CN111627746B - 一种真空开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空开关装置，包括真空箱体，真空箱体内设置有开关单元，所述的开关单元包括支架、动电极、静电极、传动装置和主轴，所述真空箱体的两端分别固定设置有进线端和出线端，主轴通过轴承密封转动设置在真空箱体上，与箱体外操动机构连接；静电极与进线端固定连接。本发明采用真空箱体，主轴通过传动装置实现动静触头的开闭，进而构成了敞开式真空开关管，取消波纹管这个容易漏气的密封件，使开关管内的小真空环境转变为整个开关箱体内部的大真空环境，开关灭弧和绝缘全部采用真空介质，增大开关断口距离，动、静电极之间没有用固体绝缘件连接，断口间无泄漏电流和感应电压，大大提高绝缘和安全的需求。

Description

一种真空开关装置

技术领域

本发明涉及电力开关设备技术领域，尤其涉及一种真空开关装置。

背景技术

目前，现有的真空开关装置主要有断路器、负荷开关等开关设备及其组合形式的开关设备或成套开关设备，真空断路器和负荷开关等真空开关装置采用真空开关管进行电路的关合和开断，开关管是一个密封的管子，内部呈真空状态，灭弧性能良好，但断口开距比较小，断口间有感应电压，动、静电极之间用瓷套管连接，属于固体绝缘材料，断口间存在有泄漏电流，达不到电路隔离断口所需的安全距离，不能作为隔离开关来使用，而要想使用，则必须串接隔离开关，形成双断口组合开关才能满足电路的开断和安全隔离，由于现有的真空开关分闸开距比较小，所以投切电容器组时很容易重燃造成事故，具体原因如下：

真空开关管为了满足动触头的运动同时为了保障开关管的密封性，常常采用波纹管为密封件，但是实际应用中，由于波纹管比较薄，只有0.1～0.2mm厚，在装配时很容易扭伤波纹管造成开关管漏气后报废，且在频繁操作后漏气的风险比较高，机械寿命有很大的局限性；而且现有的一二次融合开关设备要求真空断路器需内置隔离开关并且要求断路器和隔离开关联动，由于真空断路器内部空间有限，所以其不能内置隔离开关；而且由于断路器和隔离开关属于两种不同的开关，分别由独立的操动机构驱动，断路器和隔离开关操作需要有先后顺序和时间差，所以一个操动机构难以驱动两台开关，二者很难实现联动；进一步的现有的真空开关管的管壁现在大多为瓷管，瓷管上无法安装监测元器件，即使打孔装上也破坏开关管密封，且内部为高压区域，空间也有限，所以现有的真空开关管上无法安装气压表和传感器，真空度在线监测难以实现；最后，成套开关设备需要断路器、负荷开关等真空开关装置与隔离开关、接地开关组合使用，开关组合尺寸比较大，需两个以上的操动机构进行操作，为防止误操作还需加联锁装置,操作比较繁琐，隔离开关和接地开关基本上都是手动操作，不利于配网自动化故障快速定位、快速恢复供电，不利于电力开关设备智能化和电力物联网的发展；现有的开关绝缘采用的材料绝缘性能比较好的如SF6等绝缘气体，大都对环境危害比较严重，对环境危害比较小的绝缘性能又比较差，所以现有的真空开关装置并不能满足实际的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空开关装置，能够保证开关安全需求的同时，使开关结构更加简单、方便、安全，且便于监测，同时设备本身不会对环境造成污染。

本发明采用的技术方案为：

一种真空开关装置，包括真空箱体、进线端和出线端，真空箱体内设置有开关单元，所述的开关单元包括支架、动电极、静电极、传动装置和主轴，主轴通过轴承密封转动设置在真空箱体上，与箱体外操动机构连接；静电极与进线端固定连接，动电极的另一端与出线端软连接；所述的传动装置包括绝缘拉杆、第一拐臂和第二拐臂，所述的第一拐臂顶端设置有第一销孔，用于与绝缘拉杆的一端轴销连接，绝缘拉杆的另一端与第二拐臂的一端销轴连接，第二拐臂的另一端与主轴固定连接，所述的第一拐臂中间设置有第二销孔，用于与支架销轴连接，第一拐臂的底端设置有第三销孔，用于与动电极销轴连接。

