CN114156764A - 一种新型充气开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了充气开关柜技术领域的一种新型充气开关柜，包括一次开关元件，所述一次开关元件包括密封厚铝板，且密封厚铝板一侧安装有隔离接地操作机构和断路器机构，另一侧安装有多工位隔离接地开关和与受多工位隔离接地开关控制的多个固封极柱装配；所述隔离接地操作机构可控制多工位隔离接地开关关合接地，所述断路器机构上集成有传动机构与操作机构，且操作机构可通过传动机构同时控制多个固封极柱装配断路关合。本发明提出的一种新型充气开关柜，将机构直接固定在密封厚铝板上，将真空断路器的传动机构与操作机构集成化，取消机构框架，将机构直接固定在密封厚铝板上，降低断路器机构成本。

Description

一种新型充气开关柜

技术领域

本发明涉及一种新型充气开关柜，属于充气开关柜技术领域。

背景技术

随着我国城网改造工程的不断推进，居民对于供电质量要求的越来越高。因此，对于各个中压节点用开关也提出了更高地要求，模块化、免维护、智能化、高可靠性、长电寿命等成为了这类开关的进展趋势。C-GIS充气开关柜的出现及飞速进展，很好的解决了这类问题。目前市场上大部分C-GIS充气开关柜存在着体积较大，无法紧急分闸，需要开门操作，温升大，操作机构空间大，成本高等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种新型充气开关柜，取消机构框架，将机构直接固定在密封厚铝板上，将真空断路器的传动机构与操作机构集成化，取消机构框架，将机构直接固定在密封厚铝板上，降低断路器机构成本。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供了一种新型充气开关柜，包括一次开关元件，所述一次开关元件包括密封厚铝板，且密封厚铝板一侧安装有隔离接地操作机构和断路器机构，另一侧安装有多工位隔离接地开关和与受多工位隔离接地开关控制的多个固封极柱装配；所述隔离接地操作机构可控制多工位隔离接地开关关合接地，所述断路器机构上集成有传动机构与操作机构，且操作机构可通过传动机构同时控制多个固封极柱装配断路关合。

进一步的，所述多工位隔离接地开关包括：

触头，包括接地触头和隔离静触头，所述接地触头固定在密封厚铝板上，所述隔离静触头固定在固封极柱装配上；

触头座，固定在固封极柱装配上，且位于接地触头和隔离静触头之间；

丝杠，由绝缘材料制成，一端与隔离接地操作机构相连，另一端依次穿过接地触头、触头座和隔离静触头，所述丝杠上螺纹传动有可沿杠体直线运动的一次动触头，且一次动触头通过移动以连接所述触头座和触头。

进一步的，所述触头座内设有限位槽，且一次动触头于丝杠转动时受触头座内的限位槽作用作直线运动，使触头座在隔离静触头和接地触头之间切换连接。

进一步的，所述隔离静触头通过隔离静触头支架安装于固封极柱装配上，所述隔离静触头支架为铸铝材料并且涂有散热材料，且隔离静触头支架上设计有加强筋及散热孔。

进一步的，每个所述固封极柱装配结构均包括：

真空灭弧室，内设有静触头和动触头，所述静触头连接有静端出线，所述动触头连接有动端出线；

绝缘拉杆，一端与动触头相连，另一端与断路器机构连接，所述断路器机构通过控制绝缘拉杆使静触头和动触头做分合动作；

波纹管，一端固定密封厚铝板，另一端固定于绝缘拉杆的杆体，且波纹管套设于绝缘拉杆外侧。

进一步的，所述真空灭弧室、静端出线和动端出线通过浇注工艺固化连结成一体。

进一步的，所述传动机构包括上侧板和下侧板，且传动机构与操作机构位于二者之间集成设置，所述传动机构包括：

多个分合拐臂，通过销轴转动连接于上侧板和下侧板之间，且每个分合拐臂的连接块分别与每个固封极柱装配结构的绝缘拉杆相连接；

主传动连杆和传动连板，位于上侧板和下侧板之间且通过传动销传动连接，所述分合拐臂与主传动连杆或传动连板相连接；

主传动拐臂，通过主传动轴转动设置于上侧板和下侧板之间，所述主传动轴垂直贯穿主传动拐臂中心并与传动连板相连接，所述主传动拐臂受操作机构带动而转动，且主传动拐臂转动时通过主传动连杆和传动连板带动分合拐臂转动，所述分合拐臂转动时通过绝缘拉杆带动静触头和动触头做分合动作。

