CN116417303B - 一种高压智能跌落熔断装置及安全开合闸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及跌落断路器技术领域,具体涉及一种高压智能跌落熔断装置及安全开合闸方法,包括跌落熔断器,还包括控制器、永磁机构和电流电压监测器,控制器与永磁机构和电流电压监测器电连接;遮挡器包括套设在熔管上的电流互感器II,以及与电流互感器II电连接的电磁铁,电磁铁的活动端连接有活动撞杆,活动撞杆的端部垂直连接有推板,还包括可对手动拉环两侧封堵的封盖,封盖包括两个偏心转动安装在电磁铁两侧的封盖单元,两封盖单元正对的内侧面在相同位置固定有可与推板接触配合的定位杆。本发明减少了劳动力成本及危险性,确保了用电设备及操作者人身安全。
Description
技术领域
本发明涉及跌落断路器技术领域,具体涉及一种高压智能跌落熔断装置及安全开合闸方法。
背景技术
随着国民经济飞速发展和居民消费用电快速增长,微电脑技术的广泛应用等新课题,对供电设施质量提出了更高要求,供电容量的增加及新技术应用,对处于高压供电设施领域末端的高压跌落熔断器来说,进几年发展更新技术进步缓慢,绝大部分仍采用手动拉闸的传统方式;因手动拉闸操作者技术水平及熟练程度不同,容易造成拉闸电弧过大烧毁熔断器、危及操作者生命安全事故,劳动力成本及危险性增加;现有高压跌落熔断器对配电变压器保护不够全面,只有短路和重度过负荷保护,缺少对变压器过热、单相接地、失压、操作警示、高压信息采集等保护。
现有少量应用的自动分合闸高压跌落熔断器,机构采用电动机带动传动齿轮、齿条的形式,或采用滑槽式结构,因设备应用于室外,环境条件差,齿轮齿条存在生锈卡滞现象,该齿轮齿条机构还存在传动速度慢、开断容量小,定时定位不够准确、消耗电量过大,设备本身供电困难等缺陷,和现有微电子技术不能联网等问题亟待解决。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种高压智能跌落熔断装置及安全开合闸方法,减少了劳动力成本及危险性,确保了用电设备及操作者人身安全。
本发明是通过如下技术方案实现的:
提供一种高压智能跌落熔断装置,包括跌落熔断器,还包括控制器、可操作跌落熔断器分合闸的永磁机构、安装在瓷瓶上且用于监测主回路状态的电流电压监测器,以及安装在跌落熔断器的手动拉环处的遮挡器;控制器与永磁机构和电流电压监测器电连接;永磁机构包括供电机构箱和金属导磁外壳,金属导磁外壳包括外筒,外筒的两端分别通过紧固件连接合闸挡板和分闸挡板,外筒内部中间位置镶嵌有环形磁铁,环形磁铁内壁设置环形铁心,外筒内在环形磁铁与合闸挡板之间设置合闸线圈,在环形磁铁与分闸挡板之间设置分闸线圈,分闸线圈和合闸线圈均与供电机构箱的线路板电连接,外筒内还设置有穿设在环形铁心、分闸线圈和合闸线圈中心的动铁心,动铁心的轴线上连接有贯穿合闸挡板和分闸挡板的传动杆;遮挡器包括套设在熔管上的电流互感器II,以及与电流互感器II电连接的电磁铁,电磁铁的活动端连接有活动撞杆,活动撞杆的端部垂直连接有推板,还包括可对手动拉环两侧封堵的封盖,封盖包括两个偏心转动安装在电磁铁两侧的封盖单元,两封盖单元正对的内侧面在相同位置固定有可与推板接触配合的定位杆。
本发明设计有拉环遮挡器,拉环遮挡器内设计有电流互感器、电磁铁,当变压器负荷电流大于手动拉闸能熄灭的电弧电流时,电流互感器将电流信息传导给电磁铁,电磁铁的活动端与撞杆配合运动,带动拉环封盖,将拉环遮挡起来,无法进行手动拉闸操作。
