CN201332048Y - 一种气体绝缘的真空负荷开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体绝缘的真空负荷开关，所述真空负荷开关具有真空负荷开关单元、隔离开关单元、导电回路模块、箱体、辅助功能模块；所述真空负荷开关单元、隔离开关单元为一独立的模块单元，且负荷开关单元具有永磁机构；进线端绝缘支柱和出线端绝缘支柱设置在一密封的箱体外部，所述箱体外部还设置有二次接线盒、压力表、分合闸指示窗；所述隔离开关单元、负荷开关单元、连接进线绝缘支柱和负荷开关单元的进线端软连接、连接出线绝缘支柱和隔离开关单元的出线端软连接均设置在所述箱体内部；所述箱体内填充有绝缘气体。本实用新型不受外界环境条件的影响，保证了产品运行的可靠性，实现了模块化、组合化。

Description

一种气体绝缘的真空负荷开关

技术领域

本实用新型涉及到电网中电器装置，特别是一种气体绝缘的真空负荷开关。

背景技术

众所周知，负荷开关在配电网中的运用已比较广泛，在现有技术中，一种是产气灭弧的负荷开关，手动操作，由于自动化程度低，未得到广泛的应用。另一种是生产真空灭弧的负荷开关，操作机构手动机构和简易弹簧机构，敞开式结构，但是，主导电回路和传动部分全裸露在空气中，受外部环境的影响较大，经常发生拒动现象，自动化程度低，可靠性不高。

如FZW16A-12型真空负荷开关，为敞开式结构，手动操作，真空灭弧室并联接入主导电回路中，所有主导电回路和传动部分均暴露在空气中。虽然该结构的真空负荷开关采用了真空灭弧室灭弧，关合负荷电流容量大，结构简单、价格低。但是由于灭弧室只有在分合时起到灭弧作用，所有主导电回路和传动部分暴露在空气中，存在(1)手动操作、自动化程度低；(2)主导电回路和传动部件暴露在空气中易氧化，使用周期短、危险性大；(3)体积大，不适合城市配网使用；(4)本体不带电流互感器，不具备信号采样功能的缺陷。随着电网自动化程度的不断提高，对所使用在电网中开关设备的自动化程度提出了更高的要求，该现有的真空负荷开关已不能满足要求。

另外一种是SF6负荷开关，如主要以ABB公司生产的NXB型SF6负荷开关，韩国生产的SPG型SF6负荷开关，东芝公司生产的PVS型SF6负荷开关为主。其结构全部采用箱式，全焊接、全密封，配用手动或电动弹簧机构，箱体内充SF6气体作绝缘和灭弧用，具有全密封结构设计，户外适应能力强，内装电流互感器，配手动或电动弹簧机构等优点，但是价格昂贵高、结构相对复杂。

为此，本设计人鉴于上述现有负荷开关存在的缺失，本着多年所累积的专业知识、技术、经验，不断致力于真空负荷开关的研发，因而研制出一种更加具有实用性的气体绝缘的真空负荷开关。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能克服上述缺陷的气体绝缘的真空负荷开关，采用模块单元设置，所有导电回路和传动部件与外部空气隔离，不受外界环境条件的影响，结构简单经济，运行可靠性高。

为此，本实用新型的一种气体绝缘的真空负荷开关，其中，所述真空负荷开关具有真空负荷开关单元、隔离开关单元、导电回路模块、箱体、辅助功能模块；所述真空负荷开关单元、隔离开关单元为一独立的模块单元，且负荷开关单元具有永磁机构；进线端绝缘支柱和出线端绝缘支柱设置在一密封的箱体外部，所述箱体外部还设置有二次接线盒、压力表、分合闸指示窗；所述隔离开关单元、负荷开关单元、连接进线绝缘支柱和负荷开关单元的进线端软连接、连接出线绝缘支柱和隔离开关单元的出线端软连接均设置在所述箱体内部；所述箱体内填充有绝缘气体。

