WO2017020675A1

WO2017020675A1 - 一种中压固体绝缘开关及用途与驱动装置

Info

Publication number: WO2017020675A1
Application number: PCT/CN2016/088621
Authority: WO
Inventors: 阿曼·斯蒂芬·罗伯特
Original assignee: 爱启（厦门）电气技术有限公司
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2016-07-05
Publication date: 2017-02-09
Also published as: CN105097320B; CN105097320A

Abstract

一种中压固体绝缘开关(10)以及驱动装置，开关包括绝缘主体(11)、开断元件(12)、电流传感器(13)、拉杆(14)，电流传感器埋设在绝缘主体内接近载流导体(17)的位置；电流传感器延长连接有线圈(131)，线圈埋设在绝缘主体内，并正交于载流导体布置；驱动装置包括两个激励器(20)，以及与激励器的电枢(201)联动的联动机构，中压固体绝缘开关的拉杆与联动机构连接；两个激励器串联，并且进行机械连接；电流传感器能够检测流经绝缘主体和开断元件的电流，与现有技术相比，具有相当大的优势。还可以用于监控电网运行状态以及反映可靠电网运行数据。机械驱动中压固体绝缘开关的装置，通过高效的直流电磁机构驱动中压固体绝缘开关的开断元件。使用直流电磁激励器来操作的开关机构，并可选地具备手动快速合分闸功能，快速手动合闸操作功能是这类开关中绝无仅有的。并且在手动操作后，机构能够使用主回路的电流进行自动储能。

Description

一种中压固体绝缘开关及用途与驱动装置

技术领域

本发明涉及用于中压配电网络的混合绝缘子装置，适用于配电网络，更具体地说，涉及一种中压固体绝缘开关以及用途，一种机械驱动中压固体绝缘开关的装置。

背景技术

通过使用相连接的传输线、配电母线、配电馈线等，配电网络通常将电力输送给消费者。一般而言，因为在配电网络内可以通过多于一种的路径将电力进行配送。取决于区域性和电力资源的可用性，许多配电网络的配置能对用户从两个或多个电源进行供电。

配电网络需要面对一个常见问题：如果电网某处出现瞬时短路，电力服务也许会出现短暂的中断。导致这类故障的原因有：高架电线由于大风而瞬间短路、树木或动物掉落在裸露的电线上造成相间短路、雷击等。通常情况下，大多数配电网在配置时都会减少因单点故障而导致大量用户无电力的可能性。

许多情况下，瞬时短路产生的原因通常是因为瞬态的电弧故障而非配电网络中永久性的故障，因此不要求永久的保险丝或断路器的保护。为解决此类供应问题，电力供应网路通常配有专门设备，检测此类故障，并相应的管理配电网络，确保在可能的情况下保持最大电力供应。这些专用设备有重合器、分段器和负荷开关。

重合器是一个故障开断装置。通过使用它可以检测电流、电压、和/或频率，因此可以隔离配电网络中的故障或超负荷段。它们通常配有一个控制器，可能是通过电子控制。重合器能够在短时间能进行储能，以便进行多次合分操作，所以称其为“重合器”。重合器可以消除长时间停电引起的瞬态故障，而导致用户拨打不必要的服务电话。

许多现用的油重合器不需要额外的电源进行操作，而是使用油作为绝缘介质和操作动力。但是，油重合器需要定期的维修并有造成火灾的危险。另外此类装置的控制并不是准确的，因为设备的油压会随着外界温度和油粘度变化。

分段器通常是安装在一个重合器的下游，其功能是让线路的某一部分从配电网络中隔离。在这一方面而言，分段器类似于重合器，但它仅仅是在无负荷的状态下进行开合，并不能开断故障电流。目前大多数的分段器都以SF6作为绝缘介质，而SF6是一种很严重的温室气体。

断路器可以看作一个功能更加简单的重合器。负荷开关多数用于开合诸如电动机或者电容器组负载回路。

可以这样认为，更好的电网管理可以带来更高的系统运作效率，从而直接降低电的成本。因此越来越多的电网通过计算机实现智能管理。而要实现智能管理，电网管理者就需要掌握电网任何分段里更多关于电压、电流以及功率因素的信息。

