CN103166143B - 一种固体绝缘环网柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固体绝缘环网柜技术领域，公开了一种固体绝缘环网柜，包括柜体、柜门、门锁机构，二工位机构、三工位开关操作机构及固封极柱；所述固封极柱包括绝缘体、二工位真空灭弧室、三工位真空灭弧室、第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆。这种结构的固体绝缘环网柜可以实现固封极柱的全固体绝缘，进而可实现固体绝缘环网柜全固体的绝缘，可促进高压开关设备向小型化发展。

Description

一种固体绝缘环网柜

技术领域

本发明涉及固体绝缘环网柜技术领域，尤其涉及一种固体绝缘环网柜。

背景技术

在高压开关设备中，如果将真空灭弧室的绝缘外壳暴露在空气中，容易存在被外界的灰尘、潮湿污染的问题。为减小外界环境的影响，通常要求真空灭弧室的外壳有足够的长度，这不仅影响真空灭弧室的小型化，也影响真空灭弧室的性能和可靠性，因此，将真空灭弧室和断路器相关的导电零件同时嵌入到环氧树脂这类容易固化的固体绝缘材料中形成极柱，使整个断路器极柱成为一个整体的部件，称为固封极柱。

固封极柱可以提高断路器的可靠性；由于真空灭弧室被嵌入到固体材料中，固封极柱具有很高的绝缘强度；真空灭弧室被嵌入到固体材料后，固封极柱的外界环境对真空灭弧室的影响较小。因此，目前高压开关设备逐步向固体绝缘方向发展。

现有技术中，为了设备维修的安全操作需要，高压断路器开关柜设有接地功能的隔离开关，高压断路器开关柜通常采用固体绝缘环网柜，其一般采用固封二工位真空灭弧室的断路器极柱连接隔离开关组成，而隔离开关端口采用空气或SF6气体绝缘，这种固体绝缘环网柜并不是全固体的绝缘，将影响高压开关设备向小型化发展。

因此，如何实现固体绝缘环网柜全固体的绝缘，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种固体绝缘环网柜，包括柜体、柜门、门锁机构，二工位机构、三工位开关操作机构及固封极柱；

所述固封极柱包括绝缘体、二工位真空灭弧室、三工位真空灭弧室、第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆；所述二工位真空灭弧室、所述三工位真空灭弧室分别嵌于所述所述绝缘体的第一空腔、第二空腔内；第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆分别与所述二工位真空灭弧室的动端、所述三工位真空灭弧室的动端连接，所述二工位真空灭弧室的动端、所述三工位真空灭弧室的动端通过连接件连接，且所述第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆、所述连接件均位于所述绝缘体的第三空腔内；所述二工位真空灭弧室的进线导电杆、所述三工位真空灭弧室的出线导电杆和接地端均延伸出所述绝缘体。

优选的，所述接地端包括接地端子和接地桩，所述接地端子与所述三工位真空灭弧室的动端连接，所述接地桩与所述接地装置连接，且所述接地桩延伸出所述绝缘体。

优选的，所述出线导电杆、进线导电杆、所述接地端、所述接地桩中的至少一个与所述绝缘体固封处设有屏蔽网，所述屏蔽网的接线桩端面延伸出所述绝缘体。

优选的，所述三工位开关操作机构包括隔离转轴、接地转轴、第一齿轮机构、传动轴、第二齿轮机构、三位置执行机构，所述隔离转轴一端、接地转轴的一端分别形成隔离操作端、接地操作端，所述隔离转轴的另一端、接地转轴的另一端、传动轴的一端通过所述第一齿轮传动机构进行传动，所述传动轴的另一端与所述第二齿轮传动机构的主动齿轮中心连接，所述第二齿轮传动机构的从动齿轮中心通过连接轴与三位置执行机构连接，三位置执行机构具有隔离开关动触头连接部。

优选的，所述三位置执行机构包括凸轮、连杆；所述凸轮上设有滑槽，所述滑槽包括依次连通的具有不同圆弧半径的第一弧段滑槽、第二弧段滑槽、第三弧段滑槽；所述连杆的上端设有轴销，所述销轴活动连接在所述滑槽内，所述连杆的下端设有用于连接隔离开关的绝缘拉杆的隔离开关动触头连接部；所述凸轮的旋转中心与所述连接轴连接。

