CN111416285A - 一种具有真空度的高低压开关柜 - Google Patents

Abstract

一种具有真空度的高低压开关柜，包括高低压电力开关柜本体、稳压电源、真空泵、电机减速机构，还具有无线发射电路、无线接收电路、控制电路；开关柜本体内有分柜体，电气部件安装在分柜体内，真空泵安装在开关柜本体上，真空泵的进气口和分柜体排气管连接，分柜体配套有分柜门，分柜体前侧四周有胶垫；电机减速机构动力输出轴有绕线轮，绕线轮中部安装有拉绳，电机减速机构安装在分柜体内部，拉绳另外一端安装在分柜门内侧；稳压电源、无线接收电路、控制电路安装在元件盒内，并和电机减速机构、真空泵电源输入端连接。本发明能使动作电气部件工作在真空环境下，减少了损坏几率，提高了工作可靠性，并延长了使用寿命。

Description

一种具有真空度的高低压开关柜

技术领域

本发明涉及是电力设备技术领域，特别是一种具有真空度的高低压开关柜。

背景技术

高低压电力开关柜是一种电气设备，主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。为了达到控制用电设备需要，在高低压电力开关柜内主要安装有断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构、互感器以及各种保护装置等。主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场合。

现有的高低压电力开关柜其内部的断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构等动作电气部件，由于都是暴露在空气中，受到空气中的潮气、灰尘、有害气体等影响会降低其绝缘性能，对触头等造成损坏（比如开闭动作电气部件时，产生的电弧过大而造成触头烧蚀），导致触头磨耗大，工作可靠性降低，使用寿命缩短。虽然现有技术中，也有闭合触头在真空环境下工作的真空断路器等，但是其只能实现自身工作在真空环境下，也就是说无法对其他一同安装在高低压电力开关柜内的动作电气部件起到保护作用。基于上述，提供一种不但具有普通高低压电力开关柜的所有功能，还能为动作电气部件提供真空工作环境的高低压电力开关柜显得尤为必要。

发明内容

为了克服现有普通高低压电力开关柜因结构所限，无法为安装在其内部的动作电气部件提供真空操作环境，容易导致动作电气部件损坏、可靠性降低、使用寿命缩短的弊端，本发明提供了不但具有普通高低压电力开关柜安装电气部件的功能，每次需要操作动作电气部件时，操作人员只需要通过非接触无线操作就能打开分柜门，操作完毕后，只需要一键式控制操作，分柜门能自动关闭，且相关电路及机构能自动控制真空泵抽出分柜体内的空气，尽可能使包括断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构等在内的动作电气部件工作在真空环境下，减少了动作电气部件损坏的几率，提高了其工作可靠性，并延长了使用寿命的一种具有真空度的高低压开关柜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有真空度的高低压开关柜，包括高低压电力开关柜本体、稳压电源、真空泵、电机减速机构，其特征在于还具有无线发射电路、无线接收电路、控制电路；所述高低压电力开关柜本体内有分柜体，动作电气部件安装在分柜体内，真空泵安装在高低压电力开关柜本体上，真空泵的进气口和分柜体侧端排气管连接；所述分柜体配套有铰接安装在分柜体前端的分柜门，分柜体前侧端四周有胶垫；所述电机减速机构的动力输出轴紧套有绕线轮，绕线轮中部安装有拉绳，电机减速机构安装在分柜体的内部，拉绳另外一端安装在分柜门内侧；所述稳压电源、无线接收电路、控制电路安装在元件盒内；所述稳压电源的电源输出两端分别和无线接收电路、控制电路的电源输入两端电性连接，无线接收电路的电源输出端和控制电路的控制电源输入端电性连接，控制电路的两路电源输出两端分别和两套电机减速机构的正负两极、负正两极电源输入端电性连接；所述交流电源一极和控制电路的控制电源输入电性连接，控制电路的控制电源输出端、交流电源另一极和真空泵的电源输入两端分别电性连接。