进一步的,电流电压监测器包括电流监测电路和电压监测电路,电流监测电路由电流互感器I与电阻R1串联形成闭合回路,电流互感器I套设在主回路上,控制器电连接在电阻R1的两端;电压监测电路包括串联连接的电容和电阻R2,电容远离电阻R2的一端与主回路连接,电阻R2远离电容的一端接地,控制器通过导线电连接在电容与电阻R2之间。
电流电压监测器可实时将主回路的电流、电压信息传输到控制器,并通过网络通讯传输给终端,协助操作者根据电压电流信息进行安全且正确操作。
作为优选,电流电压监测器采用一体化设计,用环氧树脂浇注,外部采用硅橡胶绝缘。
进一步的,熔管内设置被熔丝贯穿的小熔管,小熔管上端封闭且下端敞口,熔丝在耐电弧小熔管内通过直径小于熔丝的熔断体连接。
熔丝的熔断体在小熔管内熔断时,受空间限制升温更快,熔断更迅速,在小熔管内部产生高气压,将熔丝吹离开,使电弧熄灭。
更进一步的,控制器配置有红外线探测器和远程通讯模块,可通过网络与终端通讯传输信息。
控制器配置远程通讯模块可通过网络与终端进行信息传递,并可将电流电压监测器监测的电压电流信息显示在终端上,实现遥控远程操作,节约了时间,减少了操作者劳动强度和安全事故发生。红外线探测器对附近的避雷器、绝缘子、变压器、熔断器、导线等用电设备实时温度检测,当发现设备过热时,控制器计算发热温度,通过网络实时传输到管理者终端设备上,用户管理者可根据设备发热情况做适当处理。
一种高压智能跌落熔断装置的安全开合闸方法,包括安全电动分闸方法M和安全电动合闸方法N;
安全分闸方法M包括以下步骤:
M1、终端通过网络与控制器通讯连接,与控制器连接的电流电压监测器可对主回路内的电流大小进行监测并将电流大小数据实时传输并显示在终端上,在电流过零时通过终端遥控操作进行电动分闸;
M2、操作者通过终端输入分闸指令后,利用网络将指令发送给控制器,控制器根据电流电压监视器传来的电流、电压信息,在电流过零点时控制供电机构箱将分闸电压施加在分闸线圈上,分闸线圈带电并产生的磁力,在前半段带动动铁心运动的同时克服环形磁铁的吸力,过中点后环形磁铁的吸力反转,助力分闸线圈的磁力使动铁心和传动杆驱动跌落熔断器快速分闸,在动铁心和分闸挡板接触后,分闸线圈断电,动铁心和传动杆靠重力和环形磁铁的吸力保持在分闸位置,实现安全电动分闸操作;
安全合闸方法N包括以下步骤:
N1、操作者通过终端输入合闸指令后,利用网络将指令发送给控制器,控制器控制供电机构箱将合闸电压施加在合闸线圈上,合闸线圈带电并产生的磁力,在前半段带动动铁心运动的同时克服环形磁铁的吸力,过中点后环形磁铁的吸力反转,助力合闸线圈的磁力使动铁心带动传动杆和跌落断路器熔管部件,快速合闸,在动铁心和合闸挡板接触后,合闸线圈断电,同时跌落断路器的动触头克服静触头的弹簧压力后滑入静触头凹处,保持在合闸位置,实现合闸操作。
进一步的,安全分闸方法M还包括:M0、在电流电压监测器监测到主回路中的电流大于高压智能跌落熔断装置能熄灭的电弧电流时,控制器将信息通过网络传递给终端以提示操作者,先切断变压器二次负荷以降低高压侧电流,在进行电动分闸。
进一步的,当跌落装置所保护的用电设备发生过流和短路故障时,有一相熔管内的熔丝首先熔断,电流电压监测器将监测电流变化信息传送给控制器,在电弧电流过峰值后,控制器控制分相在电流过零值附近,将三相跌落熔断装置分闸。
进一步的,还包括安全手动分闸方法L,包括以下步骤:
L1、电压监测装置通过对主回路监测,实时将电流、电压信息传输到控制器,控制器通过网络通讯发送并显示在终端上,当变压器负荷电流大于手动拉闸能熄灭的电弧电流时,电流互感器将电流信息传导给电磁铁,电磁铁的活动端及撞杆收回,封盖通过重力转动下落将拉环遮挡起来,无法进行手动拉闸操作;
