CN106960759B - 单极绝缘筒及使用该单极绝缘筒的单极灭弧室和负荷开关 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单极绝缘筒及使用该单极绝缘筒的单极灭弧室和负荷开关，负荷开关包括沿前后方向并排设置的三相单极灭弧室，单极灭弧室包括单极绝缘筒，单极绝缘筒包括筒体，筒体的上端设置有用于安装动触头系统的上安装板，筒体的下端设置有用于安装静触头系统的下安装板，上、下安装板上均开设有通过孔，筒体的外周面上设置有用于与环网柜气箱固定相连的向外延伸的凸台。上、下安装板实现了动触头系统和静触头系统的安装，凸台实现了负荷开关与环网柜气箱的固定，独立式的单极绝缘筒将三相间隔开，保证了相间绝缘要求，解决了三相共箱式结构在开断有功负载和关合短路电流时三相间相互影响的问题，保证了负荷开关开断和关合的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种单极绝缘筒及使用该单极绝缘筒的单极灭弧室和负荷开关。
背景技术
近年来，充气式负荷开关因采用绝缘性能良好的六氟化硫气体作为灭弧或开断介质，具有较高的可靠性，特别适用于二次配电系统的户外环网柜和预装箱式变电站中，能够实现免维护和不受外界环境影响。授权公告号为CN205303298U，授权公告日为2016.06.08的中国实用新型专利公开了一种户内交流高压六氟化硫负荷开关，包括由上盖和下盖密封安装构成的壳体，壳体采用环氧树脂三相共箱式结构，壳体内充装0.04MPa气压的六氟化硫气体，壳体内设置有动触头、静触头和接地静触刀，在弹簧操作机构的作用下，实现动触头与静触头的合闸和分闸，以及动触头与接地静触刀的合闸接地操作。同时为了灭弧，壳体内还设置有灭弧栅。
这种负荷开关的壳体由于采用三相共箱式结构，三相动、静触头均密封在由环氧树脂一体式浇注成型的壳体内，这样在开断有功负载和关合短路电流时三相间产生的电弧可能会相互影响干涉，从而影响负荷开关开断和关合的可靠性。另外，如果其中某相结构出现损坏则需要整体更换负荷开关，从而造成不必要的浪费，同时由于壳体是由上盖和下盖密封安装构成，时间久了以后，很可能会出现漏气的问题，不仅影响负荷开关的使用、降低负荷开关的寿命，而且六氟化硫以及工作时产生的其他气体会危机人身安全、污染环境。同时由于上盖和下盖的结构比较复杂，导致制造成本较高，模具投入大，生产周期长，不利于小型化设计和批量化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单极绝缘筒，以解决现有技术中的壳体由于采用三相共箱式结构而导致在开断有功负载和关合短路电流时三相间相互影响的问题；本发明的目的还在于提供一种使用该单极绝缘筒的单极灭弧室和负荷开关。
为了解决上述技术问题，本发明中单极绝缘筒的技术方案为：
一种单极绝缘筒，包括轴线沿上下方向延伸的筒体，筒体的上端设置有用于安装动触头系统的上安装板，筒体的下端设置有用于安装静触头系统的下安装板，上、下安装板上均开设有通过孔，筒体的外周面上设置有用于与环网柜气箱固定相连的向外延伸的凸台。
所述凸台上设置有供侧向安装杆穿过的固定孔，凸台的侧面开设有与所述固定孔连通的螺栓穿孔。
所述凸台有两个并沿上下设置，上下凸台之间通过连接板相连。
所述筒体的外周上径向设置有用于与其他相应单极绝缘筒实现定位的定位凸轴，所述筒体的外周上还设置有用于与其他相应单极绝缘筒上的定位凸轴凹凸配合的定位凹孔，所述筒体外周上的定位凸轴和定位凹孔为同轴线设置。
