CN108010757B - 开关分合闸的应急保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关分合闸的应急保护装置，涉及电力系统保护装置领域，包括位于配电室内的操作装置和位于配电室外的远程保护装置；操作装置包括外壳和位于外壳内的两根横条，外壳的顶部设有伸入外壳内的手柄，手柄伸入外壳内的一端设有能连通分合闸线圈回路的导电部；手柄上设有位于外壳顶壁和导电部之间的爆破球，爆破球包括球壳和位于球壳内的干粉灭火剂和弹片；远程保护装置包括缸体，缸体内设有开合机构，缸体和爆破球之间设有管道。本发明解决了现有的利用电子监控和保护的开关分合闸出现事故而起火时无法切断分合闸线圈回路和灭火的问题，主要提供一种利用机械手段迅速而及时切断分合闸线圈回路和有效灭火的应急保护装置。

Description

开关分合闸的应急保护装置

技术领域

本发明涉及电力系统保护装置领域，特别涉及一种开关分合闸的应急保护装置。

背景技术

配电室是电力输送系统中的一个重要组成环节，它的任务是接受电能，变换电能电压，将电网输送来的35kv、10kv或6kv高压电能降低为普通机器设备及照明灯泡能使用的380v/220v电压，并分配到所需的地方，一般设专职电工对其实行24小时运行值班。配电室中的高压配电柜是指用于输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。

其中，高压配电柜中的断路器，一般都是采用的电动式或弹簧储能式分、合闸操动机构。这种机构在操作过程中由于电流过大、分合闸时间过长、分合闸不到位等原因，容易导致接触部位发热，分合闸线圈的温度升高，从而引起分合闸线圈烧毁的事故，致使大面积停电，甚至引起爆炸、火灾等严重后果，不仅影响变电站供电连续性，而且还使变电站设备不能安全、稳定、可靠运行，导致故障频发，严重影响电力系统的可靠运行。

中国专利CN204243738U公开了一种开关分合闸线圈防烧保护装置，包括依次串联并形成保护回路的保护开关、电流取样元件、电流判别电路、延时单元、故障判断电路和开关驱动元件；所述保护开关的输入端和电流取样单元的输出端分别与需要防烧保护的分合闸线圈相连，实现保护回路串接至分合闸线圈回路；还包括为保护回路供电的工作电源和用于告警的状态指示，所述状态指示包括电源指示灯、故障指示灯；所述电流取样元件采用霍尔传感器；所述保护开关采用电力电子开关。当分合闸线圈回路出现故障，保护装置经过电流取样、电流判别、在整定的延时时间到达后、电流仍没有消失，即确认分合闸线圈回路出现故障，就立即通过驱动元件来驱动电力电子开关切断分合闸线圈回路的电流，确保分合闸线圈不会因长时间通电而烧毁；切断的同时发出信号指示，用于显示保护开关切断分合闸线圈回路的故障指示灯被点亮。

上述专利方案虽然实现了对电力系统的断路器分合闸线圈的保护和监视的功能，但是仍然存在以下问题：当开关分合闸爆炸起火时，整个电流回路将处于瘫痪的状态，保护装置不能再进行电流取样，从而无法利用驱动元件来驱动电力电子开关，就无法切断开关分合闸线圈回路，并且无法灭火。

发明内容

本发明意在提供一种开关分合闸的应急保护装置，当开关分合闸爆炸起火时，能够利用机械手段迅速而及时的切断开关分合闸线圈回路和有效灭火。

为解决上述技术问题，本发明提供的基础方案如下：

开关分合闸的应急保护装置，包括位于配电室内的操作装置和位于配电室外的远程保护装置；

所述操作装置包括外壳和位于外壳内同轴且相对设置的两根横条，所述两根横条上缠绕有线圈，所述线圈连通有设置在横条端部的导电片；外壳的顶部设有伸入外壳内的手柄，所述手柄与外壳顶壁转动配合，手柄伸入外壳内的一端设有可连通分合闸线圈回路的导电部；

所述导电部包括上下平行的两个支架，两个支架之间滑动连接有两个相对设置的导电块，每个导电块与手柄之间设有用来将导电块伸出支架外的弹簧；两个导电块之间连接有导线，所述导电块可与导电片接触；

所述手柄上设有位于外壳顶壁和导电部之间的爆破球，所述爆破球包括球壳和设置在球壳内的干粉灭火剂和弹片；

所述远程保护装置包括缸体，缸体内设有将缸体分为第一密闭空间和第二密闭空间的开合机构，所述开合机构包括伸出缸体外的手提部，所述开合机构与缸体顶壁滑动密封；所述缸体和爆破球之间设有管道，所诉管道将爆破球和第一密闭空间连通，缸体内的第二密闭空间预先填充有压缩空气。