还包括绝缘筒所述绝缘筒14一端与进线端2固定连接，另一端空置无连接，与动电极的一端间隔设置。

还包括有屏蔽罩，所述的屏蔽罩固定设置在绝缘筒内壁上。

还包括有导向装置，所述的导向装置包括导向套和导向杆，所述的导向杆一端在出线端内滑动连接，另一端与动电极的另一端固定连接，导向套固定设置在支架上，且导向杆的另一端设置在导向套内。

还包括接地触头14和接地排15，接地触头固定设置在导向杆的一端，接地排固定设置在真空箱体的一侧，接地排与接地触头二者开合配置，且接地触头通过导线与动触头软连接。

所述拐臂的底端与导向杆销轴连接。

所述第二销孔为长条孔。

所述的开关单元有多个，多个开关单元平行设置。

还包括智能监控元器件，智能监控元器件均分别固定设置在真空箱体的内侧壁上。

所述的智能监控元器件包括气压表、气压传感器、温度传感器、电流传感器和摄像头，其中电压传感器通过软导线与导向套支架电连接。

本发明采用真空箱体，在真空箱体上设置主轴，主轴通过传动装置实现动静触头的开闭，进而构成了敞开式真空开关管，取消波纹管这个容易漏气的密封件，使开关管内的小真空环境转变为整个开关箱体内部的大真空环境，使开关管与开关箱体内真空环境融为一体，开关灭弧和绝缘全部采用真空介质，增大开关断口距离，动、静电极之间没有用固体绝缘件连接，断口间无泄漏电流和感应电压，满足电路的关合和开断及安全隔离的可靠性要求，而且还可以实现真空隔离开关、真空隔离断路器、真空隔离负荷开关、真空隔离重合器、真空隔离分段器、真空隔离分界开关、真空隔离接触器、三工位（合闸、隔离、接地）真空开关等类型开关设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例1所述进线柜的结构示意图；

图3为本发明实施例1所述出线柜的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明包括真空箱体1，真空箱体1内设置有开关单元，所述的开关单元包括支架7、动电极4、静电极3、传动装置和主轴12，所述真空箱体1内部的两端分别固定设置有进线端2和出线端8，主轴12通过轴承密封转动设置在真空箱体1上；静电极3与进线端2固定连接，动电极4的另一端与出线端8软连接；所述的传动装置包括绝缘拉杆11、第一拐臂10和第二拐臂17，所述的第一拐臂10顶端设置有第一销孔，用于与绝缘拉杆11的一端轴销连接，绝缘拉杆11的另一端与第二拐臂17的一端销轴连接，第二拐臂17的另一端与主轴12固定连接，所述的第一拐臂10中间设置有第二销孔，用于与支架7销轴连接，第一拐臂10的底端设置有第三销孔，用于与导向杆9销轴连接。

还包括绝缘筒14,所述绝缘筒14一端与进线端2固定连接，另一端与动电极4的一端悬空放置，绝缘筒与动电极保持间隔设置。还包括有屏蔽罩13，所述的屏蔽罩13固定设置在绝缘筒14内壁上。由于本发明的屏蔽罩13外管壁是没有封闭的，在没有和屏蔽罩13情况下，如果真空箱体1内空间足以满足熄弧要求及安全和绝缘要求，绝缘筒和屏蔽罩就可以不设置，反之如果不能满足，则通过绝缘筒和屏蔽罩增大安全需求和绝缘要求。进一步的所述的绝缘筒可以与进线端2的绝缘套管一体化设计，这样可以减少装置的整体体积，使其满足绝缘要求的情况下体积更小。