所述凸台的延伸方向垂直于定位凸轴的轴线方向。
所述筒体、上安装板、下安装板、凸台、定位凸轴以及定位凹孔由浇注绝缘体一体浇注成型。
上安装板的上侧设置有向上延伸的上裙沿，下安装板的下侧设置有向下延伸的下裙沿，上裙沿上设置有用于让开母线导电排的上豁口，下裙沿上设置有用于让开进出线导电排的下豁口。
所述筒体、上安装板、下安装板、凸台、上裙沿以及下裙沿由浇注绝缘体一体浇注成型。
本发明中单极灭弧室的技术方案为：
一种单极灭弧室，包括上述单极绝缘筒，单极绝缘筒上安装有动触头系统和静触头系统。
本发明中负荷开关的技术方案为：
一种负荷开关，包括沿前后方向并排设置的三相单极灭弧室，每一相的单极灭弧室均包括上述单极绝缘筒，单极绝缘筒上安装有动触头系统和静触头系统。
本发明的有益效果在于：负荷开关包括沿前后方向并排设置的三相单极灭弧室，每一相的单极灭弧室均包括单极绝缘筒，单极绝缘筒上设有上安装板和下安装板，上、下安装板上均开设有通过孔，这样就可以实现动触头系统和静触头系统的安装，筒体的外周面上设置有凸台，这样就可以方便负荷开关与环网柜气箱的固定，独立式的单极绝缘筒将三相间隔开，保证了相间绝缘要求，直接有效地解决了三相共箱式结构在开断有功负载和关合短路电流时三相间相互影响的问题，保证了负荷开关开断和关合的可靠性。
附图说明
图1为本发明中的负荷开关在环网柜中的连接结构示意图；
图2为图1中单极灭弧室的结构示意图；
图3为负荷开关的立体结构图；
图4为负荷开关的爆炸结构图；
图5为负荷开关的主视剖切图；
图6为图5中轴孔定位结构V的结构原理图；
图7为图1中左侧上豁口Ⅰ的局部放大图；
图8为图1中右侧上豁口Ⅱ的局部放大图；
图9为图1中左侧下豁口Ⅲ的局部放大图；
图10为图1中右侧下豁口Ⅳ的局部放大图；
图11为静触头系统的局部放大图一；
图12为静触头系统的局部放大图二。
图中：1.单极绝缘筒；11.筒体；12.上裙沿；13.下裙沿；14.凸台；15.定位轴；16.定位孔；17.上安装板；18.下安装板；19.连接板；2.动触头系统；21.动触头；22.弹簧触指；23.固定套；24.导向套；25.固定螺钉；3.静触头系统；31.静触座；32.定位嵌件；33.紧固螺母；34.消弧盘；35.消弧线圈；36.绝缘套；37.抱紧弹簧；38.瓣状触指；39.铜钨触头；4.安装结构；41.安装板；42.侧向安装杆；43.翻沿；44.螺栓；45.连接孔；5.母线绝缘子及并柜导体；61.连接杆；62.操动机构连杆；7.进出线电缆；81.接地开关动端；82.接地开关静端；91.母线导电排；92.进出线导电排；93.接地开关导电排；Ⅰ.左侧上豁口；Ⅱ.右侧上豁口；Ⅲ.左侧下豁口；Ⅳ.右侧下豁口；Ⅴ.轴孔定位结构。
具体实施方式
负荷开关的实施例如图1~图12所示，包括沿前后方向并排设置的三相结构相同的单极灭弧室，每一相的单极灭弧室均包括单极绝缘筒1以及安装在单极绝缘筒1上的动触头系统2和静触头系统3，单极绝缘筒1包括轴线沿上下方向延伸的筒体11，筒体11的上端设置有用于安装动触头系统2的上安装板17，筒体11的下端设置有用于安装静触头系统3的下安装板18，上安装板17和下安装板18上均开设有通过孔。
筒体11的外周面上设置有用于与环网柜气箱固定相连的向外延伸的凸台14，凸台14有两个并沿上下设置，上下凸台之间通过连接板19相连。所述上安装板17、下安装板18、两个凸台14以及连接板19与筒体11由浇注绝缘体一体浇注成型，在该实施例中，所述浇注绝缘体为环氧树脂。凸台14上设置有供侧向安装杆42穿过的固定孔，凸台14的侧面开设有与所述固定孔连通的螺栓穿孔，在该实施例中，所述固定孔为方孔，在凸台14上设置方孔一方面可以方便凸台14与环网柜气箱的固定连接，另一方面可以使单极绝缘筒的整体壁厚均匀，保证浇注成型的质量。
