CN113474864A - 用于开关设备的接地开关和开关设备 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例提供了一种用于开关设备的接地开关。接地开关包括多个静触头，被布置在开关设备的多个相中；以及多个动触头，可操作以通过开关设备的操作机构而旋转，使得动触头能够耦接至相应的静触头或从相应的静触头分离，其中动触头中的每个动触头包括安装在操作机构上的管状刀闸，管状刀闸的第一端被扁平化。通过使用管状刀闸作为可动刀闸，由于管状刀闸的载流能力更强，因此接地开关可以使用更少的铜材料来承受大电流。此外，管状刀闸的第一端被扁平化，在该第一端处，管状刀闸被安装到操作机构，从而赋予管状刀闸更高的抗弯强度和拉张强度。此外，管状刀闸可以以成本有效的方式制造。
Description
技术领域
本公开实施例涉及用于开关设备的接地开关及相关的开关设备。
背景技术
接地开关是一种机械接地装置，其在维护或其它情况下释放设备和电路中的静电或残余电荷。通常，即使在隔离器操作之后，汇流条上也可能存在一些残余电荷，这些残余电荷可能会伤害进行维护的人员。因此，在开始维护之前，必须将隔离的汇流条接地以避免任何危险事件。也就是说，接地开关必须在维护之前使导体部分接地，并且在测试时提供专门的短路电流。
接地开关在异常情况(诸如短路)下能够承受一定量的电流。接地开关通常包括布置在开关设备每个相中的静触头和动触头。为了保持接地开关的接地性能，应当确保静触头与动触头之间的良好接触条件。此外，接地开关的诸如静触头和动触头的主要部件通常由能够承载大电流的铜材料制成。
发明内容
尽管已经使用了导致接地开关高成本的大量铜材料，但由于静触头和动触头的形状、耦接或组装方法，接地开关的性能仍然令人不甚满意。为了至少部分地解决上述及其它潜在问题，本公开实施例提供了一种用于开关设备的接地开关。
在第一方面，提供了一种用于开关设备的接地开关。接地开关包括多个静触头，被布置在开关设备的多个相中；以及多个动触头，可操作以通过开关设备的操作机构而旋转，使得动触头能够被耦接至相应的静触头或从相应的静触头分离，其中动触头中的每个动触头包括安装在操作机构上的管状刀闸，管状刀闸的第一端被扁平化。
通过使用管状刀闸作为动刀闸，由于管状刀闸的载流能力更强，接地开关可以使用更少的铜材料来承受大电流。此外，管状刀闸的第一端(管状刀闸在此处被安装至操作机构)被扁平化，从而赋予管状刀闸更高的抗弯强度和拉张强度。此外，管状刀闸可以以成本有效的方式制造。
在一些实施例中，动触头中的每个动触头还包括成对触指，成对触指被固定在管状刀闸的与第一端相对的第二侧上，并且其中成对触指适于通过夹持相应的静触头而耦接至静触头。通过将触指布置在管状刀闸上，即，固定在接地侧，可以获得更好的接地性能。
在一些实施例中，成对触指通过压铆而被固定至管状刀闸，并且其中管状刀闸包括压杆，压杆通过过盈配合而被插入管状刀闸中，以在成对触指被铆接在管状刀闸上时防止第二端变形。以这种方式，通过压铆而被固定至管状刀闸的成对触指能够以成本有效的方式确保触指与管状刀闸之间更好的连接性能。
在一些实施例中，接地开关还包括至少一个限位杆，被布置为垂直于管状刀闸，以连接并限制成对触指。
在一些实施例中，接地开关还包括多个弹性构件，多个弹性构件布置在限位杆的端部处，以将成对触指朝彼此按压。利用这种布置，可以确保触指与静触头之间更稳定的接触力。
在一些实施例中，多个弹性构件中的每个弹性构件包括围绕限位杆布置的碟簧。以这种方式，可以更容易地组装弹性构件。
在一些实施例中，接地开关还包括布置在成对触指之间的缓冲件。缓冲件可以减少动触头和静触头耦接时的弹跳，从而进一步提高接地性能。
在一些实施例中，成对触指中的每个触指在远离管状刀闸的端部处向远离彼此张开。这样，静触头可以更容易地滑动到成对触指之间，从而提高接触性能。
在一些实施例中，接地开关还包括管状导体，管状导体被布置在多个动触头中彼此相邻的两个动触头之间，其中管状导体的每个端部与相应的管状刀闸的第一端的扁平化表面接触。这种布置进一步降低了接地开关的成本，同时改善了接地性能。
在第二方面，提供了一种包括如上所述的接地开关的开关设备。
