CN117854974A - 隔离开关触指、隔离开关单元及相序转换用隔离开关 - Google Patents

Abstract

隔离开关触指、隔离开关单元及相序转换用隔离开关，涉及隔离开关技术领域，用于解决现有相序转换隔离开关使用过程中存在的触指磨损严重、隔离开关布置不灵活的问题。隔离开关触指包括弹簧片、软连接件和触块，所述弹簧片的一端与软连接件的一端固定连接，所述触块固定在软连接件的另一端，且所述软连接件的另一端位于触块和弹簧片的另一端之间。隔离开关单元包括触指，相序转换用隔离开关包括五相隔离开关单元。本发明的触指在触块和弹簧片之间设置有软连接件，相比常规的纯铜板形式的触指结构，柔性更强，受温度影响相对较小，可提高通流能力和机械寿命；本发明的相序转换用隔离开关，可实现隔离开关单元的灵活组合和布置。

Description

隔离开关触指、隔离开关单元及相序转换用隔离开关

技术领域

本发明涉及隔离开关技术领域，具体地说是一种隔离开关触指、隔离开关单元及相序转换用隔离开关。

背景技术

高压隔离开关是发电厂和变电站电气系统中重要的开关电器，用于将电气设备与带电部分隔离，以保证被隔离的电气设备能安全的进行检修。某些抽水蓄能采用的发电机相较于常规火电、水电发电机有所不同，其机组由可逆水泵水轮机和发电电动机组成，可实现发电和抽水两个工况切换。与其配套的相序转换用隔离开关不仅要满足较大额定电流通流能力外，还应具备实现相序转换的功能。

目前，抽水储能电站相序转换用隔离开关技术主要由国外掌握，国内一直依赖于整体进口，购置和维护成本高昂且为能源安全带来了不稳定性。国内在运行的相序转换用隔离开关最高额定电流为12500A，操作寿命10000次。随着抽水蓄能采用的发电机容量的不断增大以及用电需求的不断升高，额定电流需求可能会达到16000A，操作寿命可能会达到20000次甚至更高。

目前，国内使用的抽水储能电站相序转换用隔离开关，在使用中主要存在以下缺陷：（1）布置形式不灵活；合资厂家的隔离开关多采用两种形式，第一种是五相隔离开关组合型，布置形式为上二下三，下三相为一体式结构，上二相也为一体式结构。第二种是三相隔离开关集约型，三相隔离开关均位于同一底架上，其中两相隔离开关为双工位设计。由于仅有上述两种不同结构形式的隔离开关，这就要求在电站设计初期按照现有相序转换隔离开关的结构方式二选一进行母线洞高度以及母线布置的设计。（2）模块化较差；上述两种结构的相序转换隔离开关，由于多相之间整体性高，导致单相模块化较低，导致检修维护时零部件互换性较差，拆装过程繁琐，间接导致了维修成本较高、维修周期较长。（3）通流额定电流能力低；国内在运行的相序转换用隔离开关最高额定电流均为12500A，随着抽水蓄能采用的发电机容量的不断增大以及用电需求的不断升高，额定电流及操作寿命需求可能会达到16000A甚至更高。（4）机械寿命低、操作稳定性差；国内在运行的相序转换用隔离开关最高操作寿命均为10000次，随着用电需求的不断升高，其每日操作次数会更频繁，操作寿命需求可能会达到20000次甚至更高。现有在用相序转换用隔离开关，出现问题占比较大的多为传动部件损坏及触头触指磨损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔离开关触指、隔离开关单元及相序转换用隔离开关，用于解决现有相序转换隔离开关使用过程中存在的触指磨损严重、隔离开关布置不灵活的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：隔离开关触指，包括弹簧片、软连接件和触块，所述弹簧片的一端与软连接件的一端固定连接，所述触块固定在软连接件的另一端，且所述软连接件的另一端位于触块和弹簧片的另一端之间。