如上所述的气体绝缘的真空负荷开关，其中，所述真空负荷开关单元具有绝缘固定在所述箱体内的真空灭弧室，构成真空灭弧室动触头驱动机构的螺杆与绝缘拉杆相连接，所述绝缘拉杆连接绝缘拐臂的一端，所述绝缘拐臂的另一端与所述永磁机构的导向杆相连接，且所述绝缘拐臂能转动；所述永磁机构固定于所述箱体内，其合闸顶板设置在所述导向杆的相反一侧，且端部设有止挡销。

如上所述的气体绝缘的真空负荷开关，其中，所述绝缘拐臂的下部设有分合指示标志板，所述分合闸指示窗设置在与所述标志板对应的位置上。

如上所述的气体绝缘的真空负荷开关，其中，所述隔离开关单元具有与所述箱体绝缘固定连接的接线座，所述出线端软连接与接线座相连接；隔离刀片的一端箱体绝缘铰接连接，另一端在合闸状态能与所述接线座导通连接；绝缘拉杆的一端与所述隔离刀片的中部铰接连接，另一端与一驱动拐臂相连接；所述驱动拐臂和闭锁拐臂设置在一转动轴上，并与转动轴固定为一体；所述转动轴能转动地绝缘固定箱体内。

如上所述的气体绝缘的真空负荷开关，其中，所述隔离开关单元的转动轴的一端能转动地绝缘枢接于箱体内，另一端延伸至所述箱体的外部，与手动操作机构相连接。

如上所述的气体绝缘的真空负荷开关，其中，所述进线端绝缘支柱和出线端绝缘支柱均为一体化设置，具有一组伞裙，其伞裙内置有电压传感器和电流互感器线圈，线圈的二次线通过所述绝缘支柱底部引出。

如上所述的气体绝缘的真空负荷开关，其中，所述进线端绝缘支柱、进线端软连接、设置在真空负荷开关单元内的真空灭弧室、隔离开关单元的隔离刀片、能与连接隔离开关单元相连接的接线座、出线端软连接、出线端绝缘支柱构成所述导电回路模块。

如上所述的气体绝缘的真空负荷开关，其中，所述压力表、二次接线盒、分合闸指示窗以及设置在所述真空负荷开关单元上的分合指示标志板构成所述辅助功能模块。

如上所述的气体绝缘的真空负荷开关，其中，所述永磁机构包括一磁扼筒，在磁扼筒内分设有合闸线圈和分闸线圈，一永磁体设置在合闸线圈和分闸线圈之间，一动铁芯位于磁扼筒中心，并连接有合闸顶杆和导向杆，所述磁扼筒的开口端由端盖盖合。

如上所述的气体绝缘的真空负荷开关，其中，所述真空负荷开关单元还具有一手动分合闸机构，所述手动分合闸机构包括一能转动地密封支承在所述箱体上凸轮轴，所述凸轮轴与设置在所述箱体外部的手柄相连接，所述凸轮能顶抵所述永磁机构的导向杆向所述真空负荷开关分闸方向移动地设置。

与现有技术相比，本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关具备的优点和特点是：

1、本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关分为真空负荷开关单元、隔离开关单元、导电回路、箱体、辅助功能模块，真空负荷开关单元、隔离开关单元为一独立的模块单元，安装在全密封的箱体内，所有导电回路和传动部件与外部空气隔离，不受外界环境条件的影响，提供了一个良好的运行环境，保证了产品运行的可靠性，实现了模块化、组合化。

2、本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关采用了永磁机构技术，为全密封、免维护设计，在机构的选用上采用永磁机构技术，来克服弹簧机构零部件多，在使用中出现的腐蚀、变形、卡涉等不稳定的质量问题。永磁机构由于它结构简单、零部件少(为弹簧机构的1/15)可靠性得到了可靠的保证，为全密封、免维护提供了条件。所有导电回路和传动部件与外部空气隔离，不受外界环境条件的影响。

