CN106898521B - 三工位开关和高压开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三工位开关和高压开关设备，包括下支架组件子装配、上支架组件子装配和接地组件子装配。上支架组件子装配包括上静触头(10)和上支架(8)；接地组件子装配包括接地触头(4)和接地触头支架(3)；下支架组件子装配包括下静触头(11)、动触头组件(13)和下支架(9)；所述下静触头(11)和动触头组件(13)连接成一体并和下支架(9)一体注塑成形；并与操作轴(12)装配在一起。上支架组件子装配还包括灭弧栅组件(6)；所述上静触头(10)和上支架(8)注塑成一体；灭弧栅组件(6)插接于上支架(8)上。接地触头(4)和接地触头支架(3)固定连接。

Description

三工位开关和高压开关设备

技术领域

本发明涉及电气技术领域，具体涉及高压电器上的一种控制保护装置，特别是涉及一种高压开关设备的三工位开关。

背景技术

在配电系统中，三工位开关是由隔离负荷开关和接地开关有机组合而成，其中隔离负荷开关是用来关合、承载和开断正常条件下的电流并能承载和关合短路电流的一种开关装置，同时在分闸位置满足隔离开关规定的绝缘要求；接地开关用于将回路接地的一种机械开关装置。隔离负荷开关和接地开关一般共用动触头，两者组合在一起称为三工位开关。

不同开关柜产品中的三工位开关结构都不一样，现有的高压开关柜的三工位开关主要存在的问题，以下以现有一种产品进行简单图例说明：

如图1A所示为现有的一种高压开关柜的三工位开关结构示意图，操作机构通过机械连接套管121带动轴119转动，轴119带动塑料拐臂115转动，塑料拐臂115和动触头组件116为连杆结构，带动动触头组件116转动，完成合闸和分闸操作。支撑接头120用于将轴119固定在侧板101上；上支架105和下支架106用于支撑静触头112和绝缘板109。接地触头支架107用于支撑接地触头113，支架连接板108将接地触头支架107和下支架106通过螺栓固定连接。拐臂连杆117用于连接塑料拐臂115和动触头套管118；动触头组件116置于动触头套管118中。

如图1A中所示的三工位开关，存在以下主要问题：

1)结构复杂，零件数目较多，除了标准件和紧固件外，现有三工位开关共有20几种零件，超过40个零件，整体体积大且加工工艺复杂，相应成本高，装配复杂，影响生产效率；

2)图1B是图1A所示的三工位开关动触头组件结构示意图；负荷开关的动触头组件的旋转中心和操作轴不同轴，动触头组件116和操作轴119不同心，由塑料拐臂115连接的连杆机构驱动，影响机械传动效率和合分闸操作的可靠性；

3)如图1A所示，静触头112、动触头组件的连接母线114以及灭弧栅支架111都是通过螺钉螺母或者销钉固定的，装配工艺复杂，定位精度低；

4)如图1A所示，接地触头113是锻造而成，接地触头相间通过铜管110连接，零件数目较多，零件加工工艺复杂，成本很高；

5)如图1A所示，侧板101、102和横梁103、104为焊接结构，整体结构比较分散，自动化装配程度低，增加成本，影响生产效率。

发明内容

针对上述现有三工位开关主要存在的问题，本发明提供一种结构简单紧凑型三工位开关，包括操作轴组件、轴套、动触头组件、接地触头、接地触头支架、上下静触头、上下支撑架、绝缘隔板、灭弧栅片及其支架、前后支撑板。

具体操作为：通过操作机构带动操作轴转动，操作轴带动动触头组件转动，完成合闸和分闸，操作简单可靠。

本发明的一个方面，提供一种三工位开关，其包括下支架组件子装配、上支架组件子装配和接地组件子装配；上支架组件子装配包括上静触头和上支架；接地组件子装配包括接地触头和接地触头支架；下支架组件子装配包括下静触头、动触头组件和下支架；所述下静触头和下支架一体注塑成形，并和动触头组件连接。