另外随着更多的私有机构参与公共配电运作，这要求更强大的电力设备，诸如重合器、分段器、断路器以及负荷开关等，来保证供电质量和电网的可靠性。

现有电流传感器通常有两种，即电流互感器或罗氏线圈。

传统的电流互感器是一个体积大、较重并昂贵的装置。一个传统的电流互感器在高电流下或过电的情况下会饱和，并且此类装置的输出并不总是线形的。传统的电流互感器通常由一个大型铁核心和绕线组成。想将电流互感器和开断元件一次浇注成型产品是非常困难的，通常需要二次，甚至是3次浇注，这将增加产品的制造费用。再者，传统的电流互感器的输出是电流信号的，然后再转成用于监测开关状态的电压信号传递给控制器。目前而言，测量配电网络应用中电流的最常用的装置仍然是电流互感器。

罗氏线圈是配电网络中用于监控电流的另一种装置。它是均匀缠绕在非磁铁性材料上的环形线圈。被测高压导体需要穿过环形线圈。罗氏线圈的输出信号是一个电压，而电压与流经安装在其之上的线路的电流成正比。

在罗氏线圈被用作电流互感器替代装置的情况下，问题是电流代表流经负荷的输出电压非常小，并需要通过额外的正负电力供应进行放大，再者此类小电压容易受到干扰。为了在高电压环境中避免这些干扰，需要采取额外的预防措施，从而即使罗氏线圈的尺寸小于一个相似的额定电流互感器，其性价比不再高于普通的电流互感器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以用作重合器、分段器、断路器以及负荷开关设备的中压固体绝缘开关，以及一种机械驱动中压固体绝缘开关的装置。

本发明的技术方案如下：

一种中压固体绝缘开关，包括绝缘主体、开断元件、电流传感器、拉杆，绝缘主体中部设置有容纳槽，容纳槽的开口设置在绝缘主体的底部，开断元件设置在容纳槽内，绝缘主体的顶面设置有输入端子，输入端子与开断元件的输入相连，绝缘主体的外壁还设置有输出端子，开断元件的输出通过载流导体穿过绝缘主体的壁与输出端子相连；电流传感器埋设在绝缘主体内接近载流导体的位置；电流传感器延长连接有线圈，线圈埋设在绝缘主体内，并正交于载流导体布置；拉杆的顶端连接开断元件，拉杆的底部延伸出容纳槽。

作为优选，电流传感器提供正比于经过载流导体的电流大小的电压输出信号。

作为优选，电流传感器安装在距离载流导体大体为15毫米处，电流传感器位置固定后，经过校准后提供电流信息。

作为优选，电流传感器与线圈罩设有屏蔽罩，屏蔽罩减小电流传感器的局部放电，屏蔽罩与接地点之间的电压为中压固体绝缘开关的工作电压。

作为优选，还设置有电压传感器，电压传感器的两端分别连接输入端子与线圈相连，电压传感器埋设在绝缘主体内接近输入端子的位置。

作为优选，输入端子包括输入连接端子、输入连接支撑，输入连接支撑嵌装在绝缘主体内，输入连接端子与输入连接支撑相连；输出端子包括输出连接端子、输出连接支撑，输出连接支撑为绝缘主体向外延伸的支撑臂，输出连接端子的尾部嵌装在输出连接支撑内，输出连接端子的头部延伸至输出连接支撑外。

作为优选，设置有备用输出连接端子，预留于安装机械开关，用于控制开断元件与电网的导通或者隔离。

作为优选，绝缘主体为绝缘材质一次浇注成型。

所述的中压固体绝缘开关，作为重合器、分段器、断路器或负荷开关的用途。

一种机械驱动中压固体绝缘开关的装置，用于驱动所述的中压固体绝缘开关的开合，包括两个激励器，以及与激励器的电枢联动的联动机构，中压固体绝缘开关的拉杆与联动机构连接；两个激励器串联，并且进行机械连接；其中一个激励器的电枢上设置有复位弹簧，当对激励器施加正向电流，电枢前进并带动联动机构驱动中压固体绝缘开关合闸，同时电枢受电磁作用保持前进状态并压缩复位弹簧，复位弹簧产生复位趋势；当对激励器施加反向电流，电磁作用消失，复位弹簧复位，推回电枢，同时带动联动机构驱动中压固体绝缘开关分闸。