3、本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关顺应随着新材料、新工艺、新技术的不断出现，真空负荷开关的技术含量得到了很大的提升的状况。采用真空负荷开关，有效降低了整体成本。

4、本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关在绝缘支柱内置电压传感器和电流互感器，对线路进行电流电压信号采样和为保护提供电流信号。同时配合另外设置的微机综合保护控制器，便于监测三相电流和零序电流，并对负荷开关进行保护。同时，本实用新型对隔离开关配用的机构采用手动机构，与负荷开关有强制性的机械闭锁。

5、本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关通过结构的优化设计和模块化的组合，采用全密封、全绝缘、免维护设计，箱体采用全密封焊接技术设计，留有二次接线盒、分合指示观察窗、压力表。所有部件被密封在箱体内，不受外界环境的影响，解决现有负荷开关的缺点。在箱体内充零表压的氮气做为外部绝缘，有效地压缩了空间，使负荷开关的体积更小；绝缘支柱一体化结构设计，合理、防凝露性能好；适合于线路和变电站的安装，简化安装构架，降低成本。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中

图1为本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关主剖视示意图；

图2为图1中本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关左侧示意图；

图3为图1中本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关去掉箱体上部后的俯视示意图；

图4为本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关主视示意图；

图5为本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关进线端绝缘支柱示意图；

图6为图5中本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关进线端绝缘支柱的左视示意图；

图7为本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关中真空负荷开关单元的正视示意图；

图8为图7中真空负荷开关单元的左视示意图；

图9为图7中真空负荷开关单元的显示出安装状况的右视示意图；

图10为本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关的隔离开关单元合闸状态的主视示意图；

图11为本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关的隔离开关单元分闸状态的主视示意图；

图12为本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关的隔离开关单元的俯视示意图；

图13为本实用新型的真空负荷开关单元的永磁机构剖视示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关的技术特征、要解决的技术问题和其达到的技术效果更加明了，下面进一步详细说明本实用新型的具体实施方式。

请首先参见图1，其为本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关主剖视示意图。本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关具有的真空负荷开关单元、隔离开关单元、导电回路、箱体、辅助功能模块，真空负荷开关单元、隔离开关单元为一独立的模块单元，安装在全密封的箱体内。本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关具有一箱体3，在箱体3的上面设置有进线端绝缘支柱1、出线端绝缘支柱2，在箱体3的底面设置有二次接线盒31、压力表32、分合闸指示窗33，隔离开关单元4、负荷开关单元5、进线端软连接11、出线端软连接21设置在箱体3内。请同时参见图2、图3和图4，隔离开关单元4设有手动操作机构40，手动操作机构40连接的操作手柄设置在箱体3外。负荷开关单元5具有永磁机构59，所述永磁机构59可以电动控制，也可通过手动控制，其具有一手动分闸机构50，所述分闸操作机构50连接的操作手柄也设置在箱体3外，箱体上焊有法兰，手动操作机构40、手动分闸机构50与所述箱体3之间均由密封圈密封。隔离开关单元4、负荷开关单元5用螺栓连接在箱体3内固定座上，隔离开关单元4、负荷开关单元5之间具有机械闭锁机构。在所述箱体3内充零表压的氮气做为外部绝缘，从而有效地压缩了空间，使负荷开关的体积更小。

图5和图6分别为本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关进线端绝缘支柱示意图和左视图。所述进线端绝缘支柱1与出线端绝缘支柱2的结构相同，在此仅对进线端绝缘支柱1进行说明。绝缘支柱1为一体化设计，由电流互感器15、导电杆13、固定嵌件14、互感器二次出线端子12组成。所述绝缘支柱1具有一组伞裙10，其上部伞裙10内置有电流互感器15，所述电流互感器的二次线通过绝缘支柱1的底部引出。为了能够将绝缘支柱与箱体3连接牢固，在所述绝缘支柱1的底部还设有固定嵌件14。绝缘支柱1可依现有技术采用憎水性户外环氧树脂材料，用压力凝胶APG工艺生产。

