CN115855309B - 动触头组件和开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动触头组件和开关柜，动触头组件包括动触头主体和薄型传感器，动触头主体包括环状的第一支撑栅片，薄型传感器设置在动触头主体的轴向端；薄型传感器包括底壳、顶盖、测温部件和电路板；底壳、顶盖和电路板均呈环状，底壳和顶盖沿着薄型传感器的轴向连接，底壳与顶盖之间围成容置腔，电路板位于容置腔内，测温部件安装在电路板上；第一支撑栅片与底壳为一体式结构，测温部件用于检测第一支撑栅片的温度。该动触头组件将传感器与动触头形成一体式结构，从而提高测温精确度，提高装配效率，同时安装稳定性也更好。

Description

动触头组件和开关柜

技术领域

本发明涉及高压开关柜带电检测技术领域，具体地说，是涉及一种动触头组件和开关柜。

背景技术

随着我国经济快速崛起发展，电力涉及领域无所不在，它的作用更是无法替代。电力设备中开关柜安全运行成为电力业内关注焦点。尤其是高压柜的安全运行，高压开关柜运行健康状态主要体现在梅花触头部位。通过用传感器对梅花触头部分工作状态进行监控是常见手段之一。

现有的传感器通常只对温度变化进行检测，仅靠单一的数据无法准确地反映设备运行的健康状态，无法判断负载情况。另外，现有的传感器通常采用捆绑的方式将传感器直接绑扎在梅花触头上，由于梅花触头与静触头是通过插接的方式来实现电连接，在此过程中，梅花触头的触指会朝径向外侧转动一定角度，在多次插拔过程中，传感器与梅花触头之间的接触会松动，接触不稳会影响传感器的检测结果。现还有一种传感器，其固定在触指的端部来检测温度，但是一方面，触指的端部不平整，传感器的测温探头不能与其实现良好且稳定地接触，另外，触指在不断动作的过程中会带动传感器转动，而造成传感器的松动，影响两者的接触，再次，通常梅花触头与触臂之间搭接位置容易发热出故障，传感器的测温探头与其中一个触指接触，当其他触指与触臂之间出故障时，温度需要经过连接部件传递后才能够被传感器检测到，因此响应速度会比较慢。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种将传感器与动触头形成一体式结构，从而提高测温精确度，提高装配效率，同时安装稳定性也更好的动触头组件。

本发明的第二目的是提供一种具有上述动触头组件的开关柜。

为实现上述第一目的，本发明提供一种动触头组件，包括动触头主体和薄型传感器，动触头主体包括环状的第一支撑栅片，薄型传感器设置在动触头主体的轴向端；薄型传感器包括底壳、顶盖、测温部件和电路板；底壳、顶盖和电路板均呈环状，底壳和顶盖沿着薄型传感器的轴向连接，底壳与顶盖之间围成容置腔，电路板位于容置腔内，测温部件安装在电路板上；第一支撑栅片与底壳为一体式结构，测温部件用于检测第一支撑栅片的温度。

由上述方案可见，薄型传感器与动触头主体形成一体式的结构，能够进一步提高传感器与动触头主体的稳定接触，从而保证测温结果的准确度，相对于卡扣式的连接结构，一体式的结构能够提高装配效率，同时防止卡扣损坏而导致薄型传感器从动触头主体上脱落，并且，测温部件在薄型传感器的内部完成对动触头主体温度的测量，因此，响应速度更快并且测量精度也更高。同时，薄型传感器的测温部件距离发热点近，响应速度快，并且，第一支撑栅片与各触指均连接，无论哪个触指与触臂之间连接位置发热故障，均能够及时地将热量传递至第一支撑栅片上，从而该薄型传感器能够及时检测到该故障，因此该薄型传感器响应速度很快。

一个优选的方案是，动触头主体还包括第二支撑栅片和固定组件，第二支撑栅呈环状并与第一支撑栅片同轴设置，第一支撑栅片和第二支撑栅片通过固定组件固定连接；固定组件包括支撑杆和固定件，支撑杆位于第一支撑栅片和第二支撑栅片之间，固定件穿过底壳和第一支撑栅片并与支撑杆固定，固定件由导热材料制成，测温部件靠近固定件设置。

