CN2499960Y - 户外高压真空负荷隔离开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种户外高压真空负荷隔离开关,由进线板、出线板、真空灭弧室装配总成、齿轮传动机构、传动杆装配总成组成,真空灭弧室装配总成包括真空灭弧室、驱动机构,所述齿轮传动机构由输入传动轴和齿轮组成,输出齿轮与隔离刀片相连。该隔离开关操作准确迅速、切负荷容量高、寿命长、成本低。

Description

户外高压真空负荷隔离开关

技术领域

本实用新型涉及一种配电网中使用的负荷开关，特别是一种40.5kV电压等级户外高压真空负荷隔离开关。

背景技术

负荷开关是配电网使用量最多的一种设备，由于它的结构简单、制造工艺容易、价格低，受到了使用部门的欢迎。我国40.5kV电压等级的负荷开关研制和使用起步较晚，目前在线路上运行的大多以产气式灭弧的负荷开关为多，另有少量的真空负荷开关和进口的SF6负荷开关。随着我国国民经济的不断增长和人民生活水平的提高，工业与民用用电的负荷量急剧增加，现有的各种类型的负荷开关的切负荷能力与产品的结构特点已不能满足电网安全运行的要求。

目前使用40.5kV电压等级户外负荷开关主要有以下几种形式：

(1)产气式负荷开关：型号为GFW-35，结构型式为单极双断口结构与高压熔断器配合使用，可对6300kVA及以下主变进行保护，其灭弧原理由灭弧室的产气材料聚烯氟乙烯受高温后产生气体熄灭电弧，配用的机构为弹簧储能机构，具有远方控制与就地操作功能。其产品缺点是：由于是双断口结构，要求安装的构架面积较大，开关的切负荷容量低，只有6.3kA，机构寿命短；只有2000次，灭弧室的产气材料需更换；维修工作量大，供电部门的使用成本较高。

(2)真空负荷开关：型号为：ZFW-40.5，其产品特点是：三相一体式单断口结构，采用真空开关管熄灭电弧，配以减速箱作为开关的操作机构，开关的额定电流为630A，切负荷电流为12.5kA，与熔断器配合使用可对主变容量在6300kVA以下的变压器进行保护，也可作为线路分段开关使用，机械寿命可达1万次。主要缺点为：首先，操作机构为非弹簧储能机构，在切负荷时，不能实现快分的效果，灭弧的性能得不到可靠的保证；其次，真空灭弧室为可活动部件，不符合真空灭弧室的安装要求；第三，不具备手动操作功能，现场调试和有紧急情况时，无法处理。

(3)ABB公司生产的NXA型SF6负荷开关，其产品结构为三相共箱方式，其主要结构为：动静触头装在一个不锈钢箱体内，被完全保护起来而免受周围环境的影响，在箱内充以SF6气体，作为绝缘和灭弧介质，所配用的操动机构是弹簧储能机构，保证了分合闸速度的要求。其主要缺点：第一，充以SF6气体，对箱体的制作工艺要求高，使用过程中易漏气；第二，开关分开后没有可见的隔离断口，安全性差；第三，价格高，是国产设备的5倍。

通过以上的分析可知，无论是国内还是国外生产的现有的负荷开关都存在这样或那样的不足。比较普遍的和严重影响使用的是开关手动操作时合分不能保证到位，在分闸时速度不够迅速，而且现有开关在正常工作位置时电流全部经灭弧室通过，造成接触部位和真空灭弧室发热严重，导电元件易烧坏。

而负荷开关在国外使用范围较大，用量是断路器的5倍，在国内35kV电压等级的负荷开关却从95年才开始使用推广。由于人们对开关的认识不够使用量不是太多，在设备选型时大多采用断路器来代替负荷开关，使得工程的整体成本上升。随着农村小型无人值班变电站标准模式的不断推广，负荷开关的用量逐年增加，人们的观念也得到根本的改变，市场急需一种能克服现有负荷开关不足的新型的户外高压真空负荷隔离开关。

