CN111430175B - 一种对称结构的低压大电流选相开关 - Google Patents

一种对称结构的低压大电流选相开关 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对称结构的低压大电流选相开关，包括底盘，底盘上安装有母排支撑架以及结构相同的多个三极开合单元组；母排支撑架上安装有进线汇流母排组、出线汇流母排组、进线分流母排、以及出线分流母排；所述进线汇流母排组通过进线分流母排与三极开合单元组的单元进线分流母排相连接；出线汇流母排组通过出线分流母排与三极开合单元组的单元出线分流母排相连接；进线汇流母排组和出线汇流母排组均为水平布置。三极开合单元和以最中间的进线汇流母排为中心面对称，对称结构的低压大电流选相开关，自身阻抗减小，回路电流至少提高10％；开关的短路容量可达200kA，短路持续时间2s；选相开关的进出线标准化设计，方便客户现场安装和试品的接线。

Description

一种对称结构的低压大电流选相开关
技术领域
本发明涉及领域低压电器技术领域，尤其涉及一种对称结构的低压大电流选相开关。
背景技术
低压大电流选相开关目前已较为广泛的应用到电气试验系统和低压供配电系统中。设备在低压电器检测试验系统中起到了关键作用，有效的提高检测效率，保证了检测的质量。选相开关应用在供配电系统中很好的解决了在投切并联电容器组时产生合闸涌流、过电压击穿、重燃等问题。将电子同步合闸控制技术，选相控制技术，以及大量传感器应用在低压大电流选相开关上，有效的降低合闸时的速度，从而减小了运动过程中的冲击力，确保合闸时断口没有弹跳，提高了选相合闸的精度。
目前，低压电器试验站为了满足各种电器设备的试验要求，均在不断的扩大自己试验站的短路试验容量。这样就对低压大电流选相开关提出了更高的要求。1、国外进口合闸开关均为高压开关，最大短路关合电流120kA，价格昂贵，控制复杂。短路关合电流值并不能满足大多试验站的技术要求。2、国内很多电子选相开关虽然选相精度高，但是常见的最大短路关合电流50kA，控制回路容易受到干扰，设备热量不宜散发，可控硅容易击穿。3、空气开关的最大短路关合电流可达200kA，但是控制复杂，操作繁琐。由于触头裸露在空气当中，关合时大电流对触头的烧蚀严重，定期需要将触头进行打磨处理。无形中增加了设备维护的工作量。4、多断口并联真空开关，虽然选相精度能满足试验要求，但是由于接线复杂，各灭弧室分流不均，影响了设备的稳定性。另外，开关占地面积大，对试验系统提出了更高的要求。
发明内容
针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种对称结构的低压大电流选相开关，改善低压大电流选相开关各灭弧室的分流不均的情况，提高选相精度和设备的稳定性，减小选相开关阻抗。
为达到以上目的，本发明的技术方案为：
一种对称结构的低压大电流选相开关，包括底盘，底盘上安装有母排支撑架以及结构相同的多个三极开合单元组；所述母排支撑架上安装有进线汇流母排组、出线汇流母排组、进线分流母排、以及出线分流母排；所述进线汇流母排组通过进线分流母排与三极开合单元组的单元进线分流母排相连接；所述的出线汇流母排组通过出线分流母排与三极开合单元组的单元出线分流母排相连接；其中，所述三极开合单元组对称安装于母排支撑架两侧，所述进线汇流母排组和出线汇流母排组均为水平布置。
所述进线汇流母排组和出线汇流母排组通过绝缘夹具安装于母排支撑架上，所述绝缘夹具先将进线汇流母排组通过螺栓与母排支撑架固定，然后再将出线汇流母排组通过螺栓与母排支撑架固定。
