CN108389749A - 一种三工位隔离接地开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三工位隔离接地开关，三工位隔离接地开关包括具有动端的开关本体，动端具有隔离合闸位、分闸位和接地合闸位，还包括磁力操动机构，磁力操动机构包括机构框架及导向移动装配于机构框架上的与动端传动相连的动力输出端，机构框架内设有形成沿动力输出端移动方向延伸的磁场间隙的固定永磁体，磁场间隙中设有与所述动力输出端相连的可沿磁场间隙的延伸方向往复移动的电磁线圈，电磁线圈在往复移动的行程上具有位于两端的第一极限位和第二极限位，还具有位于第一极限位和第二极限位之间的中间位，磁力操动机构还包括向电磁线圈施加作用力并在伸缩设定长度时将电磁线圈保持在中间位的弹性件。

Description

一种三工位隔离接地开关

技术领域

本发明涉及一种三工位隔离接地开关。

背景技术

目前的三工位隔离接地开关采用的操动机构多为电动机构、电动弹簧机构、液压机构等传统的操动机构，在特定的历史时期，受限于技术发展水平，传统的操动机构具有其技术先进性。但是随着科学技术的进步，传统机构弊端逐渐显露，传统机构具有结构复杂、零部件种类多、安装维修难度大、操作噪声大以及漏油等缺陷，而且传统机构智能化水平极低，不具备智能化改造的价值。

申请公布日为2017年7月7日、申请公布号为CN106935438A的一篇发明专利申请公开了一种磁力操动机构，该磁力操动机构包括机构框架以及设于机构框架内的永磁体，相对的两个永磁体形成磁场间隙，在磁场间隙中设有线圈框架，线圈框架上缠绕有电磁线圈，通过向电磁线圈内通电带动线圈框架上下移动并带动开关进行分合闸。与现有技术中的弹簧操动机构等传统机构相比，结构简单，零部件种类少，安装维修难度降低。

但是该发明专利申请中，线圈框架仅具有合闸和分闸两个位置，线圈框架在通电后只能处于合闸或分闸的位置，若线圈框架失电，则线圈框架会在自重下落入机构框架底面上，此时开关处于分闸或合闸的位置。该发明专利申请无法实现三工位操作，与本体的三工位操作要求不相匹配。三工位隔离接地开关通常包括开关本体，开关本体包括动端，动端在运动过程中包括与静端相连的隔离合闸位、与动端分离的分闸位和接地合闸的接地合闸位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三工位隔离接地开关，以解决现有技术中的磁力操动机构不能满足三工位操作要求的问题。

为实现上述目的，本发明三工位隔离接地开关用磁力操动机构的技术方案是：一种三工位隔离接地开关，包括具有动端的本体，动端具有隔离合闸位、分闸位和接地合闸位，还包括与所述动端传动相连的磁力操动机构，磁力操动机构包括机构框架及设于机构框架内的形成磁场间隙的至少两个固定永磁体，磁场间隙中设有在通电后可沿上下方向移动并带动动端动作的电磁线圈，电磁线圈在移动行程上具有第一极限位、第二极限位和中间位，第一极限位、第二极限位和中间位的其中一个与动端的隔离合闸位对应，其中一个与动端的分闸位对应，另一个与动端的接地合闸位对应，电磁线圈的上端和/或下端与机构框架之间弹性支撑有向电磁线圈施加作用力并在伸缩设定长度后将电磁线圈保持在中间位的弹性件。

