CN117438229A - 一种快速开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速开关，属于供配电技术领域，包括灭弧室、调节机构、第一操作机构和第二操作机构，第一操作机构与调节机构的一处受力部连接，可通过所述调节机构和传动组件转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作，第二操作机构与调节机构的另一处受力部连接，也可通过所述调节机构和传动组件转换所述可动触点。本发明在通过两个操作机构操作分合闸时，两个操作机构均能够即时将拉力作用至可动触点，减轻单个操作机构的施力负担，从而实现真正意义上的超快速分合闸。

Description

一种快速开关

技术领域

本发明涉及供配电技术领域，具体地说，涉及一种快速开关。

背景技术

断路器是一种快速开关装置，是一种能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器可以用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，在发生严重的过载或者短路及欠压等故障时断路器能自动切断电路。

经研究发现，在电路出现故障时，通常采用上级断路器分闸以达到切除故障的效果。但是分闸动作慢，在电弧故障发生后30ms-40ms内实现分闸以切除故障，会造成电压敏感负荷停运，给用户造成重大经济损失，如变频调速装置等，同时可能对系统变压器和故障点造成大的伤害。而中压系统断路器故障情况时有发生，多数为断路器拒动，据不完全统计，2016年中压断路器故障有85％以上的现象是断路器拒动，原因包含了机构卡死，控制部分死机，控制回路短路，储能电机故障等。

为此，申请人在先申请了公告号为CN109671595B的中国专利，其中公开了一种开关，其中提出第一操作机构和第二操作机构通过传动机构串联式连接，第一操作机构再连接动触头的技术方案，从而可以通过第一操作机构和第二操作机构同时动作，而实现快速分闸，也可以在一个操作机构失效时，另一个操作机构动作，实现双保险式的分合闸。但是此种第一操作机构和第二操作机构相串联的连接方式，其中在常速分闸通过第二操作机构操动时，第二操作机构需要带动连通壳体在内第一操作机构整体运动，会为第一操作机构带来较大的工作负担，并且在第一操作机构和第二操作机构同时动作实现超快速分闸时，第二操作机构无法即时地将拉力作用在动触点，也就难以在第一时刻为第一操作机构的动作减轻施力负担，也难以实现真正意义上的超快速分闸。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中，串联式连接的设置两个操作机构在共同动作分闸时，第二操作机构难以在第一时刻辅助第一操作机构分闸，即难以为第一操作机构的动作减轻施力负担的问题，本发明提供一种快速开关，改进两个操作机构的设置方式，可以在线路正常工作时，通过常速操作机构实现常速分合闸，在线路发生故障时，通过快速操作机构实现快速分合闸，而且两个操作机构操作分合闸时，两个操作机构能够即时将拉力作用至可动触点，减轻单个操作机构的施力负担，从而实现真正意义上的超快速分合闸。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种快速开关，可使可动触点相对固定触点在闭合位置和断开位置进行转换，包括：

灭弧室，具备灭弧腔，以容纳所述可动触点和固定触点，还具备与可动触点相连接的传动组件，传动组件至少部分伸出所述灭弧腔；

调节机构，连接所述传动组件伸出灭弧腔的一部分，沿偏离所述可动触点运动方向上分布有两处受力部，以施力至传动组件，驱动所述可动触点与固定触点相互接触或分离；

第一操作机构，连接至所述调节机构的一处受力部，可通过所述调节机构和传动组件转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作；

第二操作机构，连接至所述调节机构的另一处受力部，可通过所述调节机构和传动组件转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述第一操作机构完成所述可动触点在闭合位置和断开位置转换操作的时间短于第二操作机构。

进一步地，所述快速开关还包括控制系统，分别向所述第一操作机构和第二操作机构发送工作指令，指示所述第一操作机构和第二操作机构转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述调节机构包括对应所述第一操作机构和第二操作机构设置的脱离器，所述控制系统在第一操作机构或第二操作机构发生故障时，向所述脱离器发送工作指令，所述工作指令用于指示所述脱离器脱离发生故障的所述第一操作机构或第二操作机构。

进一步地，所述控制系统用于在线路正常工作时，向第二操作机构发送工作指令，所述工作指令用于指示所述第二操作机构转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述控制系统用于在线路故障时，向第一操作机构发送工作指令，所述工作指令用于指示所述第一操作机构转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述控制系统用于在线路故障时，同时向第一操作机构和第二操作机构发送工作指令，所述工作指令用于指示所述第一操作机构和第二操作机构共同转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述可动触点自闭合位置向断开位置转换，或自断开位置向闭合位置转换的过程中，所述调节机构的两处受力部分别由所述第一操作机构和/或第二操作机构驱动作同向运动。

