CN114284098A - 一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，包括动力机构和三个并排的单相开关装配，所述单相开关装配上装有传动箱，所述单相开关装配包括开关壳体以及固定在开关壳体内的动触头基座，所述动触头基座上设有两个动触头基座套管，两个动触头基座套管内分别滑动连接有接地动触头和隔离动触头，所述动触头基座内还装有内拐臂，所述内拐臂通过接地连杆与接地动触头连接，内拐臂通过隔离连杆与隔离动触头连接，所述开关壳体上装有与接地动触头适配的接地静触头以及与隔离动触头适配的隔离静触头，所述传动箱的输出轴驱动内拐臂摆动，实现隔离开关和接地开关的机械联锁。

Description

一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关

技术领域

本发明涉及隔离接地开关领域，具体是指一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关。

背景技术

随着社会对变电站运行可靠性要求的提高，对变电站开关的运行的要求也越来越高，尤其对于非常重要的变电站，为防止误操作，需要不同电器元件之间必须实现联锁。如隔离开关和接地开关之间的联锁，现常用的联锁方式为电气联锁，通过二次控制元件实现二者之间的联锁，该方式仅实现了控制联锁，隔离接地开关本体并未实现联锁，若二次控制失效，存在一定的风险。现有的隔离开关和机械开关的联锁方式大多为电气联锁方式，即隔离开关和接地开关各自均有各自的操动机构，在二者操动机构控制方面加入一定的二次联锁元件，从电气控制上实现了二者的联锁。若二次元件失效或一次本体存在误操作的情况，则联锁失败不可避免。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，可以实现隔离开关和机械开关的机械联锁。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，包括动力机构和三个并排的单相开关装配，所述单相开关装配上装有传动箱，所述动力机构通过传动轴驱动三个传动箱的输入轴同步转动，所述单相开关装配包括开关壳体以及固定在开关壳体内的动触头基座，所述动触头基座上设有两个动触头基座套管，两个动触头基座套管内分别滑动连接有接地动触头和隔离动触头，所述动触头基座内还装有内拐臂，所述内拐臂通过接地连杆与接地动触头连接，所述内拐臂通过隔离连杆与隔离动触头连接，所述开关壳体上装有与接地动触头适配的接地静触头以及与隔离动触头适配的隔离静触头，所述传动箱的输出轴驱动内拐臂摆动，使接地动触头与接地静触头接通时隔离动触头与隔离静触头断开，隔离动触头与隔离静触头接通时接地动触头与接地静触头断开。

本方案中的动力机构可以采用电机、手轮等旋转动力装置，通过动力机构驱动三个传动箱的输入轴同步转动，使传动箱的输出轴驱动内拐臂摆动，内拐臂向隔离动触头方向摆动时，使隔离静触头与隔离动触头接合，接地动触头与接地静触头断开，接地动触头与接地静触头接通时隔离动触头与隔离静触头断开，从而实现隔离和接地的机械连锁。

作为优化，所述传动箱包括传动箱体以及均轴接在传动箱体上的输入轴和输出轴，所述输出轴上固接有拨盘，输入轴上固接有输入齿轮，所述传动箱体内轴接有位于输入齿轮和拨盘之间的中间齿轮，所述中间齿轮与输入齿轮啮合，所述中间齿轮上固接有两个拨杆，所述拨盘上开有与两个拨杆分别对应的两个拨槽。

本方案中的两个拨杆分别对应两个拨槽，当一个拨杆旋转入拨槽后，带动拨盘转动一定的角度，通过两个拨杆反向转动，实现拨盘可以向两个方向转动，从而带动内拐臂向隔离侧或接地侧摆动。