作为优选，通过将两个激励器的引线并联，使得两个激动器的绕线的电气回路实现并联。

作为优选，还设置有手动合闸机构，手动合闸机构包括合闸手柄，与合闸手柄依次联动的凸轮、连杆、凸肩轴承，与凸轮联动的驱动弹簧；转动合闸手柄带动凸轮旋转，并对驱动弹簧进行储能，当凸轮转动至越过平衡点，驱动弹簧被释放并带动凸轮转动，凸轮推动凸肩轴承直线运动，进而驱动连杆带动激励器的电枢前进，电枢前进并带动联动机构驱动中压固体绝缘开关合闸。

作为优选，还设置有手动分闸机构，手动分闸机构包括分闸手柄、联动机构，分闸手柄与激励器的电枢连接，用于回退电枢，同时通过联动机构构驱动中压固体绝缘开关分闸。

作为优选，激励器与联动机构设置在两个侧板间，联动机构包括竖直运动的凸肩轴承、水平运动的凸肩轴承，对应的，侧板上开设有竖直限位槽、水平限位槽，凸肩轴承的轴肩分别设置在竖直限位槽、水平限位槽内，凸肩轴承在竖直限位槽、水平限位槽内的限位作用下进行直线运动。

作为优选，两个侧板顶部分别向外延伸出安装翅，中压固体绝缘开关的容纳槽设置开口的一端通过螺丝连接在安装翅上。

作为优选，通过中压固体绝缘开关的电流传感器监控高电压电流，通过电流互感器从高压侧获取电源，用于驱动激励器。

本发明的有益效果如下：

本发明所述的中压固体绝缘开关能够在两个位置监控电压，能够监控通过绝缘主体内部的开断元件的电流，并设备有预留位置可安装闸刀式开关。所述的中压固体绝缘开关可以由一个单一的铸造工艺铸造而成。受尺寸、电流测量的高精度要求以及制造成本制约，现有技术的装置对于监控绝缘开关内的电流是一个技术难题。本发明中的电流传感器能够检测流经绝缘主体和开断元件的电流，与现有技术相比，具有相当大的优势。本发明还可以用于监控电网运行状态以及反映可靠电网运行数据。

本发明所述的机械驱动中压固体绝缘开关的装置，通过高效的直流电磁机构驱动中压固体绝缘开关的开断元件。使用直流电磁激励器来操作的开关机构，并可选地具备手动快速合分闸功能，快速手动合闸操作功能是这类开关中绝无仅有的。并且在手动操作后，机构能够使用主回路的电流进行自动储能。这一功能让本发明所述的开关在没有额外电源供应的情况下也能实现重合器的功能，这将打开新的市场和应用领域。所述的机械驱动中压固体绝缘开关的装置可以同时操作多极开关。

上述高效、快速驱动装置和独特、高精度的电流传感器和电压传感器的结合，也为本领域带来新的发展趋势。

附图说明

图1是中压固体绝缘开关的剖视图；

图2是中压固体绝缘开关的侧视图；

图3中电流传感器的示意图；

图4是驱动装置的主视图；

图5是驱动装置的仰视图；

图6是驱动装置的立体图；

图中：10是中压固体绝缘开关，11是绝缘主体，111是容纳槽，12是开断元件，13是电流传感器，131是线圈，132是屏蔽罩，133是安装杆，14是拉杆，15是输入端子，151是输入连接端子，152是输入连接支撑，16是输出端子，161是输出连接端子，162是输出连接支撑，163是备用输出连接端子，17是载流导体，18是电压传感器，19是电力线，20是激励器，201是电枢，202是引线，21是复位弹簧，22是侧板，221是安装翅，222是安装孔，223是竖直限位槽，224是水平限位槽，231是合闸手柄，232是凸轮，233是驱动弹簧，234是拐臂，235是限位开关，24是连杆，25是凸肩轴承，26是分闸手柄，27是连接杆。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

本发明为配电网络提供一种中压固体绝缘开关10，如图1、图2所示，包括绝缘主体11、开断元件12(如真空灭弧室)、电流传感器13、拉杆14。绝缘主体11中部设置有容纳槽111，容纳槽111的开口设置在绝缘主体11的底部，开断元件12设置在容纳槽111内，开断元件12通过后装的形式装入容纳槽111。拉杆14的顶端连接开断元件12，拉杆14的底部延伸出容纳槽111。