进一步地，所述可动触点自闭合位置向断开位置转换，或自断开位置向闭合位置转换的过程中，所述调节机构的两处受力部分别由所述第一操作机构和/或第二操作机构驱动作反向运动。

进一步地，所述调节机构两处受力部之间具有受力支点，以形成杠杆受力结构。

进一步地，所述第一操作机构选用电磁斥力机构，所述第二操作机构选用弹簧操作机构。

进一步地，所述第一操作机构选用电磁斥力机构，所述第二操作机构选用永磁机构。

进一步地，所述第一操作机构和第二操作机构均包括：

机构外壳，其内部形成筒状空间；

动作部件，至少部分位于所述筒状空间内，所述动作部件可沿所述筒状空间中轴线方向运动，从而使得可动触点在闭合位置和断开位置转换。

进一步地，所述第一操作机构的动作部件包括：

驱动盘，呈盘状结构，容置于所述筒状空间内；

第一运动杆，其自所述驱动盘的第一面沿所述筒状空间中间轴线方向延伸，其前端自所述机构外壳的第一面伸出，连接至所述调节机构的一处受力部；

第一驱动组件，驱动所述驱动盘沿所述筒状空间中间轴线方向运动，从而转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述第二操作机构的动作部件包括：

动铁芯，容置于所述筒状空间内；

第二运动杆，其自所述动铁芯的第一端沿所述筒状空间中间轴线方向延伸，其前端自所述机构外壳的第一面伸出，连接至所述调节机构的另一处受力部；

第二驱动组件，驱动所述动铁芯沿所述筒状空间中间轴线方向运动，从而转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

进一步地，所述第一操作机构还包括：

合闸保持组件，固定于所述筒状空间内靠近第一面的第一侧，用于保持所述动作部件的合闸状态；

分闸保持组件，固定于所述筒状空间内靠近第二面的第二侧，用于保持所述动作部件的分闸状态。

进一步地，所述第二操作机构还包括：

分、合闸保持组件，固定于所述筒状空间内第一面和第二面之间，用于保持所述动作部件的分闸状态和合闸状态。

进一步地，所述快速开关还包括：

保持部件，独立于所述第一操作机构和第二操作机构之外，设置在所述灭弧室和调节机构之间，用于保持所述灭弧室的分闸状态和合闸状态。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明提供的快速开关，将第一操作机构和第二操作机构均与调节机构连接，从而实现二者的并联式连接，在使用时，可以在线路正常工作时，可以通过第二操作机构实现常速分合闸，在线路发生故障时，通过第一操作机构实现快速分合闸，还可以通过第一操作机构和第二操作机构同时动作来实现超快速分闸，并且在通过两个操作机构操作分合闸时，两个操作机构均能够即时将拉力作用至可动触点，减轻单个操作机构的施力负担，从而实现真正意义上的超快速分合闸。

附图说明

图1为本实施例中快速开关的结构示意图；

图2为本实施例中快速开关的结构示意图；

图3为本实施例中快速开关的结构示意图；

图4为本实施例中快速开关的结构示意图；

图5为本实施例中快速开关的结构示意图；

图6为本实施例中快速开关的结构示意图；

图7为本实施例中快速开关的结构示意图；

图8为本实施例中快速开关的结构示意图。

图中：

1、灭弧室；2、传动组件；3、调节机构；301、受力部；302、受力支点；4、第一操作机构；401、驱动盘；402、第一运动杆；403、第一驱动组件；404、合闸保持组件；405、分闸保持组件；5、第二操作机构；501、动铁芯；502、第二运动杆；503、第二驱动组件；504、分、合闸保持组件；6、机构外壳；601、筒状空间；7、保持部件。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