根据本发明的一个最佳实施例，上支架组件子装配还包括灭弧栅组件；所述上静触头和上支架注塑成一体。根据本发明的一个最佳实施例，灭弧栅组件插接于上支架上。

根据本发明的一个最佳实施例，接地触头支架包括L型折弯边，用于对接地触头限位以保证其不会发生偏转。

根据本发明的一个最佳实施例，所述灭弧栅组件包括灭弧栅支架和灭弧栅片；灭弧栅支架为注塑成形；所述灭弧栅片卡进灭弧栅支架的支架槽内。

根据本发明的一个最佳实施例，还包括后支撑板和前支撑板，用于固定和支撑下支架组件子装配、上支架组件子装配和接地组件子装配。

根据本发明的一个最佳实施例，上支架的固定上静触头的位置为V形结构。

根据本发明的一个最佳实施例，上静触头之间有伞裙；上静触头和后支撑板，以及上静触头和前支撑板之间均设有伞裙。

根据本发明的一个最佳实施例，所述动触头组件，可在操作机构的作用下，与操作轴同心同轴一起转动。

根据本发明的一个最佳实施例，三工位开关从分闸位到合闸位操作时，动触头组件在操作轴的带动下转动，经过灭弧栅组件后，和上静触头接触到位后，完成合闸。

根据本发明的一个最佳实施例，三工位开关从分闸位到接地位操作时，动触头组件在操作轴的带动下转动，和接地触头接触到位后，完成接地。

本发明的另一方面，提供一种高压开关设备，包括如前任意一项所述的三工位开关。

附图说明

图1A是现有的一种三工位开关的结构示意图；图1B该现有的三工位开关动触头组件结构示意图；

图2A和2B是本发明的三工位开关总体结构示意图；其中，图2A为立体结构示意图，图2B为三工位开关合闸位置后视图；

图3是本发明的三工位开关下支架组件子装配结构示意图，其下支架和下静触头一体浇注，并和操作轴组成模块化子装配结构；

图4A-4C是本发明的三工位开关上支架组件子装配结构示意图；其上支架和上静触头一体浇注，并和灭弧栅组件组成模块化子装配结构；其中，图4A为立体结构示意图，图4B为灭弧栅组件放大结构示意图；图4C为上支架组件子装配又一最佳实施例结构示意图；

图5A-5B是本发明的三工位开关接地组件子装配结构示意图，其接地触头和接地支架组成的接地组件的模块化子装配结构；其中图5A是正视图，图5B是立体图；

图6A-6C是本发明的三工位开关分别处于分闸、合闸和接地位置的结构示意图；其中图6A为分闸位置示意图，图6B为合闸位置示意图，6C为接地位置示意图。

附图标号列表：

现有的一种三工位开关的结构：

101-侧板 102-侧板 103-横梁

104-横梁 105-上支架 106-下支架

107-接地触头支架 108-支架连接板 109-绝缘板

110-铜管 111-灭弧栅支架 112-静触头

113-接地触头 114-连接母线 115-塑料拐臂

116-动触头组件 117-拐臂连杆 118-动触头套管

119-轴 120-支撑接头 121-机械连接套管

本发明的三工位开关的结构

1-后支撑板 2-前支撑板 3-接地触头支架

4-接地触头 5-绝缘隔板 6-灭弧栅及支架组件

7-轴套 8-上支架 9-下支架

10-上静触头 11-下静触头 12-操作轴

13-动触头组件

具体实施方式

下面结合各附图，详细描述本发明三工位开关的结构及功能。

图2A和2B是本发明的三工位开关总体结构示意图；其中，图2A为立体结构示意图，图2B为三工位开关合闸位置后视图；本发明的三工位开关包括下支架组件子装配300、上支架组件子装配400和接地组件子装配500；上支架组件子装配400包括上静触头10和上支架8；接地组件子装配500包括接地触头4和接地触头支架3。

根据本发明的一最佳实施例，如图3所示是本发明的三工位开关下支架组件结构示意图，其下支架和下静触头一体浇注，并和操作轴组成模块化子装配结构。下支架组件子装配300包括下静触头11、动触头组件13和下支架9。下静触头11和下支架9一体化注塑成型，并和动触头组件13通过铆钉连接，共同组成下支架子装配。操作轴12插入到下支架子装配组成传动链，负责连接外部动力和动触头13的机械传动，这种装配的优点在于操作轴和动刀转动轴是同轴的，传动效率更高，同时更节省材料。