基础方案的工作原理：当需要合闸的时候，将手柄旋转一定角度，由于在操作装置的外壳内设有同轴且相对设置的两根横条，手柄伸入外壳内的一端设有可连通分合闸线圈回路的导电部，导电部包括上下平行的两个支架，两个支架之间滑动连接有两个相对设置的导电块，每个导电块与手柄之间设有用来将导电块伸出支架外的弹簧；所以导电块可以在支架上水平移动，转动的手柄带动支架转动，支架带动导电块转动，当导电块转动至与横条接触时，弹簧被压缩，导电块向靠近手柄的方向移动，在弹簧的弹性作用力下，导电块会牢固地卡合在横条之间；

又因为两个横条上缠绕的线圈连通有设置在横条端部的导电片，两个导电块之间连通有导线，当导电块与导电片接触的时候，导电块之间的导线通过导电片将两个处于断路状态的分合闸线圈回路连通；

当需要开闸时，回转手柄至原位，此时导电块处于不和线圈接触的位置，进而分合闸线圈回路被断开。

当线圈在合闸的过程中出现被烧毁等紧急情况时，配电室的值班人员可以快速下压手柄，从而带动手柄上的整个导电部向下移动，此时导电块与线圈不在同一平面上，导线无法与线圈接触，从而实现快速断电。

当线圈在合闸的过程中出现起火或爆炸等紧急情况时，此时人不能靠近配电室，就可以通过远程保护装置切断连通的分合闸线圈回路，远程保护装置包括缸体，缸体内设有将缸体分为第一密闭空间和第二密闭空间的开合机构，开合机构顶部设有伸出缸体外的手提部，开合机构与缸体顶壁滑动密封，缸体内的第二密闭空间预先填充有压缩空气；手握手提部将开合机构从向上拔出，缸体的第一密闭空间和第二密闭空间连通，第二密闭空间的气体迅速流进第一密闭空间内；

手柄上设有位于外壳顶壁和导电部之间的爆破球，爆破球包括球壳和位于球壳内的干粉灭火剂和弹片，缸体和爆破球之间设有管道，管道将爆破球和第一密闭空间连通；进入第一密闭空间的气体会讯速地通过管道流进爆破球内，爆破球内的压强迅速增大，迫使爆破球爆开，处于球壳内的弹片被爆破形成的冲击力冲向导线或者线圈并将导线或者线圈切断；同时，处于球壳内的干粉灭火剂向四周冲击覆盖在起火的线圈或导线上，从而实现导电物体的绝缘和灭火，避免火势的蔓延和对电力系统的进一步伤害。

基础方案的有益效果为：与现有的开关分合闸线圈防烧保护装置相比，本发明增加设置的位于配电室内的操作装置和位于配电室外的远程保护装置，能够利用机械手段迅速而及时的切断分合闸线圈回路和有效灭火，避免开关分合闸爆炸起火时，利用电子开关无法切断分合闸线圈回路电流的情况。

进一步，所述两个支架上均开设有供干粉灭火剂和弹片通过的镂空通道，所述导电块可沿镂空通道滑动。

当开关分合闸遇到起火等紧急情况时，爆破球迅速爆炸，爆破球内的干粉灭火剂和弹片可以通过镂空通道向下掉落到导电块内部的导线，增加了干粉灭火剂和弹片的覆盖面积，进一步实现快速灭火和切断分合闸线圈回路；

同时，镂空通道对导电块起导向作用，并且导电块在镂空通道上滑动的过程中，能将覆盖在镂空通道上的灰尘清除掉，从而在紧急情况出现时，干粉灭火剂和弹片能够无障碍地通过镂空通道。

进一步，所述两根横条相邻的端部为楔形部，所述导电片覆盖在楔形部的端面上；所述导电块伸出支架的一端具有与楔形部端面相匹配的斜面。

当在合闸过程中遇到起火等紧急情况时，由于横端部的斜面和导电块端部的楔形部向匹配，所以配电室的值班人员可以不费劲的下压手柄，使导电块远离线圈的这一平面，从而迅速地切断分合闸线圈回路。