在实际应用中，断路器分为快速断路器和普通断路器，普通断路器多采用永磁机构或弹簧机构进行驱动，其分闸动作比较慢，而快速断路器多采用电磁斥力机构进行驱动，在分合闸时本身的运动强度较大，长时间使用会导致疲劳损坏，降低整个装置使用寿命及智能电网系统的安全性。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，本发明实施例提供了一种快速开关，可使可动触点相对固定触点在闭合位置和断开位置进行转换，其包括：具备灭弧腔的灭弧室1，以容纳可动触点和固定触点，还具备与可动触点相连接的传动组件2，传动组件2至少部分伸出灭弧腔；连接传动组件2伸出灭弧腔的一部分的调节机构3，其沿偏离可动触点运动方向上分布有两处受力部301，以施力至传动组件2，驱动可动触点与固定触点相互接触或分离；连接至调节机构3的一处受力部301的第一操作机构4，可通过调节机构3和传动组件2转换可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作；连接至调节机构3的另一处受力部301的第二操作机构5，可通过调节机构3和传动组件2转换可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作；其中第一操作机构4完成可动触点在闭合位置和断开位置转换操作的时间与第二操作机构5不同。优选地，第一操作机构4完成可动触点在闭合位置和断开位置转换操作的时间短于第二操作机构5。

快速开关还包括控制系统，分别向第一操作机构4和第二操作机构5发送工作指令，指示第一操作机构4和第二操作机构5转换可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

具体的，控制系统用于在线路正常工作时，向第二操作机构5发送工作指令，工作指令用于指示第二操作机构5转换可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

在线路故障时，控制系统向第一操作机构4发送工作指令，工作指令用于指示第一操作机构4转换可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

将第一操作机构4和第二操作机构5均与调节机构3连接，从而实现二者的并联式连接，在使用时，可以在线路正常工作时，可以通过第二操作机构5实现常速分合闸，在线路发生故障时，通过第一操作机构4实现快速分合闸，可以应用在更多场景中。

在另一种可能的实施例中，控制系统用于在线路故障时，同时向第一操作机构4和第二操作机构5发送工作指令，工作指令用于指示第一操作机构4和第二操作机构5共同转换可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作，以此实现超快速分闸。通过两个操作机构操作分合闸时，两个操作机构均能够即时将拉力作用至可动触点，减轻单个操作机构的施力负担，从而实现真正意义上的超快速分合闸，并且在某一个操作机构发生故障时，也可以通过另一个操作机构正常分合闸，提升开关稳定性能。

另外，现有技术中操作机构容易出现故障，动作杆容易出现断裂等损伤，而两个操作机构相串联的方式，一旦其中一个操作机构发生故障，便会导致另一个操作机构也无法工作，从而导致开关整体失效，例如靠近灭弧室的第一操作机构传动杆断裂，则两个操作机构均无法将拉力传递至灭弧室内动触头，从而将导致开关失效。而本实施例中的快速开关，在第一操作机构或第二操作机构发生损伤，其传动杆发生断裂时，另外一个操作机构仍可正常工作，从而可以提升开关整体的稳定性能。

更进一步的，本实施例中的调节机构3包括对应第一操作机构4和第二操作机构5设置的脱离器，控制系统在第一操作机构4或第二操作机构5发生故障时，向脱离器发送工作指令，工作指令用于指示所述脱离器脱离发生故障的第一操作机构4或第二操作机构5，即在其中一个操作机构发生故障时，可以通过脱离器使得其脱离，从而不会影响另外一个操作机构的正常工作，大大提升了开关的稳定可靠性能。

另外，本实施例中的第一操作机构4可以选用电磁斥力机构，第二操作机构5选用弹簧操作机构，也可以第一操作机构4选用电磁斥力机构，第二操作机构5选用永磁机构，只需满足可以常速分闸和快速分闸即可。

需要说明的是，对于线路状态可以由控制系统自行监测，也可以由其他设备进行监测，之后将监测结果发送给控制系统，也就是说此处对于控制系统如何获得线路状态的方式不做具体限定。

下面结合说明书附图对本发明提供的各个实施例作进一步地详细描述，其中第一操作机构4均采用电磁斥力机构，第二操作机构5均采用永磁机构。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种快速开关的结构示意图，第一操作机构4和第二操作机构5均包括：内部形成筒状空间601的机构外壳6；至少部分位于筒状空间601内的动作部件，动作部件可沿筒状空间601中轴线方向运动，从而使得可动触点在闭合位置和断开位置转换。

具体的，第一操作机构4的动作部件包括：呈盘状结构，容置于筒状空间601内的驱动盘401；自驱动盘401的第一面沿筒状空间601中间轴线方向延伸的第一运动杆402，其前端自机构外壳6的第一面伸出，连接至调节机构3的一处受力部301；驱动驱动盘401沿筒状空间601中间轴线方向运动的第一驱动组件403，转换可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