作为优化，所述中间齿轮的中心固接有长条状的定位盘，两个拨杆分别位于定位盘两侧，所述定位盘的两端设有与中间齿轮同心的定位圆弧面，两个拨槽之间的拨盘上以及两个拨槽外侧的拨盘上均设有与定位圆弧面适配的拨盘圆弧面。本方案中定位圆弧面与中间齿轮同心，因此当定位圆弧面与拨盘圆弧面贴合时，定位盘可以转动从而带动拨杆，但此时拨盘无法转动，只有当定位盘两端的定位圆弧面旋转出拨盘圆弧面时，才可以通过拨杆带动拨盘转动。

作为优化，两个所述动触头基座套管垂直设置，所述内拐臂位于两个动触头基座套管之间，所述接地连杆的一端与接地动触头铰接，接地连杆的另一端与内拐臂铰接；所述隔离连杆的一端与隔离动触头铰接，隔离连杆的另一端与内拐臂铰接。本方案中接地连杆的两端铰接，隔离连杆的两端也铰接，从而通过接地连杆和隔离连杆实现接地动触头和隔离动触头的移动。

作为优化，所述接地静触头包括安装在开关壳体上的绝缘板以及嵌在绝缘板上的导电嵌件，所述导电嵌件的一端固接有位于开关壳体内的接地静触头座，导电嵌件的另一端固接有位于开关壳体外的接地排，所述接地动触头包括安装在动触头基座套管内的接地动触头座以及安装在接地动触头座内的自力型触指，所述自力型触指的内圈与接地静触头座的外圈导电连接。本方案中的接地排用于连接地线，自力型触指移动至接地静触头座处并包裹接地静触头座实现导电，接地动触头采用自力型触指结构既节约了成本又非常好地增强了合闸后的接触力进而减小了接触电阻，接地静触头采用了环氧树脂的绝缘板镶嵌导电嵌件，实现了接地的独立回路进而避免了通过壳体本体接地的现象。

作为优化，所述隔离静触头包括隔离静触头座以及套在隔离静触头座上的隔离梅花触头，所述隔离静触头座通过隔离绝缘子与开关壳体连接，所述隔离动触头包括安装在动触头基座套管内的隔离动触头座，所述隔离动触头座的外圈与隔离梅花触头的内圈导电连接。本方案中隔离动触头座的外圈与隔离梅花触头的内圈导电连接，从而增大此处的导电面积。

作为优化，所述隔离动触头座的前端开有沉孔，沉孔内滑接有引弧头，引弧头与沉孔底部之间装有弹簧，所述引弧头的前端装有铜钨合金制成的引弧触头，所述隔离静触头座的中心设有可插入沉孔中的隔离内凸块，所述隔离内凸块的前端面装有铜钨合金制成的静引弧触头，所述引弧触头与静引弧触头的接触先于隔离动触头座与隔离梅花触头的接触。本方案中引弧触头与静引弧触头的接触先于隔离动触头座与隔离梅花触头的接触，从而使隔离动触头座与隔离梅花触头接触之前，引弧触头与静引弧触头接触实现引弧，引弧触头和静引弧触头均为铜钨合金制成，熔点高，防止引弧时导致热熔，隔离动触头采用弹簧伸缩式结构极大地降低了隔离动触头动作带来的操作冲击，弧触头采用铜钨合金极大地增强了隔离开关分合小电流时的耐高温灼烧能力。

作为优化，相邻传动箱的输入轴通过传动轴连接，端部传动箱的输入轴通过传动轴和联轴器与动力机构连接。本方案中动力机构通过传动轴和联轴器带动端部的一个传动箱的输入轴转动，并通过相邻传动箱之间的传动轴带动所有传动箱同步转动。

作为优化，所述动触头基座通过立式绝缘子与开关壳体连接，所述内拐臂通过绝缘轴与传动箱的输出轴连接。本方案中动触头基座通过立式绝缘子与开关壳体连接，所述内拐臂通过绝缘轴与传动箱的输出轴连接，从而实现动触头基座与开关壳体的绝缘连接。

作为优化，所述动触头基座套管的端部装有梅花触头以及罩在梅花触头外的动触头屏蔽罩。本方案中设置的梅花触头与接地动触头和隔离动触头贴合导电，动触头屏蔽罩可以防止尖端放电。