L2、当变压器负荷电流小于手动拉闸能熄灭的电弧电流时,电磁铁的活动端带动撞杆伸出,通过推板推动定位杆,将封盖向上转动推出,露出手动拉环,操作者可以用另克棒拉动手动拉环,实现安全手动分闸操作。
本发明的有益效果:
一、本发明通过永磁机构配合电流电压监测器实现了安全电动分闸、安全电动合闸功能,在熔断器一相因过电流熔断时,其它两相在控制器的作用下电流过零时分闸,避免因变压器缺相运行造成其它事故,操作者可通过电脑、手机等远端设备进行远方遥控操作,还可以通过手持遥控器近距离遥控操作,节约了时间,减少了操作者劳动强度和安全事故发生。当用户进行电动分闸操作时,电流电压检测器将电流信息传输到用户终端电子设备上,控制器控制永磁机构,实现电流过零时分闸,切实消除电弧产生,提高开断能力。整体结构简单,故障率低,加装在变压器上,大大提升了分闸和合闸的安全性。在环形永久磁铁的双向助力下,分闸合闸过程中提高了速度,有效增加了关合容量、开断容量,避免或减少了触头烧伤现象,在合闸位置动铁心及传动杆的重力被环形磁铁平衡,处于浮动状态,不影响熔管部件的跌落。本发明永磁机构可用电容器辅助供电,实现分闸合闸操作。
二、本发明设计了手动拉环遮挡器作为分闸闭锁装置,当变压器负荷电流大于手动拉闸能熄灭的电弧电流时,拉环遮挡器自动将手动拉环用封盖遮挡起来,操作者第一时间就能观察到并且另克棒的横杆无法插入手动拉环不能进行手动分闸操作,本发明有效减少了因错误操作造成的设备和人身安全事故。
三、本发明采用耐火材料做成熔管,并在熔管内部增加耐电弧小熔管,提高开断能力及保护外部熔管不被烧毁,熔丝在小熔管内熔断时,受空间限制升温更快,熔断更迅速,在小熔管内部产生高气压,将熔丝吹离开。当跌落装置所保护的用电设备发生过流和短路故障时,有一相熔管内的熔丝首先熔断,控制器监测到电流变化信息,在电弧电流过峰值后,分相在电流过零值附近,将三相跌落熔断装置分闸。使电弧熄灭。电流、电压监测装置,实时将电流、电压信息传输到控制器,在终端上通过灯光报警、数字显示,告知就近操作者设备状态,还可通过通讯接口发送到管理者电脑和手机上提示尽快处理故障,检查设备,更换熔丝,本发明提高了熔断器开断容量,减少了因开断造成的熔管烧毁等现象,智能装置及时将信息告知管理者,事故处理更快。
四、整体安全设计能有效减少设备损坏,延长设备使用年限,将故障控制在较小范围内,防止更大事故发生。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中永磁机构的结构示意图。
图3为本发明中电流电压监测器的结构示意图。
图4为本发明中小熔管的安装结构示意图。
图5为本发明中遮挡器的结构示意图。
图6为图5的俯视图。
图7为本发明的电路结构示意图。
图中所示:
1、永磁机构,2、瓷瓶,3、电流电压监测器,4、遮挡器,5、拉环,6、外筒,7、分闸挡板,8、合闸挡板,9、环形磁铁,10、环形铁心,11、分闸线圈,12、合闸线圈,13、动铁心,14、传动杆,15、主回路,16、电流传感器I,17、电阻R1,18、控制器,19、电容,20、电阻R2,21、小熔管,22、熔断体,23、熔丝,24、电磁铁,25、电流互感器II,26、定位杆,27、活动撞杆,28、推板,29、封盖。
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。
一种高压智能跌落熔断装置,包括跌落熔断器,还包括控制器18、可操作跌落熔断器分合闸的永磁机构1,以及安装在瓷瓶2上且用于监测主回路15状态的电流电压监测器3,控制器18与永磁机构1和电流电压监测器3电连接;控制器18配置有红外线探测器和远程通讯模块,可通过网络与终端通讯传输信息。