进一步地，所述软连接件由若干铜片叠压而成，且所述铜片的对应端之间固定成为一个整体。

进一步地，所述弹簧片的另一端具有折边，所述折边与软连接件的另一端接触。

本发明还提供一种隔离开关单元，包括底架、静侧导电座、动侧导电座、动触头、主刀传动组件、地刀传动组件、接地刀、地刀操作机构和主刀操作机构，所述静侧导电座和动侧导电座均通过支撑绝缘子固定在底架上，所述主刀操作机构和地刀操作机构均设置在底架上，所述主刀操作机构通过传动组件与动触头连接，所述地刀操作机构通过地刀传动组件与接地刀连接，所述动触头的一端沿直线与动侧导电座滑动连接，所述动侧导电座和静侧导电座的端部均具有触指，所述主刀操作机构动作时通过主刀传动组件驱使动触头的一端沿动侧导电座滑动，使得所述动触头的另一端与静侧导电座上的触指接触实现合闸。

进一步地，所述动触头、静侧导电座和动侧导电座均为圆筒形结构，所述触指在静侧导电座和动侧导电座的端部沿周向均匀设置。

进一步地，所述动触头通过悬挂组件与动侧导电座滑动连接，所述悬挂组件包括固定支架、导轨、滑块和转接板，所述固定支架固定于动侧导电座的内侧，所述导轨固定在固定支架上，所述滑块与导轨滑动连接，所述转接板的一端与滑块固定连接，所述转接板的另一端延伸至动触头内侧与动触头固定连接。

进一步地，所述静侧导电座和动侧导电座的外壁均具有散热器。

进一步地，所述主刀传动组件包括传动轴、主动拐臂、下推杆、下拐臂、传动杆、连接板、上推杆和上拐臂，所述传动轴和传动杆均与底架转动连接，所述传动轴的一端与主刀操作机构的输出端固定连接，所述传动轴的另一端与主动拐臂的一端固定连接，所述主动拐臂的另一端与下推杆的一端铰链连接，所述下推杆的另一端与下拐臂的一端铰链连接，所述下拐臂的另一端与传动杆的一端固定连接，所述传动杆的另一端与上拐臂的一端固定连接，所述上拐臂的另一端与上推杆的一端铰链连接，所述上推杆的另一端与连接板铰链连接，所述连接板与动触头固定连接。

进一步地，所述底架的顶部具有外壳，所述静侧导电座、动侧导电座、主刀传动组件、地刀传动组件、接地刀和动触头均位于外壳内侧。

本发明还提供一种相序转换用隔离开关，包括五相隔离开关单元。

本发明的有益效果是：本发明的触指在触块和弹簧片之间设置有软连接件，相比常规的纯铜板形式的触指结构，柔性更强，受温度影响相对较小，可提高通流能力和机械寿命；本发明的隔离开关单元，动触头与动侧导电座滑动连接，相比常规采用轴承导向连接方式，间隙更小、承载能力更强，可有效保证动触头与触指的良好接触，提高机械使用寿命；本发明的相序转换用隔离开关，包含五相独立的隔离开关单元，可实现隔离开关单元的灵活组合和布置，有效解决现场安装空间受限问题。

附图说明

图1为本发明的单相隔离开关单元的三维图；

图2为图1中去除上壳体和中壳体后的示意图；

图3为图2中的A处局部放大图；

图4为触指的三维图；

图5为图4中的B处局部放大图；

图6为主刀传动组件的三维图；

图7为悬挂组件和动触头的三维装配图；

图8为散热器的三维图；

图9为接地刀的侧视图；

图中：1底架，11支腿，2外壳，21上壳体，211散热片，22中壳体，221主刀观察窗，23下壳体，231地刀观察窗，3地刀操作机构，3′主刀操作机构，4支撑绝缘子，5接地刀，51接地刀支架，52刀臂，53摆臂，54静触头，6导电座支架，7静侧导电座，7′动侧导电座，8触指，81弹簧片，811折边，82软连接件，821铜片，83触块，84压板，9动触头，10悬挂组件，101固定支架，102导轨，103滑块，104转接板，11主刀传动组件，111上拐臂，112上推杆，113连接板，114下拐臂，115下推杆，116主动拐臂，117传动轴，118传动杆，12散热器，121翅片，122铜管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的隔离开关触指、隔离开关单元和相序转换隔离开关分别进行详细描述。