由此可见，固定件一方面实现了固定连接的作用，同时又实现了热传导的作用。

进一步的方案是，底壳的底壁上开设有定位槽，固定件的头部位于定位槽内，定位槽内填充有导热膏，测温部件被浸埋在导热膏内。

由此可见，固定件的头部和测温部件均被浸埋在导热膏内，可以保证固定件与测温部件之间热传导的稳定性，同时测温部件可以与固定件接触也可以在两者之间形成缝隙，通过导热膏实现热传导，因此对尺寸要求精确低，能够简化生产工艺。

一个优选的方案是，第一支撑栅片位于底壳远离顶盖的一侧且镶嵌在底壳内；第一支撑栅片与底壳一体注塑成型，第一支撑栅片的材质为金属材料，底壳的材质为塑胶材料。

由此可见，第一支撑栅片和底壳一体注塑成型，能够进一步保证薄型传感器与动触头主体连接的稳定性，同时简化生产工艺，提高装配效率。

一个优选的方案是，薄型传感器还包括CT取电环，CT取电环安装在容置腔内并与电路板电连接。

由此可见，CT取电环用于为薄型传感器供电，实现无源检测。

进一步的方案是，底壳、顶盖、CT取电环和电路板共轴线设置，CT取电环设置在电路板的径向内侧。

由此可见，CT取电环设置在电路板的径向内侧，能够减小薄型传感器的厚度尺寸。

进一步的方案是，CT取电环包括封闭式磁环和线圈，线圈绕制在封闭式磁环上，封闭式磁环由软磁合金带沿着CT取电环的周向进行缠绕，并形成沿着CT取电环的径向布置的多层结构。

由此可见，CT取电环和电路板均安装在环形的容置腔内，同时，通过将封闭式磁环由软磁合金带沿着CT取电环的周向进行缠绕以形成沿着CT取电环的径向布置的多层结构，这样一方面能够保证软磁合金带的支撑稳定性，同时这样无需设置骨架结构，从而能够进一步降低传感器的厚度尺寸，便于在梅花触头后面空间狭小的开关柜上使用该传感器。

一个优选的方案是，薄型传感器还包括两个以上TMR电流传感器，多个TMR电流传感器均安装在电路板上并沿着电路板的周向间隔布置。

由此可见，通过设置TMR电流传感器，实现对电流大小数据变化监测，判断出是故障是否由电流过载导致梅花触头温升，该薄型传感器具备在线实时测温同时具备电流数据采集功能，通过对这两组数据的采集，后台软件就可以计算出设备的运行健康情况，从而快速预防安全事故的发生。

一个优选的方案是，动触头组件还包括触臂、触指和弹簧圈；触指沿着动触头组件的轴向延伸，触指的数量为多个，第一支撑栅片靠近触指的端部设置，多个触指沿着第一支撑栅片的周向布置；弹簧圈套设在触指外，弹簧圈的恢复力迫使触指紧贴第一支撑栅片，触臂沿着动触头的轴向穿过薄型传感器和支撑栅片。

为实现上述第二目的，本发明提供一种开关柜，包括上述的动触头组件。

附图说明

图1是本发明动触头组件实施例的结构图。

图2是本发明动触头组件实施例的隐藏触臂后的结构图。

图3是本发明动触头组件实施例中动触头主体和薄型传感器的结构分解图。

图4是本发明动触头组件实施例中动触头主体隐藏触臂后的剖视图。

图5是图4中A处的局部放大图。

图6是本发明动触头组件实施例中薄型传感器和第一支撑栅片的结构分解图。

图7是本发明动触头组件实施例中CT取电环的结构示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

动触头组件实施例

参见图1和图2，本实施例中的开关柜为高压开关柜，开关柜包括能够插接配合实现电路通断的动触头组件10和静触头(未图示)。

动触头组件10包括动触头主体1和薄型传感器2。动触头主体1包括触臂11、多个触指12、第一支撑栅片13、第二支撑栅片16(图4示)、五个固定组件14和四个弹簧圈15。