永磁机构1包括供电机构箱和金属导磁外壳,金属导磁外壳包括外筒6,外筒6的两端分别通过紧固件连接合闸挡板8和分闸挡板7,外筒6内部中间位置镶嵌有环形磁铁9,环形磁铁9内壁设置环形铁心10,外筒6内在环形磁铁9与合闸挡板8之间设置合闸线圈12,在环形磁铁9与分闸挡板7之间设置分闸线圈11,分闸线圈11和合闸线圈12均与供电机构箱的线路板电连接,外筒6内还设置有穿设在环形铁心10、分闸线圈11和合闸线圈12中心的动铁心13,动铁心13的轴线上连接有贯穿合闸挡板8和分闸挡板7的传动杆14。
如图3所示,电流电压监测器3包括电流监测电路和电压监测电路,电流监测电路由电流互感器I16与电阻R117串联形成闭合回路,电流互感器I16套设在主回路15上,控制器18电连接在电阻R117的两端;电压监测电路包括串联连接的电容19和电阻R220,电容19远离电阻R220的一端与主回路15连接,电阻R220远离电容19的一端接地,控制器18通过导线电连接在电容19与电阻R220之间。
电流电压监测器3采用一体化设计,用环氧树脂浇注,外部采用硅橡胶绝缘。
针对在使用高压跌落熔断器时,因手动拉闸操作者技术水平及熟练程度不同,容易造成拉闸电弧过大烧毁熔断器、危及操作者生命安全事故的问题,本发明设计了手动拉环遮挡器4,当变压器负荷电流大于手动拉闸能熄灭的电弧电流时,拉环遮挡器4自动将手动拉环5用封盖29遮挡起来,操作者第一时间就能观察到并且另克棒的横杆无法插入手动拉环5,不能进行手动分闸操作。
跌落熔断器的手动拉环处安装有遮挡器4,遮挡器4包括套设在熔管上的电流互感器II25,以及与电流互感器II25电连接的电磁铁24,电磁铁24的活动端连接有活动撞杆27,活动撞杆27的端部垂直连接有推板28,还包括可对手动拉环5两侧封堵的封盖29,封盖29包括两个偏心转动安装在电磁铁24两侧的封盖单元,两封盖单元正对的内侧面在相同位置固定有可与推板28接触配合的定位杆26。
熔管内设置被熔丝贯穿的小熔管21,小熔管21上端封闭且下端敞口,熔丝23在耐电弧小熔管21内通过直径小于熔丝23的熔断体22连接。熔断器熔断跌落对保护变压器非常重要,它熔断时间短、可靠,是任何机械式断路器、智能开关达不到的。本熔断装置保留了该项功能,针对切断短路故障大电流易烧毁熔管及触头,引起火灾等事故的问题,本发明采用耐火材料做成熔管,并在熔管内部增加耐电弧小熔管21,提高开断能力及保护外部熔管不被烧毁,熔丝在小熔管21内熔断时,受空间限制升温更快,熔断更迅速,在小熔管21内部产生高气压,将熔丝23吹离开,使电弧熄灭。当熔断器一相因过电流熔断时,其它两相在控制器的作用下在电流过零时分闸,避免因变压器缺相运行造成其它事故,电流、电压监测装置,实时将电流、电压信息传输控制器,通过灯光报警、数字显示,告知就近操作者设备状态,并通过通讯接口发送到管理者电脑和手机上提示尽快处理故障,检查设备,更换熔丝。
一种高压智能跌落熔断装置的安全开合闸方法,包括安全电动分闸方法M、安全电动合闸方法N和安全手动分闸方法L。
安全分闸方法M包括以下步骤:
M0、在电流电压监测器3监测到主回路15中的电流大于高压智能跌落熔断装置能熄灭的电弧电流时,控制器18将信息通过网络传递给终端以提示操作者,先切断变压器二次负荷以降低高压侧电流,在进行电动分闸。
M1、终端通过网络与控制器18通讯连接,与控制器18连接的电流电压监测器3可对主回路15内的电流大小进行监测并将电流大小数据实时传输并显示在终端上,在电流过零时通过终端遥控操作进行电动分闸。
