CN117220183B - 一种充气式快速接地开关 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高压电开关设备技术领域，特别提供了一种充气式快速接地开关，包括气箱、母线绝缘套管、连接母线、铝封板、支撑绝缘子、屏蔽组件、接地开关动刀闸、母线连接器和气体管路组件，其中，屏蔽电极为矩形环状结构，其左视图呈L型，径向截面呈圆形，接地静触头为矩形板件，其左视图呈Z型，在设备检修过程中，可通过防爆膜处释放出由内部故障导致的高压气体，保护人身和设备安全；优化屏蔽电极和接地静触头的外形，使其能够完整覆盖动刀与接地静触头的接触点，避免出现绝缘击穿的现象；气箱整体呈密封状态，铝封板上安装有干燥剂，用来吸收气箱内充入的SF6气体内的水分，防止发生凝露，提高绝缘件沿面放电电压。
Description
技术领域
本发明属于高压电开关设备技术领域，特别提供了一种充气式快速接地开关。
背景技术
12kV～40.5kV气体绝缘金属封闭开关设备通常采用单母线分段运行方式，主母线为充气式全封闭结构，没有外露的带电体，当主母线转检修时，不能直接接地，需要通过分段断路器柜和分段隔离柜倒闸操作实现，现场操作繁琐，容易出现误操作，且分段断路器合闸后，一旦出现误跳闸，就会导致主母线接地解除，使得在主母线上工作的人员处于危险之中。另外，越来越多的变电站在新上设备时，一般采用分段安装运行的方式，即设备分两到三期上，第一期采用单母线方式运行，待第二期和第三期安装后，再转为单母线分段运行，这样当第二期和第三期未安装时，就无法采用通过分段断路器柜和分段隔离柜倒闸操作实现主母线接地。因此就需要一种能够实现主母线单独接地的专用充气式快速接地开关，这种接地开关需满足在很小带电距离下能够满足绝缘要求，具备一定的合闸速度，能够关合三相接地短路电流，且合闸后不自分。
现有技术中用于气体绝缘开关设备的接地开关是与隔离开关复合为一体的三工位开关，这种接地开关可以满足绝缘要求，但是采用螺旋丝杠传动，合闸速度很小，不具备短路关合能力。自然空气绝缘的开关柜用的接地开关，为刀闸式结构，弹簧操作，合闸速度较大，具备关合能力，但是为保证绝缘能力，相间及相对地绝缘距离做的很大，相对应的其外形尺寸也较大，不满足在气体绝缘开关设备上安装使用的要求。
发明内容
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种充气式快速接地开关，包括气箱、母线绝缘套管、连接母线、铝封板、支撑绝缘子、屏蔽组件、接地开关动刀闸、母线连接器和气体管路组件，母线绝缘套管和接地开关动刀闸均固定安装于气箱后箱壁的内侧，且母线绝缘套管位于接地开关动刀闸的上方，母线连接器与母线绝缘套管同轴装配，且母线连接器位于气箱后箱壁的外侧，连接母线固定安装于母线绝缘套管的端面上，支撑绝缘子和屏蔽组件均固定安装于连接母线的前端，屏蔽组件位于支撑绝缘子的后侧，气箱的顶部设置有气体管路组件；
所述气箱前侧壁的中部设置有方形口，铝封板固定安装于气箱前侧壁的外侧，从外侧密封方形口；
所述气箱的外部前后向装配有驱动杆，驱动杆能够转动，通过伞齿轮组件驱动接地开关动刀闸，接地开关动刀闸与伞齿轮组件之间通过密封轴组件连接；
所述气箱内部充满标准大气压的六氟化硫气体。
进一步地，所述屏蔽组件包括屏蔽电极和接地静触头，接地静触头嵌入安装于屏蔽电极中，接地静触头前侧面的上部与连接母线固定连接。
进一步地，所述屏蔽电极为矩形环状结构，其左视图呈L型，径向截面呈圆形，接地静触头为矩形板件，其左视图呈Z型，接地静触头后侧面的中下部一体成型有定位柱，屏蔽电极能够笼罩接地开关动刀闸的尖端。
进一步地，所述屏蔽电极前侧的底部设置有U型座，U型座的表面设置有装配孔A，接地静触头的前侧开设有装配孔B，装配孔A与装配孔B位置相对应，装配孔A和装配孔B通过与螺栓配合实现屏蔽电极与接地静触头的固定连接。