所述绝缘夹具为环氧绝缘夹具。
所述三极开合单元组包括安装于底盘上的四个结构相同的三极开合单元，并且两两一组分别位于进线汇流母排组的两侧，以进线汇流母排组为中心面呈对称分布。
所述四个结构相同的三极开合单元分别为第一、第二、第三、第四三极开合单元，其中，所述第一三极开合单元包括框架，所述框架从上到下依次安装有顶板、灭弧室、导电部件、绝缘拉杆、状态指示器、万牛机构、以及缓冲部件；所述灭弧室、导电部件、绝缘拉杆上均安装有绝缘件。
所述单元进线分流母排固定安装于灭弧室的静端与顶板之间；灭弧室的动端与绝缘拉杆的螺纹连接，绝缘拉杆的另一端与万牛机构的内螺纹相连接；状态指示器通过拉簧与绝缘拉杆连接；缓冲部件位于万牛机构正下方，并设置有间隙。
所述灭弧室呈等边三角形分布，整体采用直线式布置。
所述进线汇流母排组包括第一、第二、第三进线汇流母排，其中，所述第二进线汇流母排为中心面，所述第一进线汇流母排和第三进线汇流母排分别位于第二进线汇流母排两侧，且呈等间距垂直排列；所述出线汇流母排组包括第一、第二、第三进线汇流母排，其中，所述第二出线汇流母排为中心面，所述第一出线汇流母排和第三出线汇流母排分别位于第二出线汇流母排两侧，且呈等间距垂直排列；所述第二进线汇流母排与第二出线汇流母排位于同一垂直面上。
所述第三进线汇流母排和第三进线汇流母排的一侧均设置有汇流母排，且汇流母排的两端分别与第三进线汇流母排以及第三出线汇流母排固定在母排支撑架上。
所述进线分流母排与出线分流母排均为L型结构。
与现有技术比较，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种对称结构的低压大电流选相开关，通过设置结构对称的三极开合单元，三极开合单元和汇流母排的对称分布，保证了每极的四只灭弧室的分流比小于10％。使得本发明的对称结构的低压大电流选相开关的最大短路关合电流可达200kA，短路持续时间2s是目前最大短路容量的低压选相开关，有效的改善低压大电流选相开关各灭弧室的分流不均的情况，提高选相精度和设备的稳定性，减小选相开关阻抗。
本发明中灭弧室的等边三角形布置和紧凑的布局，有效的减小了三极开关之间互感的影响，降低了设备的阻抗，在原来的基础上将短路电流提高了20％。
附图说明
图1是本发明对称结构的低压大电流选相开关结构示意图一；
图2是本发明对称结构的低压大电流选相开关结构示意图二；
图3是本发明对称结构的低压大电流选相开关结构示意图三；
图4是本发明三极开合单元结构示意图一；
图5是本发明三极开合单元结构示意图二。
图中，1—外壳；3—第一进线汇流母排；4—第二进线汇流母排；5—第三进线汇流母排；6—汇流母排；7—第一出线汇流母排；8—第二出线汇流母排；9—第三出线汇流母排；10—铝型材；11—灭弧室；12—导电部件；13—绝缘拉杆；14—状态指示器；15—万牛机构；16—缓冲部件；17—单元进线分流母排；18—出线分流母排；19—框架；20—顶板；21—绝缘件；30—进线汇流母排组；31—进线分流母排；32—出线分流母排；33—绝缘夹具；34—母排支撑架；35—母排支撑架36—出线汇流母排组；41—第一三极开合单元；42—第二三极开合单元；43—第三三极开合单元；44—第四三极开合单元。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1、2、3所示，本发明提供了一种对称结构的低压大电流选相开关，包括外壳1和底盘35，外壳1一端与底盘35相连接，另一端设有长方形顶盖。