如图4、图5所示，隔离开关触指8包括弹簧片81、软连接件82和触块83，弹簧片81的一端与软连接件82的一端固定连接，触块83固定在软连接件82的另一端，且软连接件82的另一端位于触块83和弹簧片81的另一端之间。软连接件82与触块83之间采用螺栓紧固压接，软连接件82的设置，使得触块83和弹簧片81之间弹性连接、柔性连接，进而整个触指8受温度影响相对较小，可提高整体的通流能力和机械使用寿命。如图5所示，软连接件82由若干铜片821叠压而成，且铜片821的对应端之间焊接固定成为一个整体。弹簧片81的另一端具有折边811，折边811的设置得弹簧片81的另一端成“U”形结构，折边811与软连接件82的另一端接触。折边811的设置，可以增大弹簧片81的弹性，并增强触块83与动触头9之间的接触力度。构成软连接件82的弹簧片821包括三段，位于端部的两段近似平行设置，位于中间的一段将位于端部的两段连接在一起，且位于中间的一段相对弹簧片81倾斜设置。为便于整个触指8的装配，如图4所示，在弹簧片81的一端设置有压板84，压板84和软连接件82将弹簧片81的一端夹在中间。安装时，在压板84和软连接件82上穿插螺栓，并通过螺栓将触指8的一端与隔离开关的导电座固定连接在一起。

本发明的触指结构，相对于现有常规的纯铜板形式的触指，柔性更强，在提高机械使用寿命的同时，通流能力增强。

本发明还提供一种包含上述触指8的隔离开关单元，如图1、图2所示，隔离开关单元还包括底架1、外壳2、静侧导电座7、动侧导电座7′、动触头9、主刀传动组件11、地刀传动组件、接地刀5、地刀操作机构3和主刀操作机构3′。底架1为隔离开关单元的支撑部件，底架1的底部设有支腿11。如图2所示，静侧导电座7和动侧导电座7′均通过竖向设置的支撑绝缘子4固定在底架1上。如图1所示，在底架1的顶部设有外壳2，外壳2包括自上而下依次设置的上壳体21、中壳体22和下壳体23，上壳体21和中壳体22之间、中壳体22和下壳体23之间均通过螺栓或螺钉固定连接。支撑绝缘子4的底部与下壳体23固定连接，支撑绝缘子4的顶部与对应的静侧导电座7或动侧导电座7′固定连接。如图2所示，为增强静侧导电座7和动侧导电座7′的稳定性，在静侧导电座7和动侧导电座7′的侧壁与下壳体23之间还设有导电座支架6，导电座支架6与支撑绝缘子4相交设置，进而从侧向增强静侧导电座7和动侧导电座7′的稳定性。

如图2所示，主刀操作机构3′和地刀操作机构3均设置在底架1上，主刀操作机构3′通过主刀传动组件11与动触头9连接，地刀操作机构3通过地刀传动组件与接地刀5连接。动触头9的一端沿直线与动侧导电座7′滑动连接，动侧导电座7′和静侧导电座7的端部均具有触指8，主刀操作机构3′动作时通过主刀传动组件11驱使动触头9的一端沿动侧导电座7′滑动，使得动触头9的另一端与静侧导电座7上的触指8接触实现合闸。

如图2所示，动触头9、静侧导电座7和动侧导电座7′均为圆筒形结构，且三者同轴线设置。如图3所示，触指8在静侧导电座7和动侧导电座7′的端部沿周向均匀设置，即静侧导电座7和动侧导电座7′上的触指8围成环形。触指8的压板81和静侧导电座7的端部、压板81和动侧导电座7′的端部之间通过螺栓固定连接。如图7所示，动触头9通过悬挂组件10与动侧导电座7′滑动连接，悬挂组件包括固定支架101、导轨102、滑块103和转接板104，固定支架101固定于动侧导电座7′的内侧，导轨102固定在固定支架101上，滑块103与导轨102滑动连接，转接板104的一端与滑块103固定连接，转接板104的另一端延伸至动触头9内侧与动触头9固定连接。沿轴向推动动触头9时，在滑块103和导轨102之间的直线滑动导向作用下，动触头9沿轴向靠近或远离静侧导电座7。当动触头9靠近静侧导电座7时，动触头9的端部逐渐伸入环形设置的触指8的触块83之间并挤压触块83，在弹簧片81的弹性作用下，触块83与动触头9保持接触且压紧，进而实现动侧导电座7′和静侧导电座7的合闸。当动触头9远离静侧导电座7时，动触头9的端部逐渐从环形设置的触指8的触块83之间脱出，进而实现动侧导电座7′和静侧导电座7的分闸。