第二操作机构5的动作部件包括：容置于筒状空间601内的动铁芯501；自动铁芯501的第一端沿筒状空间601中间轴线方向延伸的第二运动杆502，其前端自机构外壳6的第一面伸出，连接至调节机构3的另一处受力部301；驱动动铁芯501沿筒状空间601中间轴线方向运动的第二驱动组件503，转换可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

如此在线路正常工作时，由永磁机构构成的第二操作机构5实现常速分合闸，在线路故障时，有电磁斥力机构构成的第一操作机构4实现快速分合闸。并且在永磁机构单独动作时，其只需也带动驱动盘401动作，而不需带动电磁斥力机构整体动作，可以减轻永磁机构的施力负担，并且永磁机构与可动触点之间传动距离较短，在线路正常工作时，也能实现较快速的分合闸。

另外，在线路故障需要实现更快速的分合闸时，由电磁斥力机构和永磁机构共同作用，通过调节机构3和传动组件2共同转换可动触点，二者的力可以同时叠加，共同作用，可以减轻电磁斥力机构独立分合闸的施力负担，延长操作机构的使用寿命。

第一操作机构4和第二操作机构5的配合有两种方式，如图1-图4所示，可动触点自闭合位置向断开位置转换，或自断开位置向闭合位置转换的过程中，调节机构3的两处受力部分别由所述第一操作机构4和/或第二操作机构5驱动作同向运动，落实到具体结构中，第一操作机构4和第二操作机构5中的动作部件可以作同向运动。

在另外一种可能的实施例中，如图5-图8所示，可动触点自闭合位置向断开位置转换，或自断开位置向闭合位置转换的过程中，调节机构3的两处受力部分别由所述第一操作机构4和/或第二操作机构5驱动作反向运动，落实到具体结构中，第一操作机构4和第二操作机构5中的动作部件作反向运动。其中，调节机构3两处受力部301之间具有受力支点302，以形成杠杆受力结构。

如图1、图3、图5和图6所示，第一操作机构4还包括：固定于筒状空间601内靠近第一面的第一侧，用于保持动作部件的合闸状态的合闸保持组件404；固定于筒状空间601内靠近第二面的第二侧的分闸保持组件405，用于保持动作部件的分闸状态。其中合闸保持组件404和分闸保持组件405均可以采用磁体。

如图1、图2、图5和图7所示，第二操作机构5还包括：固定于筒状空间601内第一面和第二面之间的分、合闸保持组件504，用于保持动作部件的分闸状态和合闸状态。其中分、合闸保持组件504可以采用磁体。

以上各操作机构的保持组件均设置在机构壳体之内，可以节省空间，提高装置的紧密度，其中，既可以单独在第一操作机构4或第二操作机构5中设置保持机构，又可以在第一操作机构4和第二操作机构5中均设置保持机构。

在某些特殊场景，机构壳体内不适宜设置保持机构，如图4和图8所示，还可以将保持部件7独立于第一操作机构4和第二操作机构5之外，设置在灭弧室1和调节机构3之间，用于保持灭弧室1的分闸状态和合闸状态。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的普通技术人员应当了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都应落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (18)

1.一种快速开关，可使可动触点相对固定触点在闭合位置和断开位置进行转换，其特征在于，包括：

灭弧室(1)，具备灭弧腔，以容纳所述可动触点和固定触点，还具备与可动触点相连接的传动组件(2)，传动组件(2)至少部分伸出所述灭弧腔；

调节机构(3)，连接所述传动组件(2)伸出灭弧腔的一部分，沿偏离所述可动触点运动方向上分布有两处受力部(301)，以施力至传动组件(2)，驱动所述可动触点与固定触点相互接触或分离；

第一操作机构(4)，连接至所述调节机构(3)的一处受力部(301)，可通过所述调节机构(3)和传动组件(2)转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作；

第二操作机构(5)，连接至所述调节机构(3)的另一处受力部(301)，可通过所述调节机构(3)和传动组件(2)转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

2.根据权利要求1所述的快速开关，其特征在于，所述第一操作机构(4)完成所述可动触点在闭合位置和断开位置转换操作的时间短于第二操作机构(5)。

3.根据权利要求1或2所述的快速开关，其特征在于，所述快速开关还包括控制系统，分别向所述第一操作机构(4)和第二操作机构(5)发送工作指令，指示所述第一操作机构(4)和第二操作机构(5)转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