底盘35上安装有母排支撑架34以及结构相同的多个三极开合单元组；所述母排支撑架34上安装有进线汇流母排组30、出线汇流母排组36、进线分流母排31、以及出线分流母排32；所述进线汇流母排组30通过进线分流母排31与三极开合单元组的单元进线分流母排17相连接；所述出线汇流母排组36通过出线分流母排32与三极开合单元组的单元出线分流母排18相连接；其中，所述三极开合单元组对称安装于母排支撑架34两侧，所述进线汇流母排组30和出线汇流母排组36均为水平布置。所述进线分流母排31与出线分流母排32均为L型结构。所述外壳1通过与铝型材10连接最终与底盘35进行固定。
具体的，所述进线汇流母排组30和出线汇流母排组36通过绝缘夹具33安装于母排支撑架34上，所述绝缘夹具33先将进线汇流母排组30通过螺栓与母排支撑架34固定，然后再将出线汇流母排组36通过螺栓与母排支撑架34固定。优选地，所述绝缘夹具33为环氧绝缘夹具。
如图4、5所示，所述三极开合单元组包括安装于底盘35上的四个结构相同的三极开合单元，并且两两一组分别位于进线汇流母排组30的两侧，以进线汇流母排组30为中心面呈对称分布。所述四个结构相同的三极开合单元组分别为第一、第二、第三、第四三极开合单元41、42、43、44，其中，所述第一三极开合单元41包括框架19，所述框架19从上到下依次安装有顶板20、灭弧室11、导电部件12、绝缘拉杆13、状态指示器14、万牛机构15、以及缓冲部件16；所述灭弧室11、导电部件12、绝缘拉杆13上均安装有绝缘件21。
所述单元进线分流母排17固定安装于灭弧室11的静端与顶板20之间；灭弧室11的动端与绝缘拉杆13的螺纹连接，绝缘拉杆13的另一端与万牛机构15的内螺纹相连接；状态指示器14通过拉簧与绝缘拉杆13连接；缓冲部件16位于万牛机构15正下方，并设置有间隙。
所述灭弧室11呈等边三角形分布，整体采用直线式布置。三极开合单元组和汇流母排的对称分布，保证了每极的四只灭弧室的分流比小于10％。灭弧室的等边三角形布置和紧凑的布局，有效的减小了三极开关之间互感的影响，降低了设备的阻抗，在原来的基础上将短路电流提高了20％。
所述进线汇流母排组30包括第一、第二、第三进线汇流母排3、4、5，其中，所述第二进线汇流母排4为中心面，所述第一进线汇流母排3和第三进线汇流母排5分别位于第二进线汇流母排4两侧，且呈等间距垂直排列；所述出线汇流母排组36包括第一、第二、第三进线汇流母排7、8、9，其中，所述第二出线汇流母排8为中心面，所述第一出线汇流母排7和第三出线汇流母排8分别位于第二出线汇流母排8两侧，且呈等间距垂直排列；所述第二进线汇流母排4与第二出线汇流母排8位于同一垂直面上。所述第三进线汇流母排5和第三进线汇流母排9的一侧均设置有汇流母排6，且汇流母排6的两端分别与第三进线汇流母排5以及第三出线汇流母排9固定在母排支撑架34上。
需要说明的是，本发明中外壳1与三极开合单元组之间确保不小于20mm的安全距离。第一、第二、第三进线汇流母排3、4、5与第一、第二、第三出线汇流母排7、8、9均采用200mmX12mm(或则16mm)的铜母排。铜母排上均设有6个直径为17mm的圆孔，孔的间距为60mmX60mm。通过绝缘夹具33固定在母排支撑架34上，再与底盘35连接。该选相开关的底盘35底部设有4个腰型孔，现场可用螺栓进行固定，完成设备安装。
本发明中选相开关的装配过程为：