根据本发明的一最佳实施例，如图4A-4C所示是本发明的三工位开关上支架组件结构示意图；其上支架和上静触头一体浇注，并和灭弧栅组件组成模块化子装配结构；上支架8为注塑而成，上静触头10和上支架8注塑成一体，如图4A所示为立体结构示意图。上支架组件子装配400还包括灭弧栅组件6。灭弧栅组件6包括灭弧栅支架61和灭弧栅片62，图4B为灭弧栅组件放大结构示意图。灭弧栅支架61为注塑而成，将灭弧栅片62卡进灭弧栅支架61的支架槽内共同组成灭弧栅组件6，灭弧栅组件6插接于上支架8上，共同组成上支架子装配。这种方式的优点上静触头和上支架一体化注塑成型、灭弧栅支架采用插接方式固定于静触头支架，装配工艺简单，定位精度高。

根据本发明的又一最佳实施例，为了满足绝缘要求和母线连接的要求，除了图4A所示的上支架水平呈直线形状外，上支架组件子装配400还可以为图4C所示的，上支架8′的三相上静触头处为V形，上静触头10和上支架8′仍然为整体浇注结构。

根据本发明的又一最佳实施例，为了增加相间和相对地之间的爬电距离，三相上静触头10之间设计有伞裙201，两侧的上静触头10和支撑板1，2之间也设计有伞裙201。如图4A和图4C中所示的最佳实施例，均可有伞裙的设计；图4A中未示出伞裙。

根据本发明的一最佳实施例，如图5A所示是本发明的三工位开关接地组件结构示意图，其接地触头和接地支架组成的接地组件的模块化子装配结构。接地触头4和接地触头支架3并通过螺栓将其固定在一起，共同组成接地组件子装配。接地触头采用铜排直接折弯而成，通过螺栓固定在支架上，零件数目少，零件加工工艺简单。

如图5B所示，接地触头4的三相位置通过螺栓进行限定；另外，当三工位开关从分闸位置运动到接地位置时，接地触头4通过接地触头支架3的L型折弯边301进行限定以保证其不会发生偏转。

根据本发明的一最佳实施例，如图2A-2B所示，本发明的三工位开关还包括后支撑板1和前支撑板2，用于固定和支撑下支架组件子装配300、上支架组件子装配400和接地组件子装配500，组成三工位开关。在本发明的其中一个最佳实施例中，后支撑板1和前支撑板2为对称结构，方便制造加工以及安装。

根据本发明的一最佳实施例，所述动触头组件13，可在操作机构的作用下，与操作轴12同心同轴一起转动。此处，动触头组件13可与操作轴12同心同轴一起转动只是最佳实施例的一种设计方式，这种方式设计简单，驱动直接有效；当然也可以有其他的设计，相对于现有的四连杆驱动方式，只要是操作轴对动触头组件直接驱动，既可以实现先对现有的四连杆更简单的驱动方式。

根据本发明的一最佳实施例，三工位开关还包括如图2A所示的绝缘板5，其可以增强相间的绝缘强度。

图6A-6C是本发明的三工位开关分别处于分闸、合闸和接地位置的结构示意图；其中图6A为分闸位置示意图(其中负荷和接地开关共用此分闸位置)，图6B为合闸位置示意图，6C为接地位置示意图。具体操作循环为：负荷开关合闸→负荷开关分闸→接地开关合闸→接地开关分闸→负荷开关合闸。具体三工位开关从分闸位到合闸位操作时，操作机构通过和操作轴12配合，带动操作轴12转动，由于操作轴12和动触头组件13同心同轴一起动作，此时动触头组件13开始转动，经过灭弧栅组件6后，和上静触头10接触到位，行程结束，完成三工位开关合闸；具体三工位开关从分闸位到接地位操作时，操作机构通过和操作轴12配合，带动操作轴12转动，由于操作轴12和动触头组件13同心同轴一起动作，此时动触头组件13开始转动，和接地触头4接触到位后，行程结束，完成三工位开关接地；反向操作亦然。

由图可以看出，上下静触头和上下支架分别一体浇注，可以实现静触头的精确定位。当三工位开关从负荷开关分闸位置通过机构操作运动到负荷开关合闸位置时，操作机构通过和操作轴12配合，带动操作轴12转动，操作轴12和动触头组件13同轴心一起动作，结构简单紧凑，省去了运动过程中的过渡，大大提高机械传动效率和合分闸可靠性，实现快速准确合闸，负荷开关合闸完成后，状态如图6B所示。当三工位开关从接地开关分闸位置通过机构操作运动到接地开关合闸位置时，操作机构通过和操作轴12配合，带动操作轴12转动，操作轴12和动触头组件13同轴心一起动作，结构简单紧凑，省去了运动过程中的过渡，大大提高机械传动效率和合分闸可靠性，实现快速准确合闸，接地开关合闸完成后，状态如图6C所示；反向操作亦然。