请参见图7到图9，图7为本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关中真空负荷开关单元5的正视示意图，图8为图7中真空负荷开关单元的左视示意图；图9为图7中真空负荷开关单元的显示出安装状况的右视示意图。如图所示，真空负荷开关单元5主要包括和绝缘支架52连接的固定座51，卡设在固定座51上的真空灭弧室53与进线端绝缘支柱1引下的进线相连的软连接11，构成真空灭弧室动触头驱动机构的螺杆54，绝缘拉杆55，压力弹簧56，销57，绝缘拐臂58。，所述绝缘拐臂58的下部与永磁机构59的导向杆591连接，永磁机构59由螺栓592固定到固定座51上，固定座51与绝缘支架52通过螺栓固定连接，真空灭弧室53用螺栓固定在固定座51上，绝缘拐臂58通过销57与绝缘支架52接铰连接，所述绝缘拐臂58的顶部通过螺栓581与绝缘拉杆55的一端相连接，所述绝缘拉杆55的另一端连接所述螺杆54。所述压力弹簧56套设在所述螺栓581上，并设置在绝缘拉杆55的端部与绝缘拐臂58的顶部之间。由永磁机构59的导向杆591的左右运动通过绝缘拐臂58带动真空灭弧室53进行分合操作。负荷开关单元的绝缘支架52通过螺栓521固定在箱体3内的三角架34上。

绝缘拐臂58的下部设有分合指示标志板582，在箱体3的对应位置上设有分合闸指示窗33，可以明显看到分合指示标志板，从而方便操作者了解真空负荷开关是处于合闸位置，还是处于分闸位置。

现说明隔离开关单元，请参见图1和图10、11，其中图10为隔离开关单元合闸状态的主视示意图，图11为隔离开关单元分闸状态的主视示意图。隔离开关单元4主要包括：绝缘座41、接线座42、隔离刀片43、绝缘拉杆44、驱动拐臂45、闭锁拐臂46、转动轴47。绝缘座41固定在图9中的箱体3内的三角架34上，接线座42固定在绝缘座41上，出线端软连接21连接接线座42和出线端绝缘支柱2中的导电杆。隔离刀片43的一端与图7中所示固定座51铰接连接，另一端在合闸状态能与接线座42导通连接。绝缘拉杆44的一端与隔离刀片43的中部铰接连接，另一端与驱动拐臂45相连接，驱动拐臂45和闭锁拐臂46设置在转动轴47上，并与转动轴47固定为一体，转动轴47的一端能转动地固定在绝缘支架52上，所述转动轴47的另一端延伸所述箱体3的外部，密与手动操作机构40相连接。所述转动轴47为能转动地密封支承在所述箱体3。

隔离开关4具有两种工作状态，图10表示的合闸状态和图11表示的分闸状态，分闸可采用手动操作。图12为三相排布的隔离开关俯视图。

导电回路模块由进线端绝缘支柱1、进线端软连接11和真空灭弧室53、固定座51和隔离刀片43、接线座42和出线端软连接21、出线端绝缘支柱2构成。辅助功能模块由压力表32、二次接线盒31、分合闸指示窗33、分合指示标志板582构成。

