CN110808189A - 三相共箱隔离开关及高压开关设备 - Google Patents

三相共箱隔离开关及高压开关设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三相共箱隔离开关及高压开关设备，能够解决现有技术中隔离开关三相分合闸不同期的问题。三相共箱隔离开关包括壳体、三组触头机构；每组触头机构包括动触头、静触头以及动触头支撑导体，所述动触头安装在动触头支撑导体中；动触头支撑导体中还设置有传动轴，传动轴为齿轮轴或其上安装有齿轮，与随动触头一体成型或安装在动触头上的齿条啮合传动；相邻两传动轴之间连接有实现两传动轴联动的传动件；与三相母线的中相对应的传动轴上一体成型或装配有从动锥齿轮，壳体上配置有驱动轴，驱动轴上一体成型或装配有与从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮；驱动轴远离主动锥齿轮的一端位于壳体的外侧。

Description

三相共箱隔离开关及高压开关设备
技术领域
本发明涉及电气开关技术领域，具体涉及一种三相共箱隔离开关及高压开关设备。
背景技术
隔离开关是高压开关系统中重要的组成元件，主要用在额定电压在1kV以上的回路中，因其工作原理及结构比较简单，在高压开关电器中得到了广泛的使用。由于使用量较大，对于变电所、电厂的设计、建立和安全运行影响较大，因此对隔离开关的工作可靠性要求较高。
现有技术中，252kV以上的GIS中隔离开关大多采用三相分箱结构，其结构与申请公布号为CN108010788A，申请公布日为2018.05.08的专利申请文件中公开的隔离开关类似，操动机构靠近边相设置，与隔离开关中的拐臂轴直接传动连接，隔离开关的各相中分别设置有连接在拐臂轴上的拐臂，三相通过拐臂轴转动带动拐臂动作实现分、合闸。由于操作机构靠近边相布置，因此三相中的两边相联动时需要经过两级传动。
现有技术中隔离开关存在的问题是：由于拐臂、拐臂轴等零部件配合间隙及自身柔性引起传递旋转角度误差，影响两边相之间的传动精度，造成三相分合闸不同期，并且拐臂裸露在户外空气中，由于雨水、潮气、冰雪等户外不良环境产生锈蚀卡滞，容易引发操作拒动故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三相共箱隔离开关，能够解决现有技术中隔离开关三相分合闸不同期的问题；本发明另外的目的在于提供一种使用该三相共箱隔离开关的高压开关设备，传动精度高，稳定性好。
为实现上述目的，本发明中的三相共箱隔离开关采用如下技术方案：
三相共箱隔离开关，包括：
壳体；
触头机构，于壳体内设置有与三相母线对应的三组；每组触头机构包括动触头、静触头以及动触头支撑导体，所述动触头安装在动触头支撑导体中；
动触头支撑导体中还设置有传动轴，传动轴为齿轮轴或其上安装有齿轮，与随动触头一体成型或安装在动触头上的齿条啮合传动；
相邻两传动轴之间连接有实现两传动轴联动的传动件；
与三相母线的中相对应的传动轴上一体成型或装配有从动锥齿轮，壳体上配置有驱动轴，驱动轴上一体成型或装配有与从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮；驱动轴远离主动锥齿轮的一端位于壳体的外侧。
其有益效果在于：与中相对应的传动轴上设置有从动锥齿轮，从动锥齿轮与驱动轴上的主动锥齿轮啮合能够带动该传动轴转动，该传动轴又通过止转件实现三组传动轴转动，各传动轴与对应动触头的齿条啮合传动，使动触头直线运动以实现分、合闸。其中，驱动动触头动作的动力来自于驱动轴，传递扭矩时是由中相向两边相传递，与中相及边相对应的传动轴都是一级传动，简化了传动环节，避免了现有技术中因繁琐的多级传动结构而导致的传动角度误差积累的问题，减小了配合间隙对传动轴动作的影响，提高了传动的精度，保证了三相能够同期分、合闸。并且整个触头机构位于壳体内，仅驱动轴的一端伸出壳体外，能够避免不良环境侵蚀触头机构及其他传动件，使用寿命长。
进一步的，驱动轴远离主动锥齿轮的一端位于壳体的顶部。
其有益效果在于：将驱动轴伸出壳体的一端布置在壳体的顶部，能够有效地利用空间来布置传动结构，使整体结构更加紧凑，并且有利于防雨及操作人员对隔离开关进行巡检观察。