另外，每一个凸台14上设置的方孔均有两个，其中外侧方孔供侧向安装杆42穿过，内侧方孔的设置可以使单极绝缘筒的整体壁厚和整体强度比较均匀，同时还起到了将凸台14的用于与环网柜气箱连接的连接端向外延伸的作用，避免连接端距离筒体过近时，安装不方便。上下两个凸台的设置可以使固定更加可靠，上下凸台之间的连接板19的壁厚与凸台和筒体的平均壁厚差不多，这样也是为了保证单极绝缘筒的整体壁厚均匀，保证浇注成型的质量。
负荷开关还包括用于将三相单极灭弧室安装到环网柜气箱上的安装结构4，所述安装结构4包括穿装在每一相单极灭弧室凸台的方孔中的沿前后方向延伸的侧向安装杆42，侧向安装杆42上设置有多个螺孔，安装结构4还包括沿前后方向延伸的安装板41，安装板41上设置有与所述螺栓穿孔和螺孔对应的安装孔，从而使螺栓44穿过安装板41和侧向安装杆42实现安装板41和凸台14的固定，安装板41的前后两端设置有用于与环网柜气箱的箱壁固定相连的连接孔45。为了加强安装板41的强度，在安装板41的上下两侧还设置有翻沿43。
为了便于安装结构4与三相单极灭弧室的连接固定，在筒体11上设置有轴孔定位结构，所述轴孔定位结构包括在筒体11的外周上径向设置的用于与其他相应单极绝缘筒实现定位的定位凸轴15、以及在筒体11的外周上设置的用于与其他相应单极绝缘筒上的定位凸轴凹凸配合的定位凹孔16，所述定位凸轴15和定位凹孔16为同轴线设置，所述凸台14的延伸方向垂直于定位凸轴15或者定位凹孔16的轴线方向。所述定位凸轴15和定位凹孔16与筒体11也为一体浇注成型，且为了保证单极绝缘筒的整体壁厚均匀，在定位凸轴15和定位凹孔16上还设置有均壁孔。负荷开关中中间相单极灭弧室的定位凸轴与前侧单极灭弧室的定位凹孔相配合，中间相单极灭弧室的定位凹孔与后侧单极灭弧室的定位凸轴相配合。安装时，首先将三相单极灭弧室通过轴孔定位结构进行定位，然后再进行安装结构4与三相单极灭弧室的连接固定。
所述动触头系统包括通过固定螺钉25与上安装板17固定相连的固定套23，固定套23穿过上安装板17上的通过孔，固定套23中导向移动设置有动触头21，固定套23的内周面上设置有用于与动触头21接触导电的弹簧触指22以及用于对动触头21进行导向的导向套24。所述静触头系统包括与下安装板18相连的静触座31，静触座31通过定位嵌件32嵌设在下安装板18上的通过孔中，并通过紧固螺母33实现与下安装板18的固定，所述固定套23、导向套24以及定位嵌件32均为同轴设置，从而能够保证动、静触头插接时的对中精度。
静触座31上端设置有与动触头21插接导电的弹性导电体，在该实施例中，弹性导电体为瓣状触指38，在其他实施例中也可以是弹簧触指，在瓣状触指38的顶端设置有耐烧蚀的铜钨触头39。静触头系统还包括固定设置在静触座31上的消弧结构，所述消弧结构包括与静触座31固定相连的绝缘套36，绝缘套36位于瓣状触指38的外围，绝缘套36的外周设置有消弧线圈35，绝缘套36的上部设置有消弧盘34，消弧盘34上开设有动触头穿孔。瓣状触指38的外周上设置有抱紧弹簧37，一方面保证瓣状触指38与动触头21导通时有足够的接触力，另一方面将瓣状触指38的底端紧固在静触座31上。