进一步地，所述分柜门位于高低压电力开关柜本体的柜门后侧端。

进一步地，所述稳压电源是交流转直流开关电源模块。

进一步地，所述电机减速机构是直流电机齿轮减速器。

进一步地，所述无线发射电路是无线收发组件的无线发射电路模块。

进一步地，所述无线接收电路包括无线收发组件的无线接收电路模块、电阻、继电器、NPN三极管，其间经电路板布线连接，无线接收电路模块的正极电源输入端1脚和继电器正极及控制电源输入端连接，无线接收电路模块的输出端4脚和电阻一端连接， 电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，无线接收电路模块成品的负极电源输入端3脚和NPN三极管发射极连接。

进一步地，所述控制电路包括光电开关、继电器、时控开关、负压真空开关、点动按钮式微动电源开关，其间经导线连接，电源开关安装在分柜体内前侧、且其按钮朝向前端，光电开关安装在分柜体内侧下部、且其探测头朝向前端，负压真空开关的进气管安装在分柜体的外侧端且和分柜体内相通，时控开关和继电器安装在元件盒内，光电开关的正极电源输出端3脚和第一只继电器正极电源输入端连接，光电开关的负极电源输入端2脚和第一只继电器负极及负极控制电源输入端、时控开关的负极电源输入端2脚、第二只继电器负极电源输入端连接，两只电源开关的两端分别连接在一起，两只电源开关的一端分别和时控开关的正极电源输入端1脚、第二只继电器正极电源输入端连接，负压真空开关一端和第二只继电器控制电源输入端连接。

进一步地，所述控制电路的电源开关内部触点是常闭式；时控开关微电脑时控开关；光电开关是红外反射光电开关。

进一步地，所述分柜门关闭且和分柜体前侧端紧密接触密封后，分柜门的后侧分别压住两只电源开关的按钮、其内部触点开路。

本发明有益效果是：本发明除了将断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构等在内的动作电气部件安装在分柜体内后端以外，高低压电力开关柜本体其余结构及使用方法和现有高低压电力开关柜完全一致，本发明具有普通高低压电力开关柜安装电气部件的功能。每次需要操作高低压电力开关柜本体内的动作电气部件时，操作人员只需要通过无线遥控电路的非接触无线操作方式就能打开分柜门，分柜门自动打开到一定程度后，控制电路会控制分柜门停止动作，方便操作人员操作动作电气部件。操作完动作电气部件后，操作人员只需要一键式控制操作，分柜门就能自动关闭，且控制电路能自动控制真空泵抽出分柜体内的空气，尽可能使包括断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构等在内的动作电气部件工作在真空环境下，减少了动作电气部件损坏的几率，提高了其工作可靠性，并延长了动作电气部件的使用寿命。基于上述，本发明具有好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明前视整体结构示意图；

图2是本发明后视整体结构示意图；

图3是本发明后视局部结构示意图；

图4是本发明的电路图。

具体实施方式

图1、2、3中所示，一种具有真空度的高低压开关柜，包括高低压电力开关柜本体1、稳压电源2、小型真空泵3、电机减速机构4，还具有无线发射电路5、无线接收电路6、控制电路7；所述高低压电力开关柜本体1的内上端焊接有一个单独的矩形分柜体101，断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构等在内的动作电气部件安装在分柜体101内后端，在分柜体101的后外侧端有一个内凹的凹槽102，真空泵3的壳体经螺杆螺母安装在凹槽102内，真空泵102的进气口和分柜体101后侧端开孔焊接的排气管经管道接头连接；所述分柜体101配套有一个下端铰接安装在分柜体前下端的分柜门103，分柜体101的前侧端四周用胶粘接有一只“口”字型橡胶垫104；所述电机减速机构4有相同的两套，每套电机减速机构4的动力输出轴前紧套有一只绕线轮41（中间外径小、两侧端外径大），绕线轮41中部安装有一根细钢丝绳42，两套电机减速机构4分别经螺杆螺母横向安装在分柜体101的内上部左右两端，两根钢丝绳42另外两端分别安装在分柜门103内侧上端左右两部；所述无线发射电路5管理人员随身携带；所述稳压电源2、无线接收电路6、控制电路7安装在元件盒8内电路板上，元件盒8经螺杆螺母安装在高低压开关柜本体1的内上外部。