应当理解的是，本发明内容并非旨在标识本公开实施例的关键或必要特征，也非旨在用于限制本公开的范围。通过下面的描述，本公开的其它特征将变得易于理解。
附图说明
通过结合附图对本公开示例实施例的更详细描述，本公开的上述及其它目的、特征和优点将变得更加明显，其中在本公开的示例实施例中，相同附图标记通常表示相同部件。
图1示出根据本公开实施例的用于开关设备的接地开关的立体图；
图2示出根据本公开实施例的用于开关设备的接地开关的动触头的立体图；
图3示出根据本公开实施例的用于开关设备的接地开关的立体图；
图4示出根据本公开实施例的用于开关设备的接地开关的侧视图；
图5和图6示出根据本公开其它实施例的用于开关设备的接地开关的立体图；并且
图7示出根据本公开其它实施例的用于开关设备的接地开关的侧视图。
在整个附图中，相同或相似的附图标记用于表示相同或相似元件。
具体实施方式
现在将结合几个示例实施例来讨论本公开。应当理解的是，讨论这些实施例的目的仅在于使本领域技术人员能够更好地理解并进而实现本公开，而非暗示对主题范围的任何限制。
如本文所使用的，术语“包括”及其变型应被理解为开放术语，意指“包括但不限于”。术语“基于”应被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应被理解为“至少一个其它实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指不同或相同的对象。其它显式和隐式定义可以包含在下文中。除非上下文中另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。
众所周知，接地开关是一种机械接地装置，其在维护或其它情况下释放设备和电路中的静电或残余电荷。通常，即使在隔离器操作之后，汇流条上也可能存在一些残余电荷，这些残余电荷可能会伤害进行维护的人员。
接地开关在异常情况(诸如短路)下能够承受一定量的电流。因此，接地开关的诸如静触头和动触头的主要部件通常由能够承载大电流的铜材料制成。
然而，由于静触头和动触头的形状、耦接或组装方法，尽管已经使用了大量铜材料(这导致接地开关的高成本)，接地开关的性能仍然令人不甚满意。例如，在传统解决方案中，静触头和动触头的大部分以及甚至动触头之间的导体均由铜板制成，以确保静触头和动触头能够承受大电流。
一方面，采用这种布置的接地开关需要由铜材料制成的更多部件，从而导致结构复杂且成本较高。另一方面，传统的布置易于形成更尖锐的角部，容易产生趋肤效应，降低了接地开关的性能。
为了至少部分地解决上述及其它潜在问题，本公开实施例提供了一种用于开关设备的接地开关100。
图1示出根据本公开实施例的用于开关设备的接地开关100的立体图。如图所示，接地开关100总体上包括多个静触头101和动触头103。多个静触头101中的每个静触头和相应的动触头103被布置在开关设备的一个相中。通常，开关设备中布置有三相电路，每相电路需要至少一对静触头101和动触头103。
如图1至图3所示，动触头103可以由开关设备的操作机构110驱动以旋转。以这种方式，动触头103中的每个动触头可以与相应的静触头101耦接或从相应的静触头分离。如上所述，传统的动触头和静触头，诸如可动刀闸和触指，通常由铜板制成，虽然消耗了大量铜材料，但承受短时高电流的性能仍然较差。
与传统设计不同，接地开关100的动触头103采用铜管作为可动刀闸。发明人已经发现，当使用铜管作为可动刀闸时，可以用更少的铜获得更强的载流能力。因此，在动触头103使用管状刀闸102的情况下，可以在提高接地开关100的接地性能的同时显著减少用于动触头103的铜材料的量。
此外，为了便于将管状刀闸102安装到操作机构110上，管状刀闸102的一端(为了便于讨论，称为第一端1021)被扁平化，如图2至图4所示。在管状刀闸的第一端被扁平化的情况下，管状刀闸102可以获得更高的抗弯强度和拉张强度。此外，由于管状结构不存在尖锐角部，管状刀闸102可以有效利用趋肤效应。另外，在一些实施例中，静触头101被倒圆角，以减少趋肤效应，优化电场，提升绝缘和关合性能。