绝缘主体11的顶面设置有输入端子14(与配电网络中输入线路相连接的)，输入端子14与开断元件12的输入相连，绝缘主体11的外壁还设置有输出端子16(与配电网络中输出线路相连接)，配电网络能够为中压固体绝缘开关10的下游提供电力。开断元件12的输出通过载流导体17穿过绝缘主体11的壁与输出端子16相连，用于开断从输入端子14向输出端子16的电流。电流通过载流导体17和开断元件12在输入端子14和输出端子16之间的绝缘主体11内流通。电流通过输入端子14和开断元件12，再由开断元件12流经载流导体17到达输出端子16，为电流在中压固体绝缘开关10中的路径。

本实施例中，输入端子14包括输入连接端子151、输入连接支撑152，输入连接支撑152嵌装在绝缘主体11内，输入连接端子151与输入连接支撑152相连；输出端子16包括输出连接端子161、输出连接支撑162，输出连接支撑162为绝缘主体11向外延伸的支撑臂，输出连接端子161的尾部嵌装在输出连接支撑162内，输出连接端子161的头部延伸至输出连接支撑162外。

电流传感器13埋设在绝缘主体11内接近载流导体17的位置，用于检测中压固体绝缘开关10的工作电流。本实施例中，电流传感器13安装在距离载流导体17大体为15毫米处，电流传感器13位置固定后，经过校准后便可提供精确的电流信息。电流传感器13延长连接有线圈131，线圈131埋设在绝缘主体11内，并正交于载流导体17布置，用于测量通过绝缘主体11内部的开断元件12的电流。如图3所示，电力线19的线路通过电流传感器13的线圈131。载流导体17位于接地屏蔽罩132之内，安装杆133从位于此处具有传感器的线圈131开始延伸。可以看出，通过在中压固体绝缘开关10内嵌入一个与电流方向正交布置的电流传感器13，相比于现有技术，具有相当大的优势。

电流传感器13与线圈131罩设有屏蔽罩132，屏蔽罩132减小电流传感器13的局部放电，屏蔽罩132与接地点之间的电压为中压固体绝缘开关10的工作电压。

为了克服传统的电流互感器或罗氏线圈131存在的不足，本发明的电流传感器13采用更简单的电流测量法，并可以输出一个更高的与测量电流成正比电压信号。输出电压信号越高，允许控制器的安装距离越远。上述的高输出电压信号，即便控制器距离电流传感器13数米远同样能够正常工作。而由于罗氏线圈131输出的信号很微弱且容易受干扰，所以控制器(或者运算器)必须距罗氏线圈131很近。

具体的，电流传感器13通过以下方式实现。

本发明的电流传感器13包含一个空绕线圈131。线圈131直径约为2.5厘米和长度约为5厘米，共有约3000匝截面积为0.05～0.10mm²左右的铜线绕制成。为此，电流传感器13被浇注在绝缘主体11中，并且放置位于载流导体17的1.5厘米的正交位置。采用所述的电流传感器13的结构，可以输出数伏输出信号，输出信号的电压与流经载流导体17的电流成正比。基于本发明的电流传感器13，线圈131输出的本质经常与电流成比率。电流传感器13相对于监测导体的方式和位置方式亦非常重要。因此，将电流传感器13需要放在合适的位置，并与监测电流方向正交，附近相的电流所产生的磁力线将于电流传感器13平行，从而不会影响电流传感器13的输出。

例如，在50安倍电流穿过中压固体绝缘开关10的情况下，本发明的电流传感器13感应出1伏特的输出电压。如果因为流经载流导体17的电流增加，使得电流传感器13的读数为100伏特，那么可以确定载流导体17内的电流增加到了5000安培。由于输出信号相对更强，所以本发明的电流传感器13可适用于对5A～20000A电流的测量。因此，如果说罗氏线圈131的输出属于毫伏级别，本发明中的电流传感器13将能产生类似于100伏的电压，而这完全可以直接传送给微型处理器。而且，电流传感器13的线圈131是通过非磁性接地屏蔽罩132所屏蔽，因此，不会有因距离高电压导体近而产生局部放电的问题。而相同的为了屏蔽罗氏线圈131避免局部放电，将需要一个巨大的屏蔽罩132。

值得注意的是，在“验证测试”或“类型测试”中，组件的潜在放电需被测量，并且每一中压的开关标准的测试标准需被确定从而使其通过标准测试。因此，本发明的电流传感器13提供了一种简单的方法可以实现这一标准。

