CN111816489A - 一种有（无）轨电车厢变直流柜隔离开关的导电结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有(无)轨电车厢变直流柜隔离开关的导电结构，包括：导电与绝缘部件、机座与传动部件、驱动与控制部件。导电结构是指机座上两端设置的绝缘子上的导电部件，这个导电部件由双极双相的进线、输出端子、与输出端相连的两组八根铜排的动闸刀组成，铜排端设置有合金铜触头，触头经特殊工艺热处理后，硬度为HRC43‑46。动闸刀与铜端子用碟形弹簧压紧。本发明创造性的在动闸刀碟形弹簧外的大头螺钉上安装上尼龙绝缘帽，最高可对6000A电流绝缘。具有这种导电结构的开关性能稳定、安全、耐用，除用在有(无)轨电车的直流柜外，也满足城市轨道交通中地铁、轻轨、城际等的牵引供电系统等三相四线制交流电网的广泛需求。

Description

一种有(无)轨电车厢变直流柜隔离开关的导电结构

技术领域

本发明涉及一种有(无)轨电车厢变直流柜隔离开关的导电结构，其牵引网络所使用的电压等级有750V及1500V两种，特别是导电结构，电阻小，发热量低，安全、稳定，使用寿命长。其应用范围广泛，适用于中、低压，大电流输配电系统中作为强电的接通、隔离和转换和关键元件，它能特别适用于城市轨道交通中有轨、无轨电车，和各种电动机的充电桩开关、厢式变电所，也可在隧道柜、区间柜、配电柜、联络柜，尤其是在检修柜中应用；同时，能很好地满足我国城市轨道交通中地铁、轻轨、城际等的牵引供电系统，以及三相四线制交流电电网的广泛需求。

在中压三相四线制市电电网，以及在冶金、机械、化工、汽车、造船、水电、风电、原子能行业，及但凡涉及中压、大电流的领域都有着广泛的应用。

背景技术

截止目前，我国大部分城市轨道交通中，有轨(无轨)电车、地铁、轻轨等的牵引供电系统的关键电气配件，采用的仍是进口产品，其中包括大功率隔离开关。

这其中，瑞士的赛雪龙(SECHRON)及捷克的阿尔法(ALFA)，基本上垄断了整个中国轨道交通市场。

现有的这种进口隔离开关[以瑞士的赛雪龙(SECHRON)为例，捷克的阿尔法是仿制赛雪龙的]在导电结构上存在以下几方面问题:

1、隔离开关动闸刀上触头采用的是银触头，压向两端输入，输出铜端子通常采用的是薄板型板簧，其压力较弱，压力不足，造成接触电阻增大，隔离开关在使用中温度会增大。

2、隔离开关的动闸刀组件及输入、输出铜端子由于制造及材料上的原因，在使用中的电流密度高达2.5-3A/mm2，在封闭式电气柜中使用时，会进一步使其温度升高。这样容易造成开关的发热，而形成恶性循环，即：导致使用方需要采用两个风扇在电气柜中进行风冷，而一些发生故障的隔离开关导电部件会变成黑色，可知发生故障的隔离开关温度往往已经超过300℃。

3、隔离开关机座是由4mm厚钢板折弯而成，其形位误差在0.2mm以上，使装在机座上的大部分零件，只能逐个随机调整，产品装配尺寸公差较大，互换性差。

4、隔离开关整体机构复杂，操作工人往往看不到动闸刀组件的正确位置，实用性和可操作性存在隐患。

发明内容

本发明的目的在于解决现有隔离开关产品的导电机构中存在的上述技术问题，提供一种大功率隔离开关，采用特制的导电结构，以满足我国城市轨道交通中有轨(无轨)电车、地铁、轻轨、云轨等牵引供电系统及大功率三相四线制交流电电网的大量需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的方案如下：

一种有(无)轨电车厢变直流柜隔离开关的导电结构，所述隔离开关包括如下部件：导电与绝缘部件(1)、机座与传动部件(2)、驱动与控制部件(3)，导电结构是指机座上两端设置的绝缘子上的导电部件。

上述技术方案中，进一步地，所述由双极双相的两个进线铜端子、两个输出铜端子以及与输出端相连的动闸刀组件。

上述技术方案中，进一步地，所述四个端子采用整块两两相扣切割，使用的端子结构绝对均匀、完整、美观，导电性能极强。

上述技术方案中，进一步地，所述动闸刀由两组八根铜排组成，所述铜排两端设置有合金铜触头，触头经特殊工艺进行热处理后，硬度成为HRC43-46。

上述技术方案中，进一步地，所述动闸刀与铜端子采用碟形弹簧压紧，压紧力大，动触头电阻极小，发热量可以忽略。

上述技术方案中，进一步地，所述为防止开关在潮湿、霉雨的恶劣条件下运行时两极间漏放电，本发明创造性的在动闸刀碟形弹簧外的大头螺钉上安装上尼龙绝缘帽，足以绝缘6000A的大电流；。