进一步的，所述操作机构包括储能机构、合闸操作机构和分闸操作机构，其中：

所述储能机构包括安装于上侧板上的储能电机，且储能电机的输出轴同轴连接有一级小齿轮，所述一级小齿轮通过二级齿轮轴传动啮合有二级大齿轮，所述二级大齿轮两侧同轴连接有储能轴和凸轮，所述主传动拐臂的一侧活动端设置有合闸滚轮以及分闸滚轮，所述凸轮转动时可抵住合闸滚轮或分闸滚轮带动主传动拐臂转动，所述下侧板还安装有合闸簧组件，且合闸簧组件的活动端连接储能轴；

所述合闸操作机构包括安装于下侧板上的合闸线圈，且合闸线圈的输出端均连接有合闸推板，所述合闸推板另一端连接有合闸连板，所述合闸连板另一端连接有储能保持掣子，且储能保持掣子通过保持轴转动连接于下侧板上且可顶住凸轮；

所述分闸操作机构包括安装于上侧板上的的分闸线圈，且分闸线圈的输出端连接有分闸推板，所述分闸推板传动连接有分闸连板，所述上侧板上还安装有合闸保持掣子和保持制子组件，所述合闸保持掣子与分闸连板和保持制子组件相连接，且保持制子组件与所述分闸滚轮相接触。

进一步的，还包括仪表室、充气单元、机构室和电缆室，所述充气单元包括：

充气气箱，内部固定有侧套管、出线套管和所述一次开关元件；

母线，两端固定在侧套管上；

上支母线，一端与母线固定，另一端与所述一次动触头相连；

下支母线，一端与所述一次开关元件固定，另一端与出线套管相连；

散热均压罩，固定在下支母线两侧，所述散热均压罩为涂有散热材料的铸铝材料，且为双层薄壁结构并设计有散热孔。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明通过将真空断路器的传动机构与操作机构集成化，取消机构框架，将机构直接固定在密封厚铝板上，降低断路器机构成本；通过特有的传动机构将真空断路器的机构横向安装在密封厚铝板上，与现有市场上产品相比，大大的节省了空间；隔离静触头支架为铸铝材料并且涂有散热材料，隔离静触头支架上设计有散热用加强筋及加强气体流通的散热孔，隔离静触头支架有效地保证了开关柜的温升；散热均压罩为铸铝材料并且涂有散热材料，散热均压罩为双层薄壁结构并设计有加强气体流通的散热孔，散热均压罩有效地保证了开关柜的温升；具有体积小、带紧急分闸可关门操作、温升小、零部件数量少、制造成本低、结构简单和安装调试方便等特点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的充气开关柜的结构图；

图2是本发明实施例提供的充气单元的内部结构图；

图3是本发明实施例提供的一次开关元件的结构图；

图4是本发明实施例提供的固封极柱的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的断路器机构俯视结构图；

图6为本发明实施例提供的断路器机构仰视结构图；

图7为本发明实施例提供的断路器机构合闸簧储能结构图；

图8为本发明实施例提供的断路器机构合闸操作结构图；

图9为本发明实施例提供的断路器机构分闸操作结构图。

图中：1、仪表室；2、充气单元；3、机构室；4、电缆室；5、充气气箱；6、母线；7、侧套管；8、上支母线；9、一次开关元件；10、散热均压罩；11、下支母线；12、出线套管；13、接地触头；14、丝杠；15、触头座；16、隔离静触头；17、一次动触头；18、隔离静触头支架；19、密封厚铝板；20、隔离接地操作机构；21、固封极柱装配；22、断路器机构；211、环氧树脂；212、真空灭弧室；213、静端出线；214、动端出线；215、绝缘拉杆；216、波纹管；2201、上侧板；2202、下侧板；2203、凸轮；2204、储能电机；2205、一级小齿轮；2206、二级齿轮轴；2207、二级大齿轮；2208、储能轴；2209、合闸簧组件；2210、主传动轴；2211、主传动拐臂；2212、合闸滚轮；2213、分闸滚轮；2214、传动销；2215、传动连板；2216、主传动连杆；2217、销轴；2218、分合拐臂；2219、连接块；2220、合闸线圈；2221、合闸推板；2222、合闸连板；2223、保持轴；2224、储能保持掣子；2225、分闸线圈；2226、分闸推板；2227、分闸连板；2228、合闸保持掣子；2229、保持制子组件；2230、分闸簧拐臂；2231、分闸簧组件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：