进一步地，所述气箱前侧壁的外侧设置有舱门边框，舱门边框环绕方形口，用于密封风气箱与铝封板之间的间隙，气箱的左右两侧均设置有拼接弯板，气箱的上下侧壁和左右侧壁上均设置有加强筋，气箱的顶部设置有充气阀座和防爆膜固定法兰；
所述防爆膜固定法兰上装配有防爆膜。
进一步地，所述接地开关动刀闸包括弹簧拐臂、合闸弹簧、动刀、动刀拐臂、主轴、固定轴、轴销、装配架、挡杆、接地连接架、汇流铜编织线和汇流铜管，两个弹簧拐臂、动刀拐臂和两个装配架按照装配架-弹簧拐臂-动刀拐臂-弹簧拐臂-装配架的顺序设置构成主动刀闸机构，两组主动刀闸机构对称套接于主轴的两端，合闸弹簧的两端分别与动刀拐臂和装配架转动连接，且合闸弹簧与动刀拐臂通过轴销转动连接，轴销的两端分别延伸至相邻的弹簧拐臂处，挡杆与主轴长度相等，且挡杆与主轴相平行的固定安装于装配架上，汇流铜管的两端分别装配有汇流铜编织线，气箱内腔的底部固定安装有接地连接架，汇流铜编织线末端与接地连接架固定连接，即动刀通过汇流铜管和汇流铜编织线与接地连接架导通。
进一步地，所述动刀上装配有触头弹簧。
进一步地，所述铝封板的后侧面上装备有干燥剂放置架，干燥剂放置架内放置有干燥剂。
进一步地，所述密封轴组件包括连接轴、轴用挡圈、孔用挡圈、法兰座、O形圈、挡片、唇形密封圈和球轴承，连接轴为截面与主轴相同的短轴，连接轴与主轴之间通过连接套固定连接，法兰座固定安装于气箱侧壁的外表面上，连接轴穿过法兰座，并通过球轴承与法兰座转动连接，连接轴与法兰座的连接处通过孔用挡圈和唇形密封圈密封，连接轴与法兰座之间通过轴用挡圈和挡片固定，法兰座与气箱侧壁之间通过O形圈密封。
进一步地，所述伞齿轮组件包括大伞齿轮、小伞齿轮和安装架，大伞齿轮装配于密封轴组件上，小伞齿轮装配于驱动杆的末端，大伞齿轮和小伞齿轮均转动安装于安装架上，且大伞齿轮和小伞齿轮相互啮合，安装架固定安装于气箱侧壁的外表面上。
使用本发明的有益效果是：
在设备检修过程中，可通过防爆膜处释放出由内部故障导致的高压气体，保护人身和设备安全；
优化屏蔽电极和接地静触头的外形，使其能够完整覆盖动刀与接地静触头的接触点，避免出现绝缘击穿的现象；
气箱整体呈密封状态，铝封板上安装有干燥剂，用来吸收气箱内充入的SF6气体内的水分，防止发生凝露，提高绝缘件沿面放电电压。
通过简单的结构，解决了气体绝缘开关设备主母线接地问题，同时，该接地开关具有短路关合能力；
优化屏蔽电极和接地静触头的外形，使其能够完整覆盖动刀与接地静触头的接触点，避免出现击穿放电现象，保证了设备及人身安全；
该接地开关为独立的气密模块，可以直接插接在需要安装接地开关的气箱上，安装方便可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明的另一内部结构示意图；
图4为本发明的左视图；
图5为本发明的竖向截面图；
图6为本发明屏蔽组件的主视图；
图7为图6中A-A处的截面图；
图8为本发明屏蔽电极的结构示意图；
图9为本发明屏蔽电极的另一结构示意图；
图10为本发明接地静触头的结构示意图；
图11为本发明接地静触头的另一结构示意图；
图12为本发明接地开关动刀闸在分闸状态时的结构示意图；
图13为本发明接地开关动刀闸在分闸状态时的主视图；
图14为图13中A-A处的截面图；
图15为图13中B-B处的截面图；
图16为本发明主轴的结构示意图；
图17为本发明接地开关动刀闸在合闸状态时的结构示意图；
图18为接地开关动刀闸处于合闸状态时本发明的竖向截面图；
图19为图4中A-A处截面的部分视图；
图20为本发明密封轴组件的结构示意图；
图21为本发明密封轴组件的右视图；
图22为图21中A-A处的截面图；
图23为本发明伞齿轮组件的俯视图；
图24为本发明气箱的主视图；
图25为本发明气箱的俯视图；
图26为本发明弹簧拐臂的结构示意图；
附图标记包括：
1-气箱；101-舱门边框；102-拼接弯板；103-加强筋；104-充气阀座；105-防爆膜固定法兰；
2-母线绝缘套管；
3-连接母线；
4-铝封板；
5-支撑绝缘子
