CN111799128A - 一种压气缸系统及其大容量开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压气缸系统及其大容量开关设备，该压气缸系统，包括压气缸，套装在压气缸内的活塞杆，以及套装在活塞杆上的活塞；其中，活塞杆的一端伸出至压气缸外，另一端为动力输入端，活塞杆伸出端的端面上连接有动弧触头，伸出端的周向上连接有支持件，支持件的一端与压气缸连接，另一端连接有喷口。该大容量开关设备包括动主触头系统、触头系统、静侧系统以及所述的压气缸系统。其中，动主触头系统在进行合闸时，压气缸系统中的动弧触头与静侧系统的静弧触头相连形成弧回路，满足其短路关合能力要求；在合闸时长期通流时，动主触头系统、静侧系统以及触头系统接触形成主回路导电，压气缸不导流。

Description

一种压气缸系统及其大容量开关设备

技术领域

本发明属于高压电力开关技术领域，特别是涉及一种压气缸系统及其大容量开关设备，以满足8000A及以上的开关设备。

背景技术

目前传统的开关设备，在具备短路关合和开断能力以及大容量载流能力的前提下，基本采用压气缸部件结构作为主要部件，在开断试验过程中，压气缸内的气体快速升压，并通过气流通道熄灭电弧，具有短路关合和开断能力；同时压气缸也要作为主回路导电承载大电流的作用，因此压气缸结构设计比较大，特别是针对8000A及以上载流能力要求时，对压气缸材料进行更改且增大结构尺寸，使得可动部件的运动质量快速增大，对机构的操作功要求较高，需要更大的操动机构来与灭弧室进行匹配，导致开关设备整体结构尺寸大，不能够满足用户小型化、大容量、高可靠性及环保型产品的要求。现有技术的开关设备在具备短路开断及关合能力时，针对大载流能力要求时，基本上采用的是对可动部件特别是压气缸部分进行更改材料，由铝材更改为铜材料；或者对其压气缸尺寸整体增大，使得灭弧室运动质量加大；特别是8000A及以上载流能力的要求时，即要更改材料，同时要求压气缸结构尺寸变化较大，引起一系列结构的更改，才有可能满足要求。

改变现有压气缸部件材料，采用铜材代替铝材；其二是增大压气缸尺寸；三是对于大电流8000A及以上载流要求时，即要更改材料，同时也需增大压气缸结构尺寸，导致灭弧室运动质量快速增加，负载过重；四是压气缸尺寸进行了增大，导致气室容积增大；综合上述4点，在进行机械特性试验、特别是短路开断试验过程中由于压气缸内热气流强大的反作用力、运动质量的增大等情况下，需要更大的操动机构来与灭弧室进行匹配；因此不能够满足用户要求小型化、大容量开关设备的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压气缸系统及其大容量开关设备，以能够满足用户要求小型化、大容量开关设备的需求。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种压气缸系统，包括压气缸，套装在压气缸内的活塞杆，以及套装在活塞杆上的活塞；其中，活塞杆的一端伸出至压气缸外，另一端为动力输入端，活塞杆伸出端的端面上连接有动弧触头，伸出端的周向上连接有支持件，支持件的一端与压气缸连接，另一端连接有喷口。

本发明进一步的改进在于，喷口内的开口由内至外逐渐变大。

本发明进一步的改进在于，动弧触头与活塞杆伸出端的端面螺纹连接。

本发明进一步的改进在于，支持件与活塞杆伸出端的周向螺纹连接。

本发明进一步的改进在于，支持件与压气缸和喷口均螺纹连接。

一种大容量开关设备，包括动主触头系统、触头系统、静侧系统以及所述的压气缸系统，其中，动主触头系统包括动主触头和触头导体，触头系统包括屏蔽导体和导体，压气缸系统、动主触头系统和静侧系统均位于导体内，导体套装在活塞杆上，活塞固定在导体上，屏蔽导体与导体内侧相连，动主触头和触头导体连接，且动主触头与支持件连接，触头系统的触头导体能够通过电连接与屏蔽导体导通在合闸位置形成主导电回路。

本发明进一步的改进在于，触头导体为中空结构，其与压气缸之间留有间隙。

本发明进一步的改进在于，合闸时，压气缸系统中的动弧触头与静侧系统的静弧触头相连形成弧回路，通流时，动主触头系统、静侧系统以及触头系统接触形成主回路导电。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种压气缸系统，该压气缸系统中通过支持件与喷口及压气缸连接，使得喷口能够随压气缸一起沿着活塞杆的轴向运动，另外，压气缸沿轴线水平布置，在满足其短路开断的情况下，不再需要考虑其主导回路载流的要求，特别是超大电流8000A及以上载流要求，因此其压气缸结构尺寸能够设计足够小，相应的对机构操作功的要求也小，使得灭弧室可动部件与操动机构的特性匹配更加合理，能够有效提高产品可靠性。

