CN213845141U - 一种固体开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种固体开关，包括开关面板、断路器操作机构、隔离刀操作机构和绝缘极柱，绝缘极柱包括壳体和固封在壳体内的进线导电杆、出线导电杆、进线接地屏蔽网、第一均压罩、第二均压罩、进线高压屏蔽网、出线高压屏蔽网和出线接地屏蔽网，灭弧室固封在壳体中，壳体的外表面喷涂导电材料，隔离刀操作机构为不完全齿操作机构，包括两个主动齿轮和位于两个主动齿轮之间的从动齿轮，其中，从动齿轮的两边首齿为弹性齿。本实用新型的绝缘极柱外表面可触摸，并且其局部放电量降到最低，同时通过将从动齿轮的两边首齿设置成弹性齿，可以完全杜绝从动齿轮和主动齿轮顶死问题，提高了固体开关的使用寿命和安全性。

Description

一种固体开关

技术领域

本实用新型涉及高压开关设备领域，具体地涉及一种固体开关。

背景技术

现有固体绝缘开关设备所有的带电部件及开关全密封在环氧树脂内，进出线采用本屏蔽可触摸的电缆附件连接，整个开关设备不受外界环境影响。但是很多固体开关的绝缘极柱外表面无法实现可触摸或者极柱局部放电量较高，产品安全性和可靠性不高，可能导致使用和维护人员存在安全隐患。

此外，现有固体开关的不完全齿轮操作机构由于从动轮在运动全过程中并非完全等速，每次转动开始和终止时，角速度有突变，存在刚性冲击，容易出现与主动轮的齿顶相顶死而无法顺利进入啮合状态，造成无法顺利分合闸。

发明内容

本实用新型旨在提供一种固体开关，以解决上述问题。为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种固体开关，包括开关面板、断路器操作机构、隔离刀操作机构和绝缘极柱，所述绝缘极柱中安装有灭弧室、隔离刀及其致动件，所述断路器操作机构与所述灭弧室的致动件驱动连接，用于操作所述灭弧室的分合闸，所述隔离刀操作机构与所述隔离刀的致动件驱动连接，用于操作所述隔离刀的分合闸，其特征在于，所述绝缘极柱包括壳体和固封在所述壳体内的进线导电杆、出线导电杆、进线接地屏蔽网、第一均压罩、第二均压罩、进线高压屏蔽网、出线高压屏蔽网和出线接地屏蔽网，所述灭弧室固封在所述壳体中，所述壳体的外表面喷涂导电材料，所述隔离刀操作机构为不完全齿操作机构，包括两个主动齿轮和位于两个主动齿轮之间的从动齿轮，所述主动齿轮固定在操作轴上，所述从动齿轮为不完全齿轮，固定在输出轴上，所述输出轴通过传动机构与所述隔离刀驱动连接并且所述输出轴上安装有储能扭簧，其中，所述从动齿轮的两边首齿为弹性齿。

进一步地，所述壳体具有进线端、出线端和中间主体，所述中间主体具有用于安装所述灭弧室的致动件、所述隔离刀及其致动件的空腔，在所述进线端中，所述进线接地屏蔽网包围所述进线导电杆，在所述中间主体中，所述第一均压罩和第二均压罩分别位于所述进线导电杆与所述灭弧室的连接处的上下方，所述进线高压屏蔽网包围所述灭弧室的动端及其与所述隔离刀之间的连接件，以及所述出线高压屏蔽网包围所述隔离刀与所述出线导电杆的连接处，在所述出线端中，所述出线接地屏蔽网包围所述出线导电杆。