为了便于动触头系统与母线绝缘子及并柜导体5的连接，在固定套23上连接有母线导电排91，母线导电排91的另一端与母线绝缘子及并柜导体5相连，所述固定螺钉25穿过母线导电排91和固定套23与上安装板17固定相连。为了保护连接部位，在筒体11上于上安装板17的上侧一体设置有向上延伸的上裙沿12，上裙沿12呈方形，上裙沿12的左右两端分别开设有供左右两侧的母线导电排91通过的左侧上豁口和右侧上豁口。
为了便于静触头系统与进出线电缆7之间的连接，在静触座31的下端于紧固螺母33的下方通过固定螺母固定有进出线导电排92，进出线导电排92的另一端与进出线电缆7相连，为了保护连接部位，在筒体11上于下安装板18的下侧一体设置有向下延伸的下裙沿13，下裙沿13呈圆形，并在下裙沿13上沿径向的左侧开设有供进出线导电排92通过的左侧下豁口。
负荷开关还包括与单极灭弧室相连的接地开关，所述接地开关包括沿上下设置的接地开关动端81和接地开关静端82，接地开关静端82通过接地开关导电排93与静触座31相连，所述接地开关导电排93连接在静触座31的下端并位于紧固螺母33和进出线导电排92之间，所述固定螺母同时实现进出线导电排92和接地开关导电排93的固定。下裙沿13上沿径向的与所述左侧相对的右侧开设有供接地开关导电排93通过的右侧下豁口。
负荷开关的装配和工作原理是：单极绝缘筒由环氧树脂一体浇注成型，使用时，首先应完成单极绝缘筒与动触头系统和静触头系统的装配，利用固定螺钉25将动触头系统的固定套23固定在上安装板17上，利用定位嵌件32实现静触头系统与下安装板18的固定，这样一个单极灭弧室就装配完成了，最后在单极灭弧室中充装六氟化硫气体，保证绝缘要求。在进行负荷开关的装配时，首先应利用单极绝缘筒上的轴孔定位结构实现三相单极灭弧室沿前后方向的并排定位，然后将侧向安装杆42穿装进凸台14的外侧方孔中，利用螺栓44穿过安装板41和侧向安装杆42实现安装结构4与三相单极灭弧室的连接固定。最后通过安装板41上的连接孔45将负荷开关安装到环网柜气箱的箱壁上。
使用时，操动机构连杆62通过连接套61与动触头21相连，在操动机构的作用下，动触头21在固定套23和导向套24的导向作用下上下移动，并与静触头系统中的瓣状触指38插接和分离，实现负荷开关的开断和关合即分合闸。在分闸时，消弧线圈35构成旋弧回路，建立轴向电磁场，从而驱动电弧沿消弧盘34做周向旋转运动，达到分散和消耗电弧能量的目的，保证成功开断，减少电弧对于瓣状触指的烧蚀。这种动、静触头的插接导电方式加上消弧线圈和消弧盘的结构设计，使得灭弧室的结构更加紧凑、灭弧能力更强，相比现有技术中插接式导电和压气式灭弧的结构，当需要增加灭弧能力时，就必须要设置较大的压气缸，从而也就导致整个灭弧室的体积比较庞大，同时，现有技术中旋转刀闸式导电和灭弧栅片的结构同样由于受灭弧栅片的规格影响而导致灭弧能力有限，而本发明的灭弧室刚好克服了这些缺点。且这种结构设计在开断小电流时，产生的旋弧磁场也相应减弱，不会出现节流现象。
当需要对设备进行检修时，为了保护操作人员的生命安全，除了需要将动触头与静触头系统分离外，还需要将接地开关的接地开关动端和接地开关静端进行合闸。
负荷开关的三相单极灭弧室沿前后方向并排设置，这样就可以缩小负荷开关在宽度方向上的尺寸，实现负荷开关的小型化。单极绝缘筒上设置的轴孔定位结构一方面方便了三相单极绝缘筒之间的定位，提高了安装结构与三相单极灭弧室的连接固定效率，从而提高了负荷开关与环网柜气箱的固定效率，另一方面还保证了三相极间中心距的准确性。