还包括有导向装置，所述的导向装置包括导向套5和导向杆9，所述的导向杆9一端与出线端8连接，另一端与动电极4的另一端固定连接，导向套固定设置在支架7上，且导向杆9的另一端设置在导向套5内。所述第一拐臂10的底端与导向杆9销轴连接，通过导向装置可以使动电极移动时能够水平移动，避免动电极与静电极接触分离时有不均匀的间隙。所述第二销孔为长条孔。所述的开关单元有多个，多个开关单元平行设置。本发明通过导向装置的长条孔和销轴连接的配合可以实现拐臂转动时，传递到导向杆或动电极进行移动时，会使导向杆的移动上下位移消除，从而保证动电极移动时能够保持稳定的趋于直线的行程，动、静电极接触面始终处于平行状态，避免动、静电极闭合时局部接触、断开时间隙不一、电场强度分布不均匀，避免不必要的电弧火花的产生。导向装置设置是为了使动电极在传动装置作用下能够水平移动，不会倾斜的效果更好，其中导向套以及导向杆可以根据实际的需求选择增减设置，在保证安全绝缘的前提下，使整体结构更加小巧。

所述的开关单元有多个，多个开关单元平行设置，图中所示为本申请的截面示意图，实际使用中大多为三个开关单元并行设置，其分别对应三相电源，而三个开关单元共用一个真空箱体，从而使整个设备安全性也能满足需求的同时体积更加小巧。

开关采用敞开式真空开关管，使开关管内的小真空环境转变为整个开关箱体内部的大真空环境，使开关管内部真空环境与开关箱体内真空环境融为一体，取消波纹管这个容易漏气的动密封件，开关管导向部分与开关管分离，开关管动电极连接导向杆穿过分离的导向部分相对静电极做分合运动。由于开关内部所装的真空开关管动电极和静电极之间没有开关管进行封闭连接，没有开关管管壁和波纹管的限制，开关断口距离可任意调整，能够满足安全距离和绝缘要求，所以也可作为真空隔离开关使用。

本发明的真空开关装置，一个开关断口具备两种类型的开关功能，可用于真空隔离断路器、真空隔离负荷开关、真空隔离重合器、真空隔离分段器、真空隔离分界开关、真空隔离接触器等类型开关及成套开关设备。开关化繁为简、合二为一，只需一个操动机构，无需机械联锁装置，开关体积小、结构简单、操作简便，阻断开关误操作可能性。

本发明的进线端2和出线端8分别固定在箱体1内部，静电极3与进线端2固定连接，绝缘筒14固定在静电极3外面，屏蔽罩13装在绝缘筒14里面，动电极4端部触头部分置于屏蔽罩13内部，动电极4导电杆部分穿过导向装置5，动电极4导电杆端面与软连接6固定连接，导向杆9一端与动电极4的导电杆部分连接，另一端穿过导向装置5和支架7伸入出线端8的导向孔内部，拐臂10中部孔与支架7上轴销连接，拐臂10可旋转运动，拐臂10一端与导向杆9连接，另一端与绝缘拉杆11连接，软连接6与出线端8导电部分连接，主轴12旋转运动，推动绝缘拉杆11使拐臂10旋转运动，拐臂10带动导向杆9和动电极4进行直线运动，实现真空开关装置的分合闸操作，开关箱体1为密封箱体，内部抽真空，开关分闸形成的电弧于电路过零时在屏蔽罩13内熄灭，静电极3和动电极4分闸后形成安全可靠的隔离断口，一个开关即可完成熄灭电弧和安全隔离功能，实现断路器或负荷开关等开关设备和隔离开关合二为一，多功能开关设备结构一体化设计。

实施例1，由于一个真空断口即可满足开关灭弧和安全隔离的要求，所以本发明可以用于真空成套开关柜中，使用时，一台真空开关装置即可具备成套开关柜功能，其中进线柜可采用真空隔离断路器或真空隔离负荷开关，可不带接地开关，出线柜可采用真空隔离断路器带接地开关，无论带不带接地开关，都只需一台开关、一个操动机构即可实现成套开关柜所有开关的功能。

当有接地开关时，如图2和图3所示，在真空开关装置的基础上，还增设了接地触头14和接地排15，接地触头固定设置在导向杆的一端，接地排固定设置在真空箱体的一侧，接地排与接地触头二者开合配置，且接地触头通过导线与动触头软连接。出线柜主开关分闸时隔离断路器动电极4与静电极3分离，接地开关与主开关联动，接地触头14与接地排15压接在一起，接地开关合闸，出线柜主开关合闸时隔离断路器动电极4与静电极3压接在一起，接地开关与主开关联动，接地触头14与接地排15分离，接地开关分闸，只需一个操动机构驱动一台开关即可实现成套开关设备电路合分功能。进线柜可不带接地开关，实施方式同上。