进一步地，所述空腔呈m形。

进一步地，所述进线高压屏蔽网包括圆管部分和槽形部分，所述圆管部分包围所述灭弧室的动端，所述槽形部分包围所述连接件，以及所述出线高压屏蔽网为槽形。

进一步地，所述进线端呈L形，L形的横向部分与所述中间主体的顶部连接并且L形的竖直部分与所述中间主体之间具有加强连接部。

进一步地，所述进线导电杆通过螺钉固定在所述灭弧室的顶部上，所述第一均压罩用于均压所述螺钉产生的电场，所述第二均压罩用于均压所述灭弧室的静端电场。

进一步地，所述导电材料包括金属或非金属导电材料。

进一步地，所述金属导电材料包括锌或铝。

进一步地，所述导电材料的厚度为10-20微米。

进一步地，所述壳体由环氧树脂制成。

进一步地，所述进线接地屏蔽网、第一均压罩、第二均压罩、进线高压屏蔽网、出线高压屏蔽网和出线接地屏蔽网由铜制成。

进一步地，所述进线接地屏蔽网、第一均压罩、第二均压罩、进线高压屏蔽网、出线高压屏蔽网和出线接地屏蔽网的厚度小于1毫米。

进一步地，所述弹性齿通过弹性件可伸缩地安装在所述从动齿轮上。

进一步地，所述从动齿轮设有径向延伸的安装槽，所述安装槽内宽外窄，所述弹性齿具有与所述安装槽紧密配合的安装部，使得所述弹性齿仅能径向运动，所述弹性件为弹簧，所述弹簧一端抵接所述安装槽的底部，另一端抵接所述安装部。

进一步地，所述安装槽的底部设有第一弹簧安装孔，所述安装部设有第二弹簧安装孔，所述弹簧一端安装在所述第一弹簧安装孔中，另一端安装在所述第二弹簧安装孔中。

进一步地，所述安装部上还开设限位孔，通过销钉穿过所述限位孔防止所述弹性齿轴向运动。

进一步地，所述安装部与所述安装槽底部之间的距离为3-5厘米。

进一步地，所述主动齿轮与所述操作轴之间以及所述从动齿轮与所述输出轴之间采用键槽配合来固定连接在一起。

进一步地，所述操作轴的末端固定有旋钮。

本实用新型采用上述技术方案，具有的有益效果是：本实用新型的绝缘极柱外表面可触摸，并且其局部放电量降到最低，同时通过将从动齿轮的两边首齿设置成弹性齿，可以完全杜绝从动齿轮和主动齿轮顶死问题，确保从动齿轮能够顺利进入啮合状态，提高了固体开关的使用寿命和安全性。

附图说明

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

图1是本实用新型的固体开关的立体示意图，其中开关面板去除以示出内部结构；

图2是本实用新型的固体开关的另一立体示意图，其中一个绝缘极柱剖开以示出内部结构；

图3是图2所示的固体开关的绝缘极柱的剖视立体图；

图4是图3所示的绝缘极柱的进线接地屏蔽网的立体图；

图5是图3所示的绝缘极柱的出线接地屏蔽网的立体图；

图6是图3所示的绝缘极柱的进线高压屏蔽网的立体图；

图7是图3所示的绝缘极柱的出线高压屏蔽网的立体图；

图8是图2所示的固体开关的不完全齿操作机构的立体图；

图9是图8所示的不完全齿操作机构的俯视图；

图10是图8所示的不完全齿操作机构的正视图，其中弹性齿处于完全释放状态；

图11是图8所示的完全齿操作机构的正视图，其中弹性齿处于刚啮合状态；

图12是图8所示的不完全齿操作机构的正视图，其中弹性齿处于啮合状态。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

图1和2示出了一种固体开关，该固体开关可包括绝缘极柱1(示出3个)、开关面板2、断路器操作机构3和隔离刀操作机构4等，绝缘极柱1内安装有灭弧室5、隔离刀6及其致动件7、8，通过开关面板2上的断路器操作机构3和隔离刀操作机构4的相应操作旋钮，可以实现灭弧室5和隔离刀6的分合闸动作，从而实现所需开关功能。其中，绝缘极柱1的外表面喷涂有导电材料，使得其可以直接接地，从而实现表面可触摸。导电材料可以是诸如铜、锌、铝等的金属导电材料或者诸如半导体漆等的非金属导电材料。导电材料的厚度通常在10-20微米左右。下面对绝缘极柱1的具体结构进行详细说明。