优选的，所述门锁机构包括凸轮、拉杆、摆杆、插销，所述凸轮通过传动机构与三工位开关操作机构的接地转轴连接，所述凸轮上设有滑槽，所述滑槽包括两段连通的具有不同半径的圆弧，所述拉杆的上端通过轴销卡在所述滑槽内，所述拉杆的下端与所述摆杆的一端铰接，所述摆杆的中部铰接固定，所述摆杆的另一端与所述插销的上端铰接，所述插销的下端用于***设于所述柜门上的插孔。

优选的，所述拉杆的下端穿过支架板的通孔，位于所述支架板上下两侧的所述拉杆上分别螺纹联接有第一垫圈、限位螺母，所述第一垫圈、所述限位螺母之间具有预设间距，所述拉杆上所述第一垫圈的上方设有第二垫圈，所述第一垫圈、所述第二垫圈之间设有弹簧。

优选的，还包括联锁机构，该联锁机构包括均可旋转的挡板、第一指示牌、第二指示牌，所述挡板通过轴销可旋转的设置在所述支架上，所述挡板位于所述隔离操作端、所述接地操作端的外侧，所述第一指示牌、所述第二指示牌的内侧分别设有可抵靠所述挡板外沿的第一档销、第二档销，通过调整第一档销、第二档销的位置，所述挡板可处于仅遮挡所述隔离操作孔、仅遮挡所述接地操作孔、同时遮挡所述隔离操作孔、所述接地操作孔三个位置。

本发明提供的固体绝缘环网柜包括柜体、柜门、门锁机构，二工位机构、三工位开关操作机构及固封极柱，其中固封极柱在用于分别容纳二工位真空灭弧室、三工位真空灭弧室的第一空腔、第二空腔的上方设置有第三空腔，二工位真空灭弧室、三工位真空灭弧室的动端均伸入所述第三空腔内，第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆及连接件位于所述第三空腔内，将二工位真空灭弧室、三工位真空灭弧室、进线导电杆、出线导电杆、接地端固封在一起；并通过第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆实现与操作机构的电气绝缘，从而实现固封极柱的全固体绝缘，进而可实现固体绝缘环网柜全固体的绝缘，可促进高压开关设备向小型化发展。

附图说明

图1为本发明所提供的固体绝缘环网柜的内部结构示意图；

图2为本发明所提供的固体绝缘环网柜的正面结构示意图

图3为图1中固封极柱的一种具体实施方式的结构示意图；

图4为图1中门锁机构的结构示意图；

图5为图1中三位置开关操作机构的主视结构示意图；

图6为图6中操作机构的结构示意图；

图7为图5中三位置执行机构的俯视结构示意图；

图8为图7中三位置执行机构的剖视结构示意图；

图9为联锁机构的结构示意图。

其中，图1-图9中：

柜体100、柜门110、门锁机构120、门把手121、三工位开关操作机构130、隔离操作孔301、接地操作孔302、联锁板操作孔303、二工位机构140、永磁机构控制器141、合闸开关142、分闸开关143、带电显示装置150；

绝缘体1、第一空腔1-1、第二空腔1-2、第三空腔1-3、二工位真空灭弧室2、三工位真空灭弧室3、第一绝缘拉杆4、第二绝缘拉杆5、软连接件6、进线导电杆7、出线导电杆8、接地端子9、接地桩10、屏蔽网11；

隔离转轴101、接地转轴102、传动轴103、第一齿轮机构104、第二齿轮机构105、主动齿轮151、从动齿轮152、三位置执行机构16、连接轴160、凸轮161、连杆162、轴销163、轴销164；

支架201、第一指示牌202、第一档销221、挡圈222、第一转轴223、第二指示牌203、第二档销231、挡圈232、第二转轴233、挡板204、连杆241、轴销242、轴销243、轴套244。