上述具有这种导电结构的开关性能稳定，安全性高、使用寿命长，不仅能用在有(无)轨电车的直流柜中，更能满足我国城市轨道交通中地铁、轻轨、城际等的牵引供电系统，以及三相四线制交流电电网的广泛需求。

本发明所具有的有益效果：

(1)该隔离开关导电结构铜排上设置三点触头结构，形成三点支撑结构，可对铜排平行度进行自动调整，使铜排上的触头与导电端子之间能充分接触，保证导电量，而不会受到各部件加工、装配累积误差的影响；

(2)该隔离开关导电结构的触头采用合金铜材料，首选铍青铜。触头经特殊热处理工艺处理后硬度可达到HRC45±1。因为硬度高，在使用过程中小，甚至不会发生磨损，提高了隔离开关的使用寿命；而且铍青铜合金材料的触头在开合时不会产生电弧，使触头具有很好的抗电弧侵蚀性能；同时铍青铜本身具有很好的电导率，导电性能好，可有效降低隔离开关的接触电阻，满足相关标准要求；

(3)该隔离开关导电结构动闸刀与铜端子采用碟形弹簧压紧，压紧力大，动触头电阻极小，发热量就小；并且在碟形弹簧外的大头螺钉上安装上尼龙绝缘帽，足以绝缘6000A的大电流，防止开关在潮湿、霉雨的恶劣条件下运行时两极间漏放电，确保开关性能稳定，安全性高、使用寿命长。

附图说明

图1、图2为本发明结构主视图；

图3为本发明导电机构中动闸刀用铜排上触头位置分布示意图；

图4为本发明结构整机立体图；

图5为本发明导电机构电机输出端连接的大、小锥齿轮副示意图；

图6为本发明结构俯视图；

图中：

1、导电及绝缘部件；

1001、导电端子；1002、上铜排；1003、下铜排；1004、销轴；1005、绝缘子；

1006、绝缘拉杆；1007、前触头；1008、隔板；1009、碟形弹簧；1010、压簧轴，1011、绝

缘帽；1013、后触头；

2、机座与传动部件；

2001、机座；2002、主轴；2003、左端盖；2004、中间摆杆；2005、摆杆轴；

2006、垫圈；2007、右端盖；

3、驱动及控制部件；

3001、上垫板；3002、下垫板；3004、碰块盘；3006、马达底座；3007、防护罩；

3008、大锥齿轮；3009、微动开关；3011、合闸碰块；3012、分闸碰块；3014、小锥齿轮；

3016、直流低速电机。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明专利的内容做出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。

结合图1至图6。

如图1所示，本发明中的隔离开关主要是由导电及绝缘部件1、机座与传动部件2和驱动与控制部件3，三大部件组成。下面将结合附图对该隔离开关各部件进行详细说明。

导电及绝缘部件1

如图4，在上述铝机座上设置有四个绝缘子1005，在四个绝缘子1005上分别安装导电部件的铜导电端子1001，分别为进线端子和出线端子。绝缘子1005在铝机座和导电端子之间形成电隔绝。隔离开关在使用时竖直安装，位于上方的绝缘子上固定安装进线端子，作为输入电源端；位于下方的绝缘子固定安装输出端子，作为输出电源端。

动闸刀组件包括水平并排设置的四排铜排组件，每排铜排组件由两个铜排并列组成，分别为上铜排1002和下铜排1003。该隔离开关中的动闸刀组件包括共8根铜排，在铜排铆压有铜合金触头。每组铜排组件之间通过压簧轴1010、蝶形弹簧1009、绝缘帽1011、隔板1008连接组成动闸刀组件。动闸刀组件一端通过销轴1004铰接于位于下方的输出端子上，作为动闸刀组件的转动中心，在绝缘拉杆的拉动下旋转，动闸刀组件向下旋转隔离开关“合闸”，向上旋转隔离开关“分闸”。

如图3，上述八根铜排组成的动闸刀组件中，在每根铜排上分别压有三颗铜合金触头，形成支撑的稳定结构：两个触头位于铜排上动闸刀组件铰接一端，为前触头1007；另一触头位于铜排上动闸刀组件自由端，为后触头1013。结合蝶形弹簧的弹性作用，可对各铜排进行自动调整，促使铜排上的触头与导电端子之间能充分接触，保证了动闸刀组件与导电端子之间的接触电阻。

隔离开关动闸刀因采用铍青铜在开合过程中不会产生电弧，增加了触头的使用寿命。由于触头硬度较导电端子硬度要高，经特殊热处理可达到HRC45±1，触头在使用过程中仅发生微磨损，甚至不会磨损，解决了传统电气行业中采用银触头易产生磨损的问题，并使隔离开关中动闸刀组件与导电端子之间的接触电阻在16μΩ，满足隔离开关电气性能标准的要求(国际标准要求低于20μΩ)。