进一步的，传动件为连接在相邻两传动轴之间的绝缘杆，绝缘杆与两端的传动轴插装配合；绝缘杆与传动轴的端部其中一个设有止转头，另一个设有供止转头插入且与止转头截面吻合的止转孔。
其有益效果在于：在绝缘杆与传动轴的端部设置止转头与止转孔，结构简单，减少冗余结构的设置，实现隔离开关自身的减重。
进一步的，所述绝缘杆为中间粗两端细的梭形结构。
其有益效果在于：采用梭形结构，既能够保证绝缘杆中部位置传递扭矩的强度，又能够利用梭形的外弧面来增加爬电距离，保证绝缘能力。
进一步的，动触头支撑导体上设置有用于避让绝缘杆端部的避让槽，绝缘杆与传动轴的连接位置位于避让槽内。
其有益效果在于：在动触头支撑导体上设置避让槽，绝缘杆与传动轴的连接位置位于避让槽内，能够利用避让槽来对带电的传动轴处进行屏蔽。
为实现上述目的，本发明中的高压开关设备采用如下技术方案：
高压开关设备，包括三相母线和串接在三相母线中的三相共箱隔离开关，三相共箱隔离开关包括：
壳体；
触头机构，于壳体内设置有与三相母线对应的三组；每组触头机构包括动触头、静触头以及动触头支撑导体，所述动触头安装在动触头支撑导体中；
动触头支撑导体中还设置有传动轴，传动轴为齿轮轴或其上安装有齿轮，与随动触头一体成型或安装在动触头上的齿条啮合传动；
相邻两传动轴之间连接有实现两传动轴联动的传动件；
与三相母线的中相对应的传动轴上一体成型或装配有从动锥齿轮，壳体上配置有驱动轴，驱动轴上一体成型或装配有与从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮；驱动轴远离主动锥齿轮的一端位于壳体的外侧。
其有益效果在于：与中相对应的传动轴上设置有从动锥齿轮，从动锥齿轮与驱动轴上的主动锥齿轮啮合能够带动该传动轴转动，该传动轴又通过止转件实现三组传动轴转动，各传动轴与对应动触头的齿条啮合传动，使动触头直线运动以实现分、合闸。其中，驱动动触头动作的动力来自于驱动轴，传递扭矩时是由中相向两边相传递，与中相及边相对应的传动轴都是一级传动，简化了传动环节，避免了现有技术中因繁琐的多级传动结构而导致的传动角度误差积累的问题，减小了配合间隙对传动轴动作的影响，提高了传动的精度，保证了三相能够同期分、合闸。并且整个触头机构位于壳体内，仅驱动轴的一端伸出壳体外，能够避免不良环境侵蚀触头机构及其他传动件，使用寿命长。
进一步的，驱动轴远离主动锥齿轮的一端位于壳体的顶部。
其有益效果在于：将驱动轴伸出壳体的一端布置在壳体的顶部，能够有效地利用空间来布置传动结构，使整体结构更加紧凑，并且有利于防雨及操作人员对隔离开关进行巡检观察。
进一步的，传动件为连接在相邻两传动轴之间的绝缘杆，绝缘杆与两端的传动轴插装配合；绝缘杆与传动轴的端部其中一个设有止转头，另一个设有供止转头插入且与止转头截面吻合的止转孔。
其有益效果在于：在绝缘杆与传动轴的端部设置止转头与止转孔，结构简单，减少冗余结构的设置，实现隔离开关自身的减重。
进一步的，所述绝缘杆为中间粗两端细的梭形结构。
其有益效果在于：采用梭形结构，既能够保证绝缘杆中部位置传递扭矩的强度，又能够利用梭形的外弧面来增加爬电距离，保证绝缘能力。
进一步的，动触头支撑导体上设置有用于避让绝缘杆端部的避让槽，绝缘杆与传动轴的连接位置位于避让槽内。
其有益效果在于：在动触头支撑导体上设置避让槽，绝缘杆与传动轴的连接位置位于避让槽内，能够利用避让槽来对带电的传动轴处进行屏蔽。
附图说明
图1为本发明中三相共箱隔离开关的一种实施例的结构示意图；
图2为沿图1中B-B线的剖视图；
图3为沿图1中A-A线的剖视图；
图4为图3中II处局部放大图；
图5为图1中I处局部放大图；
图6为图3中III处局部放大图；
图7为本发明中三相共箱隔离开关的立体结构示意图；
图中：10-壳体；11-盘式绝缘子；12-绝缘杆；20-动触头支撑导体；21-动触头；22-传动轴；23-齿条；24-从动锥齿轮；25-避让槽；30-静触头；31-引弧触头；40-驱动轴；41-第一轴体；42-第二轴体；43-主动锥齿轮；44-支撑板；45-齿轮轴轴承；46-螺钉；47-第三轴体；50-操动机构。
具体实施方式