支架板70、凸轮71、拉杆72、摆杆73、插杆74、插头75、插孔76、连接杆77、第一垫圈78、第二垫圈79、限位螺母710、螺母711、弹簧712。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参看图1-图3，图1为本发明所提供的固体绝缘环网柜的内部结构示意图，图2为本发明所提供的固体绝缘环网柜的正面结构示意图，图3为图1中固封极柱的一种具体实施方式的结构示意图。

如图1、图2所示，本发明提供的固体绝缘环网柜包括柜体100、柜门110、门锁机构120，二工位机构140、三工位开关操作机构130及固封极柱。

其中，如图3所示，所述固封极柱包括绝缘体1、二工位真空灭弧室2、三工位真空灭弧室3、第一绝缘拉杆4、第二绝缘拉杆5；所述绝缘体1具有第一空腔1-1、第二空腔1-2、第三空腔1-3，所述第一空腔1-1、第二空腔1-2并排设置，所述第三空腔1-3位于所述第一空腔1-1、第二空腔1-2的上方；所述二工位真空灭弧室2、所述三工位真空灭弧室3分别嵌于所述第一空腔1-1、第二空腔1-2内；所述二工位真空灭弧室2的动端、所述三工位真空灭弧室3的动端均伸入所述第三空腔1-3内。

第一绝缘拉杆4、第二绝缘拉杆5分别与所述二工位真空灭弧室2的动端、所述三工位真空灭弧室3的动端连接，所述二工位真空灭弧室2的动端、所述三工位真空灭弧室3的动端通过连接件连接，且所述第一绝缘拉杆4、第二绝缘拉杆5、所述连接件均位于所述第三空腔1-3内；进线导电杆7与二工位真空灭弧室2的静端连接，出线导电杆8与三工位真空灭弧室3的静端连接，接地端设于三工位真空灭弧室3的侧面，接地端用于将三工位真空灭弧室3的动端接地，所述二工位真空灭弧室2的进线导电杆7、所述三工位真空灭弧室3的出线导电杆8和接地端均延伸出所述绝缘体1。

这种固封极柱在用于分别容纳二工位真空灭弧室2、三工位真空灭弧室3的第一空腔1-1、第二空腔1-2的上方设置有第三空腔1-3，二工位真空灭弧室2、三工位真空灭弧室3的动端均伸入所述第三空腔1-3内，第一绝缘拉杆4、第二绝缘拉杆5及连接件位于所述第三空腔1-3内，将二工位真空灭弧室2、三工位真空灭弧室3、进线导电杆7、出线导电杆8、接地端固封在一起；并通过第一绝缘拉杆4、第二绝缘拉杆5实现与操作机构的电气绝缘，从而实现固封极柱的全固体绝缘，进而可实现固体绝缘环网柜全固体的绝缘，可促进高压开关设备向小型化发展。

优选方案中，所述绝缘体1可以为环氧树脂块，环氧树脂具有良好的绝缘性能，可将上述的二工位真空灭弧室2、三工位真空灭弧室3、进线导电杆7、出线导电杆8、接地端、第一绝缘拉杆4、第二绝缘拉杆5等固定安装完毕后，通过浇注的方式形成所述绝缘体1。

优选方案中，在所述绝缘体1的外表面可设有导体层或半导体层，用于安全接地。

具体的方案中，位于便于所述接地端接地，所述接地端包括接地端子9和接地桩10，所述接地端子9与所述三工位真空灭弧室3的动端连接，所述接地桩10与所述接地装置连接，且所述接地桩10延伸出所述绝缘体1。

优选的方案中，所述出线导电杆8、进线导电杆7、所述接地端、所述接地桩10中的至少一个与所述绝缘体1固封处设有屏蔽网11，所述屏蔽网11的接线桩端面延伸出所述绝缘体1，屏蔽网11的接线桩端面用于连接固体绝缘环网柜的带电显示装置150。

优选的方案中，所述连接件为软连接件6，软连接件6可采用细铜丝编织成带型或扭成多股圆形的结构，以实现大电流连续运行。

具体的方案中，所述三工位真空灭弧室3为隔离开关，所述二工位真空灭弧室2为断路器。在外部操作机构的作用下，三工位真空灭弧室3的动端可以上下运动，可以处于合闸位置、分闸位置和接地位置，当动端与静端接触时处于合闸状态，当动端与静端分离时处于分闸状态，当动端与接地接触时处于接地状态。