6-屏蔽组件；601-屏蔽电极；6011-U型座；6012-装配孔A；602-接地静触头；6021-定位柱；6022-装配孔B；
7-接地开关动刀闸；701-弹簧拐臂；702-合闸弹簧；703-动刀；704-动刀拐臂；705-主轴；706-固定轴；707-轴销；708-装配架；709-挡杆；710-接地连接架；711-汇流铜编织线；712-导电铜弯板；713-汇流铜管；714-触头弹簧；
8-母线连接器；
9-气体管路组件；
10-防爆膜；
11-密封轴组件；1101-连接轴；1102-轴用挡圈；1103-孔用挡圈；1104-法兰座；1105-O形圈；1106-挡片；1107-唇形密封圈；1108-球轴承；
12-伞齿轮组件；1201-大伞齿轮；1202-小伞齿轮；1203-安装架；
13-驱动杆；
14-连接套；
15-干燥剂放置架。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
参照图1-图23，一种充气式快速接地开关，包括气箱1、母线绝缘套管2、连接母线3、铝封板4、支撑绝缘子5、屏蔽组件6、接地开关动刀闸7、母线连接器8和气体管路组件9，母线绝缘套管2和接地开关动刀闸7均固定安装于气箱1后箱壁的内侧，且母线绝缘套管2位于接地开关动刀闸7的上方，母线连接器8与母线绝缘套管2同轴装配，且母线连接器8位于气箱1后箱壁的外侧，连接母线3固定安装于母线绝缘套管2的端面上，支撑绝缘子5和屏蔽组件6均固定安装于连接母线3的前端，屏蔽组件6位于支撑绝缘子5的后侧，气箱1的顶部设置有气体管路组件9；
气箱1前侧壁的中部设置有方形口，铝封板4固定安装于气箱1前侧壁的外侧，从外侧密封方形口；
气箱1内部充满标准大气压的六氟化硫气体（SF6）。
其中，屏蔽组件6包括屏蔽电极601和接地静触头602，接地静触头602嵌入安装于屏蔽电极601中，接地静触头602前侧面的上部与连接母线3固定连接；
气箱1的外部前后向装配有驱动杆13，驱动杆13能够转动，通过伞齿轮组件12驱动接地开关动刀闸7，接地开关动刀闸7与伞齿轮组件12之间通过密封轴组件11连接。
气箱1前侧壁的外侧设置有舱门边框101，舱门边框101环绕方形口，用于密封气箱1与铝封板4之间的间隙，气箱1的左右两侧均设置有拼接弯板102，气箱1的上下侧壁和左右侧壁上均设置有加强筋103，气箱1的顶部设置有充气阀座104和防爆膜固定法兰105。
防爆膜固定法兰105上装配有防爆膜10。
优选地，驱动杆13与气箱1之间装配有行程开关，用于判断驱动杆13的转动行程。
具体地，屏蔽电极601为矩形环状结构，其左视图呈L型，径向截面呈圆形（由铝棒焊接成椭圆形后再用模具压制成L型），接地静触头602为矩形板件，其左视图呈Z型，接地静触头602后侧面的中下部一体成型有定位柱6021，屏蔽电极601能够笼罩接地开关动刀闸7的尖端；
屏蔽电极601前侧的底部设置有U型座6011，U型座6011的表面设置有装配孔A6012，接地静触头602的前侧开设有装配孔B 6022，装配孔A 6012与装配孔B 6022位置相对应，装配孔A 6012和装配孔B 6022通过与螺栓配合实现屏蔽电极601与接地静触头602的固定连接。
接地开关动刀闸7包括弹簧拐臂701、合闸弹簧702、动刀703、动刀拐臂704、主轴705、固定轴706、轴销707、装配架708、挡杆709、接地连接架710、汇流铜编织线711和汇流铜管713，两个弹簧拐臂701、动刀拐臂704和两个装配架708按照装配架708-弹簧拐臂701-动刀拐臂704-弹簧拐臂701-装配架708的顺序设置，构成主动刀闸机构，两组主动刀闸机构对称套接于主轴705的两端，合闸弹簧702的两端分别与动刀拐臂704和装配架708转动连接，且合闸弹簧702与动刀拐臂704通过轴销707转动连接，轴销707的两端分别延伸至相邻的弹簧拐臂701处，挡杆709与主轴705长度相等，且挡杆709与主轴705相平行的固定安装于装配架708上，汇流铜管713的两端分别装配有汇流铜编织线711，气箱1内腔的底部固定安装有接地连接架710，汇流铜编织线711末端与接地连接架710固定连接，即动刀703通过汇流铜管713和汇流铜编织线711与接地连接架710导通；