一种新型充气开关柜，请参阅图1-3，一种新型充气开关柜，其结构是包括仪表室1、充气单元2、机构室3和电缆室4，其中：充气单元2结构包括：充气气箱5、母线6、侧套管7、上支母线8、一次开关元件9、散热均压罩10、下支母线11和出线套管12；侧套管7、一次开关元件9和出线套管12固定在充气气箱5上；母线6两端固定在侧套管7上；上支母线8一端与母线6固定，另一端与一次开关元件9上一次动触头17相连；下支母线11一端与一次开关元件9固定，另一端与出线套管12相连；散热均压罩10固定在下支母线11两侧，散热均压罩10为铸铝材料并且涂有散热材料，为双层薄壁结构并设计有加强气体流通的散热孔，有效地保证了开关柜的温升。

一次开关元件9结构包括：三工位隔离接地开关、密封厚铝板19、隔离接地操作机构20、固封极柱装配21和断路器机构22；其中三工位隔离接地开关包括丝杠14、触头座15、触头、一次动触头17和隔离静触头支架18。其中：触头包括接地触头13和隔离静触头16，接地触头13固定在密封厚铝板19上，隔离静触头16固定在固封极柱装配21上；触头座15，固定在固封极柱装配21上，且位于接地触头13和隔离静触头16之间；丝杠14，由绝缘材料制成，一端与隔离接地操作机构20相连，另一端依次穿过接地触头13、触头座15和隔离静触头16，丝杠14上螺纹传动有可沿杠体直线运动的一次动触头17，且一次动触头17通过移动以连接触头座15和触头，当丝杠14转动时一次动触头17通过触头座15内的限位槽实现直线运动，从而连接触头座15和隔离静触头16或者触头座15和接地触头13；隔离静触头支架18为铸铝材料并且涂有散热材料，其一端固定在固封极柱装配21上，另一端固定隔离静触头16，隔离静触头支架18上设计有散热用加强筋及加强气体流通的散热孔，隔离静触头支架18有效地保证了开关柜的温升。

请参阅图4，固封极柱装配21结构包括：环氧树脂211、真空灭弧室212、静端出线213、动端出线214、绝缘拉杆215和波纹管216；环氧树脂211、真空灭弧室212、静端出线213和动端出线214通过浇注工艺固化连结成一体；真空灭弧室212为真空断路器核心元件，内部设计有静触头和动触头，当动静触头相连时电路导通，反之，电路断开，真空灭弧室212的静触头与静端出线213相连，动触头与动端出线214相连；绝缘拉杆215一端与真空灭弧室212的动触头相连，另一端与断路器机构22连接；波纹管216一端固定密封厚铝板19，另一端固定于绝缘拉杆215的杆体，且套设于绝缘拉杆215外侧，其设计保证了断路器分合操作时气箱的密封性能；绝缘拉杆215一端与断路器机构22上连接块222，断路器机构22动作时，通过绝缘拉杆215使真空灭弧室212做分合动作，从而实现电路的导通或断开；断路器机构22将真空断路器的传动机构与操作机构集成化，取消机构框架，将机构直接固定在密封厚铝板上，此措施降低40％断路器机构成本；断路器机构22通过特有的传动机构将真空断路器的机构横向安装在密封厚铝板上，与现有市场上产品相比，大大的节省了空间。

请参阅图5-9，断路器机构22包括上侧板2201和下侧板2202，上侧板2201和下侧板2202通过设置于四角处的连接杆相连接，其中下侧板2202安装有受储能机构控制转动的凸轮2203，储能机构包括下侧板2202板上一侧安装的储能电机2204，储能电机2204的输出轴同轴连接有一级小齿轮2205，一级小齿轮2205通过二级齿轮轴2206传动啮合有二级大齿轮2207，二级大齿轮2207两侧分别连接有储能轴2208和凸轮2203；下侧板2202另一侧安装有合闸簧组件2209，且合闸簧组件2209的活动端连接储能轴2208；

上侧板2201和下侧板2202之间连接有主传动轴2210，且主传动轴2210上同轴连接有主传动拐臂2211，主传动拐臂2211的一侧活动端设置有合闸滚轮2212以及分闸滚轮2213，合闸滚轮2212与凸轮2203相接触，上侧板2201和下侧板2202之间通过传动销2214还连接有传动连板2215和主传动连杆2216，传动连板2215与另一侧合闸滚轮2212相接触，上侧板2201和下侧板2202之间通过销轴2217还连接有分合拐臂2218，且主传动连杆2216和分合拐臂2218的一活动端相连接，分合拐臂2218上的连接块2219可受操作机构带动一固封极柱装配21进行真空断路分合闸；