本发明提供的三工位隔离接地开关包括开关本体和磁力操动机构，开关本体包括动端，动端具有隔离合闸位、分闸位和接地合闸位，磁力操动机构的机构框架，机构框架上导向移动装配有与动端传动相连的动力输出端，机构框架内设有固定永磁体，固定永磁体形成了与动力输出端移动方向磁场间隙，磁场间隙内设有可沿磁力间隙延伸方向往复移动的电磁线圈，电磁线圈在移动过程中具有第一极限位、第二极限位和中间位，三者中的其中一个与动端的隔离合闸位对应，剩余两个中的其中一个与动端的分闸位对应，剩余两个中的另一个与动端的接地合闸位对应。电磁线圈在弹性件的作用下或者弹性件与电磁线圈的合力作用下能够保持在中间位。本发明提供的三工位隔离接地开关的磁力操动机构使电磁线圈具有三个确切的工作位置，能够通过对电磁线圈的控制实现三工位隔离接地开关的三工位操作。

进一步地，电磁线圈的中间位与动端的分闸位对应，第一、第二极限位中的一个与动端的隔离合闸位对应，另一个与动端的接地合闸位对应。

进一步地，机构框架内设有与动力输出端固定相连的设有所述电磁线圈的线圈框架，线圈框架具有沿电磁线圈移动方向的线圈框架第一端和线圈框架第二端，线圈框架第一端和/或线圈框架第二端与机构框架之间弹性支撑有所述的弹性件，所述动力输出端与线圈框架第一端固连。

进一步地，弹性支撑于线圈框架第一端与机构框架之间及线圈框架第二端与机构框架之间的所述弹性件为压簧。

进一步地，动力输出端包括固设于线圈框架第一端上并导向移动装配于机构框架上的连杆，线圈框架第一端对应的压簧套装于所述连杆上。

进一步地，线圈框架第二端上设有压簧定位柱，线圈框架第二端对应的压簧的一端定位套装于所述压簧定位柱上。

进一步地，动力输出端还包括设于连杆中位于机构框架外部的一端上的机构输出杆，机构输出杆通过齿轮齿条机构与动端传动相连。

进一步地，三工位隔离接地开关包括控制磁力操动机构输入电流大小和方向的机构控制器，还包括向机构控制器输出控制信号的上位控制器。

附图说明

图1为本发明三工位隔离接地开关实施例一的示意图；

图2为图1中磁力操动机构的示意图；

图3为本发明三工位隔离接地开关实施例三中磁力操动机构的示意图；

图4为本发明三工位隔离接地开关实施例四中磁力操动机构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的三工位隔离接地开关的具体实施例一，如图1至图2所示，三工位隔离接地开关包括本体1和磁力操动机构2，本体1包括动端和与磁力操动机构2传动相连并在磁力操动机构的带动下转动以实现分闸、隔离合闸和接地合闸操作的传动轴，三工位隔离接地开关还包括与磁力操动机构2通过电缆3相连的控制磁力操动机构动作的机构控制器5和向机构控制器下达分闸、隔离合闸和接地合闸命令的上位控制器6，机构控制器5和上位控制器6均位于机构箱4内。

如图2所示，磁力操动机构2包括机构框架7，机构框架7内沿左右方向依次布置有左永磁体9、中间永磁体8和右永磁体10，其中，左永磁体9与中间永磁体8之间形成了第一磁场间隙，中间永磁体8与右永磁体10之间形成了第二磁场间隙，第一磁场间隙和第二磁场间隙的平行磁场的方向相反。在中间永磁体8上套装有线圈框架11，线圈框架11上缠绕有电磁线圈，本实施例中，线圈框架11为方形形状，缠绕在线圈框架上的电磁线圈包括位于第一磁场间隙内的线圈第一部分和位于第二磁场间隙内的线圈第二部分，其中，线圈第一部分和线圈第二部分的延伸方向均对应垂直于第一磁场间隙和第二磁场间隙的磁场方向。当线圈通电后，线圈框架11能够实现向上或向下的动作。

在线圈框架11上设有四个沿上下方向延伸的连杆15，连杆15的上端由机构框架7中导向穿出，在连杆15的上端设有机构输出杆16，机构输出杆16为齿条结构，通过齿轮齿条传动机构带动本体的传动轴进行旋转运动，进而带动本体的动端动作完成隔离合闸、分闸和接地合闸操作。