发明内容

为了彻底解决现有负荷隔离开关在户外使用时出现的一些缺点和设计结构的不成熟的因素，做到真正为电网线路、变电站提供高质量、高技术、可靠稳定的产品，发明人不断研究和试验，终于开发出本实用新型。

本实用新型的目的是提供一种操作准确迅速、切负荷容量高、寿命长、成本低的户外高压真空负荷隔离开关。

本实用新型的另一目的是提供一种结构合理、体积小、外型美观的户外高压真空负荷隔离开关。

本实用新型的目的是这样实现的：一种户外高压真空负荷隔离开关，由进线板、出线板、真空灭弧室装配总成、齿轮传动机构、传动杆装配总成组成，真空灭弧室装配总成包括真空灭弧室、驱动机构等，其特征是：所述齿轮传动机构由输入传动轴和齿轮组组成，输出齿轮与隔离刀片相连。

所述齿轮组为一对伞齿轮。

在真空灭弧室与驱动机构之间设有灭弧室触头分闸弹簧。

所述驱动机构固定在绝缘座上，并由辅助触头伸到绝缘座外部与隔离刀片相连；隔离刀片在合闸状态时进线板搭接在一起，分闸时分离。

所述真空灭弧室与驱动机构密封在绝缘装置中，且绝缘装置固定在进线板上。

所述绝缘装置由绝缘罩通过螺栓与绝缘座固定而成，绝缘罩与绝缘座由户外树脂材料浇注而成，绝缘罩为半球形，绝缘座外部设有伞裙结构。

所述传动杆装配总成包括传动杆、支柱绝缘子、蜗轮、蜗杆，蜗杆与传动杆通过销连接，传动杆通过固定板和橡胶垫密封在支柱绝缘子内，支柱绝缘子内填充硅脂，隔离刀片的支撑杆位于支柱绝缘子内。

所述真空灭弧室通过上下两个密封圈密封于绝缘座内，真空灭弧室与绝缘座之间填充有硅脂绝缘材料。

本实用新型采用了与现有技术不同的新的结构和设计，从而有效克服了现有负荷开关的不足，实现了发明的目的。具体讲有以下几个方面：

(1)本实用新型的齿轮传动机构由输入传动轴和一对伞齿轮组成，输出齿轮与隔离刀片相连。利用一对伞齿轮的转动来带动隔离刀片的运动在负荷开关的传动设计中是首次，其原理主要是利用伞齿轮互相传动的平稳性，其传动速度不受人力因素的影响，解决了现有开关手动操作时合分不到位的现象，使得本实用新型在操作时能准确到位，不会有误操作。

(2)本实用新型在真空灭弧室与驱动机构之间设有灭弧室触头分闸弹簧。现有的负荷开关在分闸时不能快速实现。而本实用新型在真空灭弧室与驱动机构之间设有灭弧室触头分闸弹簧，在分闸时，由灭弧室驱动机构使得真空灭弧室分闸，分闸的速度靠灭弧室触头压力簧与灭弧室触头分闸簧同时释放能量来保证。可有效地把分闸时产生的电弧熄灭在真空灭弧室内。

(3)本实用新型的驱动机构由辅助触头伸到绝缘座外部与隔离刀片相连；隔离刀片在合闸状态时进线板搭接在一起，分闸时分离。这样，本实用新型正常工作的合闸状态时，电流经进线板直接流到隔离触片(即隔离刀片)，到出线板，只有小部分电流经真空灭弧室流到出线板，此时真空灭弧室处于合闸状态。与传统的负荷开关相比，这种设计解决现有开关在正常工作位置电流全部经灭弧通过，造成接触部位和真空灭弧室发热严重，导电元件易烧坏的弊端。

(4)本实用新型用真空灭弧室灭弧，真空灭弧室与驱动机构密封在绝缘装置中。这是发明人根据现有真空灭弧室制造技术，与真空灭弧制造厂进行共同设计，制造出外形小、结构合理、切负荷容量高的专用灭弧室以满足线路负荷增加的要求；改变传统的设计思路，使得开关结构更加合理、体积变小、成本降低，解决了现有结构在使用过程中出现的质量问题。