进一步，所述手柄成倒L型。采用倒L型的手柄方便操作，且结构简单。

进一步，所述爆破球的球壳为乳胶气球。乳胶气球能够防止放置在爆破球内的弹片将球壳划伤，避免开关分合闸没有遇到起火等紧急情况而爆破球自己爆炸。

进一步，所述管道为波纹管。由于具有弹性的波纹管可以伸长和收缩，所以在管道要随着手柄的转动而移动的过程中，波纹管满足了管道长度变化的要求。

附图说明

图1为本发明开关分合闸的应急保护装置的结构示意图；

图2为图1中A处的放大示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：配电室1、远程保护装置2、外壳3、横条4、线圈5、手柄6、支架7、导电块8、导线9、弹簧10、爆破球11、缸体12、开合机构13、手提部14、管道15、第一密闭空间16、第二密闭空间17、导电片18。

如图1和图2所示，本发明开关分合闸的应急保护装置，包括位于配电室1内的操作装置和位于配电室1外的远程保护装置2；

操作装置包括外壳3和位于外壳3内同轴且相对的两根横条4，两根横条4相邻的端部为楔形部，两根横条4上缠绕有线圈5，线圈5连通有设置在横条4端部的导电片18，导电片18覆盖在楔形部的端面上，外壳3的顶部设有伸入外壳3内的手柄6，手柄6形状为倒L型，手柄6与外壳3顶壁转动配合，手柄6伸入外壳3内的一端焊接有可连通分合闸线圈回路的导电部；

导电部包括上下平行的支架7，上支架7的长度小于下支架7的长度，两个支架7之间滑动连接有两个相对设置的导电块8，本实施例中导电块8伸出支架7的一端具有与楔形部端面相匹配的斜面，每个导电块8与手柄6之间设有用来将导电块8伸出支架7外的弹簧10；两个支架7上均开设有供干粉灭火剂和弹片通过的镂空通道，导电块8可沿镂空通道滑动，两个导电块8之间连接有导线9，导电块8可与导电片18接触；

手柄6上连接有位于外壳3顶壁和导电部之间的爆破球11，爆破球11包括球壳和设置在球壳内的干粉灭火剂和弹片，爆破球11的球壳为加厚的乳胶气球，以防止放置在爆破球11内的弹片将球壳划伤，避免开关分合闸没有遇到起火等紧急情况而爆破球11自己爆炸；

远程保护装置2包括缸体12，缸体12内设有将缸体12分为第一密闭空间16和第二密闭空间17的开合机构13，开合机构13顶部设有伸出缸体12外的手提部14，开合机构13与缸体12顶壁滑动密封，缸体12和爆破球11之间连通有管道15，本实施例中的管道15为波纹管，以满足在手柄6转动过程中管道15长度变化的要求，管道15将爆破球11和第一密闭空间16连通，缸体12内的第二密闭空间17需要预先填充有压缩空气，可以提前使用打气筒向第二密闭空间17输送气体，增大第二密闭空间17的压强。

该开关分合闸的应急保护装置具体的工作过程为：

当需要合闸的时候，将手柄6旋转一定角度，由于在操作装置的外壳3内设有同轴且相对设置的两根横条4，手柄6伸入外壳3内的一端设有可连通分合闸线圈回路的导电部，导电部包括上下平行的两个支架7，两个支架7之间滑动连接有两个相对设置的导电块8，每个导电块8与手柄6之间设有用来将导电块8伸出支架7外的弹簧10；所以导电块8可以在支架7上水平移动，转动的手柄6带动支架7转动，支架7带动导电块8转动，当导电块8转动至与横条4上的楔形部接触时，楔形部压迫导电块8向靠近手柄6的方向移动，两个导电块8之间的弹簧10支撑住导电块8并将导电块8卡接在两个横条4之间，在弹簧10的弹性作用力下，导电块8会牢固地卡合在横条4之间；

又因为两个横条4上缠绕的线圈5连通有设置在横条4端部的导电片18，两个导电块8之间连通有导线9，当导电块8与导电片18接触的时候，导电块8之间的导线9通过导电片18将两个处于断路状态的分合闸线圈回路连通；

当需要开闸时，回转手柄6至原位，此时导电块8处于不和导电片18接触的位置，进而分合闸线圈回路被断开。

当线圈5在合闸的过程中出现被烧毁等紧急情况时，配电室1的值班人员可以快速下压手柄6，手柄6带动爆破球11向下运动，由于两根横条4相邻的端部为楔形部，导电块8伸出支架7的一端具有与楔形部端面相匹配的斜面，所以配电室1的值班人员可以不费劲的迅速下压手柄6，从而带动手柄6上的整个导电部向下移动，此时导电块8与线圈5不在同一平面上，导线9无法与线圈5接触，从而实现快速断电。