本发明提供的一种大容量开关设备，采用压气缸系统与触头系统分离结构，压气缸在合闸位置不导流，但仍具有短路关合及开断能力；动主触头系统与压气缸系统固定在一起成为一个整体可动件，且沿同一条轴线上布置，且动主触头系统布置在压气缸系统的外部，进行开关设备分、合闸操作；动主触头系统与触头系统通过电接触连接在一起，在合闸位置时与静侧系统组成主回路导电结构，起着承载大电流的作用，不需要进行材料的更改，其整体运动质量较传统的改进方法能够减小三分之一以上；同时压气缸尺寸较小，在进行短路开断过程中的反作用力也小，对操作机构的操作功要求较低，具有成本较低、可靠性更高等特点。压气缸系统作为开断单元，承载短路关合及开断能力；动主触头系统与触头系统作为主导回路，起承载大电流的作用；因此本发明具有短路关合及开断能力，同时具有承载大电流的能力，其大电流载流能力可达到8000A及以上更高的能力，满足市场小型化、大容量开关设备的需求。

进一步，动主触头系统中的触头导体为中空结构，与压气缸结构相似且平行布置，在承载大电流时，中空结构的触头导体热导流通道更加通畅，散热效果更好，能够满足大电流8000A及以上载流要求。

进一步，压气缸系统，在进行短路开断试验中，压气缸中的气体快速升高，通过气流通道进行灭弧；而动主触头系统则与静侧系统分开，随着压气缸系统一起运动，由于动主触头系统中的触头导体为中空结构，不会产生密闭气室，不会影响其短路开断的负载特性；因此对操作功的影响较小

进一步，动主触头系统在进行合闸时，压气缸系统中的动弧触头与静侧系统的静弧触头相连形成弧回路，满足其短路关合能力要求；在合闸时长期通流时，动主触头系统、静侧系统以及触头系统接触形成主回路导电，压气缸不导流；因此压气缸设计时不用考虑载流情况，在满足短路关合及开断的情况下，大电流特别是8000A以及上载流要求时，压气缸的结构设计时尺寸可以很小，成本较低。

综上，本发明提供的一种压气缸系统及其大容量开关设备，一是满足市场需求的超大容量开关设备需求，其大电流载流能力可达到8000A及以上更高的能力；二是提供一种压气缸系统与触头系统分离结构，压气缸在合闸位置不导流，但仍具有短路关合及开断能力，动主触头系统进行主回路导电；三是采用压气缸系统与触头系统分离结构，在满足大电流8000A承载能力的情况下，使得压气缸尺寸足够小，且灭弧室运动质量小，在短路开断过程中压气缸的反作用力小，能够有效降低操动机构的操作功，满足用户要求的小型化、高可靠性、长生命周期以及环保型的要求，确保开关设备在电网的安全、可靠运行。

附图说明

图1为本发明一种大容量开关设备的结构示意图。

附图标记说明：

1、动弧触头；2、喷口；3、支持件；4、压气缸；5、动主触头；6、触头导体；7、活塞杆、8、屏蔽导体；9、活塞；10、导体；11、静侧系统(见虚线部分，本发明中不进行详细说明)；12、静弧触头。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

参见图1，本发明提供的一种大容量开关设备，包括压气缸系统、动主触头系统、触头系统与静侧系统11；其中动主触头系统与压气缸系统固定在一起成为一个整体，沿同一条轴线上平行布置，动主触头系统在压气缸系统的外部，进行开关设备分、合闸操作；动主触头系统与触头系统通过电接触连接，在合闸位置，动主触头系统与静侧系统11接触，并与触头系统一起组成开关设备的主导电回路结构，起着承载大电流的作用，能够满足8000A及以上大电流的载流能力要求。

所述的压气缸系统与触头系统采用分离结构，其中压气缸系统作为开断单元，承载短路关合及开断能力；动主触头系统与触头系统作为主回路，起承载大电流的作用；与传统灭弧室相比，压气缸即作为主回路，又作为灭弧单元，压气缸尺寸相对较大，使得灭弧室整体运动质量较大，同时在进行短路开断过程中，由于压气缸增大，其反作用力也增大，对操动机构的操作功要求也高；而采用本发明中所述的压气缸系统与触头系统分离结构，整体运动质量能够减小约三分之一以上，同时由于运动质量减小，对操动机械操作功要求小，其安全可靠性更高。

具体的，压气缸系统包括压气缸4，套装在压气缸4内的活塞杆7，以及套装在活塞杆7上的活塞9；其中，活塞杆7的一端伸出至压气缸4外，另一端为动力输入端，活塞杆7伸出端的端面上螺纹连接有动弧触头1，伸出端的周向上螺纹连接有支持件3，支持件3的一端与压气缸4连接，另一端连接有喷口2。压气缸系统中的压气缸4，沿轴线水平布置，在满足其短路开断的情况下，不再需要考虑其主导回路载流的要求，特别是超大电流8000A及以上载流要求，因此其压气缸4结构尺寸能够设计足够小，相应的对机构操作功的要求也小，使得灭弧室可动部件与操动机构的特性匹配更加合理，能够有效提高产品可靠性。