现结合附图来对本发明中三相共箱隔离开关及高压开关设备的具体实施方式进行说明。
本发明中三相共箱隔离开关的一种实施例：图1为本实施例中三相共箱隔离开关的结构示意图，三相共箱隔离开关包括壳体10和位于壳体10内的触头机构，壳体10内的两端开口处设置有盘式绝缘子11，用于形成封闭的气室。触头机构中的动触头支撑导体20和静触头30通过与盘式绝缘子11上金属嵌件连接实现相对布置，动触头支撑导体20及静触头30均设置有三个，以与三相母线对应。
动触头支撑导体20中滑动设置有动触头21，动触头支撑导体20朝向静触头30的端部位置设置有内翻沿，内翻沿上设置有环槽，环槽内嵌设有实现动触头21与动触头支撑导体20导电的触指，同时内翻沿能够对动触头21的运动进行引导。静触头30的端部设置有与动触头21插接配合的插孔，插孔内设置有引弧触头31，插孔的内壁上设置有环槽，环槽内嵌设有实现动触头21与静触头30导电连接的触指。
如图2所示，动触头支撑导体20与盘式绝缘子11连接的是动触头支撑导体20的连接段，而动触头21安装在动触头支撑导体20的支撑段内，各动触头支撑导体20的支撑段在壳体10中平行布置。各动触头支撑导体20的支撑段上设置安装腔，安装腔内设置有传动轴轴承以及与传动轴轴承配合的传动轴22，传动轴22上一体成型有圆柱齿轮，而在动触头21中一体成型有齿条23，传动轴22上的圆柱齿轮与动触头21的齿条23啮合传动来实现动触头21的往复运动。
在各传动轴22之间，连接有实现三个传动轴22联动的传动件即绝缘杆12，绝缘杆12自身由绝缘材料制成，且设置有两个，布置在相邻传动轴22的间隔中，三组触头机构之间虽然连接有传动件，但是利用绝缘杆12能够保证相邻两触头机构之间的绝缘。如图3、图4及图6所示，绝缘杆12的端部设置有止转孔，而传动轴22的端部设置有与止转孔止转配合的止转头，绝缘杆12与传动轴22通过止转头、止转孔实现插装配合。其中的止转头可以采用四方、六方结构，止转孔也对应采用截面与四方、六方结构吻合的方孔。当其中一个传动轴22转动时，通过绝缘杆12来实现三相共同合闸、分闸。
绝缘杆12的结构为中间粗、两端细的梭形结构，而在动触头支撑导体20上设置有避让绝缘杆12端部的避让槽25，绝缘杆12与传动轴22的连接位置位于避让槽25内，传动轴22的端部位于避让槽25内。
再如图4、图5及图6所示，在与三相母线的中相对应的传动轴22上，还通过键连接装配有随传动轴22转动的从动锥齿轮24，锥齿轮位于动触头支撑导体20内，壳体10上配置有与从动锥齿轮24啮合传动的驱动轴40，驱动轴40包括第一轴体41、第二轴体42及第三轴体47，第一轴体41与第二轴体42止转装配，第二轴体42上止转装配有与从动锥齿轮24啮合的主动锥齿轮43。
具体来讲，驱动轴40整体以沿竖直方向延伸的方式布置，第二轴体42位于驱动轴40的底端，第一轴体41的顶部与第三轴体47止转配合，第三轴体47伸出壳体10外，并与操动机构50传动连接。动触头支撑导体20的顶部设置有供驱动轴40伸入的通道，通道内设置有台阶，台阶上布置有齿轮轴轴承45，第二轴体42靠上的部分具有与齿轮轴轴承45在竖直方向上挡止配合的轴肩，第二轴体42的底部通过螺钉46及支撑板44来防止主动锥齿轮43下落。
如图7所示，操作人员使用本发明中的三相共箱隔离开关时，直接依靠操动机构50带动驱动轴40转动，驱动轴40以图中M所示方向转动时，会带动传动轴22及连接在传动轴22之间的绝缘杆12以图中N所示方向转动，各动触头21会在传动轴22的带动下以图中F所示方向直动，实现各相的分合闸。将带动这三个动触头21动作的驱动轴40设置在中相位置，能够减小传动过程中因配合间隙等因素产生的转动误差，提高三相同期分合闸的稳定性。
在其他实施例中，传动轴上用于与齿条啮合传动的圆柱齿轮可以通过键连接装配在传动轴上，传动轴上的从动锥齿轮可以与传动轴的轴体一体成型；而驱动轴上用于与从动锥齿轮啮合传动的主动锥齿轮可以与驱动轴的轴体一体成型；动触头的齿条与动触头主体可以采用可拆连接的方式进行组装来形成动触头。
在其他实施例中，驱动轴伸出壳体的一端可以设置在壳体的侧面，或者驱动轴的端部沿倾斜向下的方向伸出壳体。
