CN110993400A - 一种开关柜及开关柜电动地刀闭锁控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关柜及开关柜电动地刀闭锁控制方法。本发明的开关柜电动地刀闭锁控制方法：在母线带电时，通过机械锁止的方式将地刀操作轴锁止在分闸位，且断开电动地刀的电驱动机构的控制回路；在母线断电需要接地合闸时，解除对地刀操作轴的机械锁止，且导通电动地刀的电驱动机构的控制回路。采用这种控制方法，能够在机械闭锁的同时实现电气闭锁，杜绝了电气控制误操作的情况出现，保证了开关柜运行的可靠性、安全性。

Description

一种开关柜及开关柜电动地刀闭锁控制方法

技术领域

本发明涉及高压开关装置，尤其涉及一种开关柜及开关柜电动地刀闭锁控制方法。

背景技术

随着对电力行业的智能化、无人化操作要求，智能化变电站中智能化设备的使用越来越多，开关柜中实现接地开关分合闸所采用的电动地刀也是开关柜设备智能化的一种体现。目前，开关柜中的电动地刀能够通过远程智能操控实现电动分合闸，但是这样操控的简易性也容易对应的产生更多的误操作，因此随着对电动地刀智能操控的提升，也对其安全性提出了更高的要求。

目前市面上较为常见的开关柜也都具备地刀操作轴闭锁结构，如授权公告号为CN202711997U以及授权公告号为CN202167781U的中国专利所公开的关于开关柜中地刀操作轴的闭锁装置，这些常规的电气逻辑闭锁也能够起到规避误操作的作用，即在回路电气闭锁后，地刀操作轴被机械锁死，人力无法操作。但是在地刀操作轴被机械锁死时，控制电动地刀动作的控制回路并未失电，如出现误操作，那么电驱动机构仍然能够强行带动电动地刀进行分合闸操作，这样轻则损毁电动地刀的驱动电机、损坏地刀操作轴的闭锁部件，重则出现变电站电气事故，因此，目前的开关柜虽然实现了地刀操作的智能化控制，但仍存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关柜，用以解决现有的开关柜容易出现地刀误操作的问题。同时，本发明还提供了一种开关柜电动地刀闭锁控制方法，以解决现有的开关柜容易出现地刀误操作的问题。

本发明的开关柜包括：

柜体；

接地开关，安装在柜体内，包括接地静触头和电动地刀，电动地刀连接在地刀操作轴上，地刀操作轴被电驱动机构带动旋转并实现地刀的分合动作；

闭锁装置，包括闭锁电磁铁，在闭锁电磁铁的闭锁杆伸出时，与地刀操作轴直接或间接的挡止配合而实现对地刀操作轴的锁止，在闭锁电磁铁的闭锁杆缩回时，解除对地刀操作轴的锁止；此外，开关柜还包括：

联锁开关，串接在所述电驱动机构的控制回路上，闭锁杆与联锁开关之间在闭锁杆的运动行程中的至少某段行程中具有机械接触的传动关系或非机械接触的感应关系，而在闭锁杆伸出到对地刀操作轴进行锁止的位置处时，切换联锁开关以将电驱动机构的控制回路断开，在闭锁杆缩回到解除对地刀操作轴锁止的位置处时，切换联锁开关以导通电驱动机构的控制回路。

本发明的开关柜在闭锁电磁铁的闭锁杆伸出而对地刀操作轴相挡止时，联锁开关被闭锁杆带动或感应到闭锁杆到相应的位置，从而将电驱动机构的控制回路断开，这样电动地刀的电驱动机构失电，即使操作人员误触电驱动机构的操作按钮，也不会造成电驱动机构驱动地刀操作轴动作，不仅实现了机械闭锁，也保证了电气闭锁，消除了误操作的可能，保证了开关柜正常可靠的运行，提高了设备的安全性。

进一步地，所述联锁开关为安装在闭锁杆的轴向上的微动开关，且在闭锁杆移动到伸出或缩回位置处时，闭锁杆与微动开关发生触碰并对微动开关的进行切换。采用微动开关作为控制电驱动机构的控制回路通断的联锁开关，与闭锁杆之间直接进行机械接触式的传动，响应速度更快、可靠性更高。