图1、2、3中所示，分柜门103的前端在高低压电力开关柜本体的柜门105关闭后、位于高低压电力开关柜本体的柜门105后侧端。所述控制电路7的两只电源开关71分别经螺杆螺母纵向安装在分柜体101内前左右两侧、且其按钮朝向前端，光电开关72经螺杆螺母纵向安装在分柜体101内右侧下部（间隔分柜体101内下侧3cm）、且其探测头朝向前端（位于电源开关71下端），在分柜体101的后侧端凹槽前上端有一个和分柜体101内相通的内螺纹开孔，负压真空开关73（品牌 SM、型号 QK-0112FS）的进气管经外螺纹旋入开孔的内螺纹内，进而安装在分柜体101的后外侧端，分柜门103关闭且和分柜体101前侧端橡胶条104的四周前部紧密接触密封后，分柜门103的后侧分别压住两只电源开关71的按钮、其内部触点开路。

图4中所示，稳压电源U1是明纬品牌的交流220V转12V直流开关电源模块成品，功率100W。小型真空泵M1是品牌Fujiwara/藤原、型号FUJ-PCV的单级旋片式真空泵成品。电机减速机构M是品牌HOOTBERRY、型号D30GN-12V的直流电机齿轮减速器成品，功率30W，动力输出轴转速每分钟120转。无线发射电路U5是型号ZYO300-A72无线收发组件的无线发射电路模块成品（自配有12V无线发射电路专用电池，全部安装在小型壳体内）。无线接收电路包括型号ZYO300-A72无线收发组件的无线接收电路模块成品U2、电阻R、继电器K1、NPN三极管Q，其间经电路板布线连接，无线接收电路模块成品的U2正极电源输入端1脚和继电器K1正极及控制电源输入端连接，无线接收电路模块成品U2的输出端4脚和电阻R一端连接， 电阻R另一端和NPN三极管Q基极连接，NPN三极管Q集电极和继电器K1负极电源输入端连接，无线接收电路模块成品U2的负极电源输入端3脚（2、5、6、7脚悬空）和NPN三极管Q发射极连接。控制电路包括光电开关U4、继电器K2及K3、时控开关U3、负压真空开关SK、两只点动按钮式微动电源开关S1及S2，其间经导线连接，时控开关U3和继电器K2及K3安装在元件盒内电路板上，光电开关U4的正极电源输出端3脚和第一只继电器K2正极电源输入端连接，光电开关U4的负极电源输入端2脚和第一只继电器K2负极及负极控制电源输入端、时控开关U3的负极电源输入端2脚、第二只继电器K3负极电源输入端连接，两只电源开关S1及S2的两端分别连接在一起，两只电源开关S1及S2的一端分别和时控开关U3的正极电源输入端1脚、继电器K3正极电源输入端连接，负压真空开关SK一端和第二只继电器K3控制电源输入端连接。控制电路的点动按钮式微动电源开关S1及S2的内部触点是常闭式；时控开关U3是品牌CHNT/正泰、型号KG316T的微电脑时控开关成品，工作电压直流12V，微电脑时控开关成品U3具有液晶显示屏，以及取消/恢复、校时、校分、校星期、自动/手动、定时、时钟按键，还具有两个电源输入端1及2脚，两个电源输出端3及4脚，实际应用中，使用者分别操作七只按键，可设定两个电源输出端3及4脚输出电源的时间，微电脑时控开关成品U3内部电路具有记忆功能，只要不进行二次手动设置调节，外部电源停电也不会导致上次内部设定的时间程序改变；光电开关U4是型号SHD-DS30C4(E3F-DS30C4)的红外反射光电开关成品，工作电压直流12V，其具有三根连接线，其中两根是电源输入线，另一根是信号输出线，光电开关的前端具有一个探测头，工作时其探测头的发射头会发射出红外光线，当最远30cm范围内，探测头发射出的红外光线被物品阻挡、经探测头的接收头接收到后，信号输出线3脚会输出高电平，无物品阻挡时其信号输出线3脚不输出高电平，在光电开关U4的壳体后端内具有调节旋钮，调节旋钮向左调节其探测头的探测距离变近，向右调节时其探测头的探测距离变远。