管状刀闸102的第一端1021可以被以任何适当方式扁平化。例如，在一些实施例中，管状刀闸102通过模压被扁平化。也就是说，在提供铜管之后，对铜管的一端进行模压以形成扁平化表面。
在一些实施例中，如图2所示，成对触指1031可以固定至管状刀闸102的另一端(为了便于讨论，称为第二端1022)。例如，在一些实施例中，成对触指1031通过夹持静触头101而耦接至静触头101。通过将触指1031布置在管状刀闸102上，即，固定在接地侧，可以获得更好的接地性能。
应当理解的是，描述触指1031被布置在管状刀闸102上的实施例仅用于说明，而非暗示对本公开范围的任何限制。任何其它适当的结构和布置也是可能的。例如，在一些替代的实施例中，触指1031也可以被布置在静触头101上，如图5至图7所示，这将在下面进一步讨论。
在一些实施例中，触指1031可以通过压铆而被固定至管状刀闸102的第二端1022。为了在成对触指1031铆接在管状刀闸102上时防止第二端102变形，压杆1023通过过盈配合从第二端1022插入管状刀闸102中，如图2所示。例如，在一些实施例中，在管状刀闸102的第一端1021被扁平化之后，将压杆1023从第二端1022插入管状刀闸102中。
然后，触指1031可以例如使用100T液压机通过压铆而被固定至管状刀闸102的第二端1022。这样，可以以成本有效的方式在触指1031与管状刀闸102之间实现更好的连接性能。
应当理解的是，首先将第一端扁平化然后铆接第二端的实施例仅用于说明，而非暗示对本公开范围的任何限制。例如，在一些替代实施例中，可以先将压杆1023插入第二端1022中，并且继而将第一端扁平化。
在一些实施例中，部分管状刀闸102可以被铣削成扁平表面。这样，可以增加触指1031与管状刀闸102之间的接触面积，从而进一步提高触指1031与管状刀闸102之间的接触性能。
为了维持触指1031与静触头101之间的接触力，在一些实施例中，至少一个限位杆104可以被布置为垂直于管状刀闸102和触指1031，以连接并限制成对触指1031。
在一些实施例中，限位杆104可以是具有螺母的螺栓。这样，可以微调成对触指1031之间的距离，从而可以适当地调节触指1031之间的接触力。
应当理解的是，限位杆104可以是具有螺母的螺栓的实施例仅用于说明，而非暗示对本公开范围的任何限制。例如，在一些替代实施例中，限位杆104还可以是任何其它合适的元件，诸如铆钉。
在一些实施例中，如图2所示，可以在限位杆104的端部布置多个弹性构件105，以将成对触指1031朝彼此按压。这样，可以获得静触头与动触头之间更稳定的接触性能。
在一些实施例中，弹性构件105可以是围绕限位杆104布置的碟簧，如图2所示，这可以便于限位杆104与碟簧的组装。此外，作为标准部件的碟簧可以进一步降低接地开关100的成本。
应当理解的是，弹性构件105包括碟簧的实施例仅用于说明，而非暗示对本公开范围的任何限制。任何其它适当的结构和布置也是可能的。例如，在一些替代的实施例中，弹性构件105还可以包括弹簧件等。
在一些实施例中，如图2所示，成对触指1031之间可以布置有缓冲件106。当动触头103旋转以耦接至静触头101时，缓冲件106可以有效地减小弹跳。这样，能够获得接地开关100更稳定的接地性能。
此外，为了便于静触头101进入到成对触指1031中，在一些实施例中，如图2所示，成对触指1031中的每个触指可以在远离管状刀闸102的端部处向远离彼此张开。张开端可以被倒圆角或倒斜角，张开角度在0°-45°之间。
在一些实施例中，相之间的连接也可以采用管状导体107，这些管状导体中的每个管状导体被布置在多个动触头103中彼此相邻的两个动触头之间。管状导体107的每个端部与管状刀闸102的第一端1021上的扁平化表面接触，以确保相之间更好的连接性能。管状导体107可以由任何适当导体制成，诸如钢或铝，这可以进一步降低接地开关100的成本。
以上描述参照图1至图4示出了接地开关100的一些实施例。图5至图7示出根据本公开其它实施例的用于开关设备的接地开关100。如图所示，接地开关100包括静触头101，静触头101上附接有触指1031。与图1至图4所示的上述实施例相比，动触头包括固定至操作机构的框架111和布置在框架111上的可动刀闸112。