所述二工位真空灭弧室2的动端可通过第二绝缘杆与永磁机构的操作端连接，由永磁机构驱动二工位真空灭弧室2处于合闸或分闸状态，具体的方案中，永磁机构可由永磁机构控制器141的合闸开关142开关、分闸开关143来控制断路器处于合闸状态或分闸状态。

其中，如图5、图6所示，所述三工位开关操作机构包括操作机构和三位置执行机构16，其中操作机构包括隔离转轴101、接地转轴102、第一齿轮机构104、传动轴103、第二齿轮机构105，所述隔离转轴101一端、接地转轴102的一端分别形成隔离操作端、接地操作端，所述隔离转轴101的另一端、接地转轴102的另一端、传动轴103的一端通过所述第一齿轮传动机构进行传动，所述传动轴103的另一端与所述第二齿轮传动机构的主动齿轮151中心连接，所述第二齿轮传动机构的从动齿轮152中心通过连接轴160与三位置执行机构16连接。

如图7、图8所示，所述三位置执行机构16包括凸轮161、连杆162，所述连接轴的两端支撑于机架上；所述凸轮161上设有凸轮滑槽，所述凸轮滑槽包括依次连通的具有不同圆弧半径的第一弧段滑槽、第二弧段滑槽、第三弧段滑槽；所述连杆162的上端设有轴销164，所述销轴164活动连接在所述凸轮滑槽内，所述连杆162的下端设有多个用于连接多个隔离开关的绝缘拉杆的隔离开关动触头连接部。

将隔离转轴101逆时针转动180°时，通过第一齿轮机构104、传动轴103、第二齿轮机构105驱动凸轮161旋转120°，连杆162上的轴销将在滑槽内从低端向上运动，实现隔离开关合闸到分闸的转换；顺时针转动接地转轴102旋转180°，通过第一齿轮机构104、传动轴103、第二齿轮机构105驱动凸轮161旋转120°，连杆162再向上运动，实现隔离开关分闸到接地的转换。

如图9所示，联锁机构用于对三工位操作机构的隔离操作端、接地操作端进行联锁，所述隔离操作端、所述接地操作端分别位于支架的隔离操作孔301、接地操作孔302内，该联锁机构包括可旋转的挡板204、第一指示牌202、第二指示牌203，所述挡板204通过轴销242可旋转的设置在所述支架201上，所述挡板204位于所述隔离操作端、所述接地操作端的外侧，该挡板204用于选择性地遮挡所述隔离操作孔301或所述接地操作孔302，所述第一指示牌202、所述第二指示牌203的内侧分别设有可抵靠所述挡板204外沿的第一档销221、第二档销231，通过旋转所述第一指示牌202、所述第二指示牌203，也即通过调整第一档销221、第二档销231的位置，所述挡板204可处于仅遮挡所述隔离操作孔301、仅遮挡所述接地操作孔302、同时遮挡所述隔离操作孔301、所述接地操作孔302三个位置。

具体的方案中，为了便于操作挡板204，本申请提供的联锁机构还包括连杆241，如图4所示，连杆241的一端为挡板204旋转端，另一端设有轴销243，挡板204上设有长槽，轴销243可滑动的卡于所述长槽内，旋转所述挡板204旋转端，轴销243可在所述长槽内滑动，同时带动挡板204绕轴销242在相反方向旋转。

优选的方案中，所述挡板204旋转端可以为设在连杆241端部的轴套244，可采用操作手柄来旋转所述轴套244，操作手柄套入所述轴套244内，轴套244顺时针或逆时针旋转时，所述挡板204将逆时针或顺时针方向旋转。挡板204旋转端设置与联锁板操作孔303内。

具体的方案中，所述第一指示牌202的旋转中心通过挡圈222固定安装在所述第一转轴223上，通过旋转第一转轴223，可带动第一指示牌202进行相应旋转，进而使得第一档销221处于相应的位置；所述第二指示牌203的旋转中心通过挡圈232固定安装在所述第二转轴233上，通过旋转第二转轴233，可带动第二指示牌203进行相应旋转，进而使得第二档销231处于相应的位置。