更进一步地，所述微动开关为常开节点的微动开关，所述微动开关布置在电磁铁的背侧而在闭锁杆缩回时被闭锁杆触碰，这样可以使微动开关和与闭锁杆配合的用来对地刀操作轴进行锁止的锁止结构分处电磁铁的两侧，避免了结构和部件之间相互干涉，方便装配。

作为优化地，闭锁电磁铁为失电时闭锁杆伸出的电磁铁，由于开关柜的常态时母线一般通电，也就是说，接地开关常态下处于分闸状态，地刀操作轴处于分闸闭锁状态，那么电磁铁在失电时闭锁杆伸出对地刀操作轴进行锁止，使得在常态下电磁铁处于断电状态，不会消耗过多电能。

作为优化地，闭锁装置还包括装置安装板，装置安装板上固定安装有整流模块，闭锁电磁铁安装在装置安装板上且与整流模块电连接。这样能够将闭锁装置的主要部件集成在安装板上，作为一个相对独立的模块，方便装配。

更为具体地，装置安装板通过水平延伸的长孔可调安装在柜体上，这样便于调整闭锁装置的安装位置，以调整闭锁电磁铁与锁止配合部件之间的相对位置。

此外，柜体上活动安装有闭锁手动弯板，且在闭锁手动弯板活动时能封堵和让开地刀操作轴的手动操作口，闭锁手动弯板在柜体内侧连接有可被其带动而上下动作的操作轴连片，操作轴连片在上侧位置与地刀操作轴挡止，在下侧位置让开地刀操作轴，柜体内还安装有提供给闭锁手动弯板使其保持在上侧位置的弹性件，闭锁电磁铁通过与操作轴连片的配合实现对地刀操作轴的锁止与解锁。在闭锁电磁铁与操作轴连片锁止配合时，闭锁手动弯板也被锁止，同时实现机械闭锁和电气闭锁；而且，这种机械闭锁和电气闭锁的联锁结构较为简单。

具体地，地刀操作轴上固定安装有凸轮，操作轴连片与凸轮配合构成凸轮推杆副，闭锁电磁铁通过对操作轴连片向下的挡止实现对地刀操作轴的锁止。闭锁电磁铁与操作轴连片仅在上下方向上挡止限位配合，两者的相对位置要求较低，降低了装配精度。

本发明的开关柜电动地刀闭锁控制方法：

在母线带电时，通过机械锁止的方式将地刀操作轴锁止在分闸位，且断开电动地刀的电驱动机构的控制回路；

在母线断电需要接地合闸时，解除对地刀操作轴的机械锁止，且导通电动地刀的电驱动机构的控制回路。

采用这种控制方法，能够在机械闭锁的同时实现电气闭锁，杜绝了电气控制误操作的情况出现，保证了开关柜运行的可靠性、安全性。

进一步的，通过闭锁电磁铁实现对地刀操作轴的机械锁止和解锁，通过闭锁电磁铁的闭锁杆在运动时与联锁开关之间机械接触的传动关系或非机械接触的感应关系来对联锁开关进行切换。根据闭锁电磁铁的动作来对联锁开关进行切换，比较可靠精准。

附图说明

图1为本发明的开关柜的实施例一的结构示意图；

图2为本发明的开关柜的实施例一在地刀操作轴闭锁状态时，显示地刀操作轴和闭锁装置配合位置的结构示意图；

图3为本发明的开关柜的实施例一在地刀操作轴解锁状态时，显示地刀操作轴和闭锁装置配合位置的结构示意图；

图4为本发明的开关柜的实施例一中显示闭锁装置的放大图。

图中：1-柜体；2-地刀操作轴；20-凸轮；21-电动地刀；3-闭锁手动弯板；4-操作轴连片；5-闭锁电磁铁；50-闭锁杆；6-微动开关；7-装置安装板；70-长孔；8-整流模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的开关柜的具体实施例1：为了便于说明，以下文中所提到的“上”、 “下”均是对应的附图所示的方位，并不限制具体产品的方位。