上述导电机构中，四个导电端子1001采用整块两两相扣切割，使用的端子结构绝对均匀、完整、美观，加工简化，成本降低，导电性能极强。

机座与传动部件2

如图2和图4所示，铝机座2001上在左右两侧分别设置有能使动闸刀组件在终点位置时制动的左端盖2003，及能调定主轴轴向游隙的右端盖2007，在左端盖和右端盖间设置有主轴2002和连接在主轴上的中间摆杆2004，中间摆杆2004端头上设置有摆杆轴2005，摆杆轴2005上连接绝缘拉杆1006，绝缘拉杆1006与摆杆轴2005之间为转动铰链连接。绝缘拉杆1006另一端连接动闸刀组件，绝缘拉杆1006与动闸刀组件之间铰链连接。主轴2002转动时带动中间摆杆2004转动，中间摆杆2004拉动绝缘拉杆1006，绝缘拉杆1006拉动动闸刀组件做旋转运动，实现向下“合闸”及向上“分闸”的操作。

驱动及控制部件3

如图4和图5所示，本发明的隔离开关采用直流低速电机3016与二级齿轮减速箱组成低速动力装置对主轴进行驱动，为主轴的转动提供驱动力。直流低速电机3016通过马达底座3006固定安装在机座1001上，同时在其输出端连接90°交叉角的1：3减速锥齿轮副，是啮合的大锥齿轮3008和小锥齿轮3014，通过锥齿轮副进一步减速，同时转矩增加，满足传动部件驱动的要求。用透明聚碳酸酯制成防护罩3007对锥齿轮副进行保护，便于人工监控锥齿轮的运动状况。

如图2和图6所示，控制部件包括在当动闸刀组件运动到“合闸”与“分闸”的终点位置处时所对应设置的四个微动开关3009，微动开关3009分别通过上垫板和下垫板，固定安装在机座上的碰块盘两侧。在主轴2002伸出左端盖一端设置碰块盘3004，碰块盘3004上设置有合闸碰块3011和分闸碰块3012，合闸碰块3011和分闸碰块3012在动闸刀组件运动到合/分闸位置时，分别与该位置的四个微动开关触碰，以实现控制，过程如下：

(1)当动闸刀组件运动到“合闸”或“分闸”终点位置时，即合闸碰块或分闸碰块分别与该对应位置的四个微动开关触碰，此时切断直流低速电机的电源，动闸刀组件停止运动；

(2)隔离开关将动闸刀组件在线位置信号发送给控制中心，控制中心获得全线各隔离开关的在线位置信息，实现对全线输配电情况的在线监控。

本发明结构的大功率隔离开关设计及技术要求遵循国际电工委员会(IEC60947.1，60947-3)及(IEC60129)的国际标准，及国标(GB14048.3-2002)中关于隔离开关产品设计标准及规范，并通过了各项型式试验。

Claims (6)

1.一种有(无)轨电车厢变直流柜隔离开关的导电结构，所述隔离开关包括如下部件：(1)导电与绝缘部件、(2)机座与传动部件、(3)驱动与控制部件，导电结构是指机座上两端设置的绝缘子上的导电部件，由双极双相的两个进线铜端子、两个输出铜端子以及与输出端相连的动闸刀组件组成；四个端子采用整块两两相扣切割；动闸刀由两组八根铜排组成，所述铜排两端设置有合金铜触头，触头经特殊工艺进行热处理后，硬度成为HRC43-46；动闸刀与铜端子采用碟形弹簧压紧；动闸刀碟形弹簧外的大头螺钉上安装上尼龙绝缘帽，足以绝缘6000A的大电流。

2.根据权利要求1所述的一种有(无)轨电车厢变直流柜隔离开关的导电结构，其特征是：所述由双极双相的两个进线铜端子、两个输出铜端子以及与输出端相连的动闸刀组件组成。

3.根据权利要求1所述的一种有(无)轨电车厢变直流柜隔离开关的导电结构，其特征是：所述四个端子采用整块两两相扣切割，使用的端子结构绝对均匀、完整、美观，导电性能极强。

4.根据权利要求1所述的一种有(无)轨电车厢变直流柜隔离开关的导电结构，其特征是：所述动闸刀由两组八根铜排组成，所述铜排两端设置有合金铜触头，触头经特殊工艺进行热处理后，硬度成为HRC43-46。

5.根据权利要求1所述的一种有(无)轨电车厢变直流柜隔离开关的导电结构，其特征是：所述动闸刀与铜端子采用碟形弹簧压紧，压紧力大，动触头电阻极小，发热量可以忽略。

6.根据权利要求1所述的隔离开关的导电结构，其特征是：所述为防止开关在潮湿、霉雨的恶劣条件下运行时两极间漏放电，本发明创造性的在动闸刀碟形弹簧外的大头螺钉上安装上尼龙绝缘帽，足以绝缘6000A的大电流；

上述具有这种导电结构的开关性能稳定，安全性高、使用寿命长，不仅能用在有(无)轨电车的直流柜中，更能满足我国城市轨道交通中地铁、轻轨、城际等的牵引供电系统，以及三相四线制交流电电网的广泛需求。

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