其中，门锁机构120用于锁住和打开固体绝缘环网柜的柜门110，该门锁机构120包括凸轮71、拉杆72、摆杆73、插销，所述凸轮71通过传动机构与三工位开关操作机构的接地转轴连接，所述凸轮71上设有滑槽，所述滑槽包括两段连通的具有不同半径的圆弧，所述拉杆72的上端通过轴销卡在所述滑槽内，所述拉杆72的下端与所述摆杆73的一端铰接，所述摆杆73的中部铰接固定，具体的方案中，所述支架板70上设有连接杆77，所述摆杆73的中部铰接固定在所述连接杆77上，所述摆杆73的另一端与所述插销的上端铰接，所述插销的下端用于***设于所述柜门上的插孔76。

固体环网柜处于合闸状态，插销的下端***柜门上的插孔76内，当需要检修时，逆时针操作隔离转轴，隔离开关分闸；顺时针操作接地接地转轴，隔离开关接地，同时，接地转轴通过传动机构带动凸轮71旋转，凸轮71将带动拉杆72向下移动，拉杆72的下端通过摆杆73带动插销向上移动，插销脱离柜门上的插孔76内，解除插销对柜门的锁定作用，此时可拉开柜门；固体绝缘环网柜检修完毕后，旋转接地转轴，接地转轴通过传动机构带动凸轮71旋转，凸轮71将带动拉杆72向上移动，拉杆72的下端通过摆杆73带动插销向下移动，插销***柜门上的插孔76内，实现柜门的锁定。

该门锁机构可以确保隔离开关接地后才能打开柜门，可避免未将隔离开关接地便打开固体绝缘开关柜的情况的发生，消除了造成严重的安全事故的可能性。

优选的方案中，所述拉杆72的下端穿过支架板70的通孔，位于所述支架板70上下两侧的所述拉杆72上分别螺纹联接有第一垫圈78、限位螺母，所述第一垫圈78、所述限位螺母之间具有预设间距，所述预设距离用于限定拉杆72上下移动的范围，进而限定插销***和脱离插孔76的距离。

进一步的方案中，为了提高第一垫圈78的稳定性，可在第一垫圈78下方设置螺母711。

更优的方案中，插销脱离插孔76后，固体绝缘环网柜的柜门打开，此时，为了防止插销落下，在关闭柜门时，插销无法再***插孔76内，在所述拉杆72上所述第一垫圈78的上方固定设有第二垫圈79，所述第一垫圈78、所述第二垫圈79之间设有弹簧712，插销脱离插孔76后，拉杆72下移，第一垫圈78及螺母711抵靠支撑板，在支撑板的反作用力下，第一垫圈78及螺母711将向上压缩弹簧712，在弹簧712的预紧力作用下，拉杆72始终处于下移的位置，即插销始终处于插孔76的上方，可防止插销落下，在关闭柜门时，插销还可顺利***插孔76内。

优选的方案中，为了能够调整插销的长度，所述插销包括插杆74和插头75，所述插杆74与所述插头75通过螺纹联接，具体的方案中，所述插杆74的下端具有内螺纹孔，所述插头75的上端具有外螺纹，所述插头75的上端与所述插杆74的下端形成螺纹联接，这种结构可以根据需要调整插销的长度。

进一步的方案中，为了使得插杆74与插头75之间的连接牢固，可在所述插头75与所述插杆74的螺纹联接处设有紧固螺母。

设定固体环网柜处于合闸状态，当需要检修时操作顺序：按分闸开关143，断路器分闸；顺时针转联锁板操作孔303，打开隔离操作孔301，逆时针操作隔离操作端，隔离开关分闸；逆时针联锁板操作孔303，关闭隔离操作孔301，打开接地操作孔302，顺时针操作接地操作端，隔离开关接地，同时，门锁机构120将插销从柜门上的插孔76中拔出；手伸进门把手121向上提起打开柜门110。

以上所述仅是发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种固体绝缘环网柜，其特征在于，包括柜体、柜门、门锁机构，二工位机构、三工位开关操作机构及固封极柱；