操作机构包括分闸操作机构和合闸操作机构，且分闸操作机构和合闸操作机构分别安装在上侧板2201和下侧板2202上，其中合闸操作机构包括下侧板2202上安装的合闸线圈2220，且合闸线圈2220的输出端均连接有合闸推板2221，合闸推板2221另一端连接有合闸连板2222，且合闸连板2222另一端连接有通过保持轴2223转动连接于下侧板2202上且可顶住凸轮2203的储能保持掣子2224；分闸操作机构包括上侧板2201上安装的分闸线圈2225，且分闸线圈2225的输出端连接有分闸推板2226，分闸推板2226传动连接有分闸连板2227，上侧板2201上还安装有合闸保持掣子2228和保持制子组件2229，合闸保持掣子2228与分闸连板2227和保持制子组件2229相连接，且保持制子组件2229与分闸滚轮2213相接触。

断路器机构22的机构储能过程：

通过给上侧板2201上的储能电机2204通电输出电能或手动操作储能电机2204上输入轴，使储能电机2204的输出轴带动一级小齿轮2205转动，一级小齿轮2205通过二级齿轮轴2206带动二级大齿轮2207转动，二级大齿轮2207带动储能轴2208转动，储能轴2208带动合闸簧组件2209的一端运动，合闸簧组件2209上合闸簧被拉长并储存能量。保持轴2223上的储能保持掣子2224顶住凸轮2203时，储能完成。

断路器机构22合闸过程：

手动或电动操作下侧板2202上的合闸线圈2220使合闸推板2221转动，合闸推板2221通过合闸连板2222使储能保持掣子2224与凸轮2203脱离，合闸簧组件2209上的合闸簧保持能量得到释放，储能轴2208在合闸簧组件2209的带动下转动，储能轴2208的凸轮2203通过合闸滚轮2212和主传动拐臂2211带动主传动轴2210转动，至保持制子组件2229通过分闸滚轮2213顶住主传动轴2210，主传动轴2210状态被保持住，此时开关处于合闸状态。主传动轴2210的转动通过主传动拐臂2211带动传动连板2215运动，传动连板2215通过传动销2214带动主传动连杆2216运动，主传动连杆2216带动分合拐臂2218沿销轴2217转动，从而分合拐臂2218上连接块2219带动固封极柱装配2使真空断路合闸。主传动轴2210的转动通过分闸簧拐臂2230将分闸簧组件2231拉长蓄能并保持住。

断路器机构22分闸过程：

手动电动操作分闸线圈2225使分闸推板2226转动，分闸推板2226通过分闸连板2227使合闸保持掣子2228与保持制子组件2229脱离，从而保持制子组件2229与主传动轴2210脱离，主传动轴2210在断路器的分闸簧组件2231释放能量的带动下转动并保持在断路器分闸状态。主传动轴2210的转动通过主传动拐臂2211带动传动连板2215运动，传动连板2215使主传动连杆2216运动，主传动连杆2216带动分合拐臂2218转动，从而分合拐臂2218上连接块2219带动固封极柱装配21使真空断路分闸。

充气单元2的导电回路由母线6、上支母线8、隔离静触头16、一次动触头17、触头座15、动端出线214、真空灭弧室212、静端出线213、下支母线11和出线套管12组成，其动作顺序为：先操作隔离接地操作机构20，通过丝杠14使一次动触头17连接隔离静触头16和触头座15，则隔离开关关合；再操作断路器机构22，通过绝缘拉杆215使真空灭弧室212做直线动作，从而使真空灭弧室212连接动端出线214和静端出线213，则真空断路器关合，从而整个回路导通。

充气单元2的接地回路由接地触头13、一次动触头17、触头座15、动端出线214、真空灭弧室212、静端出线213、下支母线11和出线套管12组成，其动作顺序为：先操作隔离接地操作机构20，通过丝杠14使一次动触头17连接接地触头13和触头座15，则隔离开关接地；再操作断路器机构22，通过绝缘拉杆215使真空灭弧室212做直线动作，从而使真空灭弧室212连接动端出线214和静端出线213，则真空断路器关合，从而整个回路接地。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型充气开关柜，其特征是，包括一次开关元件，所述一次开关元件包括密封厚铝板，且密封厚铝板一侧安装有隔离接地操作机构和断路器机构，另一侧安装有多工位隔离接地开关和与受多工位隔离接地开关控制的多个固封极柱装配；所述隔离接地操作机构可控制多工位隔离接地开关关合接地，所述断路器机构上集成有传动机构与操作机构，且操作机构可通过传动机构同时控制多个固封极柱装配断路关合。