动主触头系统包括动主触头5和触头导体6，且动主触头5与触头导体6连接；触头系统包括屏蔽导体8和导体10，触头导体6通过电连接与屏蔽导体8导通，屏蔽导体8与导体10相连，在合闸位置形成主导电回路，起着承载大电流的作用；

所述的动主触头5与触头导体6，同压气缸4一样沿轴线水平布置在压气缸4的外围，在结构设计时只需要考虑载流能力的要求；触头导体6设计成中空结构，能够有效的减轻运动质量，它与压气缸4有一定的空间，触头导体6集肤效应小，在合闸位置长期载流时，热气流空间大，热导流通道更加通畅，散热效果更好，能够满足超大电流8000A及以上载流要求。

所述的压气缸系统与触头系统采用分离结构，在合闸位置时，所述的动主触头5、触头导体6只需要确保与屏蔽导体8可靠接触，因此触头导体6的长度尺寸与压气缸4相比，其长度尺寸能够减小差不多二分之一，在大电流结构设计使得灭弧室整体运动质量与传统灭弧室运动质量相比能够减小三分之一以上；

所述的压气缸系统，在进行短路开断试验中，压气缸4中的气体快速升高，通过气流通道进行灭弧；而动主触头系统则与静侧系统分开，随着压气缸系统一起运动，由于动主触头系统中的触头导体6为中空结构，不会产生密闭气室，也不会影响其短路开断下的负载特性；因此对操作功的影响较小；

所述的动主触头系统，在进行合闸时，压气缸系统中的动弧触头1与静侧系统11的静弧触头12相连形成弧回路，满足其短路关合能力要求；在合闸时长期通流时，动主触头系统、静侧系统以及触头系统接触形成主回路导电，压气缸4不导流；因此压气缸4设计时不用考虑载流情况，在满足短路关合及开断的情况下，大电流特别是8000A以及上载流要求时，压气缸4的结构设计时尺寸可以很小，成本较低；

本发明中所述的压气缸系统与触头系统采用分离结构，采用其各部件功能分开化的设计原理，其中压气缸系统作为开断单元，承载短路关合及开断能力；动主触头系统与触头系统作为主回路，起承载大电流的作用；与传统灭弧室相比，压气缸即作为主回路，又作为灭弧单元，综合考虑时压气缸尺寸相对较大，使得灭弧室整体运动质量较大，同时在进行短路开断过程中，由于压气缸增大，其反作用力也增大，对操动机构的操作功要求也高；而采用本发明中所述的压气缸系统与触头系统分离结构，整体运动质量能够减小约三分之一以上，同时由于运动质量减小，对操动机械操作功要求小，其安全可靠性更高。

Claims (8)

1.一种压气缸系统，其特征在于，包括压气缸(4)，套装在压气缸(4)内的活塞杆(7)，以及套装在活塞杆(7)上的活塞(9)；其中，

活塞杆(7)的一端伸出至压气缸(4)外，另一端为动力输入端，活塞杆(7)伸出端的端面上连接有动弧触头(1)，伸出端的周向上连接有支持件(3)，支持件(3)的一端与压气缸(4)连接，另一端连接有喷口(2)。

2.根据权利要求1所述的一种压气缸系统，其特征在于，喷口(2)内的开口由内至外逐渐变大。

3.根据权利要求1所述的一种压气缸系统，其特征在于，动弧触头(1)与活塞杆(7)伸出端的端面螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种压气缸系统，其特征在于，支持件(3)与活塞杆(7)伸出端的周向螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种压气缸系统，其特征在于，支持件(3)与压气缸(4)和喷口(2)均螺纹连接。

6.一种大容量开关设备，其特征在于，包括动主触头系统、触头系统、静侧系统(11)以及权利要求1至5中任一项所述的压气缸系统，其中，动主触头系统包括动主触头(5)和触头导体(6)，触头系统包括屏蔽导体(8)和导体(10)，压气缸系统、动主触头系统和静侧系统(11)均位于导体(10)内，导体(10)套装在活塞杆(7)上，活塞(9)固定在导体(10)上，屏蔽导体(8)与导体(10)内侧相连，动主触头(5)和触头导体(6)连接，且动主触头(5)与支持件(3)连接，触头系统的触头导体(6)能够通过电连接与屏蔽导体(8)导通在合闸位置形成主导电回路。

7.根据权利要求6所述的一种大容量开关设备，其特征在于，触头导体(6)为中空结构，其与压气缸(4)之间留有间隙。

8.根据权利要求6所述的一种大容量开关设备，其特征在于，合闸时，压气缸系统中的动弧触头(1)与静侧系统(11)的静弧触头(12)相连形成弧回路，通流时，动主触头系统、静侧系统以及触头系统接触形成主回路导电。

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