CN111313307A - 一种开关模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关模块，包括一体式的框架，所述框架包括前板、后板、绝缘子安装板、触头安装板及断路器安装板，所述绝缘子安装板及触头安装板设置在所述前板和后板之间，所述断路器安装板有两个，分设在前板和后板的上部，所述断路器安装板之间设有断路器开关，所述断路器开关的下方设有隔离接地开关，所述断路器开关及隔离接地开关均固定在所述框架内。通过将断路器开关及隔离接地开关集成在一体式框架上，减小体积，在将开关模块装配到设备箱体内时，无需将各个零件逐个装配，只需在框架上装配好断路器开关及隔离接地开关，再将框架安装好即可，有利于厂内备货及简化装配流程。

Description

一种开关模块

技术领域

本发明涉及环网柜技术领域，尤其涉及一种开关模块。

背景技术

随着国家经济的快速发展，各行各业对电能的依赖程度越来越高，故此，电力行业中的用户对于开关设备的可靠性要求越来越高。在国家提出免维护、小型化的倡议背景下，结构简单、小型化、操作可靠的环网柜，尤其是环网柜内部的开关模块成为了行业内争先开展的新研究项目。现有技术中的开关模块体积大，结构笨重，需要将断路器开关及隔离接地开关的零件一个一个装配到柜体，装配困难，并且内部断路器的操作机构多采用弹簧操作机构或者永磁操作机构，弹簧操作机构零件多达200余款，每个零件间均需要保证相对准确位置，特别是为开关保证合位、分位的半轴，加工或装配误差稍大，则会造成机构不能动作的情况，故该类型机构存在较高不稳定性，故障发生率高。常规永磁机构一般使用永磁铁作为静铁芯，分闸过程中需向线圈施加反向电流，产生反向磁场，消磁后依靠超程簧及分闸簧推动机构分闸，在此过程中，反向磁场会对由永磁铁制成的静铁芯造成消磁，且永磁铁的居里温度较低，当环境温度升高时，也会对永磁铁产生消磁作用，因此使用永磁铁作为静铁芯对于永磁机构来说存在安全隐患。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种开关模块，体积小，装配简单。

本发明实施例的一种开关模块，包括一体式的框架，所述框架包括前板、后板、绝缘子安装板、触头安装板及断路器安装板，所述绝缘子安装板及触头安装板设置在所述前板和后板之间，所述断路器安装板有两个，分设在前板和后板的上部，所述断路器安装板之间设有断路器开关，所述断路器开关的下方设有隔离接地开关，所述断路器开关及隔离接地开关均固定在所述框架内。

根据本发明实施例的一种开关模块，至少具有如下有益效果：通过将断路器开关及隔离接地开关集成在一体式框架上，减小体积，在将开关模块装配到设备箱体内时，无需将各个零件逐个装配，只需在框架上装配好断路器开关及隔离接地开关，再将框架安装好即可，有利于厂内备货及简化装配流程。

根据本发明的实施例的一种开关模块，所述断路器开关包括底座及设置在所述底座上的绝缘筒，所述绝缘筒内设有空腔，空腔内从上至下依次设置有真空灭弧室、绝缘拉杆和永磁操作机构，所述永磁操作机构包括静铁芯和动铁芯，及设置在所述静铁芯、动铁芯之间的操作线圈和弹性组件，所述静铁芯和动铁芯均采用矩磁材料制成。

根据本发明的实施例的一种开关模块，所述前板设有若干固定开关模块的安装孔、第一动密封固定孔、第二动密封固定孔及接地可视口。

根据本发明的实施例的一种开关模块，所述绝缘子安装板设置在所述框架的一侧，所述绝缘子安装板固定有绝缘支撑子，所述触头安装板设置在所述框架的另一侧。

根据本发明的实施例的一种开关模块，所述断路器开关及隔离接地开关之间设置有接线排，所述接线排的上端连接断路器开关，下端连接隔离接地开关，中部和所述绝缘支撑子联接。

根据本发明的实施例的一种开关模块，所述接线排上端设有折弯边并与所述断路器开关的出线端连接，中部设有固定孔，通过所述固定孔和绝缘支撑子固定，下端设有折弯边并与所述隔离接地开关相固定。