图13为本实用新型的真空负荷开关的永磁机构59的剖视图示意图。永磁机构59具有合闸顶杆590、合闸线圈593、动铁芯594、磁扼筒595、永磁体596、分闸线圈597、导向杆591、端盖598，永磁机构59包括一磁扼筒599，在磁扼筒599内分设有合闸线圈593和分闸线圈597，一永磁体596设置在合闸线圈593和分闸线圈597之间，一动铁芯594位于磁扼筒599中心，并连接有合闸顶杆590和导向杆591，磁扼筒599至少一端为开口端，由端盖598盖合。所述永磁机构59用螺栓592固定在密封的箱体3内，与传动部件相连，具体是，所述合闸顶杆590的伸出端设有能止挡闭锁拐臂46的止挡销48，所述导向杆591与绝缘拐臂58相连接。构成所述永磁机构59的零件数量为公知的弹簧机构的1/15，解决了弹簧机构零部件多、可靠性差、密封不严易锈蚀的问题。

现说明本实用新型的气体绝缘的真空负荷开关工作原理。图1中的隔离开关单元4与负荷开关单元5整体安装，具有分和合两个工位，如上所述与负荷开关单元4有强制性的机械闭锁；即负荷开关单元5合闸时，隔离开关单元4不能分闸；隔离开关单元4分闸时，负荷开关5不能合闸。

请配合参见图10，图1、图10所示的是负荷开关单元4和隔离开关单元5都处在合闸状态，此时闭锁拐臂46被永磁机构59的合闸顶杆590前端设置的止挡销48卡止住，隔离开关单元4不能分闸，而负荷开关单元5可以分闸。只有在负荷开关单元5分闸后，隔离开关单元4才能分闸。

图11为分闸时的闭锁状态，此时负荷开关单元5和隔离开关单元4都处在分闸状态。分闸过程是：给分闸信号，永磁机构59的分闸线圈597带电产生磁力，使动铁芯594向左运动，带动绝缘拐臂58以销57为中心顺时针转动，从而带动绝缘拉杆55向右运动，将真空灭弧室53的动端拉出，首先完成真空负荷开关单元5的分闸动作。当动铁芯594向左运动，带动合闸顶杆590一起向左运动，如图11所示，则设置在合闸顶杆590前端的止挡销48越过所述闭锁拐臂46，解除对闭锁拐臂46的止挡，则此时在转动轴47的带动下，所述闭锁拐臂46、驱动拐臂45、隔离刀片43均逆时针转运，完成分闸动作。当所述隔离开关4完成分闸动作后，所述闭锁拐臂46向下转动，其底部低于设置在所述合闸顶杆590前端的止挡销48的下表面，则在隔离开关单元4分闸状态下，闭锁拐臂46构成对止挡销48的止挡，阻止了合闸顶杆590向右运动，则使负荷开关单元5不能合闸。

在合闸过程中，与上述分闸过程相反，首先在转动轴47的带动下闭锁拐臂46、驱动拐臂45、隔离刀片43均顺时针转运，完成隔离开关的合闸动作，然后，永磁机构59的合闸线圈593带电产生磁力，使动铁芯594向右运动，带动绝缘拐臂58以销57为中心逆时针转动，从而带动绝缘拉杆55向左运动，将真空灭弧室53的动端合上，完成真空负荷开关单元5的合闸动作。

所述手动分合闸机构50包括一能转动地密封支承在所述箱体3上的凸轮轴501，所述凸轮轴501一端通过轴承座502支承在所述箱体3的内壁上，另一端与设置在所述箱体3外部的手柄相连接。所述凸轮轴501能顶抵所述永磁机构59的导向杆591向所述真空负荷开关5分闸方向移动。手动分合闸机构50的动作过程为，向下拉动图4中的手动分合闸机构50时，凸轮轴501(请参见图1、图3)逆时针旋转，永磁机构59的导向杆591向左运动，则使真空负荷开关5分闸。

以上所述为本实用新型的具体实施例及应用部位，不能以其限定本实用新型实施的范围。故其等同组件的放大，缩小，置换，或依本实用新型保护范围所作的等同变化与修改，均仍然属于本实用新型权利要求书涵盖之范围。

Claims (10)