本发明通过结构设计的开断性能和开断后安全隔离断口，不会出现开断后重燃现象，特别适合作为投切电容器组的开关来使用。而且开关取消密封的真空开关管，无需波纹管这个容易漏气的密封件，不存在开关管的漏气问题和机械寿命问题，彻底解决了真空开关装置一大技术难题。进一步的通过设置一个真空断口即可满足开关灭弧和安全隔离的要求，解决了真空断路器一二次融合开关设备不能内置隔离开关、断路器和隔离开关不能联动等技术难题。同时，一个开关断口具备两种类型的开关功能，开关化繁为简、合二为一，只需一个操动机构，无需机械联锁装置，开关体积小、结构简单、操作简便，实现开关全电动操作，有利于电力线路故障快速定位、快速恢复供电，有利于电力开关设备智能化和配网自动化的发展。

最后，本发中可根据实际的需求安装电流互感器或电子式传感器、气压表、气压传感器、温度传感器、电压传感器、摄像头等元器件，所述的智能监控设备包括气压表、气压传感器、温度传感器、电流传感器和摄像头，其中电压传感器通过软连接与动电极连接，实际应用中由于导向套支架也为导电的，所以也可以与导向套支架固定连接，电压传感器固定设置在真空箱体底部。从而使本装置可实时在线监测开关电压、电流、真空度、触头温度等开关状态，实现开关设备智能化，推进电力物联网发展。

由于本申请的真空箱体采用不锈钢金属材料，而且为大的真空一体化箱体，空间大，所以监测元器件可装在开关箱体内部，开关箱体相对开关管来说内部空间大得多，监测元器件安装位置与高压带电体有足够的安全距离，进一步的，本申请采用真空灭弧和绝缘，灭弧性能和绝缘性能良好，又节能减排、低碳环保，将为改善我们生活环境和社会持续发展做出不可磨灭的突出贡献。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵

向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于

区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行较详细的说明，但本发明不限于这里所述的特定实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等有效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种真空开关装置，其特征在于：包括真空箱体、进线端和出线端，真空箱体内设置有开关单元，所述的开关单元包括支架、动电极、静电极、传动装置和主轴，主轴通过轴承密封转动设置在真空箱体上，与箱体外操动机构连接；静电极与进线端固定连接，动电极的另一端与出线端软连接；所述的传动装置包括绝缘拉杆、第一拐臂和第二拐臂，所述的第一拐臂顶端设置有第一销孔，用于与绝缘拉杆的一端轴销连接，绝缘拉杆的另一端与第二拐臂的一端销轴连接，第二拐臂的另一端与主轴固定连接，所述的第一拐臂中间设置有第二销孔，用于与支架销轴连接，第一拐臂的底端设置有第三销孔，用于与动电极销轴连接；还包括绝缘筒，所述绝缘筒一端与进线端固定连接，另一端空置无连接，与动电极的一端间隔设置；还包括有导向装置，所述的导向装置包括导向套和导向杆，所述的导向杆一端在出线端内滑动连接，另一端与动电极的另一端固定连接，导向套固定设置在支架上，且导向杆的另一端设置在导向套内。

2.根据权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：还包括有屏蔽罩，所述的屏蔽罩固定设置在绝缘筒内壁上。

3.根据权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：还包括接地触头和接地排，接地触头固定设置在导向杆的一端，接地排固定设置在真空箱体的一侧，接地排与接地触头二者开合配置，且接地触头通过导线与动触头软连接。

4.根据权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：所述拐臂的底端与导向杆销轴连接。

5.根据权利要求4所述的真空开关装置，其特征在于：所述第二销孔为长条孔。

6.根据权利要求1-5任一权利所述的真空开关装置，其特征在于：所述的开关单元有多个，多个开关单元平行设置。

7.根据权利要求1-5任一权利所述的真空开关装置，其特征是：还包括智能监控元器件，智能监控元器件均分别固定设置在真空箱体的内侧壁上。

8.根据权利要求7所述的真空开关装置，其特征在于：所述的智能监控元器件包括气压表、气压传感器、温度传感器、电流传感器和摄像头，其中电压传感器通过软导线与导向套支架电连接。