图4中所示，稳压电源U1的电源输入两端1及2脚分别和交流220V电源两极经导线连接，稳压电源U1的电源输出两端3及4脚分别和无线接收电路电源输入两端无线接收电路模块U2的1及3脚、控制电路电源输入两端继电器K2正极控制电源输入端及负极控制电源输入端经导线连接，无线接收电路的电源输出端继电器K1常开触点端、常闭触点端分别和控制电路的控制电源输入端光电开关U4的正极电源输入端1脚、两只电源开关S1及S2另一端经导线连接，控制电路的两路电源输出两端继电器K2两个常开触点端、时控开关U3的电源输出两端3及4脚分别和两套电机减速机构M的正负两极、负正两极电源输入端经导线连接；220V交流电源一极和控制电路的负压真空开关SK另一端经导线连接，控制电路的控制电源输出端继电器K3常闭触点分、220V交流电源另一极和真空泵M1的电源输入两端分别经导线连接。

图1、2、3、4中所示，本发明除了将断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构等在内的动作电气部件安装在分柜体101内后端以外，高低压电力开关柜本体1其余结构及使用方法和现有高低压电力开关柜完全一致，本发明具有普通高低压电力开关柜安装电气部件的功能。220V交流电源进入开关电源U1的电源输入两端后，开关电源U1在其内部电路作用下其3及4脚会输出稳定的12V电源进入无线接收电路、控制电路的电源输入两端，于是，无线接收电路、控制电路处于得电工作状态。当操作人员需要操作分柜体101内的动作电气部件时，按下随身携带的无线发射电路模块U5的第一只无线信号发射按键，于是，无线发射电路模块U5发射出第一路无线闭合信号，无线接收电路模块U2接收到无线闭合信号后其第一个输出端4脚会输出高电平经电阻R降压限流进入NPN三极管Q的基极，于是，NPN三极管Q导通其集电极输出低电平进入继电器K1负极电源输入端，继电器K1得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合；由于，光电开关U4的正极电源输入端和继电器K1的常开触点端连接，所以此刻光电开关U4会得电工作；由于此刻分柜门103处于关闭状态其阻挡了光电开关U3发射出的红外光线，这样光电开关U4的3脚会输出高电平进入继电器K2的正极电源输入端，于是，继电器K2得电吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别闭合；由于，继电器K2的两个常开触点端和两套电机减速机构M的正负两极电源输入端分别连接，所以此刻两套电机减速机构M的电机转轴会顺时针转动，两套电机减速机构M的壳体内多级减速齿轮机构将电机输出的动力减速增加扭矩后，从动力输出轴逆时针输出，于是，两套电机减速机构M的动力输出轴反向转动将原来卷绕在绕线轮41中部的细钢丝绳42放卷，这样在分柜门103在自身重力作用下向前下运动，分柜门103就会慢慢打开；当分柜门103打开五分之四左右后，其不再阻挡光电开关U4发射出的红外光线，于是，光电开关U4的3脚停止输出高电平，继电器K2失电控制电源输入端和常开触点端开路，那么两套电机减速机构M由于停止工作、也不再控制分柜门103继续运动，这样操作人员后续就可经打开的分柜门103，操作分柜体101内相应的动作电气部件（比如断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构等）。