本发明的有益效果为：本发明从根本上解决了隔离开关和接地开关之间的联锁失效现象的发生，实现了强制联锁，隔离开关和接地开关共用一套操作机构和动触头且隔离开关和接地开关静触头均在不同本体方位，所以从根本上杜绝了联锁失效的可能。

本发明结合隔离开关和接地开关在电力工程中的实际应用和简单可靠的要求，利用了成熟的机械机构，基于此进行了总体的设计和具体设计，主要利用了单曲柄双滑块机构、拨盘机构和齿轮机构，本体采用单曲柄双滑块机构原理，每相传动系统均采用齿轮传动和拨盘机构，三相间的传动系统为三相机械联动，总体简单可靠。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明单相开关装配结构示意图；

图3为本发明传动箱结构示意图；

图4为本发明传动箱另一状态结构示意图；

图5为本发明图3中A-A面剖视图；

图6为本发明拨盘结构示意图；

图7为本发明定位盘和中间齿轮结构示意图；

图8为本发明图3中B-B面剖视图；

图9为本发明接地动触头结构示意图；

图10为本发明接地静触头结构示意图；

图11为本发明结构隔离动触头示意图；

图12为本发明引弧头结构示意图；

图13为本发明隔离静触头结构示意图；

图中所示：

1、开关壳体，2、传动箱，3、动触头基座，4、接地动触头，5、接地静触头，6、隔离动触头，7、隔离静触头，8、传动轴，9、联轴器，10、动力机构，11、动触头基座套管，12、立式绝缘子，13、内拐臂，14、接地连杆，15、隔离连杆，16、动触头屏蔽罩，17、梅花触头，21、传动箱体，22、输出轴，23、拨盘，231、拨槽，232、拨盘圆弧面，24、中间齿轮，25、拨杆，26、定位盘，261、定位圆弧面，27、输入轴，28、输入齿轮，41、接地动触头座，42、自力型触指，51、绝缘板，52、导电嵌件，53、接地静触头座，54、接地排，61、隔离动触头座，62、引弧头，63、引弧触头，64、弹簧，65、弹性触指，66、导向环，71、隔离静触头座，72、隔离绝缘子，73、隔离内凸块，74、静引弧触头，75、隔离外套管，76、隔离梅花触头。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1~13所示，本发明的一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，包括动力机构10和三个并排的单相开关装配，动力机构10采用常规电动机构，输出能量为转矩。

所述单相开关装配包括开关壳体1以及固定在开关壳体1内的动触头基座3，所述动触头基座3通过立式绝缘子12与开关壳体1连接，如图2所示，立式绝缘子12设置在开关壳体1的左端，开关壳体1内构成密封气室。

所述动触头基座3上设有两个动触头基座套管11，两个所述动触头基座套管11垂直设置，两个动触头基座套管11内分别滑动连接有接地动触头4和隔离动触头6，如图2所示，接地动触头4朝右横向滑动，隔离动触头6朝下竖向滑动。

所述开关壳体1上装有与接地动触头4适配的接地静触头5以及与隔离动触头6适配的隔离静触头7，本实施例中接地静触头5固定在开关壳体1的右端，隔离静触头7固定在开关壳体1的下端。

所述动触头基座套管11的端部装有梅花触头17以及罩在梅花触头17外的动触头屏蔽罩16。当接地动触头4活隔离动触头6向外伸出时，梅花触头17箍紧在接地动触头4或隔离动触头6外圈，实现动触头基座3与接地动触头4或隔离动触头6的导电。

梅花触头装配由20件触片、2件圆形固定卡圈和3件弹簧组成，触片在卡圈圆周方向分布，箍在卡圈外侧，触片外侧套上3件弹簧，触片、卡圈和弹簧三者形成了具有一定弹性的装配体，该装配体直接套在动触头基座套管11上。