如图2所示，为对静侧导电座7和动侧导电座7′进行散热，在对静侧导电座7和动侧导电座7′的外壁均具有散热器12。如图8所示，散热器12包括若干翅片121和若干铜管122，若干翅片121平行等间距设置，翅片121之间穿插有铜管122。散热器12的结构为现有技术，不再赘述。散热器12在静侧导电座7和动侧导电座7′上均设置有多个，进而通过散热器12的设置保证静侧导电座7和动侧导电座7′的散热效果。

如图6所示，主刀传动组件11包括传动轴117、主动拐臂116、下推杆115、下拐臂114、传动杆118、连接板113、上推杆112和上拐臂111，传动轴117和传动杆118均竖向设置，且传动轴117和传动杆118均与底架1转动连接，传动轴117的一端与主刀操作机构3′的输出端固定连接，传动轴117的另一端与主动拐臂116的一端固定连接，主动拐臂116的另一端与下推杆115的一端铰链连接，下推杆115的另一端与下拐臂114的一端铰链连接，下拐臂114的另一端与传动杆118的一端固定连接，传动杆118的另一端与上拐臂111的一端固定连接，上拐臂111的另一端与上推杆112的一端铰链连接，上推杆112的另一端与连接板113的中部铰链连接，连接板113沿动触头9的径向设置并与远离静侧导电座7的动触头9的一端固定连接。整个主刀传动组件11形成双拐臂结构，主刀操作机构3′动作驱使传动轴117旋转时，带动主动拐臂116在水平面内的旋转，进而通过下推杆115推动或拉动下拐臂114绕传动杆118轴向的转动，进而带动传动杆118的旋转，进而带动上拐臂114绕传动杆118的旋转，进而通过上推杆112推动或拉动连接板113带动动触头9的移动，且动触头9的移动轨迹为动触头9轴向所在的直线。动触头9移动时，动触头9的一端相对动侧导电座7′移动，动触头9的另一端则靠近或远离静侧导电座7。

如图2、图9所示，接地刀5包括接地刀支架51、刀臂52、摆臂53和静触头54，接地刀支架51固定在下壳体23上，刀臂52的下端与接地刀支架51铰链连接，刀臂52的上端具有静触头54，摆臂53为绝缘材质，摆臂53的一端与刀臂52铰链连接，摆臂53的另一端通过地刀传动组件与地刀操作机构3连接。地刀操作机构3动作时，通过地刀传动组件带动摆臂53的摆动，进而拉动刀臂52绕接地刀支架51的摆动，进而实现静触头54与静侧导电座7或动侧导电座7′的分合闸。接地刀5、地刀操作机构3和地刀传动组件均设置有两个，地刀操作机构3和地刀传动组件均为现有技术，不再赘述。

为实现对静侧导电座7、动侧导电座7′、主刀传动组件11、地刀传动组件、接地刀5和动触头9的防护，静侧导电座7、动侧导电座7′、主刀传动组件11、地刀传动组件、接地刀5和动触头9均位于外壳内侧。为便于观察接地刀5和主刀的分合闸状态，如图1所示，在下壳体23上设有地刀观察窗231。为便于观察主刀的分合闸状态，在中壳体22上设有主刀观察窗221。外壳2将静侧导电座7、动侧导电座7′、主刀传动组件11、地刀传动组件、接地刀5和动触头9包围起来后，虽起到了保护作用，但降低了静侧导电座7和动侧导电座7′的散热效果，为此，如图1所示，在上壳体21的侧壁设有散热片211。在上壳体21上还可安装避雷器和互感器等附件。本发明的触指8和动触头9均采用石墨烯镀银工艺，增加导电性的同时，提高了表面耐磨性，进而进一步提高通流能力和使用寿命。