根据本发明的实施例的一种开关模块，所述隔离接地开关包括接地排、接地触头、第一隔离触头、第二隔离触头、隔离刀组件、绝缘罩、隔离接地操作轴和绝缘支座，所述接地排设置在所述触头安装板上，所述接地触头设置在所述接地排上，所述第一隔离触头安装在所述接线排的下端，所述隔离接地操作轴安装在所述框架上，所述绝缘罩安装在所述隔离接地操作轴上并可绕隔离接地操作轴旋转，所述隔离刀组件固定于绝缘罩内，绝缘支座固定于所述框架的底部，所述第二隔离触头固定于绝缘支座上。

根据本发明的实施例的一种开关模块，所述接地触头、第一隔离触头和第二隔离触头间隔设置在以隔离接地操作轴为圆心的圆弧上。

根据本发明的实施例的一种开关模块，绝缘支座包括侧板、支座底板及中隔板，所述侧板分设在支座底板两侧，所述侧板和支座底板榫接，所述中隔板设置在所述支座底板且位于两个侧板之间，所述中隔板和两个侧板榫接。

根据本发明的实施例的一种开关模块，所述开关模块的宽度≤255mm。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例中开关模块的结构示意图；

图2为本发明实施例中开关模块侧面的结构示意图；

图3为本发明实施例中框架的结构示意图；

图4为本发明实施例中永磁操作机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中绝缘支座的结构示意图；

图6为本发明实施例中隔离刀组件的工作状态图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参见图1、图2和图3，一种开关模块，本发明实施例的一种开关模块，包括一体式的框架100，所述框架100包括前板101、后板102、绝缘子安装板103、触头安装板104及断路器安装板109，所述绝缘子安装板103及触头安装板104设置在所述前板101和后板102之间，所述断路器安装板109有两个，分设在前板101和后板102的上部，所述断路器安装板109之间设有断路器开关200，所述断路器开关200的下方设有隔离接地开关300，所述断路器开关200及隔离接地开关300均固定在所述框架100内，前板101、后板102、绝缘子安装板103和触头安装板104均是由4毫米厚高强度钢经激光切割、数控折弯、数控钻床加工成型后，采用激光焊接加工而成，该框架100为开关模块起到精准定位、刚度支撑等作用。通过将断路器开关200及隔离接地开关300集成在一体式框架100上，减小体积，在将开关模块装配到设备箱体内时，无需将各个零件逐个装配，只需在框架100上装配好断路器开关200及隔离接地开关300，再将框架100安装好即可，降低产品装配强度，缩短了生产工时。

参见图2及图4，所述断路器开关200包括底座202及设置在所述底座202上的绝缘筒201，所述绝缘筒201内设有空腔，空腔内从上至下依次设置有真空灭弧室2011、绝缘拉杆2012和永磁操作机构2013，所述永磁操作机构2013包括静铁芯3041和动铁芯3042，及设置在所述静铁芯3041、动铁芯3042之间的操作线圈3043和弹性组件3044，所述静铁芯3041和动铁芯3042均采用矩磁材料制成。弹性组件3044可为弹簧、弹性橡胶，在本实施例中，其包括超程簧30442及分闸簧30441，超程簧30442设置在分闸簧30441的内圈，所述静铁芯3041和动铁芯3042均采用矩磁材料制成，如(Mn-Mg)Fe₂O₄系、(Mn-Cu)Fe₂O₄系、(Mn-Ni)Fe₂O₄系等，矩磁材料具有初始无磁、矫顽力低、剩磁高、居里温度高等特点，所述动铁芯3042、静铁芯3041初始状态下均为无磁状态，在合闸过程中，线圈通电产生磁场，同时给动、静铁芯3041充磁，动铁芯3042向静铁芯3041靠拢完成合闸动作同时压缩超程簧30442及分闸簧30441储藏能量，在分闸过程中，线圈通以反向电流，同时给动铁芯3042、静铁芯3041消磁直至无磁状态即由超程簧30442及分闸簧30441释放能量驱动机构分闸，由于所述动铁芯3042、静铁芯3041的制作磁性材料具有初始无磁、矫顽力低、剩磁高、居里温度高等特点，因此，所述断路器开关200结构紧凑、装配简单；功耗低、反应速度快，合闸时间≤25ms，分闸时间≤15ms；机构耐受环境温度≥170°，机构消磁、失效概率极低。