如图10所示，所述接地静触头5包括安装在开关壳体1上的绝缘板51以及嵌在绝缘板51上的导电嵌件52，绝缘板51为环氧树脂板，与开关壳体1之间装有密封垫，绝缘板51通过螺栓固定在开关壳体1的外侧，从而盖在此处的穿过孔上，导电嵌件52横向设置且两端且穿出绝缘板51，所述导电嵌件52的一端固接有位于开关壳体1内的接地静触头座53，接地静触头座53为圆柱形铜柱，通过螺栓与导电嵌件52连接。

导电嵌件52的另一端固接有位于开关壳体1外的接地排54，接地排54通过螺栓与导电嵌件52连接，接地排54的作用为将主回路通过接地开关合闸时接入地网。

如图9所示，所述接地动触头4包括安装在动触头基座套管11内的接地动触头座41以及安装在接地动触头座41内的自力型触指42，接地动触头座41为横向滑动的圆柱形，接地动触头座41与动触头基座套管11之间装有导向套。

自力型触指42通过4件M6的螺栓固定在接地动触头座41上；自力型触指材质为铜，表面镀银，由铜管通过线切割形成，该结构的触指具有非常好的弹性和形变恢复能力，与静触头配合后有非常好的抱紧力，使得接触电阻非常小，自力型触指42安装在的接地动触头座41的前端，此处的前端指的是接通时的移动方向为前端，自力型触指42移动至接地静触头座53处并箍紧接地静触头座53，从而使所述自力型触指42的内圈与接地静触头座53的外圈导电连接，实现接地侧接通。

如图13所示，所述隔离静触头7包括隔离静触头座71以及套在隔离静触头座71上的隔离梅花触头76，所述隔离静触头座71通过隔离绝缘子72与开关壳体1连接，隔离绝缘子72设置在隔离静触头座71的下方。

所述隔离静触头座71的前端设有隔离外套管75，此处的前端指的是朝向隔离动触头6的方向，隔离梅花触头76设置在隔离外套管75的外圈。

如图11所示，所述隔离动触头6包括安装在动触头基座套管11内的隔离动触头座61，隔离动触头座61为竖向滑动的圆柱形，隔离动触头座61与动触头基座套管11之间装有导向套，导向套通过紧定螺钉固定在动触头基座套管11的内壁上，导向套采用聚四氟乙烯材质，基于材料特性，圆柱结构的导向套开口后有非常好的强度和弹性且耐磨，非常适合于动触头与基座的连续摩擦式工作。

动触头基座套管11外圈的梅花触头17与隔离动触头座61外圈贴合导电。隔离动触头座61向隔离静触头7方向移动，从而使所述隔离动触头座61的外圈与隔离梅花触头76的内圈导电连接，实现隔离侧的接通。

如图11、12所示，所述隔离动触头座61的前端开有沉孔，此处的前端指的是隔离动触头座61接通时移动方向为前端，沉孔内滑接有引弧头62，引弧头62与沉孔底部之间装有弹簧64。

所述引弧头62的前端装有铜钨合金制成的引弧触头63，引弧触头63伸出至沉孔外，所述隔离静触头座71的中心设有可插入沉孔中的隔离内凸块73，所述隔离内凸块73的前端面装有铜钨合金制成的静引弧触头74，所述引弧触头63与静引弧触头74的接触先于隔离动触头座61与隔离梅花触头76的接触，从而使隔离动触头座61向前移动时，引弧触头63先与静引弧触头74接触，然后隔离动触头座61与隔离梅花触头76接触。

所述动触头基座3内还装有内拐臂13，所述内拐臂13位于两个动触头基座套管11之间，内拐臂13为T形，下端与动触头基座3铰接，从而使上端可以摆动。

所述内拐臂13通过接地连杆14与接地动触头4连接，所述接地连杆14的一端与接地动触头4铰接，接地连杆14的另一端与内拐臂13铰接，由于内拐臂13为T形，接地连杆14与内拐臂13上端的一端铰接。