因此，与罗氏线圈131解决方案不同，本发明的电流传感器13并不需要电压放大器。并且由于输出的电压较高，从而有很少的因电力噪音而产生的干扰。也可以理解为，一个用于罗氏线圈131的普通电压放大器是一个积分运算器，罗氏线圈131需要的电压放大的积分运算器需要一个独立的交流电源。本发明中的电流传感器13并不需要积分运算器，因此，不需要额外的电力供应。

本发明的电流传感器13整体造价成本更低。与电流互感器相比，其体积更小。小型化的体积能够降低生产中压固体绝缘开关10的费用，因此，本发明更具有打开新市场以及广泛推广应用的潜力。

电流传感器13提供正比于经过载流导体17的电流大小的电压输出信号，且不需要额外放大器来放大输出电压。

所述的中压固体绝缘开关10还设置有电压传感器18，用于检测中压固体绝缘开关10的工作电压，电压传感器18的两端分别连接输入端子14与线圈131相连，电压传感器18埋设在绝缘主体11内接近输入端子14的位置。

本发明还设置有备用输出连接端子163，预留于安装机械开关，实现输出端子16和输入端子14的隔离。所述的机械开关可以是一个闸刀式开关，通过合分闸实现控制开断元件12与电网的导通或者隔离，可以实现即便在无SF6的情况下也具备可靠的隔离断口。

本发明的绝缘主体11为绝缘材质一次浇注成型。本实施例中，绝缘主体11的浇注材料可以为环氧树脂，进一步，所述环氧树脂可以为疏水脂环族环氧(HCEP)。

所述的中压固体绝缘开关10可以在传统配电网络中被当作重合器、分段器、断路器或负荷开关使用。而根据不同使用要求，中压固体绝缘开关10可以进行不同配置。

作为重合器，中压固体绝缘开关10的绝缘主体11更经济，并且适用于嵌入在绝缘主体11中的电流传感器13实现电流测量的方案也更加经济。电流传感器13同时还能测量功率因数，从而取消额外的用于容性开断的电流传感器13。就其本质而言，等同于重合器配有两个电压传感器18，能够为电网管理者提供更多有关电力网络状态的信息。作为可选形式，重合器可以选择由一个低功率的装置进行供电，比如一个电流互感器(但其实际电流还是仍由电流传感器13监控)或者一块太阳能板。这是因为电流传感器13能够给控制器提供良好的电压信号，而不需要运放或者一个复杂的积分电路。下述的机械驱动中压固体绝缘开关10的装置也仅需要非常低的操作功率。

作为一个分段器，中压固体绝缘开关10并不需要SF6气体绝缘介质，从而使开断元件12的合分操作可以很容易的在毫秒内完成。与传统的SF6分段器需要数秒时间完成关合相比，有数千倍的提高。再者，当中压固体绝缘开关10被作为分段器使用时，能开合故障电流，而传统分段器则不具备此功能。现有技术中，重合器断开故障电流然后在闭合电路之前等待分段器断开。可以这样理解，通过提供可以断开故障电流的分段器可以节省一大笔费用。因为闸刀式开关不仅可以提供100％可靠的电气绝缘，还能够给操作者提供可见断开指示。

作为一个负荷开关，中压固体绝缘开关10不仅有一个低成本的绝缘主体11，而且还能够测量流经中压固体绝缘开关10的功率，更好地监测每一相的情况。因此，能在故障出现之前进行预测故障，从而节省开支。对于中压电容器组或/和电机回路运行情况监测，本发明所述的中压固体绝缘开关10特别有用。因为通过配置合适的控制器，能够测量出某一相的设备是否开始失效，对于三角连接系统和星型系统都适用。

另外，本发明所述的中压固体绝缘开关10还可用于监控开关的关合相位，从而改进电力质量。

本发明还提供一种机械驱动中压固体绝缘开关10的装置(下称驱动装置30)，用于驱动所述的中压固体绝缘开关10的开合，如图4、图5、图6所示，所述的驱动装置30用于操作三相的中压固体绝缘开关10，当然也可以是单相、两相或者三相中的任何一种。驱动装置30包括两个激励器20，以及与激励器20的电枢201联动的联动机构，中压固体绝缘开关10的拉杆14与联动机构连接；两个激励器20串联安装，并且进行机械连接；本发明用两个相对小的激励器20代替一个相对大的激励器20，目的在于提高效率。绝缘主体11中的开断元件12通过高效的直流电磁激励器20驱动。