将母排支撑架34安装在底盘35上。第一、第二、第三进线汇流母排3、4、5等间距进行垂直排列，利用环氧绝缘夹具将其固定在母排支撑架35上，同样，将一、第二、第三出线汇流母排7、8、9也等间距进行垂直排列，利用环氧绝缘夹具将其固定在母排支撑架35上。确保第一、第二、第三进线汇流母排3、4、5与第一、第二、第三出线汇流母排7、8、9在各自的同一平面上。最后将汇流母排6利用环氧绝缘夹具固定在第三进线汇流母排5的一侧。进线分流母排31与出线分流母排32均为L型结构。进线分流母排31每四个为一组分别安装在第一、第二、第三进线汇流母排3、4、5上，并分别位于第一、第二、第三进线汇流母排3、4、5的两侧，通过螺栓将其连接在一起；它们之间呈90度夹角。同样，出线分流母排32每四个为一组分别安装在第一、第二、第三出线汇流母排7、8、9上，并分别位于第一、第二、第三线汇流母排7、8、9的两侧，通过螺栓将其连接在一起；它们之间呈90度夹角。
三极开合单元组的框架19顶部设有顶板20，在顶板20与灭弧室11之间安装单元进线分流母排17，三只灭弧室11呈等边三角形分布，绝缘件21将单元进线分流母排17与框架19安装在一起。每只灭弧室11底部的动导电杆装配导电部件12，在其正下方设有单元出线分流母排18，并通过绝缘件21与框架19进行固定。绝缘拉杆13的一端外螺纹杆穿过单元出线分流母排18拧入灭弧室11的动导电杆螺纹套。绝缘拉杆13另一端外螺纹杆拧入万牛机构15的主轴螺纹套，同时万牛机构15的整体安装于框架19上。万牛机构15下方设有缓冲部件16并保持间隙。状态指示器14安装在框架19上，其通过一根弹簧与绝缘拉杆13相连接，整体采用直线式布置。
三极开合单元组的安装为：首先将第一、第二三极开合单元41，42分别放在底盘35上，其单元进线分流母排17朝向进线汇流母排3的一侧并与进线分流母排31相连接，另外，第三、第四三极开合单元43、44的单元出线分流母排18与出线分流母排32相连接，将进线分流母排32相连接。最后，将第一、第二三极开合单元41、42的框架19通过螺栓与底盘35牢靠连接。相同的方法，将第三、第四三极开合单元43、44分别放置在底盘35上，其单元进线分流母排17并与进线分流母排31相连接，另外，第三、第四三极开合单元43、44的出线分流母排18与出线分流母排32相连接。第三、第四三极开合单元43、44的框架19通过螺栓与底盘35牢靠连接。
当这种对称结构的低压大电流选相开关通过短路电流时，由于第一、第二、第三、第四三极开合单元41,42,43,44以进线汇流母排4位中心面为对称结构布置，同样，第一、第三进线汇流母排3,5也是以进线汇流母排4位中心面为对称结构布置，这种结构可确保每极开关配置的灭弧室11的回路阻抗基本一致。短路电流从第一、第二、第三进线汇流母排3、4、5经过进线分流母排31和三极开合单元组的单元进线分流母排17到达灭弧室11，短路电流再由灭弧室11的动端连接的三极开合单元组的单元出线分流母排18和出线分流母排18流到到第一、第二、第三出线汇流母排7、8、9,。在整个过程中各灭弧室将短路电流均分，有效的降低了短路电流对设备自身造成的损坏。第一、第二、第三三极开合单元41、42、43、44的灭弧室11等边三角形的布置方式将三相互感降到最低，提高了系统的试验能力。由于单只灭弧室的关合能力为50kA，设备的设计结构确保了每极四只灭弧室分流均匀，这样使得选相开关的最大关合能力达到200kA,短路持续时间2s。可满足所有低压试验站短路试验系统的使用要求。
除了上述特点之外，本发明对称结构的低压电流选相开关采用了200mmX12mm(或则16mm)的非标铜母排，虽然加工难度增加，却解决了因多根标准母排并联产生的发热严重，装配复杂，设备体积增大等问题。