如图1所示，开关柜包括柜体1，柜体1内安装有接地开关，接地开关包括接地静触头和电动地刀21。电动地刀21连接在地刀操作轴2上，且在电驱动机构带动地刀操作轴2转动时，电动地刀21被带动摆动而实现分合动作。

作为本领域技术人员所公知地，在开关柜的母线正常带电时，电动地刀必须要处于分闸状态，因此，开关柜中往往设置有在母线正常带电时将电动地刀保持和锁定在分闸状态的闭锁装置。

本发明的开关柜的闭锁装置可从图2-4中清楚的看出，包括装置安装板7，装置安装板7为倒置的L形板，L形板的水平边的靠近两端位置分别开设有沿水平边的长度方向延伸的长孔70，L形板通过穿过该两个长孔70的螺栓组件与柜体1连接，且通过该两个长孔70可实现L形板相对柜体1的位置调整。L形板的水平边上固定安装有整流模块8，L形板的竖直边上固定安装有闭锁电磁铁5，闭锁电磁铁5的闭锁杆50在闭锁电磁铁5得电时发生直线动作而缩回，在闭锁电磁铁5失电时，被闭锁电磁铁5内的复位弹簧顶推而向外伸出。

闭锁电磁铁5主要用于实现地刀操作轴2的机械闭锁。

如图2-3所示，地刀操作轴2绕其轴线转动安装在柜体1内，柜体1上设有用于供操作人员手动操作地刀操作轴2转动而实现手动分合闸的手动操作口。当然，为了在开关柜正常工作过程中，对柜内机构的防护，柜体1上还安装有闭锁手动弯板3。闭锁手动弯板3在上下方向上活动安装在柜体1上，且柜体1内安装有一端与柜体1连接、一端与闭锁手动弯板3连接的弹簧，弹簧提供给闭锁手动弯板3弹性力，且使其保持在将手动操作口封堵的位置。也就是说，在需要手动对地刀操作轴2进行分合闸动作时，扳动闭锁手动弯板3，克服弹簧的弹性作用力使其移动并让开手动操作口，然后通过操作手柄操作地刀操作轴2转动即可。

闭锁手动弯板3在柜体1的内侧连接有操作轴连片4，地刀操作轴2上在轴向对应于操作轴连片4的位置固定安装有凸轮20，操作轴连片4在弹簧的作用力下，与凸轮20的轮廓面相互抵压而构成凸轮20推杆副。也就是说，电驱动机构带动地刀操作轴2进行合闸动作，凸轮20需要克服弹簧的弹性作用力并顶推操作轴连片4及闭锁手动弯板3向下移动；在手动进行合闸操作时，扳动闭锁手动弯板3下移，此时操作轴连片4让开凸轮20，手动转动地刀操作轴2时操作轴连片4不再与凸轮20抵压。

本实施例中，闭锁电磁铁5正是在闭锁杆50伸出时通过对操作轴连片4在向下方向上的挡止而限制操作轴连片4向下的移动，进而限制凸轮20的转动，实现对地刀操作轴2的机械闭锁。

此外，本发明的开关柜的闭锁装置还包括安装在闭锁电磁铁5的闭锁杆50背侧，从图上看即位于闭锁电磁铁5的背向操作轴连片4的一侧的微动开关6，微动开关6为常开节点开关，在闭锁电磁铁5失电时，闭锁杆50伸出对操作轴连片4进行挡止，实现对地刀操作轴2的锁止，在闭锁电磁铁5得电时，闭锁杆50缩回接触对操作轴连片4的挡止，且触碰微动开关6，切换微动开关6到闭合状态。微动开关6串接在电驱动机构的控制回路上，那么，在闭锁电磁铁5失电时，不仅实现了地刀操作轴2的机械闭锁，而且微动开关6处于断开状态，电驱动机构的控制回路处于断开状态，此时，驱动地刀操作轴2分合闸的电机失电，同时实现了地刀操作轴2的电气闭锁，这样就完全避免了在机械闭锁时，因为误操作而导致电驱动机构强行带动地刀操作轴2转动而损坏闭锁装置或地刀操作轴2的现象发生。而在闭锁电磁铁5得电时，闭锁杆50缩回，此时闭锁电磁铁5解除了对操作轴连片4的限位，而且触碰微动开关6使其切换到导通状态，此时电驱动机构通电，通过操作即可控制电驱动机构驱动地刀操作轴2转动进行合闸。

