孔52的孔心摆动。互斥摆杆51的两端分别位于两块卡板3的上方。具体来说，互斥摆杆51b的两端分别位于卡板3a和卡板3b的上方；互斥摆杆51c的两端分别位于卡板3b和卡板3c的上方；互斥摆杆51a的两端分别位于卡板3a和卡板3c的上方。考虑到空间狭小的因素，本实施例中，互斥摆杆51a的两端分别架设在互斥摆杆51b的卡板3a端的上方和互斥摆杆51c的卡板3c端的上方。由此，当一块卡板3上摆时，通过该卡板3上两根互斥摆杆51将其他两块卡板3下压，使得其他两块卡板3无法上摆。也就是，当一块卡板3a上摆时，通过互斥摆杆51a和互斥摆杆51b的杠杆作用将卡板3c和卡板3b下压，使得卡板3c和卡板3b无法上摆；当一块卡板3b上摆时，通过互斥摆杆51b和互斥摆杆51c的杠杆作用将卡板3a和卡板3c下压，使得卡板3a和卡板3c无法上摆；当一块卡板3c上摆时，通过互斥摆杆51a和互斥摆杆51c的杠杆作用将卡板3a和卡板3b下压，使得卡板3a和卡板3b无法上摆。

此外，本实施例的换相开关为实现电气化控制，还安装有控制面板、零序电流互感器15、电流检测器16、开合指示检测机构、手锁指示检测机构。其中控制面板上安装有CPU、RAM、ROM以及通讯单元组成的电路。CPU、RAM、ROM、通讯单元组成控制器。控制器连接零序电流互感器15、电流检测器16、开合指示检测机构、手锁指示检测机构以及三个永磁机构21。零序电流互感器15用于检测是否漏电的零序电流。电流检测器16用于检测用户端火线上的电流大小。开合指示检测机构用于监视三个触头机构是否连接，包括开合指示杆34和相应的光电耦合器。开合指示杆34竖直设立在卡板3上。三个卡板3上有一个开合指示杆34，三个开合指示杆34对应三个光电耦合器。开合指示杆34用于通过相应的光耦检测器检测卡板3对应触头的开合状态。相应的光耦检测器通过检测开合指示杆34是否摆动到位检测出卡板3是否处于上摆状态还是下摆状态，并把相应的检测结果发送至控制器。从而控制器能够得知三个触头机构所处的开关状态。手锁指示检测机构，用于检测当前换相开关是否处于手动隔离或手锁状态，包括手锁指示杆45和相应的光电耦合器。手锁指示杆45竖直安装在同步杆41上，用于通过相应的光耦检测器检测手锁状态。相应的光耦检测器通过检测手锁指示杆45随同步杆41的旋转摆动是否到位判断当前换相开关是否处于手动隔离或手锁状态，并将检测结果发送至控制器。从而控制器能够得知当前换相的手锁状态。通讯单元用于控制器与上级的智能控制单元进行交互，向上级的智能控制单元发送各个触头的开关状态、手锁状态、零序电流检测数据、电流大小等数据，或者接收上级的智能控制单元的控制指令。上级的智能控制单元能够通过通讯单元将相位切换指令发送至控制器，然后由控制器操作三个永磁机构21实现换相动作。通讯单元的通讯方式可以采用无线方式或有线方式，优先选用有线载波通讯的方式。所谓有线载波通讯的方式就是利用三相火线的连接，通过在上行的火线上载波后实现与上级的智能控制单元的通讯。

Claims (6)

1.一种换相开关，其特征在于，包括外壳、支架(111)、上行端三相火线接头(121)、上行端零线接头(122)、用户端单相火线接头(131)、用户端零线接头(132)、三个永磁触头机构、三块卡板(3)、手锁卡板机构和卡板互斥机构；用户端单相火线接头(131)连接三个下行静触头(141)；上行端三相火线接头(121)的三个火线接头分别连接三个上行静触头(142)；三个下行静触头(141)和三个上行静触头(142)分别组成三组静触头对；三组静触头对分别对应三个永磁触头机构；所述永磁触头机构包括永磁机构(21)、动触头(22)、导向柱(23)；静触头对的两个静触头均由铜排向下折弯形成，并且铜排向下折弯具有竖直的导向部(143)；导向柱(23)卡在静触头对的两个静触头的导向部(143)之间；动触头(22)安装在导向柱(23)的底端；导向柱(23)的顶端通过连杆(24)连接永磁机构(21)的磁芯；当永磁机构(21)向上吸时，通过连杆(24)导向柱(23)带动所述动触头(22)向上运动，并使得动触头(22)的两端连接所述静触头对的两个静触头；三块卡板(3)的根部分别通过卡板轴(31)安装在支架(111)的卡板轴承(32)上；三块卡板(3)的末端分别与三个永磁触头机构的导向柱(23)活动相连；所述手锁卡板机构包括同步杆(41)、同步轴承(42)、卡突块(43)、手柄杆(44)；同步杆(41)架设在支架(111)的同步轴承(42)上，并能围绕其轴心转动；同步杆(41)横跨在三块卡板(3)的上方；卡突块(43)和手柄杆(44)安装在同步杆(41)上；卡突块(43)有三个；三个卡突块(43)分别位于三块卡板(3)的上方；三个卡突块(43)随同步杆(41)的转动而摆动，并能够通过摆动卡住卡板(3)，从而使得卡板(3)无法向上摆；所述卡板互斥机构用于当一块卡板(3)上摆时，卡住其他两块卡板(3)，使得其他两块卡板(3)无法上摆。

2.如权利要求1所述的换相开关，其特征在于，所述卡板互斥机构包括三根互斥摆杆(51)；三块卡板(3)两两之间分别架设有一根互斥摆杆(51)；互斥摆杆(51)的中间设置有摆动轴孔(52)，并通过摆动轴孔(52)安装在支架(111)的摆动轴上，能够围绕摆动轴孔(52)的孔心摆动；互斥摆杆(51)的两端分别位于两块卡板(3)的上方；当一块卡板(3)上摆时，通过该卡板(3)上两根互斥摆杆(51)将其他两块卡板(3)下压，使得其他两块卡板(3)无法上摆。

3.如权利要求1所述的换相开关，其特征在于，手锁卡板机构还包括卡突(432)和卡口(35)；所述卡突(432)设置在卡突块(43)上；所述卡口(35)位于卡板(3)上；当卡突块(43)卡住卡板(3)时，卡突(432)卡入卡口(35)内。

4.如权利要求1所述的换相开关，其特征在于，还包括下压弹簧(33)；下压弹簧(33)安装在卡板(3)的根部，用于将卡板(3)向下压。

5.如权利要求1所述的换相开关，其特征在于，卡板(3)上还安装有开合指示杆(34)；开合指示杆(34)竖直安装在卡板(3)上，用于通过光耦检测器检测卡板(3)对应触头的开合状态。

6.如权利要求1所述的换相开关，其特征在于，同步杆(41)上还安装有手锁指示杆(45)；手锁指示杆(45)竖直安装在同步杆(41)上，用于通过光耦检测器检测手锁状态。