优选地，动刀703与汇流铜管713的连接处均装配有导电铜弯板712。
其中，弹簧拐臂701与主轴705固定连接，动刀拐臂704与主轴705转动连接，主轴705的中部还设置有若干个单独的动刀拐臂704，动刀拐臂704的底端均固定安装有动刀703，多个动刀703之间通过汇流铜管713固定连接。
参照图14，弹簧拐臂701的外壁设置有三个凸块，其中，临近轴销707的两个凸块为拨块，处于轴销707对侧的凸块为限位块；
参照图15，动刀拐臂704的外壁设置有两个凸块，两个凸块均为限位块；
分闸状态下，合闸弹簧702和动刀703均处于竖向静止状态，且轴销707位于弹簧拐臂701的两个拨块之间；
当主轴705正动时，弹簧拐臂701随主轴705转动，该过程中位于后侧的拨块与轴销707碰撞，带动合闸弹簧702绕其与装配架708的连接点转动，合闸弹簧702与动刀拐臂704的连接点在合闸弹簧702转动的过程中向前位移，动刀拐臂704在该过程中绕主轴705转动，当合闸弹簧702转动位置越过其弹出临界点时，合闸弹簧702向前侧斜向弹出，推动动刀拐臂704及动刀703抬起至水平状态，动刀703的最前端与屏蔽组件6接触，完成合闸操作；
合闸状态下，合闸弹簧702处于斜向静止状态，动刀703处于横向静止状态，且轴销707位于弹簧拐臂701的两个拨块之间，动刀703的前端被屏蔽电极601笼罩；
当主轴705反转时，逆向进行上述合闸操作的过程，完成分闸操作。
优选地，主轴705的侧面轴向开设有卡槽，弹簧拐臂701与主轴705的装配孔内设置有与卡槽相匹配的凸缘，弹簧拐臂701与主轴705之间通过所述卡槽和凸缘相互固定连接。
具体地，参照图26，弹簧拐臂701随主轴705转动33.5°时拨块开始接触轴销707，弹簧拐臂701继续带动轴销707及动刀拐臂704行进13.5°后，到达合闸弹簧702中性点位置（即合闸弹簧702从向后发力转变为向前的临界点），弹簧拐臂701继续带轴销707及动刀拐臂704低速转动约33°，此时，合闸弹簧702开始释放，推动动刀拐臂704高速转动约57°，将动刀703推至合闸状态。
优选地，动刀703上装配有触头弹簧714。
铝封板4的后侧面上装备有干燥剂放置架15，干燥剂放置架15内放置有干燥剂。
密封轴组件11包括连接轴1101、轴用挡圈1102、孔用挡圈1103、法兰座1104、O形圈1105、挡片1106、唇形密封圈1107和球轴承1108，连接轴1101为截面与主轴705相同的短轴，连接轴1101与主轴705之间通过连接套14固定连接，法兰座1104固定安装于气箱1侧壁的外表面上，连接轴1101穿过法兰座1104，并通过球轴承1108与法兰座1104转动连接，连接轴1101与法兰座1104的连接处通过孔用挡圈1103和唇形密封圈1107密封，连接轴1101与法兰座1104之间通过轴用挡圈1102和挡片1106固定，法兰座1104与气箱1侧壁之间通过O形圈1105密封。
伞齿轮组件12包括大伞齿轮1201、小伞齿轮1202和安装架1203，大伞齿轮1201装配于密封轴组件11上，小伞齿轮1202装配于驱动杆13的末端，大伞齿轮1201和小伞齿轮1202均转动安装于安装架1203上，且大伞齿轮1201和小伞齿轮1202相互啮合，安装架1203固定安装于气箱1侧壁的外表面上。