图1、2、3、4中所示，当操作人员操作完分柜体101内的动作电气部件、需要关闭分柜门103时，按下随身携带的无线发射电路模块U5的第二只无线信号发射按键，于是，无线发射电路模块U5发射出第一路无线开路信号，无线接收电路模块U2接收到无线开路信号后其第一个输出端4脚会停止输出高电平，于是，NPN三极管Q截止、继电器K1失电不再吸合其控制电源输入端和常闭触点端闭合；由于，两只电源开关S1及S2一端和继电器K1常闭触点端连接，两只电源开关S1及S2另一端和时控开关U3的1脚连接（时控开关U3的4脚接地），所以此刻时控开关U3会得电工作(光电开关U4的正极失电)，时控开关U3在其内部电路和生产技术人员设定的3及4脚输出电源时间作用下，其3及4脚会输出10秒钟电源进入两套电机减速机构M的负正两极电源输入端；由于，时控开关U3的3及4脚和两套电机减速机构M的负正两极电源输入端连接，所以此刻两套电机减速机构M的电机转轴会逆时针转动，两套电机减速机构M的壳体内多级减速齿轮机构将电机输出的动力减速增加扭矩后，从动力输出轴顺时针输出，于是，两套电机减速机构M的动力输出轴正向转动将放卷的细钢丝绳42逐渐卷绕在绕线轮41中部，并慢慢拉动分柜门103后上端向分柜体101的前侧运动，当间隔7秒钟左右，分柜门103关闭、且和分柜体101前侧端橡胶条104的四周前部紧密接触密封后(分柜体101和外界空气隔绝)，分柜门103的后侧分别压住两只电源开关S1及S2的按钮、两只电源开关S1及S2内部触点开路，这样12V电源不再进入时控开关U3的正极电源输入端，同时，两套电机减速机构M均会停止工作，防止分柜门103关闭后，电机减速机构M继续运动造成自身等损坏。

图1、2、3、4中所示，当分柜门103关闭中，两只电源开关S1及S2内部触点没有开路时，12V电源会进入继电器K3的正极电源输入端，于是，继电器K3得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，这样，这样真空泵M也就不会得电工作。当分柜门103关闭后，两只电源开关S1及S2内部触点开路时，12V电源不再进入继电器K3的正极电源输入端，于是，继电器K3失电不再吸合其控制电源输入端和常闭触点端闭合；由于，220V交流电源一极和负压真空开关SK一端连接，负压真空开关SK另一端和继电器K3控制电源输入端连接，继电器K3常闭触点端、220V交流电源另一极和真空泵M1的电源输入两端分别连接，所以此刻真空泵M1会得电工作将分柜体101内抽成真空。当分柜体101内真空度没有达到负压真空开关SK设定的真空度时，负压真空开关SK内部触点处于闭合状态，那么真空泵M1继续得电工作抽出分柜体103内的空气；当分柜体101内真空度达到负压真空开关SK设定的真空度时，负压真空开关SK内部触点处于开路状态，那么真空泵M1也就会停止工作，保证了分柜体103内真空度前提下、达到节能目的。