第一支撑栅片13和第二支撑栅片16均呈圆环状且共轴线设置，第一支撑栅片13和第二支撑栅片16之间通过固定组件14固定连接，五个固定组件14沿着第一支撑栅片13的周向间隔布置，触指12沿着动触头组件10的轴向延伸，第一支撑栅片13靠近触指12的第一端设置，第二支撑栅片16靠近触指12的第二端设置，触指12均位于第一支撑栅片13的径向外侧并沿着第一支撑栅片13的周向布置，弹簧圈15套设在触指12外，弹簧圈15的恢复力迫使触指12贴合第一支撑栅片13和第二支撑栅片16，触臂11沿着动触头主体1的轴向依次穿过薄型传感器2和第一支撑栅片13。第一支撑栅片13、第二支撑栅片16和固定组件14的材质均为金属材料。

参见图2至图6，薄型传感器2设置在动触头主体1的轴向端，薄型传感器2包括壳体20、五个测温部件3、无线通讯模块(未图示)、CT取电环6、八个TMR电流传感器和环状的电路板8。壳体20、CT取电环6和电路板8均呈环状且共轴线设置。无线通讯模块采用FPC柔性无线通讯天线，无线通讯模块的设置使得薄型传感器2具有无线通讯的功能。

壳体20包括底壳21和顶盖22，底壳21和顶盖22均由高强度工程树脂等塑胶材料制成，耐高温达220℃以上。底壳21和顶盖22均呈环状并沿着壳体20的轴向通过超声焊接的方式固定连接，底壳21与顶盖22之间围成容置腔23。CT取电环6和电路板8均安装在容置腔23内，且如图5所示，CT取电环6设置在电路板8的径向内侧，无线通讯模块、TMR电流传感器和测温部件3均安装在电路板8上且均与电路板8电连接。测温部件3用于检测第一支撑栅片13的温度。优选地，测温部件3为电阻贴片式温度传感器。

第一支撑栅片13与底壳21采用一体注塑成型的方式形成一体式结构，第一支撑栅片13位于底壳21远离顶盖22的一侧且镶嵌在底壳21内。固定组件14包括支撑杆141、第一固定件142和第二固定件144，支撑杆141位于第一支撑栅片13和第二支撑栅片16之间，支撑杆141为中空结构且具有内螺纹，第一固定件142和第二固定件144均与支撑杆141螺纹连接且两者分别连接在支撑杆141的两端，第一固定件142沿着轴向依次穿过底壳21上的通孔212和第一支撑栅片13上对应的通孔131后与支撑杆141螺纹连接，第二固定件144沿着轴向穿过第二支撑栅片16后与支撑杆141固定。第一固定件142由导热材料制成，优选地，第一固定件142可以为由金属材料制成的螺钉。

本实施例中，固定组件14和测温部件3一一对应，一个测温部件3与一个固定组件14中的第一固定件142接触进行测温。底壳21的底壁上开设有五个定位槽211，一个第一固定件142的头部143位于一个定位槽211内，每个定位槽211内均填充有导热膏(未图示)，测温部件3被浸埋在导热膏内并与对应的第一固定件142的头部143贴合，头部143具有贴合平面145，测温部件3与贴合平面145相贴合。第一固定件142的头部143和测温部件3均被浸埋在导热膏内，可以保证第一固定件与测温部件3之间热传导的稳定性，同时测温部件3可以与第一固定件142接触也可以在两者之间形成缝隙，通过导热膏实现热传导，因此对尺寸要求精确低，能够简化生产工艺。每个定位槽211的底壁还设置有沉槽213，沉槽213的设置不仅能够实现对第一固定件142的准确定位，同时还能进一步减小薄型传感器2的厚度。

八个TMR电流传感器沿着电路板8的周向均匀布置，且八个TMR电流传感器共圆周设置，且该圆与壳体20的中心孔共圆心，由于触臂11穿设于壳体20的中心孔并与该中心孔共轴线，因此各TMR电流传感器与触臂11的同轴度高，所测出的电流数据精度高。通过设置TMR电流传感器，实现对电流大小数据变化监测，判断出是故障是否由电流过载导致梅花触头温升。