如图5和图6所示，可动刀闸112中的两个可动刀闸为U形刀闸架的两个分支的形式，而剩下的一个可动刀闸112为布置在U形刀闸架的两个分支之间的L形结构。利用这种布置，可以只有可动刀闸112是由铜材料制成，其它部件(诸如框架111)可以由其它经济的导电材料(诸如钢或铝)制成。
这样，动触头的结构从3零件部件简化为2零件部件。此外，在改善接地性能并增加动触头的支撑强度的同时，能够大大减少使用的铜材料的量。另外，简化了触指1031的结构。
例如，如图6所示，触指1031可以包括U形铜销、布置在U形铜销外侧以将U形铜销的分支朝彼此按压的钢弹簧、以及布置在U形铜销的分支之间的钢垫。也就是说，仅需要四个零件。相反，形成执行相同功能的常规触指需要至少七个零件。这样，进一步减少了使用的铜材量。
从以上讨论可以知道，利用接地开关100的上述布置，由于载流能力得到提升，因此，接地开关100可以使用较少的铜材料来承受大电流。此外，在一些实施例中，管状刀闸的第一端(管状导体在此处被安装到操作机构上)被扁平化，从而赋予管状刀闸更高的抗弯强度和拉张强度。此外，管状刀闸可以以成本有效的方式制造。
应当理解的是，本公开的以上详细实施例仅用于例示或解释本公开的原理，并非旨在限制本公开。因此，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，任何修改、等同替换和改进等均应包含在本公开的保护范围之内。同时，本公开所附权利要求旨在覆盖落入权利要求的范围和边界或范围和边界的等同形式内的所有变型和修改。
Claims (10)
1.一种用于开关设备的接地开关(100)，包括：
多个静触头(101)，被布置在所述开关设备的多个相中；以及
多个动触头(103)，可操作以通过所述开关设备的操作机构(110)而旋转，使得所述动触头(103)能够被耦接至相应的静触头(101)或从相应的静触头分离，
其中所述动触头(103)中的每个动触头包括安装在所述操作机构(110)上的管状刀闸(102)，所述管状刀闸(102)的第一端(1021)被扁平化。
2.根据权利要求1所述的接地开关(100)，其中所述动触头(103)中的每个动触头还包括成对触指(1031)，所述成对触指被固定在所述管状刀闸(102)的与所述第一端(1021)相对的第二侧(1022)上，并且其中所述成对触指(1031)适于通过夹持相应的所述静触头(101)而耦接至所述静触头(101)。
3.根据权利要求2所述的接地开关(100)，其中所述成对触指(1031)通过压铆而被固定至所述管状刀闸(102)，并且
其中所述管状刀闸(102)包括压杆(1023)，所述压杆通过过盈配合而被插入所述管状刀闸(102)中，以在所述成对触指(1031)被铆接在所述管状刀闸(102)上时防止所述第二端(1022)变形。
4.根据权利要求2所述的接地开关(100)，还包括：
至少一个限位杆(104)，被布置为垂直于所述管状刀闸(102)以连接并限制所述成对触指(1031)。
5.根据权利要求4所述的接地开关(100)，还包括：
多个弹性构件(105)，被布置在所述限位杆(104)的端部处，以将所述成对触指(1031)朝彼此按压。
6.根据权利要求5所述的接地开关(100)，其中所述多个弹性构件(105)中的每个弹性构件包括围绕所述限位杆(104)布置的碟簧。
7.根据权利要求2所述的接地开关(100)，还包括：
布置在所述成对触指(1031)之间的缓冲件(106)。
8.根据权利要求2所述的接地开关(100)，其中所述成对触指(1031)中的每个触指在远离所述管状刀闸(102)的端部处向远离彼此张开。
9.根据权利要求1所述的接地开关(100)，还包括：
管状导体(107)，被布置在所述多个动触头(103)中彼此相邻的两个动触头之间，其中所述管状导体(107)的每个端部与相应的所述管状刀闸(102)的所述第一端(1021)上的扁平化表面(107)接触。
10.一种开关设备，包括权利要求1-9中任一项所述的接地开关。
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