筒体、上安装板、下安装板、凸台、连接板、定位凸轴、定位凹孔、上裙沿以及下裙沿由环氧树脂一体浇注成型，这样既方便了单极绝缘筒与动触头系统和静触头系统以及安装结构的连接，同时，整个单极绝缘筒的结构比较简单，壁厚均匀，轻便小巧，模具投入小，制造成本低，生产周期短，有利于批量化生产。
在负荷开关的其他实施例中：浇注绝缘体也可以是塑料材质；上安装板的上侧可以不设置上裙沿，下安装板的下侧可以不设置下裙沿，此时进出线导电排和接地开关导电排与静触座的连接部位、以及母线导电排与固定套的连接部位均是裸露的；筒体的外周上可以不设置定位凸轴和定位凹孔，三相单极绝缘筒不经过定位直接与安装结构相连；单个凸台上的固定孔可以只有一个；凸台上的固定孔也可以是圆孔；凸台可以只有一个；凸台上可以不设置固定孔，而是在凸台上直接加工与安装结构中的螺栓固定配合的螺纹孔，此时也不再需要侧向安装杆。
单极灭弧室的实施例如图1~图12所示，单极灭弧室的具体结构与上述负荷开关实施例中所述的单极灭弧室相同，在此不再详述。
单极绝缘筒的实施例如图1~图12所示，单极绝缘筒的具体结构与上述负荷开关实施例中所述的单极绝缘筒相同，在此不再详述。
Claims (8)
1.一种单极绝缘筒，其特征在于：包括轴线沿上下方向延伸的筒体，筒体的上端设置有用于安装动触头系统的上安装板，筒体的下端设置有用于安装静触头系统的下安装板，上、下安装板上均开设有通过孔，筒体的外周面上设置有用于与环网柜气箱固定相连的向外延伸的凸台；所述凸台上设置有供侧向安装杆穿过的固定孔，凸台的侧面开设有与所述固定孔连通的螺栓穿孔；固定孔为方孔，每一个凸台上设置的方孔均有两个，其中外侧方孔供侧向安装杆穿过，内侧方孔的设置使单极绝缘筒的整体壁厚和整体强度比较均匀，同时还起到了将凸台的用于与环网柜气箱连接的连接端向外延伸的作用；所述筒体的外周上径向设置有用于与其他相应单极绝缘筒实现定位的定位凸轴，所述筒体的外周上还设置有用于与其他相应单极绝缘筒上的定位凸轴凹凸配合的定位凹孔，所述筒体外周上的定位凸轴和定位凹孔为同轴线设置；在进行负荷开关的装配时，首先应利用单极绝缘筒上的轴孔定位结构实现三相单极灭弧室沿前后方向的并排定位，然后将侧向安装杆穿装进凸台的外侧方孔中，利用螺栓穿过安装板和侧向安装杆实现安装结构与三相单极灭弧室的连接固定。
2.根据权利要求1所述的单极绝缘筒，其特征在于：所述凸台有两个并沿上下设置，上下凸台之间通过连接板相连。
3.根据权利要求1所述的单极绝缘筒，其特征在于：所述凸台的延伸方向垂直于定位凸轴的轴线方向。
4.根据权利要求1所述的单极绝缘筒，其特征在于：所述筒体、上安装板、下安装板、凸台、定位凸轴以及定位凹孔由浇注绝缘体一体浇注成型。
5.根据权利要求1或2所述的单极绝缘筒，其特征在于：上安装板的上侧设置有向上延伸的上裙沿，下安装板的下侧设置有向下延伸的下裙沿，上裙沿上设置有用于让开母线导电排的上豁口，下裙沿上设置有用于让开进出线导电排的下豁口。
6.根据权利要求5所述的单极绝缘筒，其特征在于：所述筒体、上安装板、下安装板、凸台、上裙沿以及下裙沿由浇注绝缘体一体浇注成型。
7.一种单极灭弧室，其特征在于：包括如权利要求1~6任意一项所述的单极绝缘筒，单极绝缘筒上安装有动触头系统和静触头系统。
8.一种负荷开关，其特征在于：包括沿前后方向并排设置的三相单极灭弧室，每一相的单极灭弧室均包括如权利要求1~6任意一项所述的单极绝缘筒，单极绝缘筒上安装有动触头系统和静触头系统。
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