CN109616365B - 一种永磁助力式双端真空绝缘接地开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁助力式双端真空绝缘接地开关，包括定位安装板、安装支架、辅助触点组件、同步连接板、绝缘拉杆、基座板、触头弹簧、软连线、真空开关管、直线轴承、齿条轴、绝缘极柱、双头螺杆、螺纹堵、连接杆、齿轮轴及永磁吸盘；齿条轴和齿轮轴通过安装支架、定位安装板及直线轴承安装在基座板上，在基座板与同步连接板之间设置有永磁吸盘和辅助触点组件，绝缘极柱内部安装真空开关管的同时端部固定在基座板上，真空开关管静端预设有真空度监测传感器。真空绝缘形式技术可靠，高压断口密闭且行程紧凑，结构灵活便于布局，机构巧妙简单省力，力学特性匹配思路新颖。

Description

一种永磁助力式双端真空绝缘接地开关

技术领域

本发明涉及25kV干线车载高压电器技术，尤其涉及一种永磁助力式双端真空绝缘接地开关。

背景技术

接地开关是干线交流25kV各类型电力机车及动车的高压电器***中十分重要的开关设备，在检修及应急处理时起到主回路真空断路器双端接地保护的作用。

车载接地开关按驱动方式主要分为手动、气动和电动三大类，而绝缘形式基本均为空气刀闸式，由于高压环境下的空气绝缘需要保证足够的电气间隙，因此接地开关刀闸与真空断路器接地夹之间必须间隔一定尺寸，且在接地臂转动空间范围内不允许有其他器件，该技术特征不仅容易受外界因素影响，而且在一定程度上制约了高压电器的布局设计，尤其是在如今高压电器集成设计的大背景下显得更加突出。

真空绝缘技术在高压电器领域具备成熟的应用经验，如真空断路器等，但是在接地开关上未见应用。实际上，应用在接地开关的真空开关管并不需要具备很高的短路开断能力，也不需要具备长机械寿命的动作频次要求，因此技术可靠性与经济性更加成熟，具有潜在的应用价值。此外，接地开关在高压电器集成化与小型化的发展方面存在技术欠缺，结构复杂、空间体积大、力学特性匹配差。

发明内容

本发明的目的是提供一种永磁助力式双端真空绝缘接地开关，真空绝缘形式技术可靠，高压断口密闭且行程紧凑，结构灵活便于布局，机构巧妙简单省力，力学特性匹配思路新颖。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的永磁助力式双端真空绝缘接地开关，包括定位安装板、安装支架、辅助触点组件、同步连接板、绝缘拉杆、基座板、触头弹簧、软连线、真空开关管、直线轴承、齿条轴、绝缘极柱、双头螺杆、螺纹堵、连接杆、齿轮轴及永磁吸盘；

所述触头弹簧和连接杆通过螺纹堵安装在绝缘拉杆内部，所述绝缘拉杆穿过基座板与同步连接板固定，所述连接杆通过双头螺杆与软连线和真空开关管连接，所述同步连接板在中间部位与齿条轴固定，所述齿条轴和齿轮轴通过安装支架、定位安装板及直线轴承安装在基座板上，在基座板与同步连接板之间设置有所述永磁吸盘和辅助触点组件，所述绝缘极柱内部安装真空开关管的同时端部固定在基座板上，所述真空开关管静端预设有真空度监测传感器。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的永磁助力式双端真空绝缘接地开关，应用成熟的真空开关管技术，辅以真空度监测手段，真空绝缘形式技术可靠，同时断口密闭且行程紧凑，整体结构灵活便于高压***布局，此外，通过一套齿轮齿条运动副实现同步双端接地，机构巧妙简单省力，科学合理应用永磁技术优势，力学特性匹配思路新颖。

附图说明

图1为本发明实施例中的永磁助力式双端真空绝缘接地开关的结构原理示意图；

图2为本发明实施例中的永磁吸盘的结构原理示意图；

图3为本发明实施例中的永磁助力式双端真空绝缘接地开关的机构力学特性匹配曲线；

图中：

1.定位安装板 2.安装支架 3.辅助触点组件 4.同步连接板 5.绝缘拉杆 6.基座板 7.触头弹簧 8.软连线 9.真空开关管 10.直线轴承 11.齿条轴 12.绝缘极柱 13.双头螺杆 14.螺纹堵 15.连接杆 16.永磁吸盘 17.齿轮轴；