本发明相对现有的三工位开关，具有至少以下优点：

1)结构简单紧凑，体积小，重量轻，零件数目少，性能可靠，成本低；

2)负荷开关的动触头组件的旋转中心和操作轴同轴，动触头安装在操作轴内部一起动作，减少了一套四连杆传动，提高了机械传动效率和合分闸操作的可靠性；

3)上、下静触头和上、下支架分别一体浇注、灭弧栅支架采用插接方式固定于静触头支架，装配工艺简单，定位精度高；

4)接地触头采用铜排直接折弯而成，通过一个定位钉定在接地触头支架上，零件数目少，零件加工工艺简单，降低成本；

5)模块化装配，总体设计考虑到以后的机器人自动化装配，总体装配由几个子装配模块组成，然后前后支撑板通过螺栓连在一起，大大提高自动化装配和生产效率。

综上所述，本发明提供的用于高压开关设备的三工位开关，不仅能够实现关合、承载和开断正常条件下的电流并能承载和关合短路电流的功能，以及隔离开关和接地开关的功能，而且在结构和可靠性方面做了大量改进，整体结构设计模块化并充分考虑全自动装配的可行性。

尽管为说明目的公开了本发明的较佳实施例和附图，但是熟悉本领域技术的人员，在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，可作各种替换、变化和润饰。因此，本发明不应局限于较佳实施例和附图所公开的内容，本发明的保护范围以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种三工位开关，其特征在于：包括下支架组件子装配(300)、上支架组件子装配(400)和接地组件子装配(500)；

上支架组件子装配(400)包括上静触头(10)、上支架(8，8′)和灭弧栅组件(6)；所述上静触头(10)和上支架(8，8′)注塑成一体，灭弧栅组件(6)插接于上支架(8，8′)上；

接地组件子装配(500)包括接地触头(4)和接地触头支架(3)，所述接地触头(4)采用铜排直接折弯而成且固定在所述接地触头支架(3)上，所述接地触头支架(3)包括L型折弯边(301)，用于对接地触头(4)限位以保证其不会发生偏转；

下支架组件子装配(300)包括下静触头(11)、动触头组件(13)和下支架(9)；所述下静触头(11)和下支架(9)一体注塑成形，并和动触头组件(13)连接；

操作轴(12)插入到所述下支架组件子装配，并包围每个所述动触头组件(13)的至少一部分，在操作机构的作用下，所述操作轴(12)直接驱动所有动触头组件(13)与其同心同轴一起转动。

2.根据权利要求1所述的三工位开关，其特征在于：所述灭弧栅组件(6)包括灭弧栅支架(61)和灭弧栅片(62)；灭弧栅支架(61)为注塑成形；所述灭弧栅片(62)卡进灭弧栅支架(61)的支架槽内。

3.根据权利要求1所述的三工位开关，其特征在于：上支架(8′)的固定上静触头(10)的位置为V形结构。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的三工位开关，其特征在于：还包括后支撑板(1)和前支撑板(2)，用于固定和支撑下支架组件子装配(300)、上支架组件子装配(400)和接地组件子装配(500)。

5.根据权利要求4所述的三工位开关，其特征在于：上静触头(10)之间有伞裙(201)；上静触头(10)和后支撑板(1)或前支撑板(2)之间设有伞裙(201)。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的三工位开关，其特征在于：还包括绝缘板(5)，用于增强相间的绝缘强度。

7.根据权利要求1所述的三工位开关，其特征在于：三工位开关从分闸位置到合闸位操作时，动触头组件(13)在操作轴(12)的带动下转动，经过灭弧栅组件(6)后，和上静触头(10)接触到位后，完成合闸。

8.根据权利要求1所述的三工位开关，其特征在于：三工位开关从分闸位到接地位操作时，动触头组件(13)在操作轴(12)的带动下转动，和接地触头(4)接触到位后，完成接地。

9.一种高压开关设备，其特征在于：包括如权利要求1-7任意一项所述的三工位开关。

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