所述固封极柱包括绝缘体、二工位真空灭弧室、三工位真空灭弧室、第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆；所述二工位真空灭弧室、所述三工位真空灭弧室分别嵌于所述绝缘体的第一空腔、第二空腔内；第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆分别与所述二工位真空灭弧室的动端、所述三工位真空灭弧室的动端连接，所述二工位真空灭弧室的动端、所述三工位真空灭弧室的动端通过连接件连接，且所述第一绝缘拉杆、第二绝缘拉杆、所述连接件均位于所述绝缘体的第三空腔内；所述二工位真空灭弧室的进线导电杆、所述三工位真空灭弧室的出线导电杆和接地端均延伸出所述绝缘体；

所述三工位开关操作机构包括隔离转轴、接地转轴、第一齿轮机构、传动轴、第二齿轮机构、三位置执行机构，所述隔离转轴一端、接地转轴的一端分别形成隔离操作端、接地操作端，所述隔离转轴的另一端、接地转轴的另一端、传动轴的一端通过所述第一齿轮传动机构进行传动，所述传动轴的另一端与所述第二齿轮传动机构的主动齿轮中心连接，所述第二齿轮传动机构的从动齿轮中心通过连接轴与三位置执行机构连接，三位置执行机构具有隔离开关动触头连接部。

2.根据权利要求1所述的固体绝缘环网柜，其特征在于，所述接地端包括接地端子和接地桩，所述接地端子与所述三工位真空灭弧室的动端连接，所述接地桩与接地装置连接，且所述接地桩延伸出所述绝缘体。

3.根据权利要求2所述的固体绝缘环网柜，其特征在于，所述出线导电杆、进线导电杆、所述接地端、所述接地桩中的至少一个与所述绝缘体固封处设有屏蔽网，所述屏蔽网的接线桩端面延伸出所述绝缘体。

4.根据权利要求1所述的固体绝缘环网柜，其特征在于，所述三位置执行机构包括凸轮、连杆；所述三位置执行机构的凸轮上设有滑槽，所述滑槽包括依次连通的具有不同圆弧半径的第一弧段滑槽、第二弧段滑槽、第三弧段滑槽；所述连杆的上端设有销轴，所述销轴活动连接在所述滑槽内，所述连杆的下端设有用于连接隔离开关的绝缘拉杆的隔离开关动触头连接部；所述三位置执行机构的凸轮的旋转中心与所述连接轴连接。

5.根据权利要求4所述的固体绝缘环网柜，其特征在于，所述门锁机构包括凸轮、拉杆、摆杆、插销，所述门锁机构的凸轮通过传动机构与三工位开关操作机构的接地转轴连接，所述门锁机构的凸轮上设有滑槽，所述滑槽包括两段连通的具有不同半径的圆弧，所述拉杆的上端通过轴销卡在所述滑槽内，所述拉杆的下端与所述摆杆的一端铰接，所述摆杆的中部铰接固定，所述摆杆的另一端与所述插销的上端铰接，所述插销的下端用于***设于所述柜门上的插孔。

6.根据权利要求5所述的固体绝缘环网柜，其特征在于，所述拉杆的下端穿过支架板的通孔，位于所述支架板上下两侧的所述拉杆上分别螺纹联接有第一垫圈、限位螺母，所述第一垫圈、所述限位螺母之间具有预设间距，所述拉杆上所述第一垫圈的上方设有第二垫圈，所述第一垫圈、所述第二垫圈之间设有弹簧。

7.根据权利要求1所述的固体绝缘环网柜，其特征在于，还包括联锁机构，该联锁机构包括均可旋转的挡板、第一指示牌、第二指示牌，所述挡板通过轴销可旋转的设置在支架上，所述挡板位于所述隔离操作端、所述接地操作端的外侧，所述第一指示牌、所述第二指示牌的内侧分别设有可抵靠所述挡板外沿的第一档销、第二档销，通过调整第一档销、第二档销的位置，所述挡板可处于仅遮挡所述隔离操作孔，或，仅遮挡所述接地操作孔，或，同时遮挡所述隔离操作孔和所述接地操作孔三个位置。