所述内拐臂13通过隔离连杆15与隔离动触头6连接，所述隔离连杆15的一端与隔离动触头6铰接，隔离连杆15的另一端与内拐臂13铰接，接地连杆14与内拐臂13上端的另一端铰接。

如图1所示，所述单相开关装配上装有传动箱2，如图3所示，所述传动箱2包括传动箱体21以及均轴接在传动箱体21上的输入轴27和输出轴22，所述内拐臂13通过绝缘轴与传动箱2的输出轴22连接，所述传动箱体21由上盖板和下盖板通过螺栓连接而成。

所述输出轴22上固接有拨盘23，输入轴27上固接有输入齿轮28，所述传动箱体21内轴接有位于输入齿轮28和拨盘23之间的中间齿轮24，所述中间齿轮24与输入齿轮28啮合，中间齿轮24与拨盘23错位设置，防止干涉。

所述中间齿轮24上固接有两个拨杆25，拨杆25固接在中间齿轮24的端面上，两个拨杆25相对于中心对称设置。

所述拨盘23上开有与两个拨杆25分别对应的两个拨槽231。拨槽231为长条形槽，如图3所示，中间齿轮24顺时针转动时，左侧的拨杆25进入左侧的拨槽231，并带动拨盘23逆时针转动一定的角度，直至左侧的拨杆25从左侧的拨槽231中脱出。同理右侧的拨杆25逆时针进入右侧的拨槽231，带动拨盘23顺时针转动一定的角度。

所述中间齿轮24的中心固接有长条状的定位盘26，两个拨杆25分别位于定位盘26两侧，所述定位盘26的两端设有与中间齿轮24同心的定位圆弧面261，定位圆弧面261的圆心角为60°~80°。

两个拨槽231之间的拨盘23上以及两个拨槽231外侧的拨盘23上均设有与定位圆弧面261适配的拨盘圆弧面232。当接地侧和隔离侧均断开时，定位圆弧面261与中间的拨盘圆弧面232贴合，使拨盘23无法转动，实现拨盘的定位。当接地侧或隔离侧接通时，定位圆弧面261与外侧的拨盘圆弧面232贴合，实现拨盘23的定位。

图3为接地侧和隔离侧均断开时的状态，图4为接地侧接通、隔离侧断开时的状态。

所述动力机构10通过传动轴8驱动三个传动箱2的输入轴27同步转动，相邻传动箱2的输入轴27通过传动轴8连接，端部传动箱2的输入轴27通过传动轴8和联轴器9与动力机构10连接，动力机构10通过机构架固定在端部的单相开关装配上。

所述传动箱2的输出轴22驱动内拐臂13摆动，使接地动触头4与接地静触头5接通时隔离动触头6与隔离静触头7断开，隔离动触头6与隔离静触头7接通时接地动触头4与接地静触头5断开。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，其特征在于：包括动力机构（10）和三个并排的单相开关装配，所述单相开关装配上装有传动箱（2），所述动力机构（10）通过传动轴（8）驱动三个传动箱（2）的输入轴（27）同步转动，所述单相开关装配包括开关壳体（1）以及固定在开关壳体（1）内的动触头基座（3），所述动触头基座（3）上设有两个动触头基座套管（11），两个动触头基座套管（11）内分别滑动连接有接地动触头（4）和隔离动触头（6），所述动触头基座（3）内还装有内拐臂（13），所述内拐臂（13）通过接地连杆（14）与接地动触头（4）连接，所述内拐臂（13）通过隔离连杆（15）与隔离动触头（6）连接，所述开关壳体（1）上装有与接地动触头（4）适配的接地静触头（5）以及与隔离动触头（6）适配的隔离静触头（7），所述传动箱（2）的输出轴（22）驱动内拐臂（13）摆动，使接地动触头（4）与接地静触头（5）接通时隔离动触头（6）与隔离静触头（7）断开，隔离动触头（6）与隔离静触头（7）接通时接地动触头（4）与接地静触头（5）断开。