图1、2、3、4中所示，本发明除了将断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构等在内的动作电气部件安装在分柜体101内后端以外，高低压电力开关柜本体1其余结构及使用方法和现有高低压电力开关柜完全一致，本发明具有普通高低压电力开关柜安装电气部件的功能。每次需要操作高低压电力开关柜本体内的动作电气部件时，操作人员只需要通过无线遥控电路的非接触无线操作方式就能打开分柜门103，分柜门103自动打开到一定程度后，控制电路7会控制分柜门103停止动作，方便操作人员操作动作电气部件。操作完动作电气部件后，操作人员只需要一键式控制操作，分柜门103就能自动关闭，且控制电路能自动控制真空泵3抽出分柜体内的空气，尽可能使包括断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构等在内的动作电气部件工作在真空环境下，减少了动作电气部件损坏的几率，提高了其工作可靠性，并延长了动作电气部件的使用寿命。电阻R阻值1K；继电器K1、K2、K3是DC4123型12V继电器。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种具有真空度的高低压开关柜，包括高低压电力开关柜本体、稳压电源、真空泵、电机减速机构，其特征在于还具有无线发射电路、无线接收电路、控制电路；所述高低压电力开关柜本体内有分柜体，动作电气部件安装在分柜体内，真空泵安装在高低压电力开关柜本体上，真空泵的进气口和分柜体侧端排气管连接；所述分柜体配套有铰接安装在分柜体前端的分柜门，分柜体前侧端四周有胶垫；所述电机减速机构的动力输出轴紧套有绕线轮，绕线轮中部安装有拉绳，电机减速机构安装在分柜体的内部，拉绳另外一端安装在分柜门内侧；所述稳压电源、无线接收电路、控制电路安装在元件盒内；所述稳压电源的电源输出两端分别和无线接收电路、控制电路的电源输入两端电性连接，无线接收电路的电源输出端和控制电路的控制电源输入端电性连接，控制电路的两路电源输出两端分别和两套电机减速机构的正负两极、负正两极电源输入端电性连接；所述交流电源一极和控制电路的控制电源输入电性连接，控制电路的控制电源输出端、交流电源另一极和真空泵的电源输入两端分别电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有真空度的高低压开关柜，其特征在于，分柜门位于高低压电力开关柜本体的柜门后侧端。

3.根据权利要求1所述的一种具有真空度的高低压开关柜，其特征在于，稳压电源是交流转直流开关电源模块。

4.根据权利要求1所述的一种具有真空度的高低压开关柜，其特征在于，电机减速机构是直流电机齿轮减速器。

5.根据权利要求1所述的一种具有真空度的高低压开关柜，其特征在于，无线发射电路是无线收发组件的无线发射电路模块。

6.根据权利要求1所述的一种具有真空度的高低压开关柜，其特征在于，无线接收电路包括无线收发组件的无线接收电路模块、电阻、继电器、NPN三极管，其间经电路板布线连接，无线接收电路模块的正极电源输入端1脚和继电器正极及控制电源输入端连接，无线接收电路模块的输出端4脚和电阻一端连接， 电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，无线接收电路模块成品的负极电源输入端3脚和NPN三极管发射极连接。

7.根据权利要求1所述的一种具有真空度的高低压开关柜，其特征在于，控制电路包括光电开关、继电器、时控开关、负压真空开关、点动按钮式微动电源开关，其间经导线连接，电源开关安装在分柜体内前侧、且其按钮朝向前端，光电开关安装在分柜体内侧下部、且其探测头朝向前端，负压真空开关的进气管安装在分柜体的外侧端且和分柜体内相通，时控开关和继电器安装在元件盒内，光电开关的正极电源输出端3脚和第一只继电器正极电源输入端连接，光电开关的负极电源输入端2脚和第一只继电器负极及负极控制电源输入端、时控开关的负极电源输入端2脚、第二只继电器负极电源输入端连接，两只电源开关的两端分别连接在一起，两只电源开关的一端分别和时控开关的正极电源输入端1脚、第二只继电器正极电源输入端连接，负压真空开关一端和第二只继电器控制电源输入端连接。

8.根据权利要求1所述的一种具有真空度的高低压开关柜，其特征在于，控制电路的电源开关内部触点是常闭式；时控开关微电脑时控开关；光电开关是红外反射光电开关。

9.根据权利要求1所述的一种具有真空度的高低压开关柜，其特征在于，分柜门关闭且和分柜体前侧端紧密接触密封后，分柜门的后侧分别压住两只电源开关的按钮、其内部触点开路。

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