M2、操作者通过终端输入分闸指令后,利用网络将指令发送给控制器18,控制器18根据电流电压监视器3传来的电流、电压信息,在电流过零点时控制供电机构箱将分闸电压施加在分闸线圈11上,分闸线圈11带电并产生的磁力,在前半段带动动铁心13运动的同时克服环形磁铁9的吸力,过中点后环形磁铁9的吸力反转,助力分闸线圈11的磁力使动铁心13和传动杆14驱动跌落熔断器快速分闸,在动铁心13和分闸挡板7接触后,分闸线圈11断电,动铁心13和传动杆14靠重力和环形磁铁9的吸力保持在分闸位置,实现安全电动分闸操作。
当跌落装置所保护的用电设备发生过流和短路故障时,有一相熔管内的熔丝23首先熔断,电流电压监测器3将监测电流变化信息传送给控制器18,在电弧电流过峰值后,控制器18控制分相在电流过零值附近,将三相跌落熔断装置分闸。
安全合闸方法N包括以下步骤:
N1、操作者通过终端输入合闸指令后,利用网络将指令发送给控制器18,控制器18控制供电机构箱将合闸电压施加在合闸线圈12上,合闸线圈12带电并产生的磁力,在前半段带动动铁心13运动的同时克服环形磁铁9的吸力,过中点后环形磁铁9的吸力反转,助力合闸线圈12的磁力使动铁心13带动传动杆14和跌落断路器熔管部件,快速合闸,在动铁心13和合闸挡板8接触后,合闸线圈12断电,同时跌落断路器的动触头克服静触头的弹簧压力后滑入静触头凹处,保持在合闸位置,实现合闸操作。
安全手动分闸方法L,包括以下步骤:
L1、电压监测装置3通过对主回路15监测,实时将电流、电压信息传输到控制器18,控制器18通过网络通讯发送并显示在终端上,当变压器负荷电流大于手动拉闸能熄灭的电弧电流时,电流互感器II25将电流信息传导给电磁铁24,电磁铁24的活动端及撞杆27收回,封盖29通过重力转动下落将拉环5遮挡起来,无法进行手动拉闸操作;
L2、当变压器负荷电流小于手动拉闸能熄灭的电弧电流时,电磁铁24的活动端带动撞杆27伸出,通过推板28推动定位杆26,将封盖29向上转动推出,露出手动拉环5,操作者可以用另克棒拉动手动拉环5,实现安全手动分闸操作。
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 (9)
1.一种高压智能跌落熔断装置,包括跌落熔断器,其特征在于:还包括控制器、可操作跌落熔断器分合闸的永磁机构、安装在瓷瓶上且用于监测主回路状态的电流电压监测器,以及安装在跌落熔断器的手动拉环处的遮挡器;控制器与永磁机构和电流电压监测器电连接;永磁机构包括供电机构箱和金属导磁外壳,金属导磁外壳包括外筒,外筒的两端分别通过紧固件连接合闸挡板和分闸挡板,外筒内部中间位置镶嵌有环形磁铁,环形磁铁内壁设置环形铁心,外筒内在环形磁铁与合闸挡板之间设置合闸线圈,在环形磁铁与分闸挡板之间设置分闸线圈,分闸线圈和合闸线圈均与供电机构箱的线路板电连接,外筒内还设置有穿设在环形铁心、分闸线圈和合闸线圈中心的动铁心,动铁心的轴线上连接有贯穿合闸挡板和分闸挡板的传动杆;遮挡器包括套设在熔管上的电流互感器II,以及与电流互感器II电连接的电磁铁,电磁铁的活动端连接有活动撞杆,活动撞杆的端部垂直连接有推板,还包括可对手动拉环两侧封堵的封盖,封盖包括两个偏心转动安装在电磁铁两侧的封盖单元,两封盖单元正对的内侧面在相同位置固定有可与推板接触配合的定位杆。
2.根据权利要求1所述的高压智能跌落熔断装置,其特征在于:电流电压监测器包括电流监测电路和电压监测电路,电流监测电路由电流互感器I与电阻R1串联形成闭合回路,电流互感器I套设在主回路上,控制器电连接在电阻R1的两端;电压监测电路包括串联连接的电容和电阻R2,电容远离电阻R2的一端与主回路连接,电阻R2远离电容的一端接地,控制器通过导线电连接在电容与电阻R2之间。