本发明还提供一种相序转换用隔离开关，包括五相隔离开关单元，五相隔离开关单元在使用现场可根据需要灵活组合布置。相序转换用隔离开关可用于抽水蓄能电站环境，完成发电和抽水两个工况的切换。本发明的相序转换用隔离开关还可应用于其它使用环境中，通过分合闸实现相序转换。

本发明的触指在触块和弹簧片之间设置有软连接件，相比常规的纯铜板形式的触指结构，柔性更强，受温度影响相对较小，可提高通流能力和机械寿命；本发明的隔离开关单元，动触头通过导轨、滑块组成的直线滑动结构与动侧导电座滑动连接，相比常规采用轴承导向连接方式，间隙更小、承载能力更强，可有效保证动触头与触指的良好接触，提高机械使用寿命；本发明的相序转换用隔离开关，包含五相独立的隔离开关单元，可实现隔离开关单元的灵活组合和布置，有效解决现场安装空间受限问题。

Claims (10)

1.隔离开关触指，其特征在于，包括弹簧片、软连接件和触块，所述弹簧片的一端与软连接件的一端固定连接，所述触块固定在软连接件的另一端，且所述软连接件的另一端位于触块和弹簧片的另一端之间。

2.根据权利要求1所述的隔离开关触指，其特征在于，所述软连接件由若干铜片叠压而成，且所述铜片的对应端之间固定成为一个整体。

3.根据权利要求2所述的隔离开关触指，其特征在于，所述弹簧片的另一端具有折边，所述折边与软连接件的另一端接触。

4.包含权利要求1至3任一项所述的隔离开关触指的隔离开关单元，包括底架、静侧导电座、动侧导电座、动触头、主刀传动组件、地刀传动组件、接地刀、地刀操作机构和主刀操作机构，所述静侧导电座和动侧导电座均通过支撑绝缘子固定在底架上，所述主刀操作机构和地刀操作机构均设置在底架上，所述主刀操作机构通过传动组件与动触头连接，所述地刀操作机构通过地刀传动组件与接地刀连接，其特征在于，所述动触头的一端沿直线与动侧导电座滑动连接，所述动侧导电座和静侧导电座的端部均具有触指，所述主刀操作机构动作时通过主刀传动组件驱使动触头的一端沿动侧导电座滑动，使得所述动触头的另一端与静侧导电座上的触指接触实现合闸。

5.根据权利要求4所述的隔离开关单元，其特征在于，所述动触头、静侧导电座和动侧导电座均为圆筒形结构，所述触指在静侧导电座和动侧导电座的端部沿周向均匀设置。

6.根据权利要求5所述的隔离开关单元，其特征在于，所述动触头通过悬挂组件与动侧导电座滑动连接，所述悬挂组件包括固定支架、导轨、滑块和转接板，所述固定支架固定于动侧导电座的内侧，所述导轨固定在固定支架上，所述滑块与导轨滑动连接，所述转接板的一端与滑块固定连接，所述转接板的另一端延伸至动触头内侧与动触头固定连接。

7.根据权利要求6所述的隔离开关单元，其特征在于，所述静侧导电座和动侧导电座的外壁均具有散热器。

8.根据权利要求4所述的隔离开关单元，其特征在于，所述主刀传动组件包括传动轴、主动拐臂、下推杆、下拐臂、传动杆、连接板、上推杆和上拐臂，所述传动轴和传动杆均与底架转动连接，所述传动轴的一端与主刀操作机构的输出端固定连接，所述传动轴的另一端与主动拐臂的一端固定连接，所述主动拐臂的另一端与下推杆的一端铰链连接，所述下推杆的另一端与下拐臂的一端铰链连接，所述下拐臂的另一端与传动杆的一端固定连接，所述传动杆的另一端与上拐臂的一端固定连接，所述上拐臂的另一端与上推杆的一端铰链连接，所述上推杆的另一端与连接板铰链连接，所述连接板与动触头固定连接。

9.根据权利要求4所述的隔离开关单元，其特征在于，所述底架的顶部具有外壳，所述静侧导电座、动侧导电座、主刀传动组件、地刀传动组件、接地刀和动触头均位于外壳内侧。

10.包含权利要求4-9任一项所述的隔离开关单元的相序转换用隔离开关，其特征在于，所述隔离开关单元设置有五相。