A.真空度监测传感器 B.接地端 C.接地端 D.真空断路器高压输入端连接点 E.真空断路器高压输出端连接点；

a.底座 b.永磁铁 c.防护盖板 d.环氧树脂密封胶。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

另需要说明的是本文中所提到的描述方位的“上”、“下”除特殊说明均不特指该方位，只是为了描述方便，所述产品的放置方向不同其描述也不尽相同。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下可理解的方位，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的永磁助力式双端真空绝缘接地开关，其较佳的具体实施方式是：

包括定位安装板、安装支架、辅助触点组件、同步连接板、绝缘拉杆、基座板、触头弹簧、软连线、真空开关管、直线轴承、齿条轴、绝缘极柱、双头螺杆、螺纹堵、连接杆、齿轮轴及永磁吸盘；

所述触头弹簧和连接杆通过螺纹堵安装在绝缘拉杆内部，所述绝缘拉杆穿过基座板与同步连接板固定，所述连接杆通过双头螺杆与软连线和真空开关管连接，所述同步连接板在中间部位与齿条轴固定，所述齿条轴和齿轮轴通过安装支架、定位安装板及直线轴承安装在基座板上，在基座板与同步连接板之间设置有所述永磁吸盘和辅助触点组件，所述绝缘极柱内部安装真空开关管的同时端部固定在基座板上，所述真空开关管静端预设有真空度监测传感器。

所述永磁吸盘与所述同步连接板之间的最大间距等于接地开关开距与超程距离之和，且在超程区间内所述永磁吸盘吸力曲线与所述触头弹簧负载曲线呈交叉状分布。

所述永磁吸盘包括底座、永磁铁、防护盖板及环氧树脂密封胶，且永磁铁安装在底座和防护盖板之间，通过环氧树脂密封胶固封为一体。

所述永磁吸盘中的防护盖板和所述同步连接板的材质均为Cr系不锈钢。

两个真空开关管的动端均为接地端，静端分别连接真空断路器的高压输入端和高压输出端，成为由一套齿轮齿条运动副同步带动两组对称接地触点的双端接地机构，在接地开关闭合时能够实现双端接地。

所述真空开关管的接地开关断口在接地瞬间及保持接地位状态时均由所述触头弹簧提供关合接触力。

本发明中，两个真空开关管的动端均为接地端，静端分别连接真空断路器的高压输入端和高压输出端。形成的双端接地机构为一套齿轮齿条运动副同步带动两组对称接地触点的方式，也可以为一组齿轮轴带动两组齿条轴组成运动副的方式。

所述永磁吸盘与所述同步连接板之间的最大间距等于接地开关开距与超程距离之和，且在超程区间内所述永磁吸盘吸力曲线与所述触头弹簧负载曲线呈交叉状分布，但两者差值不大，如图3所示：在接地开关闭合过程的超程区间内，永磁吸力先小于弹簧负载力，逐渐地两者相等，最后永磁吸力大于弹簧负载力；在接地开关分断过程的超程区间内，永磁吸力先大于弹簧负载力，逐渐地两者相等，最后永磁吸力小于弹簧负载力。

所述永磁吸盘在使用环境清洁度较高的情况下，永磁吸盘也可以直接采用永磁铁的方式，此外，永磁吸盘可以设计为任意形状。

所述永磁吸盘中的防护盖板和所述同步连接板的材质均为Cr系不锈钢，目的是保证永磁吸盘的力学特性符合设计要求。

接地开关断口为所述真空开关管形式，且在接地瞬间及保持接地位状态时均有所述触头弹簧提供的关合接触力，接地瞬间的关合接触力是为了避免在回路电流较大时出现触头粘连，保持接地位的关合接触力是为了保证动静触头之间的接触质量，两种情形的关合接触力值不同。

具体实施例：

如图1、图2所示，本发明永磁助力式双端真空绝缘接地开关包括定位安装板1、安装支架2、辅助触点组件3、同步连接板4、绝缘拉杆5、基座板6、触头弹簧7、软连线8、真空开关管9、直线轴承10、齿条轴11、绝缘极柱12、双头螺杆13、螺纹堵14、连接杆15、齿轮轴17及永磁吸盘16。其中触头弹簧7和连接杆15通过螺纹堵14安装在绝缘拉杆5的内部，绝缘拉杆5穿过基座板6与同步连接板4固定，连接杆15通过双头螺杆13与软连线8和真空开关管9连接，同步连接板4在中间部位与齿条轴11固定，齿条轴11和齿轮轴17通过安装支架2、定位安装板1及直线轴承10安装在基座板6上，在基座板6与同步连接板4之间设置有永磁吸盘16和辅助触点组件3，绝缘极柱12内部安装真空开关管9的同时端部固定在基座板6上，真空开关管9静端预设有真空度监测传感器A，两个真空开关管9的动端均为接地端B和C，静端分别连接真空断路器的高压输入端D和高压输出端E，在接地开关闭合时能够实现双端接地。