如图2和3所示，绝缘极柱1包括壳体11和固封在壳体11内的进线导电杆12、出线导电杆13、进线接地屏蔽网14、第一均压罩15、第二均压罩16、进线高压屏蔽网17、出线高压屏蔽网18和出线接地屏蔽网19。灭弧室5、壳体 11通常可以由环氧树脂制成。壳体11具有进线端111、出线端112和中间主体 113。其中，进线端111呈L形，L形的横向部分与中间主体113的顶部连接并且L形的竖直部分与中间主体113之间具有加强连接部114。中间主体113具有用于安装灭弧室致动件7和隔离刀6及其致动件8的m形空腔。在进线端111 中，进线接地屏蔽网14包围进线导电杆12，以实现对进线导电杆12产生的电场进行均压。在中间主体113中，第一均压罩15和第二均压罩16分别位于进线导电杆12与灭弧室5的连接处(具体地，螺钉21)的上下方，其中，第一均压罩15用于均压螺钉21产生的电场，第二均压罩16用于均压灭弧室5的静端电场。在中间主体113中，进线高压屏蔽网17包围灭弧室5的动端及其与隔离刀6之间的连接件(未示出)，用于对灭弧室5的动端与连接件产生的电场进行均压。在中间主体113中，出线高压屏蔽网18包围隔离刀3与出线导电杆20 的连接处(即，静触头)，以实现对静触头电场的均压。在出线端112中，出线接地屏蔽网19包围出线导电杆13，以出线导电杆13产生的电场进行均压。通过进线接地屏蔽网14、第一均压罩15、第二均压罩16、进线高压屏蔽网17、出线高压屏蔽网18和出线接地屏蔽网19的均压作用，可以使绝缘极柱1的局部放电量降到最低，例如可以达到14.4kV≤5PC。

如图4和5所示，进线接地屏蔽网14和出线接地屏蔽网19均呈圆管状。进线接地屏蔽网14的长度比出线接地屏蔽网19长。进线接地屏蔽网14和出线接地屏蔽网19上各自设有相应引线接头141和191，以通过引线接地。其中，进线接地屏蔽网14的引线接头141露出在加强连接部114上，以及出线接地屏蔽网19的引线接头191径向露出出线端112，以方便接线。

如图6和7所示，进线高压屏蔽网17包括圆管部分171和槽形部分172，所述圆管部分171包围灭弧室5的动端，用于均压灭弧室动端电场，槽形部分 172包围灭弧室5与隔离刀6之间的连接件，用于均压该连接件电场，以及出线高压屏蔽网18为槽形，以让位隔离刀6的运动路径。进线高压屏蔽网17和出线高压屏蔽网18为均设有相应引线接头173和181，其通过引线连接到高压。

优选地，进线接地屏蔽网14、第一均压罩15、第二均压罩16和出线接地屏蔽网19由导体材料成，例如，进线接地屏蔽网14和出线接地屏蔽网19由不锈钢制成，第一均压罩15和第二均压罩16由铝合金制成；进线高压屏蔽网17 和出线高压屏蔽网18由半导体材料制成，例如，由pa66加百分之三十的玻纤制成。进线接地屏蔽网14、第一均压罩15、第二均压罩16、进线高压屏蔽网 17、出线高压屏蔽网18和出线接地屏蔽网19的厚度通常小于1毫米。

如图1、2和8-12所示，不完全齿轮操作机构4包括两个主动齿轮41和位于两个主动齿轮41之间的从动齿轮42，所述主动齿轮41固定在操作轴43上(例如，通过键槽配合的方式)，操作轴42穿过开关面板2的孔并且末端固定有操作旋钮21，以进行分合闸动作。从动齿轮42为不完全齿轮，固定在输出轴44 上，输出轴44通过传动机构与隔离刀6驱动连接并且输出轴44上安装有储能扭簧45，因此，通过操作主动齿轮41能够对扭簧45进行储能，扭簧预储能过死点释放后通过传动机构带动隔离刀6实现快动合分闸。传动机构的结构是公知的，这里不再进一步描述。从动齿轮42的两边首齿421为弹性齿。由于弹性齿可抗刚性冲击，因此不管什么角度进入，从动齿轮42的首齿421均能顺利进入啮合状态而不与主动轮的齿顶相顶死，从而实现顺利分合闸。

弹性齿421可以通过弹性件(例如，弹簧)422可伸缩地安装在从动齿轮 42上。具体地，从动齿轮42设有径向延伸的安装槽423，安装槽423内宽外窄，即呈“凸”字形。弹性齿421具有与安装槽423紧密配合的安装部4211，即，安装部4211的大小和形状基本一致，使得弹性齿421仅能径向运动。弹性齿421 的齿高与其它齿的齿高一致。弹簧422一端抵接安装槽423的底部，另一端抵接安装部4211。通常，弹性齿421的行程较小，因此，安装部4211与安装槽 423底部之间的距离也不用太大，一般可以设为3-5厘米左右。