其中一个激励器20的电枢201上设置有复位弹簧21，当对激励器20施加正向电流，电枢201前进并带动联动机构驱动中压固体绝缘开关10合闸，同时电枢201受电磁作用保持前进状态并压缩复位弹簧21，复位弹簧21产生复位趋势；当对激励器20施加反向电流，电磁作用消失，复位弹簧21复位，推回电枢201，同时带动联动机构驱动中压固体绝缘开关10 分闸。

直流电磁激励器20的工作原理如下：当一个直流低压电脉冲通过激励器20的铜绕线，铜绕线产生驱动激励器20内部电枢201直线运动的磁场。电枢201运动到预设的位置，并被永磁体保持住。本发明中，电枢201向前运动压缩复位弹簧21。复位弹簧21被压缩储存的能量将用于中压固体绝缘开关10的分闸。激励器20通过联动机构的机械连接带动连杆24作上下运动。连杆24与绝缘主体11内部的拉杆14连接，并一起进行运动。

激励器20与联动机构设置在两个侧板22间，由于在侧板22中的力可以更好地控制，将两个激励器20分开并且用连接杆27机械连接，可以减轻驱动装置30的重量。驱动装置30对中压固体绝缘开关10的操作速度约为1m/s。动作时间约为15毫秒。因此，驱动装置30越轻，可控性就越好。现有技术中的同类开关普遍用一个大型的激励器20，则可控性较差。

两个相对小的激励器20相对一个大型激励器20来说，运动更快，并且需要的用于操作的功更小。原因是磁场与直径的平方成反比，如果大型激励器20直径比小的激励器20大2倍，则实现相同运动需要的操作磁场需要大4倍，即，一个小的激励器20所需的操作磁场为大型激励器20的25％。所以输出相同操作力，两个小的激励器20所需的操作功为一个大型激励器20的50％。这对控制器的总体设计以及低压控制元件来说是非常有利的，因此，本发明由两个小的激励器20同时提供中压固体绝缘开关10合闸保持力。进一步，小的激励器20的应用还能降低永磁铁和机加工成本。

通过将两个激励器20的引线202并联，使得两个激动器的绕线的电气回路实现并联。两个激励器20的引线202并联连接，则驱动总电压较低，激励器20内部铜绕线的直径可以更小。细铜绕线的空气间隙相对粗线来说更少，也能提高工作效率，并且减少操作所需功率。

本发明所述的驱动装置30还设置有手动合闸机构和手动分闸机构。手动合闸机构包括合闸手柄231，与合闸手柄231依次联动的凸轮232、连杆24、凸肩轴承25，与凸轮232联动的驱动弹簧233；转动合闸手柄231带动凸轮232旋转，并对驱动弹簧233进行储能，当凸轮232转动至越过平衡点，驱动弹簧233被释放并带动凸轮232转动，凸轮232推动凸肩轴承25直线运动，进而驱动连杆24带动激励器20的电枢201前进，电枢201前进并带动联动机构驱动中压固体绝缘开关10合闸。驱动装置30不需要使用用任何齿轮来实现快速关合中压固体绝缘开关10。

手动分闸机构包括分闸手柄26、联动机构，分闸手柄26与激励器20的电枢201连接，用于回退电枢201，同时通过联动机构构驱动中压固体绝缘开关10分闸。

手动分闸机构进行关合是通过合闸手柄231来实现的。转动合闸手柄231可以压缩驱动弹簧233，驱动弹簧233进行储能。本实施例中，还安装有两个单向轴承，以保证驱动弹簧233不会驱动合闸手柄231反向转动，进而可以逐步转动合闸手柄231，而不用一次性持续施加转动的力直至手动合闸的操作完成。操作合闸手柄231带动凸轮232旋转，驱动弹簧233进行储能。当凸轮232一旦运动至超过平衡点时，驱动弹簧233被释放并带动凸轮232快速转动。凸轮232推动凸肩轴承25直线运动，并驱动连接杆27带动激励器20快速运动闭合中压固体绝缘开关10。通过对凸轮232轮廓设计，可以控制中压固体绝缘开关10在关合过程中，激励器20无合闸反跳。当激励器20的电枢201到达中压固体绝缘开关10合闸状态下所需要的位置时，永磁体将电枢201保持在预设的位置，进而便将中压固体绝缘开关10保持在合闸状态。