3.根据权利要求2所述的高压智能跌落熔断装置,其特征在于:电流电压监测器采用一体化设计,用环氧树脂浇注,外部采用硅橡胶绝缘。
4.根据权利要求1所述的高压智能跌落熔断装置,其特征在于:熔管内设置被熔丝贯穿的小熔管,小熔管上端封闭且下端敞口,熔丝在耐电弧小熔管内通过直径小于熔丝的熔断体连接。
5.根据权利要求1所述的高压智能跌落熔断装置,其特征在于:控制器配置有红外线探测器和远程通讯模块,可通过网络与终端通讯传输信息。
6.一种权利要求1-5任一项所述的高压智能跌落熔断装置的安全开合闸方法,其特征在于:包括安全电动分闸方法M和安全电动合闸方法N;
安全分闸方法M包括以下步骤:
M1、终端通过网络与控制器通讯连接,与控制器连接的电流电压监测器可对主回路内的电流大小进行监测并将电流大小数据实时传输并显示在终端上,在电流过零时通过终端遥控操作进行电动分闸;
M2、操作者通过终端输入分闸指令后,利用网络将指令发送给控制器,控制器根据电流电压监视器传来的电流、电压信息,在电流过零点时控制供电机构箱将分闸电压施加在分闸线圈上,分闸线圈带电并产生的磁力,在前半段带动动铁心运动的同时克服环形磁铁的吸力,过中点后环形磁铁的吸力反转,助力分闸线圈的磁力使动铁心和传动杆驱动跌落熔断器快速分闸,在动铁心和分闸挡板接触后,分闸线圈断电,动铁心和传动杆靠重力和环形磁铁的吸力保持在分闸位置,实现安全电动分闸操作;
安全合闸方法N包括以下步骤:
N1、操作者通过终端输入合闸指令后,利用网络将指令发送给控制器,控制器控制供电机构箱将合闸电压施加在合闸线圈上,合闸线圈带电并产生的磁力,在前半段带动动铁心运动的同时克服环形磁铁的吸力,过中点后环形磁铁的吸力反转,助力合闸线圈的磁力使动铁心带动传动杆和跌落断路器熔管部件,快速合闸,在动铁心和合闸挡板接触后,合闸线圈断电,同时跌落断路器的动触头克服静触头的弹簧压力后滑入静触头凹处,保持在合闸位置,实现合闸操作。
7.根据权利要求6所述的高压智能跌落熔断装置的安全开合闸方法,其特征在于:安全分闸方法M还包括:M0、在电流电压监测器监测到主回路中的电流大于高压智能跌落熔断装置能熄灭的电弧电流时,控制器将信息通过网络传递给终端以提示操作者,先切断变压器二次负荷以降低高压侧电流,在进行电动分闸。
8.根据权利要求6所述的高压智能跌落熔断装置的安全开合闸方法,其特征在于:当跌落装置所保护的用电设备发生过流和短路故障时,有一相熔管内的熔丝首先熔断,电流电压监测器将监测电流变化信息传送给控制器,在电弧电流过峰值后,控制器控制分相在电流过零值附近,将三相跌落熔断装置分闸。
9.根据权利要求6所述的高压智能跌落熔断装置的安全开合闸方法,其特征在于:还包括安全手动分闸方法L,包括以下步骤:
L1、电压监测装置通过对主回路监测,实时将电流、电压信息传输到控制器,控制器通过网络通讯发送并显示在终端上,当变压器负荷电流大于手动拉闸能熄灭的电弧电流时,电流互感器将电流信息传导给电磁铁,电磁铁的活动端及撞杆收回,封盖通过重力转动下落将拉环遮挡起来,无法进行手动拉闸操作;
L2、当变压器负荷电流小于手动拉闸能熄灭的电弧电流时,电磁铁的活动端带动撞杆伸出,通过推板推动定位杆,将封盖向上转动推出,露出手动拉环,操作者可以用另克棒拉动手动拉环,实现安全手动分闸操作。
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