在连杆15的外部套装有上压簧12，上压簧12弹性支撑于线圈框架11和机构框架7之间。在线圈框架11的下端设有压簧定位柱14，压簧定位柱14上套装有下压簧13，在机构框架7上设有与线圈框架的压簧定位柱对应的压簧定位柱，下压簧13的一端能够套装于压簧定位柱上，下压簧13弹性支撑于线圈框架11下端与机构框架7之间。

通过上压簧12和下压簧13的双向作用能够将线圈框架11悬浮保持在固定的位置，可以通过改变压簧的力值，使线圈框架保持在中间的位置。线圈框架11处于中间位置时，三工位隔离接地开关处于分闸的位置，向线圈通入电流能够使线圈框架向上移动实现三工位隔离接地开关的隔离合闸操作，向线圈通入反向电流能够使线圈框架向下移动实现三工位隔离接地开关的接地合闸操作。本发明中，通过在线圈框架的上端和下端与机构框架之间均弹性支撑有压簧，使线圈框架11具有三个确切的工作位置，便于对线圈框架11行程的控制。

本发明中，磁力操动机构通过法兰固定于本体上，磁力操动机构通过电缆与机构控制器相连，上位控制器和机构控制器共同安放于机构箱4内。

三工位隔离接地开关的工作过程如下：初始状态下，线圈框架11处于中间位置，三工位隔离接地开关处于分闸的位置。隔离合闸时，上位控制器6下达隔离合闸指令至机构控制器5，机构控制器5根据收到的指令判断应该对磁力操动机构2中的线圈输入相应方向、相应大小的电流，线圈框架11根据其受到的安培力发生运动，运动方向与受力方向一致，受力方向可依据左手定则判断，运动距离取决于电流大小，电流越大产生的安培力越大，压缩上压簧12，当线圈框架11向上移动到上极限位时，三工位隔离接地开关处于隔离合闸状态，线圈保持通电状态使三工位隔离接地开关保持在隔离合闸状态下。

分闸时，上位控制器下达分闸指令至机构控制器，机构控制器根据收到的指令判断应该对磁力操动机构中的线圈输入相应方向、相应大小的电流，分闸时的电流方向与隔离合闸时的电流方向相反。线圈框架11在上压簧12和受到的安培力的作用下向下移动至平衡位置，此时上压簧12完全释放，通入的电流所产生的安培力不足以使线圈框架11继续下移以压缩下压簧13和拉伸上压簧12，线圈框架11保持在平衡位置。

接地合闸时，向线圈中通入大于分闸时的同向电流，使线圈框架11在安培力的作用下压缩下压簧13实现接地合闸操作，当线圈框架11向下移动到下极限位时，三工位隔离接地开关处于接地合闸状态，线圈保持通电状态使三工位隔离接地开关保持在接地合闸状态下。由接地合闸变为分闸时的状态与上述隔离合闸变为分闸时的状态相似，但通入的电流方向相反。

本发明中涉及的上位控制器包含人机交互***、一体式显示处理器，上位控制器与机构控制器通过光纤通信，上位控制器可对机构控制器下达指令，亦可读取、接收机构控制器的状态信息及反馈信息，完成对磁力操动机构实时状态的监测，并将这些数据通过IEC61850通讯协议上传至电网***后台或者存储于上位控制器内供用户参考。

本实施例中，线圈框架处于中间位置时电磁线圈处于中间位，此时动端处于分闸位；线圈框架向上移动至动端处于隔离合闸位时电磁线圈处于第一极限位；线圈框架向下移动至动端处于接地合闸位时电磁线圈处于第二极限位。

本发明三工位隔离接地开关的具体实施例二，与上述实施例的不同之处在于，电磁线圈的各位置与动端的各位置的对应关系不同，如电磁线圈的中间位对应动端的隔离合闸位，电磁线圈的第一极限位对应动端的分闸位，电磁线圈的第二极限位对应动端的接地合闸位。