对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种对称结构的低压大电流选相开关，其特征在于，包括底盘(35)，底盘(35)上安装有母排支撑架(34)以及结构相同的多个三极开合单元组(40)；所述母排支撑架(34)上安装有进线汇流母排组(30)、出线汇流母排组(36)、进线分流母排(31)、以及出线分流母排(32)；所述进线汇流母排组(30)通过进线分流母排(31)与三极开合单元组的单元进线分流母排(17)相连接；所述出线汇流母排组(36)通过出线分流母排(32)与三极开合单元组的单元出线分流母排(18)相连接；其中，所述三极开合单元组对称安装于母排支撑架(34)两侧，所述进线汇流母排组(30)和出线汇流母排组(36)均为水平布置；所述三极开合单元组包括安装于底盘(35)上的四个结构相同的三极开合单元，并且两两一组分别位于进线汇流母排组(30)的两侧，以进线汇流母排组(30)为中心面呈对称分布；所述进线汇流母排组(30)包括第一、第二、第三进线汇流母排(3、4、5)，其中，所述第二进线汇流母排(4)为中心面，所述第一进线汇流母排(3)和第三进线汇流母排(5)分别位于第二进线汇流母排(4)两侧，且呈等间距垂直排列；所述出线汇流母排组(36)包括第一、第二、第三出线汇流母排(7、8、9)，其中，所述第二出线汇流母排(8)为中心面，所述第一出线汇流母排(7)和第三出线汇流母排(9)分别位于第二出线汇流母排(8)两侧，且呈等间距垂直排列；所述第二进线汇流母排(4)与第二出线汇流母排(8)位于同一垂直面上。
2.根据权利要求1所述的对称结构的低压大电流选相开关，其特征在于，所述进线汇流母排组(30)和出线汇流母排组(36)通过绝缘夹具(33)安装于母排支撑架(34)上，所述绝缘夹具(33)先将进线汇流母排组(30)通过螺栓与母排支撑架(34)固定，然后再将出线汇流母排组(36)通过螺栓与母排支撑架(34)固定。
3.根据权利要求2所述的对称结构的低压大电流选相开关，其特征在于，所述绝缘夹具(33)为环氧绝缘夹具。
4.根据权利要求1所述的对称结构的低压大电流选相开关，其特征在于，所述四个结构相同的三极开合单元分别为第一、第二、第三、第四三极开合单元(41、42、43、44)，其中，所述第一三极开合单元(41)包括框架(19)，所述框架(19)从上到下依次安装有顶板(20)、灭弧室(11)、导电部件(12)、绝缘拉杆(13)、状态指示器(14)、万牛机构(15)、以及缓冲部件(16)；所述灭弧室(11)、导电部件(12)、绝缘拉杆(13)上均安装有绝缘件(21)。
5.根据权利要求4所述的对称结构的低压大电流选相开关，其特征在于，所述单元进线分流母排(17)固定安装于灭弧室(11)的静端与顶板(20)之间；灭弧室(11)的动端与绝缘拉杆(13)的螺纹连接，绝缘拉杆(13)的另一端与万牛机构(15)的内螺纹相连接；状态指示器(14)通过拉簧与绝缘拉杆(13)连接；缓冲部件(16)位于万牛机构(15)正下方，并设置有间隙。
6.根据权利要求4或5所述的对称结构的低压大电流选相开关，其特征在于，所述灭弧室(11)呈等边三角形分布，整体采用直线式布置。
7.根据权利要求1所述的对称结构的低压大电流选相开关，其特征在于，所述第三进线汇流母排(5)和第三进线汇流母排(9)的一侧均设置有汇流母排(6)，且汇流母排(6)的两端分别与第三进线汇流母排(5)以及第三出线汇流母排(9)固定在母排支撑架(34)上。
8.根据权利要求1所述的对称结构的低压大电流选相开关，其特征在于，所述进线分流母排(31)与出线分流母排(32)均为L型结构。
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