2.根据权利要求1所述的一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，其特征在于：所述传动箱（2）包括传动箱体（21）以及均轴接在传动箱体（21）上的输入轴（27）和输出轴（22），所述输出轴（22）上固接有拨盘（23），输入轴（27）上固接有输入齿轮（28），所述传动箱体（21）内轴接有位于输入齿轮（28）和拨盘（23）之间的中间齿轮（24），所述中间齿轮（24）与输入齿轮（28）啮合，所述中间齿轮（24）上固接有两个拨杆（25），所述拨盘（23）上开有与两个拨杆（25）分别对应的两个拨槽（231）。

3.根据权利要求2所述的一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，其特征在于：所述中间齿轮（24）的中心固接有长条状的定位盘（26），两个拨杆（25）分别位于定位盘（26）两侧，所述定位盘（26）的两端设有与中间齿轮（24）同心的定位圆弧面（261），两个拨槽（231）之间的拨盘（23）上以及两个拨槽（231）外侧的拨盘（23）上均设有与定位圆弧面（261）适配的拨盘圆弧面（232）。

4.根据权利要求1所述的一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，其特征在于：两个所述动触头基座套管（11）垂直设置，所述内拐臂（13）位于两个动触头基座套管（11）之间，所述接地连杆（14）的一端与接地动触头（4）铰接，接地连杆（14）的另一端与内拐臂（13）铰接；所述隔离连杆（15）的一端与隔离动触头（6）铰接，隔离连杆（15）的另一端与内拐臂（13）铰接。

5.根据权利要求1所述的一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，其特征在于：所述接地静触头（5）包括安装在开关壳体（1）上的绝缘板（51）以及嵌在绝缘板（51）上的导电嵌件（52），所述导电嵌件（52）的一端固接有位于开关壳体（1）内的接地静触头座（53），导电嵌件（52）的另一端固接有位于开关壳体（1）外的接地排（54），所述接地动触头（4）包括安装在动触头基座套管（11）内的接地动触头座（41）以及安装在接地动触头座（41）内的自力型触指（42），所述自力型触指（42）的内圈与接地静触头座（53）的外圈导电连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，其特征在于：所述隔离静触头（7）包括隔离静触头座（71）以及套在隔离静触头座（71）上的隔离梅花触头（76），所述隔离静触头座（71）通过隔离绝缘子（72）与开关壳体（1）连接，所述隔离动触头（6）包括安装在动触头基座套管（11）内的隔离动触头座（61），所述隔离动触头座（61）的外圈与隔离梅花触头（76）的内圈导电连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，其特征在于：所述隔离动触头座（61）的前端开有沉孔，沉孔内滑接有引弧头（62），引弧头（62）与沉孔底部之间装有弹簧（64），所述引弧头（62）的前端装有铜钨合金制成的引弧触头（63），所述隔离静触头座（71）的中心设有可插入沉孔中的隔离内凸块（73），所述隔离内凸块（73）的前端面装有铜钨合金制成的静引弧触头（74），所述引弧触头（63）与静引弧触头（74）的接触先于隔离动触头座（61）与隔离梅花触头（76）的接触。

8.根据权利要求1所述的一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，其特征在于：相邻传动箱（2）的输入轴（27）通过传动轴（8）连接，端部传动箱（2）的输入轴（27）通过传动轴（8）和联轴器（9）与动力机构（10）连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，其特征在于：所述动触头基座（3）通过立式绝缘子（12）与开关壳体（1）连接，所述内拐臂（13）通过绝缘轴与传动箱（2）的输出轴（22）连接。

10.根据权利要求1所述的一种基于单曲柄双滑块和拨盘机构的三工位隔离接地开关，其特征在于：所述动触头基座套管（11）的端部装有梅花触头（17）以及罩在梅花触头（17）外的动触头屏蔽罩（16）。

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