(5)本实用新型采用新材料与新工艺，首先将户外树脂材料制作部件用于该产品在户外使用，使得该产品整体效果美观，既增加了产品的技术含量与可靠性又美化了环境。

附图说明

图1是本实用新型真空负荷开关的外形图；

图2是本实用新型真空灭弧室装配总成图；

图3是本实用新型齿轮传动机构外形图；

图3A是图3的A-A剖面图；

图4是传动杆装配总成的剖面图；

图5A、图5B、图5C、图5D是本实用新型的导电回路原理图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型具体实施例的结构和工作原理。

请参阅图1，为本实用新型的外形图。本实用新型户外真空负荷隔离开关由电动机构1、灭弧室装配总成2、辅助触头3、进线板4、隔离刀片5、齿轮箱装配6、出线板7、传动杆装配8、底座9以及支柱瓷瓶10组成。本实用新型与传统的结构布置有着明显的差别：第一是减少了操作隔离刀片5的绝缘支撑杆；第二是真空灭弧室与驱动机构密封在户外环氧树脂浇注的绝缘套内；第三是真空灭弧室装配部件改为固定结构。开关的整体体积变小，外型美观。而电动机构1是选用现有的弹簧储能机构，在这里就不赘述。

请参阅图2，为真空灭弧室装配总成图。从图2可清楚地知道整个灭弧室的组成部分、工作原理、装配工艺。真空灭弧室28通过密封圈27和灭弧室固定板26被密封在绝缘座21内。内部填充硅脂11绝缘材料解决了真空灭弧室28的外绝缘小与在户外使用时会产生凝露的现象。绝缘座21采用户外树脂浇注成型，其外部设计有间隔相同的伞裙结构，能有效地提高产品的防污性能和爬电距离。绝缘座21与真空灭弧室28安装完后通过螺栓与进线板4固定，电流由进线板4通过真空灭弧室28的静端到真空灭弧室28的动静触头。真空灭弧室28动静触头在工作时的接触压力靠灭弧室触头压力簧24来控制，保证工作时的接触可靠和在外界震动力的作用下不被分开；在分闸时，由灭弧室驱动机构23使得真空灭弧室28分闸，分闸的速度靠灭弧室触头压力簧24与灭弧室触头分闸簧25同时释放能量来保证。可有效地把分闸时产生的电弧熄灭在真空灭弧室28内。真空灭弧室驱动机构23通过螺栓固定在绝缘座21上，由驱动机构上的一辅助拐臂(即辅助触头)伸到绝缘座21外部与隔离刀片5连接，传递动力。绝缘罩22由户外树脂材料浇注而成，为半个球形结构，与绝缘座21通过螺栓固定，能起到防雨和保护绝缘座内部运行环境的作用。

请参阅图3、图3A所示，该齿轮传动机构主要由一对伞形齿轮61、66、箱座、箱盖63、输入传动轴81组成，其主要作用是改变传动过程中的传动方向，保证开关的正常动作。工作原理为：动力由输入传动轴81传动，带动主动齿轮61转动，由主动齿轮61带动输出齿轮66转动，输出齿轮66与隔离刀片5相连。从而实现开关的分合运行。底座即出线板7与图4中的支柱绝缘子84用螺栓固定。箱盖63与底座即出线板7用螺栓固定，主要是防雨与美化开关。利用一对伞齿轮的转动来带动隔离刀片的运动在负荷开关的传动设计中是首次，主要是利用伞齿轮互相传动的平稳性，其传动速度不受人力因素的影响，解决了现有开关手动操作时合分不到位的现象。