激励器20与联动机构设置在两个侧板22间，联动机构包括竖直运动的凸肩轴承25、水平运动的凸肩轴承25，对应的，侧板22上开设有竖直限位槽223、水平限位槽224，凸肩轴承25的轴肩分别设置在竖直限位槽223、水平限位槽224内，凸肩轴承25在竖直限位槽223、水平限位槽224内的限位作用下进行直线运动。本实施例中，联动机构设置有两个凸轮232和两个凸肩轴承25，保证了凸肩轴承25在运动时不会发生侧向滑动，也使得接触面的压力减少并达到均匀。本实施例中，还设置有拐臂234，拐臂234与凸轮232连接并联动，用于指示驱动弹簧233是否储能。

凸肩轴承25可以在侧板22的竖直限位槽223与水平限位槽224内滚动和滑动。现有技术对凸肩轴承25的定准通常通过开口销或者垫圈。本发明中，凸肩轴承25位于侧板22内侧的直径更大，保证凸肩轴承25不会横向滑出侧板22，也将提高装配效率，减少零件总数以及提供横向滑动自由度。装配方法是，先将侧板22固定在工作平台，将所有零件放在相应位置后装配另一侧板22，最后通过螺母固定。机构装配好后，可以对驱动弹簧233以及各个零件的连接处进行调整。由于所有的零件都通过两个侧板22固定，所以对齐和装配的过程简单和高效，省去焊接和预装配的过程。现有技术的装配方法则首先需要在安装支架上焊接一些零件，然后再安装。

两个侧板22顶部分别向外延伸出安装翅221，安装翅221上设置有安装孔222，中压固体绝缘开关10的容纳槽111设置开口的一端通过螺丝连接在安装翅221上。驱动装置30的所有零件以及中压固体绝缘开关10，及其连接均不需要焊接。

驱动装置30的激励器20以及侧板22的技术方案的实施，可以使整个驱动装置30的主要组件单独装配，并且可以在不设置中压固体绝缘开关10，以及组装至两个侧板22内的工序之前，就可以进行测试。所有的操作力都在中压固体绝缘开关10和两个侧板22之间。另外，由于驱动装置30已是一个独立功能整体，所以中压固体绝缘开关10的绝缘主体11的受力非常小，故选材要求相对较低，因为绝缘主体11只要求达到一定防护等级，并且有足够的强度支撑中压固体绝缘开关10本身即可。

手动分闸机构与手动合闸机构相互独立，如果不需要手动合闸功能，不设置手动合闸机构，并不会影响驱动装置30的电动操作以及手动分闸操作。

复位弹簧21用于存储中压固体绝缘开关10分闸所需的操作能量。对激励器20施加一个反向电流，开关合闸保持磁力便会消失，复位弹簧21驱动中压固体绝缘开关10分闸。虽然驱动装置30非常紧凑，但对拉杆14的调整非常容易。竖直限位槽223与凸肩轴承25的配合，保证拉杆14进行直线运动。同理，水平限位槽224与凸肩轴承25的配合，保证激励器20的电枢201进行直线运动。为了达到进一步准确定位的效果，手动合闸机构还包括限位开关235。