2.根据权利要求1所述的新型充气开关柜，其特征是，所述多工位隔离接地开关包括：

触头，包括接地触头和隔离静触头，所述接地触头固定在密封厚铝板上，所述隔离静触头固定在固封极柱装配上；

触头座，固定在固封极柱装配上，且位于接地触头和隔离静触头之间；

丝杠，由绝缘材料制成，一端与隔离接地操作机构相连，另一端依次穿过接地触头、触头座和隔离静触头，所述丝杠上螺纹传动有可沿杠体直线运动的一次动触头，且一次动触头通过移动以连接所述触头座和触头。

3.根据权利要求2所述的新型充气开关柜，其特征是，所述触头座内设有限位槽，且一次动触头于丝杠转动时受触头座内的限位槽作用作直线运动，使触头座在隔离静触头和接地触头之间切换连接。

4.根据权利要求2所述的新型充气开关柜，其特征是，所述隔离静触头通过隔离静触头支架安装于固封极柱装配上，所述隔离静触头支架为铸铝材料并且涂有散热材料，且隔离静触头支架上设计有加强筋及散热孔。

5.根据权利要求2所述的新型充气开关柜，其特征是，每个所述固封极柱装配结构均包括：

真空灭弧室，内设有静触头和动触头，所述静触头连接有静端出线，所述动触头连接有动端出线；

绝缘拉杆，一端与动触头相连，另一端与断路器机构连接，所述断路器机构通过控制绝缘拉杆使静触头和动触头做分合动作；

波纹管，一端固定密封厚铝板，另一端固定于绝缘拉杆的杆体，且波纹管套设于绝缘拉杆外侧。

6.根据权利要求5所述的新型充气开关柜，其特征是，所述真空灭弧室、静端出线和动端出线通过浇注工艺固化连结成一体。

7.根据权利要求5所述的新型充气开关柜，其特征是，所述传动机构包括上侧板和下侧板，且传动机构与操作机构位于二者之间集成设置，所述传动机构包括：

多个分合拐臂，通过销轴转动连接于上侧板和下侧板之间，且每个分合拐臂的连接块分别与每个固封极柱装配结构的绝缘拉杆相连接；

主传动连杆和传动连板，位于上侧板和下侧板之间且通过传动销传动连接，所述分合拐臂与主传动连杆或传动连板相连接；

主传动拐臂，通过主传动轴转动设置于上侧板和下侧板之间，所述主传动轴垂直贯穿主传动拐臂中心并与传动连板相连接，所述主传动拐臂受操作机构带动而转动，且主传动拐臂转动时通过主传动连杆和传动连板带动分合拐臂转动，所述分合拐臂转动时通过绝缘拉杆带动静触头和动触头做分合动作。

8.根据权利要求7所述的新型充气开关柜，其特征是，所述操作机构包括储能机构、合闸操作机构和分闸操作机构，其中：

所述储能机构包括安装于上侧板上的储能电机，且储能电机的输出轴同轴连接有一级小齿轮，所述一级小齿轮通过二级齿轮轴传动啮合有二级大齿轮，所述二级大齿轮两侧同轴连接有储能轴和凸轮，所述主传动拐臂的一侧活动端设置有合闸滚轮以及分闸滚轮，所述凸轮转动时可抵住合闸滚轮或分闸滚轮带动主传动拐臂转动，所述下侧板还安装有合闸簧组件，且合闸簧组件的活动端连接储能轴；

所述合闸操作机构包括安装于下侧板上的合闸线圈，且合闸线圈的输出端均连接有合闸推板，所述合闸推板另一端连接有合闸连板，所述合闸连板另一端连接有储能保持掣子，且储能保持掣子通过保持轴转动连接于下侧板上且可顶住凸轮；

所述分闸操作机构包括安装于上侧板上的的分闸线圈，且分闸线圈的输出端连接有分闸推板，所述分闸推板传动连接有分闸连板，所述上侧板上还安装有合闸保持掣子和保持制子组件，所述合闸保持掣子与分闸连板和保持制子组件相连接，且保持制子组件与所述分闸滚轮相接触。

9.根据权利要求2所述的新型充气开关柜，其特征是，还包括仪表室、充气单元、机构室和电缆室，所述充气单元包括：

充气气箱，内部固定有侧套管、出线套管和所述一次开关元件；

母线，两端固定在侧套管上；

上支母线，一端与母线固定，另一端与所述一次动触头相连；

下支母线，一端与所述一次开关元件固定，另一端与出线套管相连；

散热均压罩，固定在下支母线两侧，所述散热均压罩为涂有散热材料的铸铝材料，且为双层薄壁结构并设计有散热孔。

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