本发明三工位隔离接地开关的具体实施例三，如图3所示，下压簧13的结构与上述实施例的相同，与上述实施例的不同之处在于，上压簧12弹性支撑于线圈框架11和机构框架7之间，且并不套装于连杆15上。

上述实施例中，上、下压簧即为弹性件。

本发明三工位隔离接地开关的具体实施例四，如图4所示，与上述实施例的不同之处在于，取消线圈框架11上端与机构框架7之间的弹性件，仅在线圈框架11下端与机构框架7之间设置弹性件16，该弹性件16可以为具有弹性金属片等，通过弹性件16的拉伸和压缩能够将电磁线圈保持在中间位。在其他实施例中，弹性件可以为拉簧或压簧，当电磁线圈受到的安培力与弹性件的作用力相同时，电磁线圈可以保持在中间位。

本发明三工位隔离接地开关的具体实施例五，与实施例四的不同之处在于，将弹性件仅设置在线圈框架上端和机构框架之间。

上述的实施例中，线圈框架的上端即为线圈框架第一端，线圈框架的下端即为线圈框架第二端。连杆和机构输出杆共同构成了动力输出端。

Claims (8)

1.一种三工位隔离接地开关，包括具有动端的本体，动端具有隔离合闸位、分闸位和接地合闸位，还包括磁力操动机构，磁力操动机构包括机构框架及导向移动装配于机构框架上的与动端传动相连的动力输出端，机构框架内设有形成沿动力输出端移动方向延伸的磁场间隙的固定永磁体，磁场间隙中设有与所述动力输出端相连的可沿磁场间隙的延伸方向往复移动的电磁线圈，其特征在于：电磁线圈在往复移动的行程上具有位于两端的第一极限位和第二极限位，还具有位于第一极限位和第二极限位之间的中间位，第一极限位、第二极限位和中间位中的其中一个与动端的隔离合闸位对应，剩余两个中的其中一个与动端的分闸位对应，剩余两个中的另一个与动端的接地合闸位对应，磁力操动机构还包括向电磁线圈施加作用力并在伸缩设定长度时将电磁线圈保持在中间位的弹性件。

2.根据权利要求1所述的三工位隔离接地开关，其特征在于：电磁线圈的中间位与动端的分闸位对应，第一、第二极限位中的一个与动端的隔离合闸位对应，另一个与动端的接地合闸位对应。

3.根据权利要求1所述的三工位隔离接地开关，其特征在于：机构框架内设有与动力输出端固定相连的设有所述电磁线圈的线圈框架，线圈框架具有沿电磁线圈移动方向的线圈框架第一端和线圈框架第二端，线圈框架第一端和/或线圈框架第二端与机构框架之间弹性支撑有所述的弹性件，所述动力输出端与线圈框架第一端固连。

4.根据权利要求3所述的三工位隔离接地开关，其特征在于：弹性支撑于线圈框架第一端与机构框架之间及线圈框架第二端与机构框架之间的所述弹性件为压簧。

5.根据权利要求4所述的三工位隔离接地开关，其特征在于：动力输出端包括固设于线圈框架第一端上并导向移动装配于机构框架上的连杆，线圈框架第一端对应的压簧套装于所述连杆上。

6.根据权利要求4所述的三工位隔离接地开关，其特征在于：线圈框架第二端上设有压簧定位柱，线圈框架第二端对应的压簧的一端定位套装于所述压簧定位柱上。

7.根据权利要求5所述的三工位隔离接地开关，其特征在于：动力输出端还包括设于连杆中位于机构框架外部的一端上的机构输出杆，机构输出杆通过齿轮齿条机构与动端传动相连。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的三工位隔离接地开关，其特征在于：三工位隔离接地开关包括控制磁力操动机构输入电流大小和方向的机构控制器，还包括向机构控制器输出控制信号的上位控制器。