驱动杆13的外端可装配有外置驱动设备，如伺服电机、摇把等设备，以达到驱动驱动杆13转动的目的。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种充气式快速接地开关，其特征在于：包括气箱、母线绝缘套管、连接母线、铝封板、支撑绝缘子、屏蔽组件、接地开关动刀闸、母线连接器和气体管路组件，母线绝缘套管和接地开关动刀闸均固定安装于气箱后箱壁的内侧，且母线绝缘套管位于接地开关动刀闸的上方，母线连接器与母线绝缘套管同轴装配，且母线连接器位于气箱后箱壁的外侧，连接母线固定安装于母线绝缘套管的端面上，支撑绝缘子和屏蔽组件均固定安装于连接母线的前端，屏蔽组件位于支撑绝缘子的后侧，气箱的顶部设置有气体管路组件；
所述气箱前侧壁的中部设置有方形口，铝封板固定安装于气箱前侧壁的外侧，从外侧密封方形口；
所述气箱的外部前后向装配有驱动杆，驱动杆能够转动，通过伞齿轮组件驱动接地开关动刀闸，接地开关动刀闸与伞齿轮组件之间通过密封轴组件连接；
所述气箱内部充满标准大气压的六氟化硫气体；
所述接地开关动刀闸包括弹簧拐臂、合闸弹簧、动刀、动刀拐臂、主轴、固定轴、轴销、装配架、挡杆、接地连接架、汇流铜编织线和汇流铜管，两个弹簧拐臂、动刀拐臂和两个装配架按照装配架-弹簧拐臂-动刀拐臂-弹簧拐臂-装配架的顺序设置构成主动刀闸机构，两组主动刀闸机构对称套接于主轴的两端，合闸弹簧的两端分别与动刀拐臂和装配架转动连接，且合闸弹簧与动刀拐臂通过轴销转动连接，轴销的两端分别延伸至相邻的弹簧拐臂处，挡杆与主轴长度相等，且挡杆与主轴相平行的固定安装于装配架上，汇流铜管的两端分别装配有汇流铜编织线，气箱内腔的底部固定安装有接地连接架，汇流铜编织线末端与接地连接架固定连接，即动刀通过汇流铜管和汇流铜编织线与接地连接架导通。
2.根据权利要求1中所述的一种充气式快速接地开关，其特征在于：所述屏蔽组件包括屏蔽电极和接地静触头，接地静触头嵌入安装于屏蔽电极中，接地静触头前侧面的上部与连接母线固定连接。
3.根据权利要求2中所述的一种充气式快速接地开关，其特征在于：所述屏蔽电极为矩形环状结构，其左视图呈L型，径向截面呈圆形，接地静触头为矩形板件，其左视图呈Z型，接地静触头后侧面的中下部一体成型有定位柱，屏蔽电极能够笼罩接地开关动刀闸的尖端。
4.根据权利要求3中所述的一种充气式快速接地开关，其特征在于：所述屏蔽电极前侧的底部设置有U型座，U型座的表面设置有装配孔A，接地静触头的前侧开设有装配孔B，装配孔A与装配孔B位置相对应，装配孔A和装配孔B通过与螺栓配合实现屏蔽电极与接地静触头的固定连接。
5.根据权利要求1中所述的一种充气式快速接地开关，其特征在于：所述气箱前侧壁的外侧设置有舱门边框，舱门边框环绕方形口，用于密封气箱与铝封板之间的间隙，气箱的左右两侧均设置有拼接弯板，气箱的上下侧壁和左右侧壁上均设置有加强筋，气箱的顶部设置有充气阀座和防爆膜固定法兰；
所述防爆膜固定法兰上装配有防爆膜。
6.根据权利要求1中所述的一种充气式快速接地开关，其特征在于：所述动刀上装配有触头弹簧。
7.根据权利要求1中所述的一种充气式快速接地开关，其特征在于：所述铝封板的后侧面上装备有干燥剂放置架，干燥剂放置架内放置有干燥剂。
8.根据权利要求1中所述的一种充气式快速接地开关，其特征在于：所述密封轴组件包括连接轴、轴用挡圈、孔用挡圈、法兰座、O形圈、挡片、唇形密封圈和球轴承，连接轴为截面与主轴相同的短轴，连接轴与主轴之间通过连接套固定连接，法兰座固定安装于气箱侧壁的外表面上，连接轴穿过法兰座，并通过球轴承与法兰座转动连接，连接轴与法兰座的连接处通过孔用挡圈和唇形密封圈密封，连接轴与法兰座之间通过轴用挡圈和挡片固定，法兰座与气箱侧壁之间通过O形圈密封。
9.根据权利要求1中所述的一种充气式快速接地开关，其特征在于：所述伞齿轮组件包括大伞齿轮、小伞齿轮和安装架，大伞齿轮装配于密封轴组件上，小伞齿轮装配于驱动杆的末端，大伞齿轮和小伞齿轮均转动安装于安装架上，且大伞齿轮和小伞齿轮相互啮合，安装架固定安装于气箱侧壁的外表面上。
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2023
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