永磁吸盘16与同步连接板4之间的最大间距等于接地开关开距与超程距离之和，且在超程区间内永磁吸盘16的吸力曲线与触头弹簧7负载曲线呈交叉状分布，但两者差值不大，如图3所示：在接地开关闭合过程的超程区间内，永磁吸力先小于弹簧负载力，逐渐地两者相等，最后永磁吸力大于弹簧负载力；在接地开关分断过程的超程区间内，永磁吸力先大于弹簧负载力，逐渐地两者相等，最后永磁吸力小于弹簧负载力。在本实施例中，接地开关开距为18mm、超程为5mm，永磁吸盘16与同步连接板4之间的最大间距为23mm；此外，在接地开关超程区间内，永磁吸力变化区间为930N到2290N，弹簧负载力变化区间为1400N到2000N，在接地开关开距区间内，永磁吸力变化区间为100N到930N。

永磁吸盘16包括底座a、永磁铁b、防护盖板c及环氧树脂密封胶d，且永磁铁b安装在底座a和防护盖板c之间，通过环氧树脂密封胶d固封为一体，在使用环境清洁度较高的情况下，永磁吸盘16也可以直接采用永磁铁b的方式，此外，永磁吸盘16可以设计为任意形状。在本实施例中，永磁吸盘16为圆形且采用防护式结构。

永磁吸盘16中的防护盖板c和同步连接板4的材质均为Cr系不锈钢，目的是保证永磁吸盘的力学特性符合设计要求。在本实施例中，防护盖板c和同步连接板4的材质选用为SUS430。

双端接地机构为一套齿轮齿条运动副同步带动两组对称接地触点的方式，也可以为一组齿轮轴带动两组齿条轴组成运动副的方式。在本实施例中，结合高压***的布局需求，采用一套齿轮齿条运动副同步带动两组对称接地触点的方式。

接地开关断口为真空开关管9的形式，且在接地瞬间及保持接地位状态时均有触头弹簧7提供的关合接触力，接地瞬间的关合接触力是为了避免在回路电流较大时出现触头粘连，保持接地位的关合接触力是为了保证动静触头之间的接触质量，两种情形的关合接触力值不同。在本实施例中，接地瞬间的关合接触力为1400N，保持接地位状态的关合接触力为2000N。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种永磁助力式双端真空绝缘接地开关，其特征在于，包括定位安装板、安装支架、辅助触点组件、同步连接板、绝缘拉杆、基座板、触头弹簧、软连线、真空开关管、直线轴承、齿条轴、绝缘极柱、双头螺杆、螺纹堵、连接杆、齿轮轴及永磁吸盘；

所述触头弹簧和连接杆通过螺纹堵安装在绝缘拉杆内部，所述绝缘拉杆穿过基座板与同步连接板固定，所述连接杆通过双头螺杆与软连线和真空开关管连接，所述同步连接板在中间部位与齿条轴固定，所述齿条轴和齿轮轴通过安装支架、定位安装板及直线轴承安装在基座板上，在基座板与同步连接板之间设置有所述永磁吸盘和辅助触点组件，所述绝缘极柱内部安装真空开关管的同时端部固定在基座板上，所述真空开关管静端预设有真空度监测传感器；

所述永磁吸盘与所述同步连接板之间的最大间距等于接地开关开距与超程距离之和，且在超程区间内所述永磁吸盘吸力曲线与所述触头弹簧负载曲线呈交叉状分布；

所述永磁吸盘包括底座、永磁铁、防护盖板及环氧树脂密封胶，且永磁铁安装在底座和防护盖板之间，通过环氧树脂密封胶固封为一体；

所述永磁吸盘中的防护盖板和所述同步连接板的材质均为Cr系不锈钢；

两个真空开关管的动端均为接地端，静端分别连接真空断路器的高压输入端和高压输出端，成为由一套齿轮齿条运动副同步带动两组对称接地触点的双端接地机构，在接地开关闭合时能够实现双端接地；

所述真空开关管的接地开关断口在接地瞬间及保持接地位状态时均由所述触头弹簧提供关合接触力。

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