参见图1，所述绝缘子安装板103设置在所述框架100的一侧，所述绝缘子安装板103固定有绝缘支撑子600，所述触头安装板104设置在所述框架100的另一侧。所述前板101设有若干固定开关模块的安装孔105、第一动密封固定孔106、第二动密封固定孔107及接地可视口108，第一动密封固定孔106、第二动密封固定孔107用于设置动密封，接地可视口108可观察隔离开关的状态。所述断路器开关200及隔离接地开关300之间设置有接线排400，所述接线排400的上端连接断路器开关200，下端连接隔离接地开关300，中部和所述绝缘支撑子600联接。所述接线排400上端设有折弯边并与所述断路器开关200的出线端连接，中部设有固定孔401，通过所述固定孔401和绝缘支撑子600固定，下端设有折弯边并与所述隔离接地开关300相固定，其固定孔401为倒角设计，可有效地将固定螺栓藏于固定孔401内，接线排400的外圆弧设计及固定孔401倒角设计对优化开关模块的电场分以及减小开关模块的尺寸有实际意义。

进一步，所述隔离接地开关300包括接地排301、接地触头302、第一隔离触头304、第二隔离触头305、隔离刀组件306、绝缘罩303、隔离接地操作轴307和绝缘支座500，所述接地排301设置在所述触头安装板104上，所述接地触头302设置在所述接地排301上，所述第一隔离触头304安装在所述接线排400的下端，所述隔离接地操作轴307通过第二动密封固定孔107安装在所述框架100上，所述绝缘罩303安装在所述隔离接地操作轴307上并可绕隔离接地操作轴307旋转，所述隔离刀组件306固定于绝缘罩303内，绝缘支座500固定于所述框架100的底部，所述第二隔离触头305固定于绝缘支座500上。所述隔离接地操作轴307为正六方轴，由绝缘材料精加工制成，所述绝缘罩303，亦由绝缘材料注塑成型，此举可有效将高电位隔离刀组件306与框架100及操作机构等接地电位体隔离开来，保证绝缘强度。隔离接地操作轴307还可以为正四或五方轴等或圆柱形，为本领域人员容易想到的便于旋转的形状，绝缘罩303上设的正六方孔对应隔离接地操作轴307的截面做出修改。

参见图6，所述接地触头302、第一隔离触头304和第二隔离触头305间隔设置在以隔离接地操作轴307为圆心的圆弧上。本实施例中接地触头302、第一隔离触头304和第二隔离触头305等距设置在以隔离接地操作轴307为圆心的圆弧上，所述接地触头302、第一隔离触头304和第二隔离触头305两两间的相对旋转角度为120°，所述隔离接地操作轴307每操作60°则隔离接地开关300更换一位置状态，当隔离刀组件306的两端分别与第一隔离触头304及第二隔离触头305联接时，开关处于隔离合闸状态，当隔离刀组件306的两端不与任何一触头联接时，开关处于隔离状态，当隔离刀组件306的两端分别与接地触头302及第二隔离触头305联接时，开关处于接地合闸状态，所述隔离接地开关300采用双断口设计，有利于提高合分闸速度，并有效地降低了接地开关关合试验时的拉弧时间，提高了开关模块寿命。

参见图1及图5，绝缘支座500包括侧板501、支座底板502及中隔板503，所述侧板501分设在支座底板502两侧，所述侧板501和支座底板502榫接，所述中隔板503设置在所述支座底板502且位于两个侧板501之间，所述中隔板503和两个侧板501榫接。应用卯榫工艺，拼装而成，无需标准件连接，此举在源头上降低了电击穿的可能性，对控制开关模块的整机局放也有十分重要的意义，另外，左右侧板501为轴对称设计零件，此举有效减低开关模块的零件种类，有利于降低仓储强度及装配强度。