通过上面对本发明的开关柜的一种实施方式的介绍可知，本发明的开关柜通过闭锁电磁铁5能够实现对地刀操作轴2的机械锁止和解锁，在通过闭锁电磁铁5实现地刀操作轴2的机械锁止时，作为联锁开关的微动开关6处于断开位，保证驱动地刀操作轴2的电驱动机构处于断电状态，这就避免了电器误操作的情况发生，保证了开关柜的使用可靠性和安全性。

当然，本发明的开关柜也并不仅限于上述实施方式。

在其他实施方式中，微动开关还可以由非机械接触式的感应开关代替，例如采用红外感应开关、微波感应开关及电容感应开关等，这些开关用于与闭锁电磁铁的闭锁杆之间发生感应关系，从而在闭锁杆移动到解除对地刀操作轴的机械闭锁位置处时，感应开关感应到闭锁杆并将电驱动机构的控制回路切换到导通状态，基于这样的思路，针对不同的感应开关，为了能够与闭锁杆之间发生对应的感应关系，根据需要可相应地改变闭锁杆的结构形式。

上述实施方式中，闭锁杆仅在解除对地刀操作轴机械锁止的位置处与微动开关发生机械接触，这中间，仅有很短的移动行程与微动开关有接触和传动，在其他实施方式中，微动开关可以采用其他形式的开关，例如开合行程较大的其他联锁开关，此时，闭锁杆可以直接与联锁开关的动刀传动连接，在向机械闭锁位置移动时，传动联锁开关的动刀并使其移动到开断位，在向解锁位置移动时，传动联锁开关的动刀并使其移动到闭合位。

或者，在其他实施方式中，微动开关也可以为常闭节点，即仅在触碰时断开，此时，微动开关需要布置在闭锁杆的靠近操作轴连片的一侧，即在闭锁杆伸出而对地刀操作轴进行机械闭锁时，触碰微动开关，并使其切换到断开位，从而使电驱动机构断电。

再或者，在其他实施方式中，闭锁电磁铁也可以为得电伸出、失电缩回的电磁铁。

再或者，闭锁电磁铁的闭锁杆也可以通过其他机械结构与地刀操作轴之间进行锁止，例如直接与地刀操作轴上的凸轮之间进行挡止从而实现对地刀操作轴的机械锁止，或者地刀操作轴上设置锁孔，在地刀操作轴处于分闸位置处时，闭锁电磁铁的闭锁杆与锁孔对应，且插入锁孔中实现对地刀操作轴的锁止。

再或者，闭锁装置所包含的整流模块和闭锁电磁铁以及联锁开关也可以安装在其他形状的安装板上，例如矩形平板上或其他独立安装在柜体上的支架上，本文并不做具体限制。

本发明还提供了一种开关柜电动地刀闭锁控制方法，具体地，该方法为在母线带电时，通过机械锁止的方式将地刀操作轴锁止在分闸位，且断开电动地刀的电驱动机构的控制回路；在母线断电需要接地合闸时，解除对地刀操作轴的机械锁止，且导通电动地刀的电驱动机构的控制回路。

采用本发明的开关柜电动地刀闭锁控制方法有效的避免了在机械闭锁时，因电动地刀的电驱动机构没有断电，而在误操作时导致电驱动机构强行带动地刀操作轴转动而损坏机械闭锁结构或损坏地刀操作轴的问题发生，更是避免电气事故，保证了开关柜的可靠和安全运行。