1、一种气体绝缘的真空负荷开关，其特征在于：所述真空负荷开关具有真空负荷开关单元、隔离开关单元、导电回路模块、箱体、辅助功能模块；所述真空负荷开关单元、隔离开关单元为一独立的模块单元，且负荷开关单元具有永磁机构；进线端绝缘支柱和出线端绝缘支柱设置在一密封的箱体外部，所述箱体外部还设置有二次接线盒、压力表、分合闸指示窗；所述隔离开关单元、负荷开关单元、连接进线绝缘支柱和负荷开关单元的进线端软连接、连接出线绝缘支柱和隔离开关单元的出线端软连接均设置在所述箱体内部；所述箱体内填充有绝缘气体。

2、如权利要求1所述的气体绝缘的真空负荷开关，其特征在于：所述真空负荷开关单元具有绝缘固定在所述箱体内的真空灭弧室，构成真空灭弧室动触头驱动机构的螺杆与绝缘拉杆相连接，所述绝缘拉杆连接绝缘拐臂的一端，所述绝缘拐臂的另一端与所述永磁机构的导向杆相连接，且所述绝缘拐臂能转动；所述永磁机构固定于所述箱体内，其合闸顶板设置在所述导向杆的相反一侧，且端部设有止挡销。

3、如权利要求2所述的气体绝缘的真空负荷开关，其特征在于：所述绝缘拐臂的下部设有分合指示标志板，所述分合闸指示窗设置在与所述标志板对应的位置上。

4、如权利要求2所述的气体绝缘的真空负荷开关，其特征在于：所述隔离开关单元具有与所述箱体绝缘固定连接的接线座，所述出线端软连接与接线座相连接；隔离刀片的一端箱体绝缘铰接连接，另一端在合闸状态能与所述接线座导通连接；绝缘拉杆的一端与所述隔离刀片的中部铰接连接，另一端与一驱动拐臂相连接；所述驱动拐臂和闭锁拐臂设置在一转动轴上，并与转动轴固定为一体；所述转动轴能转动地绝缘固定箱体内。

5、如权利要求4所述的气体绝缘的真空负荷开关，其特征在于：所述隔离开关单元的转动轴的一端能转动地绝缘枢接于箱体内，另一端延伸至所述箱体的外部，与手动操作机构相连接。

6、如权利要求1所述的气体绝缘的真空负荷开关，其特征在于：所述进线端绝缘支柱和出线端绝缘支柱均为一体化设置，具有一组伞裙，其伞裙内置有电压传感器和电流互感器线圈，线圈的二次线通过所述绝缘支柱底部引出。

7、如权利要求1所述的气体绝缘的真空负荷开关，其特征在于：所述进线端绝缘支柱、进线端软连接、设置在真空负荷开关单元内的真空灭弧室、隔离开关单元的隔离刀片、能与连接隔离开关单元相连接的接线座、出线端软连接、出线端绝缘支柱构成所述导电回路模块。

8、如权利要求1所述的气体绝缘的真空负荷开关，其特征在于：所述压力表、二次接线盒、分合闸指示窗以及设置在所述真空负荷开关单元上的分合指示标志板构成所述辅助功能模块。

9、如权利要求1所述的气体绝缘的真空负荷开关，其特征在于：所述永磁机构包括一磁扼筒，在磁扼筒内分设有合闸线圈和分闸线圈，一永磁体设置在合闸线圈和分闸线圈之间，一动铁芯位于磁扼筒中心，并连接有合闸顶杆和导向杆，所述磁扼筒的开口端由端盖盖合。

10、如权利要求2所述的气体绝缘的真空负荷开关，其特征在于：所述真空负荷开关单元还具有一手动分合闸机构，所述手动分合闸机构包括一能转动地密封支承在所述箱体上凸轮轴，所述凸轮轴与设置在所述箱体外部的手柄相连接，所述凸轮能顶抵所述永磁机构的导向杆向所述真空负荷开关分闸方向移动地设置。

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