4.根据权利要求3所述的快速开关，其特征在于，所述调节机构(3)包括对应所述第一操作机构(4)和第二操作机构(5)设置的脱离器，所述控制系统在第一操作机构(4)或第二操作机构(5)发生故障时，向所述脱离器发送工作指令，所述工作指令用于指示所述脱离器脱离发生故障的所述第一操作机构(4)或第二操作机构(5)。

5.根据权利要求3所述的快速开关，其特征在于，所述控制系统用于在线路正常工作时，向第二操作机构(5)发送工作指令，所述工作指令用于指示所述第二操作机构(5)转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

6.根据权利要求3所述的快速开关，其特征在于，所述控制系统用于在线路故障时，向第一操作机构(4)发送工作指令，所述工作指令用于指示所述第一操作机构(4)转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

7.根据权利要求3所述的快速开关，其特征在于，所述控制系统用于在线路故障时，同时向第一操作机构(4)和第二操作机构(5)发送工作指令，所述工作指令用于指示所述第一操作机构(4)和第二操作机构(5)共同转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

8.根据权利要求1或2所述的快速开关，其特征在于，所述可动触点自闭合位置向断开位置转换，或自断开位置向闭合位置转换的过程中，所述调节机构(3)的两处受力部(301)分别由所述第一操作机构(4)和/或第二操作机构(5)驱动作同向运动。

9.根据权利要求1或2所述的快速开关，其特征在于，所述可动触点自闭合位置向断开位置转换，或自断开位置向闭合位置转换的过程中，所述调节机构(3)的两处受力部(301)分别由所述第一操作机构(4)和/或第二操作机构(5)驱动作反向运动。

10.根据权利要求9所述的快速开关，其特征在于，所述调节机构(3)两处受力部(301)之间具有受力支点(302)，以形成杠杆受力结构。

11.根据权利要求1或2所述的快速开关，其特征在于，所述第一操作机构(4)选用电磁斥力机构，所述第二操作机构(5)选用弹簧操作机构。

12.根据权利要求1或2所述的快速开关，其特征在于，所述第一操作机构(4)选用电磁斥力机构，所述第二操作机构(5)选用永磁机构。

13.根据权利要求12所述的快速开关，其特征在于，所述第一操作机构(4)和第二操作机构(5)均包括：

机构外壳(6)，其内部形成筒状空间(601)；

动作部件，至少部分位于所述筒状空间(601)内，所述动作部件可沿所述筒状空间(601)中轴线方向运动，从而使得可动触点在闭合位置和断开位置转换。

14.根据权利要求13所述的快速开关，其特征在于，所述第一操作机构(4)的动作部件包括：

驱动盘(401)，呈盘状结构，容置于所述筒状空间(601)内；

第一运动杆(402)，其自所述驱动盘(401)的第一面沿所述筒状空间(601)中间轴线方向延伸，其前端自所述机构外壳(6)的第一面伸出，连接至所述调节机构(3)的一处受力部(301)；

第一驱动组件(403)，驱动所述驱动盘(401)沿所述筒状空间(601)中间轴线方向运动，从而转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

15.根据权利要求13所述的快速开关，其特征在于，所述第二操作机构(5)的动作部件包括：

动铁芯(501)，容置于所述筒状空间(601)内；

第二运动杆(502)，其自所述动铁芯(501)的第一端沿所述筒状空间(601)中间轴线方向延伸，其前端自所述机构外壳(6)的第一面伸出，连接至所述调节机构(3)的另一处受力部(301)；

第二驱动组件(503)，驱动所述动铁芯(501)沿所述筒状空间(601)中间轴线方向运动，从而转换所述可动触点，使其在闭合位置和断开位置进行转换操作。

16.根据权利要求13所述的快速开关，其特征在于，所述第一操作机构(4)还包括：

合闸保持组件(404)，固定于所述筒状空间(601)内靠近第一面的第一侧，用于保持所述动作部件的合闸状态；

分闸保持组件(405)，固定于所述筒状空间(601)内靠近第二面的第二侧，用于保持所述动作部件的分闸状态。

17.根据权利要求13所述的快速开关，其特征在于，所述第二操作机构(5)还包括：

分、合闸保持组件(504)，固定于所述筒状空间(601)内第一面和第二面之间，用于保持所述动作部件的分闸状态和合闸状态。

18.根据权利要求1或2所述的快速开关，其特征在于，所述快速开关还包括：

保持部件(7)，独立于所述第一操作机构(4)和第二操作机构(5)之外，设置在所述灭弧室(1)和调节机构(3)之间，用于保持所述灭弧室(1)的分闸状态和合闸状态。