本发明的实施例的一种开关模块，采用了将断路器开关200及隔离接地开关300组装到框架100形成整体模块的设计，以及断路器开关200采用体积较小、零件少的永磁操作机构2013，永磁操作机构2013的动、静铁芯3041采用矩磁材料，机构消磁、失效概率极低。本实施例布局合理，使开关模块宽度≤255mm缩小了产品尺寸，对缩小环网柜的整体体积有巨大作用。

Claims (10)

1.一种开关模块，其特征在于：包括一体式的框架(100)，所述框架(100)包括前板(101)、后板(102)、绝缘子安装板(103)、触头安装板(104)及断路器安装板(109)，所述绝缘子安装板(103)及触头安装板(104)设置在所述前板(101)和后板(102)之间，所述断路器安装板(109)有两个，分设在前板(101)和后板(102)的上部，所述断路器安装板(109)之间设有断路器开关(200)，所述断路器开关(200)的下方设有隔离接地开关(300)，所述断路器开关(200)及隔离接地开关(300)均固定在所述框架(100)内。

2.根据权利要求1所述的一种开关模块，其特征在于：所述断路器开关(200)包括底座(202)及设置在所述底座(202)上的绝缘筒(201)，所述绝缘筒(201)内设有空腔，空腔内从上至下依次设置有真空灭弧室(2011)、绝缘拉杆(2012)和永磁操作机构(2013)，所述永磁操作机构(2013)包括采用矩磁材料制成的静铁芯(3041)和动铁芯(3042)，及设置在所述静铁芯(3041)、动铁芯(3042)之间的操作线圈(3043)和弹性组件(3044)。

3.根据权利要求1所述的一种开关模块，其特征在于：所述前板(101)设有安装孔(105)、第一动密封固定孔(106)、第二动密封固定孔(107)及接地可视口(108)。

4.根据权利要求1所述的一种开关模块，其特征在于：所述绝缘子安装板(103)设置在所述框架(100)的一侧，所述绝缘子安装板(103)固定有绝缘支撑子(600)，所述触头安装板(104)设置在所述框架(100)的另一侧。

5.根据权利要求4所述的一种开关模块，其特征在于：所述断路器开关(200)及隔离接地开关(300)之间设置有接线排(400)，所述接线排(400)的上端连接断路器开关(200)，下端连接隔离接地开关(300)，中部和所述绝缘支撑子(600)联接。

6.根据权利要求5所述的一种开关模块，其特征在于：所述接线排(400)上端设有折弯边并与所述断路器开关(200)的出线端连接，中部设有固定孔(401)，通过所述固定孔(401)和绝缘支撑子(600)固定，下端设有折弯边并与所述隔离接地开关(300)相固定。

7.根据权利要求5所述的一种开关模块，其特征在于：所述隔离接地开关(300)包括接地排(301)、接地触头(302)、第一隔离触头(304)、第二隔离触头(305)、隔离刀组件(306)、绝缘罩(303)、隔离接地操作轴(307)和绝缘支座(500)，所述接地排(301)设置在所述触头安装板(104)上，所述接地触头(302)设置在所述接地排(301)上，所述第一隔离触头(304)安装在所述接线排(400)的下端，所述隔离接地操作轴(307)安装在所述框架(100)上，所述绝缘罩(303)安装在所述隔离接地操作轴(307)上并可绕隔离接地操作轴(307)旋转，所述隔离刀组件(306)固定于绝缘罩(303)内，绝缘支座(500)固定于所述框架(100)的底部，所述第二隔离触头(305)固定于绝缘支座(500)上。

8.根据权利要求7所述的一种开关模块，其特征在于：所述接地触头(302)、第一隔离触头(304)和第二隔离触头(305)间隔设置在以隔离接地操作轴(307)为圆心的圆弧上。

9.根据权利要求7或8所述的一种开关模块，其特征在于：绝缘支座(500)包括侧板(501)、支座底板(502)及中隔板(503)，所述侧板(501)分设在支座底板(502)两侧，所述侧板(501)和支座底板(502)榫接，所述中隔板(503)设置在所述支座底板(502)且位于两个侧板(501)之间，所述中隔板(503)和两个侧板(501)榫接。

10.根据权利要求1或2所述的一种开关模块，其特征在于：所述开关模块的宽度≤255mm。

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