在其他实施例中，实现相邻两传动轴止转连接还可以采用其他方式，例如在两传动轴之间设置联轴器来作为传动件，联轴器由绝缘材料制成，能够起到绝缘作用。
在其他实施例中，绝缘杆还可以采用等径结构，而不局限于采用梭形结构的方案。
在其他实施例中，动触头支撑导体上还可以不再设置有避让槽，绝缘杆与传动轴的位置可以位于动触头支撑导体内，也可以位于动触头支撑导体整体的外侧。
在其他实施例中，传动件可以仍采用轴的形式，不过此时传动件可以不再采用绝缘材料，而是在齿轮齿条配合处采用绝缘处理，例如齿轮齿条由绝缘材料制成，或是在齿轮齿条上增加绝缘涂层，也可以采用绝缘材料制作传动轴或在传动轴上增加绝缘涂层，来隔断三个触头机构之间的电流通路，实现三组触头机构绝缘的方式并不唯一，不局限于采用绝缘杆来作为传动件的技术方案。
本发明中的高压开关设备，具有三相母线，在三相母线中串接有上述实施例中的三相共箱隔离开关，三相母线与隔离开关的连接结构属于现有技术中常见的技术手段，例如GIS，所以关于高压开关设备的实施例不再重复说明。
以上所述的具体实施方式，对本发明的发明目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡是在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.三相共箱隔离开关，其特征在于：包括
壳体；
触头机构，于壳体内设置有与三相母线对应的三组；每组触头机构包括动触头、静触头以及动触头支撑导体，所述动触头安装在动触头支撑导体中；
动触头支撑导体中还设置有传动轴，传动轴为齿轮轴或其上安装有齿轮，与随动触头一体成型或安装在动触头上的齿条啮合传动；
相邻两传动轴之间连接有实现两传动轴联动的传动件；
与三相母线的中相对应的传动轴上一体成型或装配有从动锥齿轮，壳体上配置有驱动轴，驱动轴上一体成型或装配有与从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮；驱动轴远离主动锥齿轮的一端位于壳体的外侧。
2.根据权利要求1所述的三相共箱隔离开关，其特征在于：驱动轴远离主动锥齿轮的一端位于壳体的顶部。
3.根据权利要求1或2所述的三相共箱隔离开关，其特征在于：传动件为连接在相邻两传动轴之间的绝缘杆，绝缘杆与两端的传动轴插装配合；绝缘杆与传动轴的端部其中一个设有止转头，另一个设有供止转头插入且与止转头截面吻合的止转孔。
4.根据权利要求3所述的三相共箱隔离开关，其特征在于：所述绝缘杆为中间粗两端细的梭形结构。
5.根据权利要求3所述的三相共箱隔离开关，其特征在于：动触头支撑导体上设置有用于避让绝缘杆端部的避让槽，绝缘杆与传动轴的连接位置位于避让槽内。
6.高压开关设备，包括三相母线和串接在三相母线中的三相共箱隔离开关，其特征在于：三相共箱隔离开关包括：
壳体；
触头机构，于壳体内设置有与三相母线对应的三组；每组触头机构包括动触头、静触头以及动触头支撑导体，所述动触头安装在动触头支撑导体中；
动触头支撑导体中还设置有传动轴，传动轴为齿轮轴或其上安装有齿轮，与随动触头一体成型或安装在动触头上的齿条啮合传动；
相邻两传动轴之间连接有实现两传动轴联动的传动件；
与三相母线的中相对应的传动轴上一体成型或装配有从动锥齿轮，壳体上配置有驱动轴，驱动轴上一体成型或装配有与从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮；驱动轴远离主动锥齿轮的一端位于壳体的外侧。
7.根据权利要求6所述的高压开关设备，其特征在于：驱动轴远离主动锥齿轮的一端位于壳体的顶部。
8.根据权利要求6或7所述的高压开关设备，其特征在于：传动件为连接在相邻两传动轴之间的绝缘杆，绝缘杆与两端的传动轴插装配合；绝缘杆与传动轴的端部其中一个设有止转头，另一个设有供止转头插入且与止转头截面吻合的止转孔。
9.根据权利要求8所述的高压开关设备，其特征在于：所述绝缘杆为中间粗两端细的梭形结构。
10.根据权利要求8所述的高压开关设备，其特征在于：动触头支撑导体上设置有用于避让绝缘杆端部的避让槽，绝缘杆与传动轴的连接位置位于避让槽内。
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