当线圈5在合闸的过程中出现起火或爆炸等紧急情况时，此时人不能靠近配电室1，就可以通过远程保护装置2切断连通的分合闸线圈回路，远程保护装置2包括缸体12，缸体12内设有将缸体12分为第一密闭空间16和第二密闭空间17的开合机构13，开合机构13顶部设有伸出缸体12外的手提部14，开合机构13与缸体12顶壁滑动密封，缸体12内的第二密闭空间17内预先填充有压缩空气；手握手提部14将开合机构13从向上拔出，缸体12的第一密闭空间16和第二密闭空间17连通；

又因为手柄6上设有位于外壳3顶壁和导电部之间的爆破球11，爆破球11包括球壳和位于球壳内的干粉灭火剂和弹片，缸体12和爆破球11之间设有管道15，管道15将爆破球11和第一密闭空间16连通；当开合机构13未拔出缸体12的时候，爆破球11和第一密闭空间16通过管道15形成了一个气流平衡的状态；但是当开合机构13被拔出缸体12时，第二密闭空间17内压缩的气体迅速流进第一密闭空间16内，使爆破球11和第一密闭空间16的气流平衡状态被打破，第一密闭空间16内的气流通过管道15流向爆破球11中，爆破球11内的压强迅速增大，迫使爆破球11爆开，处于球壳内的弹片被爆破形成的冲击力冲向导线9或者线圈5并将导线9或者线圈5切断；同时，处于球壳内的干粉灭火剂向四周冲击覆盖在起火的线圈5或导线9上，将线圈5或导线9与空气隔绝，从而实现导电物体的绝缘和灭火，避免火势的蔓延和对电力系统的进一步伤害。

由于每个支架7上开设有供弹片和干粉灭火剂通过的镂空通道，导电块8在移动过程中是沿着两个支架7的镂空通道进行移动。当开关分合闸遇到起火等紧急情况时，爆破球11迅速爆炸，爆破球11内的干粉灭火剂和弹片可以通过镂空通道向下掉落到导电块8内部的导线9，增加了干粉灭火剂和弹片的覆盖面积，进一步实现快速灭火和切断分合闸线圈回路；同时，镂空通道对导电块8起导向作用，使导电块只在镂空通道上滑动，并且导电块8在镂空通道上滑动的过程中，能将覆盖在镂空通道上的灰尘清除掉，从而在紧急情况出现时，干粉灭火剂和弹片能够无障碍地通过镂空通道。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.开关分合闸的应急保护装置，其特征在于：包括位于配电室内的操作装置和位于配电室外的远程保护装置；

所述操作装置包括外壳和位于外壳内同轴且相对设置的两根横条，所述两根横条上缠绕有线圈，所述线圈连通有设置在横条端部的导电片；外壳的顶部设有伸入外壳内的手柄，所述手柄与外壳顶壁转动配合，手柄伸入外壳内的一端设有可连通分合闸线圈回路的导电部；

所述导电部包括上下平行的两个支架，两个支架之间滑动连接有两个相对设置的导电块，每个导电块与手柄之间设有用来将导电块伸出支架外的弹簧；两个导电块之间连接有导线，所述导电块能够与导电片接触；

所述手柄上设有位于外壳顶壁和导电部之间的爆破球，所述爆破球包括球壳和设置在球壳内的干粉灭火剂和弹片；

所述远程保护装置包括缸体，缸体内设有将缸体分为第一密闭空间和第二密闭空间的开合机构，所述开合机构包括伸出缸体外的手提部，所述开合机构与缸体顶壁滑动密封；所述缸体和爆破球之间设有管道，所述管道将爆破球和第一密闭空间连通，缸体内的第二密闭空间预先填充有压缩空气。

2.根据权利要求1所述的开关分合闸的应急保护装置，其特征在于：所述两个支架上均开设有供干粉灭火剂和弹片通过的镂空通道，所述导电块可沿镂空通道滑动。

3.根据权利要求1所述的开关分合闸的应急保护装置，其特征在于：所述两根横条相邻的端部为楔形部，所述导电片覆盖在楔形部的端面上；所述导电块伸出支架的一端具有与楔形部端面相匹配的斜面。

4.根据权利要求1所述的开关分合闸的应急保护装置，其特征在于：所述手柄呈倒L型。

5.根据权利要求1或2所述的开关分合闸的应急保护装置，其特征在于：所述爆破球的球壳为乳胶气球。

6.根据权利要求1至4任一项所述的开关分合闸的应急保护装置，其特征在于：所述管道为波纹管。