更为优选地，在具体实施该方法时，通过闭锁电磁铁实现对地刀操作轴的机械锁止和解锁，通过闭锁电磁铁的闭锁杆在运动时与联锁开关之间机械接触的传动关系或非机械接触的感应关系来对联锁开关进行切换。这样使机械闭锁和电气闭锁之间相互关联，闭锁控制的准确性和可靠性较高。

当然，在该方法的其他实施方式中，也可通过检测装置检测闭锁电磁铁是否断电，在闭锁电磁铁断电且闭锁杆伸出而对地刀操作轴机械闭锁时，检测装置提供给系统控制单元信号，控制单元控制电驱动机构的控制回路断电。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种开关柜，包括：

柜体；

接地开关，安装在柜体内，包括接地静触头和电动地刀，电动地刀连接在地刀操作轴上，地刀操作轴被电驱动机构带动旋转并实现地刀的分合动作；

闭锁装置，包括闭锁电磁铁，在闭锁电磁铁的闭锁杆伸出时，与地刀操作轴直接或间接的挡止配合而实现对地刀操作轴的锁止，在闭锁电磁铁的闭锁杆缩回时，解除对地刀操作轴的锁止；

其特征是，开关柜还包括：

联锁开关，串接在所述电驱动机构的控制回路上，闭锁杆与联锁开关之间在闭锁杆的运动行程中的至少某段行程中具有机械接触的传动关系或非机械接触的感应关系，而在闭锁杆伸出到对地刀操作轴进行锁止的位置处时，切换联锁开关以将电驱动机构的控制回路断开，在闭锁杆缩回到解除对地刀操作轴锁止的位置处时，切换联锁开关以导通电驱动机构的控制回路。

2.根据权利要求1所述的开关柜，其特征是，所述联锁开关为安装在闭锁杆的轴向上的微动开关，且在闭锁杆移动到伸出或缩回位置处时，闭锁杆与微动开关发生触碰并对微动开关的进行切换。

3.根据权利要求2所述的开关柜，其特征是，所述微动开关为常开节点的微动开关，所述微动开关布置在电磁铁的背侧而在闭锁杆缩回时被闭锁杆触碰。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的开关柜，其特征是，闭锁电磁铁为失电时闭锁杆伸出的电磁铁。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的开关柜，其特征是，闭锁装置还包括装置安装板，装置安装板上固定安装有整流模块，闭锁电磁铁安装在装置安装板上且与整流模块电连接。

6.根据权利要求5所述的开关柜，其特征是，装置安装板通过水平延伸的长孔可调安装在柜体上。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的开关柜，其特征是，柜体上活动安装有闭锁手动弯板，且在闭锁手动弯板活动时能封堵和让开地刀操作轴的手动操作口，闭锁手动弯板在柜体内侧连接有可被其带动而上下动作的操作轴连片，操作轴连片在上侧位置与地刀操作轴挡止，在下侧位置让开地刀操作轴，柜体内还安装有提供给闭锁手动弯板使其保持在上侧位置的弹性件，闭锁电磁铁通过与操作轴连片的配合实现对地刀操作轴的锁止与解锁。

8.根据权利要求7所述的开关柜，其特征是，地刀操作轴上固定安装有凸轮，操作轴连片与凸轮配合构成凸轮推杆副，闭锁电磁铁通过对操作轴连片向下的挡止实现对地刀操作轴的锁止。

9.一种开关柜电动地刀闭锁控制方法，其特征是，

在母线带电时，通过机械锁止的方式将地刀操作轴锁止在分闸位，且断开电动地刀的电驱动机构的控制回路；

在母线断电需要接地合闸时，解除对地刀操作轴的机械锁止，且导通电动地刀的电驱动机构的控制回路。

10.根据权利要求9所述的开关柜电动地刀闭锁控制方法，其特征是，通过闭锁电磁铁实现对地刀操作轴的机械锁止和解锁，通过闭锁电磁铁的闭锁杆在运动时与联锁开关之间机械接触的传动关系或非机械接触的感应关系来对联锁开关进行切换。

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