再请参阅图4所示，为传动杆的装配总成剖面图。传动杆装配总成主要有传动杆81、支柱绝缘子84、蜗轮86、蜗杆87组成，它的传动原理是由电动机构1(见图1)带动蜗杆87转动，带动蜗轮86旋转，由蜗杆87与蜗轮86配合达到减速与自锁的功能，保证开关在分合位置是不受外界其它力的因素而误动作，解决了传统设计的开关所具有的缺点。蜗轮86与传动杆81通过销相连，蜗轮86旋转的同时带动传动杆转动81，传动杆81转动带动图3中的主动齿轮61和输出齿轮66旋转，从而实现开关的合分运动。图3中的输入传动轴81就是图4中的传动杆81。支柱绝缘子84由户外树脂材料浇注而成，传动杆81通过固定板82与橡胶垫83密封在支柱绝缘子内，支柱绝缘子84内填充硅脂11，解决支柱绝缘子内壁绝缘的问题。本设计与传统设计不同的是将隔离刀片的支撑杆移到了支柱绝缘子内，解决支撑杆在户外使用时表面易发生绝缘事故的难题。同时采用了蜗杆、蜗轮与伞齿轮的传动原理，使得开关的传动更加平稳可靠。

最后请参阅图5A、图5B、图5C、图5D所示，为本实用新型的导电回路原理图。从图中可以清楚地看出开关在各个状态时的电流流向，共有4种状态组成，图5A是开关正常工作时的合闸状态，此时电流I经进线板4直接流到隔离触片5，到出线板1，只有小部分电流I1经真空灭弧室28流到出线板1，此时真空灭弧室28处于合闸状态。图5B是开关开时分闸的时候，隔离触片5与进线板1分开，此时电流I全部由进线板4经真空灭弧室28、辅助触头3、隔离触片5流到出线板。当开关继续分闸，转动到图C时，项5真空灭弧室中的动静触头开始分开，先将电弧熄灭，此时项3、项1无电流通过，当开关继续传动，完全分开时，项2隔离触片与项3辅助触头分离。在分离的时候，由于无电流通过，而不产生电弧，分闸过程全部完成。当开关回闸时，其原理与分闸时相反。与传统的负荷开关相比，这种设计解决现有开关在正常工作位置电流全部经灭弧通过，造成接触部位和真空灭弧室发热严重，导电元件易烧坏。

Claims (8)

1、一种户外高压真空负荷隔离开关，由进线板、出线板、真空灭弧室装配总成、齿轮传动机构、传动杆装配总成组成，真空灭弧室装配总成包括真空灭弧室、驱动机构，其特征是：所述齿轮传动机构由输入传动轴和齿轮组成，输出齿轮与隔离刀片相连。

2、根据权利要求1所述的户外高压真空负荷隔离开关，其特征是：所述齿轮为一对伞齿轮。

3、根据权利要求2所述的户外高压真空负荷隔离开关，其特征是：在真空灭弧室与驱动机构之间设有灭弧室触头分闸弹簧。

4、根据权利要求2所述的户外高压真空负荷隔离开关，其特征是：所述驱动机构由辅助触头伸到绝缘座外部与隔离刀片相连；隔离刀片在合闸状态时进线板搭接在一起，分闸时分离。

5、根据权利要求3或4所述的户外高压真空负荷隔离开关，其特征是：所述真空灭弧室与驱动机构密封在绝缘装置中，且绝缘装置固定在进线板上。

6、根据权利要求5所述的户外高压真空负荷隔离开关，其特征是：所述绝缘装置由绝缘罩通过螺栓与绝缘座固定而成，绝缘罩与绝缘座由户外树脂材料浇注而成，绝缘罩为半球形，绝缘座外部设有伞裙结构。

7、根据权利要求6所述的户外高压真空负荷隔离开关，其特征是：所述传动杆装配总成包括传动杆、支柱绝缘子、蜗轮、蜗杆，蜗杆与传动杆通过销连接，传动杆通过固定板和橡胶垫密封在支柱绝缘子内，支柱绝缘子内填充硅脂，隔离刀片的支撑杆位于支柱绝缘子内。

8、根据权利要求6所述的户外高压真空负荷隔离开关，其特征是：所述真空灭弧室通过上下两个密封圈密封于绝缘座内，真空灭弧室与绝缘座之间填充有硅脂绝缘材料。

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