为了方便弹簧422安装和防止弹簧422脱落，安装槽423的底部设有第一弹簧安装孔，安装部4211设有第二弹簧安装孔，所述弹簧一端安装在所述第一弹簧安装孔中，另一端安装在所述第二弹簧安装孔中。

此外，安装部4211上还开设限位孔4212，通过销钉穿过限位孔421防止弹性齿421轴向运动(前后运动)。

下面简要说明不完全齿操作机构(隔离刀操作机构)4的工作原理。当旋转操作按钮31时(即，储能时)，弹性齿421被主动齿轮的齿顶顶住缩进一点，即刚啮合状态，如11所示，使得主动齿可实现快速与从动齿啮合，当啮合时，弹性齿421在弹簧作用下恢复，如图12所示，并在储能结束时，主动齿与从动齿离合，此时弹性齿421完成释放，如图10所示。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种固体开关，包括开关面板、断路器操作机构、隔离刀操作机构和绝缘极柱，所述绝缘极柱中安装有灭弧室、隔离刀及其致动件，所述断路器操作机构与所述灭弧室的致动件驱动连接，用于操作所述灭弧室的分合闸，所述隔离刀操作机构与所述隔离刀的致动件驱动连接，用于操作所述隔离刀的分合闸，其特征在于，所述绝缘极柱包括壳体和固封在所述壳体内的进线导电杆、出线导电杆、进线接地屏蔽网、第一均压罩、第二均压罩、进线高压屏蔽网、出线高压屏蔽网和出线接地屏蔽网，所述灭弧室固封在所述壳体中，所述壳体的外表面喷涂导电材料，所述隔离刀操作机构为不完全齿操作机构，包括两个主动齿轮和位于两个主动齿轮之间的从动齿轮，所述主动齿轮固定在操作轴上，所述从动齿轮为不完全齿轮，固定在输出轴上，所述输出轴通过传动机构与所述隔离刀驱动连接并且所述输出轴上安装有储能扭簧，其中，所述从动齿轮的两边首齿为弹性齿。

2.如权利要求1所述的固体开关，其特征在于，所述壳体具有进线端、出线端和中间主体，所述中间主体具有用于安装所述灭弧室的致动件、所述隔离刀及其致动件的空腔，在所述进线端中，所述进线接地屏蔽网包围所述进线导电杆，在所述中间主体中，所述第一均压罩和第二均压罩分别位于所述进线导电杆与所述灭弧室的连接处的上下方，所述进线高压屏蔽网包围所述灭弧室的动端及其与所述隔离刀之间的连接件，以及所述出线高压屏蔽网包围所述隔离刀与所述出线导电杆的连接处，在所述出线端中，所述出线接地屏蔽网包围所述出线导电杆。

3.如权利要求2所述的固体开关，其特征在于，所述空腔呈m形。

4.如权利要求3所述的固体开关，其特征在于，所述进线高压屏蔽网包括圆管部分和槽形部分，所述圆管部分包围所述灭弧室的动端，所述槽形部分包围所述连接件，以及所述出线高压屏蔽网为槽形。

5.如权利要求2所述的固体开关，其特征在于，所述进线端呈L形，L形的横向部分与所述中间主体的顶部连接并且L形的竖直部分与所述中间主体之间具有加强连接部。

6.如权利要求2所述的固体开关，其特征在于，所述进线导电杆通过螺钉固定在所述灭弧室的顶部上，所述第一均压罩用于均压所述螺钉产生的电场，所述第二均压罩用于均压所述灭弧室的静端电场。

7.如权利要求1所述的固体开关，其特征在于，所述弹性齿通过弹性件可伸缩地安装在所述从动齿轮上。

8.如权利要求7所述的固体开关，其特征在于，所述从动齿轮设有径向延伸的安装槽，所述安装槽内宽外窄，所述弹性齿具有与所述安装槽紧密配合的安装部，使得所述弹性齿仅能径向运动，所述弹性件为弹簧，所述弹簧一端抵接所述安装槽的底部，另一端抵接所述安装部。

9.如权利要求8所述的固体开关，其特征在于，所述安装槽的底部设有第一弹簧安装孔，所述安装部设有第二弹簧安装孔，所述弹簧一端安装在所述第一弹簧安装孔中，另一端安装在所述第二弹簧安装孔中。

10.如权利要求8所述的固体开关，其特征在于，所述安装部上还开设限位孔，通过销钉穿过所述限位孔防止所述弹性齿轴向运动。

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