将驱动装置30与中压固体绝缘开关10连接后，通过中压固体绝缘开关10的电流传感器13监控高电压电流，通过电流互感器从高压侧获取电源，用于驱动激励器20。

上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims

一种中压固体绝缘开关，其特征在于，包括绝缘主体、开断元件、电流传感器、拉杆，绝缘主体中部设置有容纳槽，容纳槽的开口设置在绝缘主体的底部，开断元件设置在容纳槽内，绝缘主体的顶面设置有输入端子，输入端子与开断元件的输入相连，绝缘主体的外壁还设置有输出端子，开断元件的输出通过载流导体穿过绝缘主体的壁与输出端子相连；电流传感器埋设在绝缘主体内接近载流导体的位置；电流传感器延长连接有线圈，线圈埋设在绝缘主体内，并正交于载流导体布置；拉杆的顶端连接开断元件，拉杆的底部延伸出容纳槽。
根据权利要求1所述的中压固体绝缘开关，其特征在于，电流传感器提供正比于经过载流导体的电流大小的电压输出信号。
根据权利要求1所述的中压固体绝缘开关，其特征在于，电流传感器安装在距离载流导体大体为15毫米处，电流传感器位置固定后，经过校准后提供电流信息。
根据权利要求1所述的中压固体绝缘开关，其特征在于，电流传感器与线圈罩设有屏蔽罩，屏蔽罩减小电流传感器的局部放电，屏蔽罩与接地点之间的电压为中压固体绝缘开关的工作电压。
根据权利要求1所述的中压固体绝缘开关，其特征在于，还设置有电压传感器，电压传感器的两端分别连接输入端子与线圈相连，电压传感器埋设在绝缘主体内接近输入端子的位置。
根据权利要求4所述的中压固体绝缘开关，其特征在于，输入端子包括输入连接端子、输入连接支撑，输入连接支撑嵌装在绝缘主体内，输入连接端子与输入连接支撑相连；输出端子包括输出连接端子、输出连接支撑，输出连接支撑为绝缘主体向外延伸的支撑臂，输出连接端子的尾部嵌装在输出连接支撑内，输出连接端子的头部延伸至输出连接支撑外。
根据权利要求1所述的中压固体绝缘开关，其特征在于，设置有备用输出连接端子，预留于安装机械开关，用于控制开断元件与电网的导通或者隔离。
根据权利要求1所述的中压固体绝缘开关，其特征在于，绝缘主体为绝缘材质一次浇注成型。
权利要求1到8任一项所述的中压固体绝缘开关，作为重合器、分段器、断路器或负荷开关。
一种机械驱动中压固体绝缘开关的装置，其特征在于，用于驱动权利要求1到8任一项所述的中压固体绝缘开关的开合，包括两个激励器，以及与激励器的电枢联动的联动机构，中压固体绝缘开关的拉杆与联动机构连接；两个激励器串联，并且进行机械连接；其中一个激励器的电枢上设置有复位弹簧，当对激励器施加正向电流，电枢前进并带动联动机构驱动中压固体绝缘开关合闸，同时电枢受电磁作用保持前进状态并压缩复位弹簧，复位弹簧产生复位趋势；当对激励器施加反向电流，电磁作用消失，复位弹簧复位，推回电枢，同时带动联动机构驱动中压固体绝缘开关分闸。
根据权利要求10所述的机械驱动中压固体绝缘开关的装置，其特征在于，通过将两个激励器的引线并联，使得两个激动器的绕线的电气回路实现并联。
根据权利要求10所述的机械驱动中压固体绝缘开关的装置，其特征在于，还设置有手动合闸机构，手动合闸机构包括合闸手柄，与合闸手柄依次联动的凸轮、连杆、凸肩轴承，与凸轮联动的驱动弹簧；转动合闸手柄带动凸轮旋转，并对驱动弹簧进行储能，当凸轮转动至越过平衡点，驱动弹簧被释放并带动凸轮转动，凸轮推动凸肩轴承直线运动，进而驱动连杆带动激励器的电枢前进，电枢前进并带动联动机构驱动中压固体绝缘开关合闸。
根据权利要求10所述的机械驱动中压固体绝缘开关的装置，其特征在于，还设置有手动分闸机构，手动分闸机构包括分闸手柄、联动机构，分闸手柄与激励器的电枢连接，用于回退电枢，同时通过联动机构构驱动中压固体绝缘开关分闸。
根据权利要求10所述的机械驱动中压固体绝缘开关的装置，其特征在于，激励器与联动机构设置在两个侧板间，联动机构包括竖直运动的凸肩轴承、水平运动的凸肩轴承，对应的，侧板上开设有竖直限位槽、水平限位槽，凸肩轴承的轴肩分别设置在竖直限位槽、水平限位槽内，凸肩轴承在竖直限位槽、水平限位槽内的限位作用下进行直线运动。
根据权利要求14所述的机械驱动中压固体绝缘开关的装置，其特征在于，两个侧板顶部分别向外延伸出安装翅，中压固体绝缘开关的容纳槽设置开口的一端通过螺丝连接在安装翅上。
根据权利要求10所述的机械驱动中压固体绝缘开关的装置，其特征在于，通过中压固体绝缘开关的电流传感器监控高电压电流，通过电流互感器从高压侧获取电源，用于驱动激励器。