如图6和图7所示，CT取电环6包括封闭式磁环61和线圈62，线圈62绕制在封闭式磁环61上，线圈62为漆包线，封闭式磁环61由软磁合金带沿着CT取电环6的周向进行缠绕，并形成沿着CT取电环6的径向紧密布置的多层结构。CT取电环6和电路板8均安装在环形的容置腔23内，且通过将封闭式磁环61由软磁合金带沿着CT取电环6的周向进行缠绕以形成沿着CT取电环6的径向布置的多层结构，这样一方面能够保证软磁合金带的支撑稳定性，同时这样无需设置骨架结构，从而能够进一步降低薄型传感器2的厚度尺寸，便于在梅花触头后面空间狭小的开关柜上使用该薄型传感器2。同时，封闭式磁环61的漏磁率极低，取电能效高，使产品在极低电流环境下都能轻易获取到电能从而工作，该薄型传感器2无需外部供电，实现无源检测。

由上可见，薄型传感器与动触头主体形成一体式的结构，能够进一步提高传感器与动触头主体的稳定接触，从而保证测温结果的准确度，相对于卡扣式的连接结构，一体式的结构能够提高装配效率，同时防止卡扣损坏而导致薄型传感器从动触头主体上脱落，并且，测温部件在薄型传感器的内部完成对动触头主体温度的测量，因此，响应速度更快并且测量精度也更高。同时，薄型传感器的测温部件距离发热点近，响应速度快，并且，第一支撑栅片与各触指均连接，无论哪个触指与触臂之间连接位置发热故障，均能够及时地将热量传递至第一支撑栅片上，从而该薄型传感器能够及时检测到该故障，因此该薄型传感器响应速度很快。

另外，动触头组件上的薄型传感器具备在线实时测温同时具备电流数据采集功能，通过对这两组数据的采集，后台软件就可以计算出设备的运行健康情况，从而快速预防安全事故的发生。

开关柜实施例

本实施例中的开关柜为高压开关柜，开关柜包括能够插接配合实现电路通断的动触头组件和静触头，动触头组件可以采用上述动触头组件实施例中的动触头组件。

此外，测温部件的类型可以根据需要进行改变，测温部件的数量可以为一个也可以为两个以上，当测温部件的数量少于固定组件的数量时，仅其中部分固定组件与对应的测温部件接触。固定件的头部和测温部件之间可以贴合，也可以形成小间隙。也可以在壳体的底壁上开设导热孔，测温部件的测温探头穿过导热孔并与第一支撑栅片接触的方式实现温度的检测。也可以在底壳上远离顶盖的一侧开设安装槽，第一支撑栅片通过粘结等固定方式安装在安装槽内，以形成一体式结构。底壳和顶盖之间也可以通过卡扣或螺钉等方式固定连接。TMR电流传感器的数量和固定组件的数量也可以根据需要进行改变。上述改变也能实现本发明的目的。

最后需要强调的是，以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.动触头组件，包括动触头主体和薄型传感器，所述动触头主体包括环状的第一支撑栅片，所述薄型传感器设置在所述动触头主体的轴向端；

其特征在于：

所述薄型传感器包括底壳、顶盖、测温部件和电路板；

所述底壳、所述顶盖和所述电路板均呈环状，所述底壳和所述顶盖沿着所述薄型传感器的轴向连接，所述底壳与所述顶盖之间围成容置腔，所述电路板位于所述容置腔内，所述测温部件安装在所述电路板上；

所述第一支撑栅片与所述底壳固定连接并形成一体式结构，所述测温部件用于检测所述第一支撑栅片的温度；

所述底壳的底壁上开设有导热孔，所述测温部件的测温探头穿过所述导热孔并与所述第一支撑栅片接触；或者

所述动触头主体还包括第二支撑栅片和固定组件，所述第二支撑栅呈环状并与所述第一支撑栅片同轴设置，所述第一支撑栅片和所述第二支撑栅片通过所述固定组件固定连接，所述固定组件包括固定件，所述固定件由导热材料制成，所述固定件穿过所述底壳后与所述第一支撑栅片接触，所述测温部件靠近所述固定件设置。

2.根据权利要求1所述的动触头组件，其特征在于：

所述固定组件包括支撑杆，所述支撑杆位于所述第一支撑栅片和所述第二支撑栅片之间，所述固定件穿过所述底壳和所述第一支撑栅片并与所述支撑杆固定。

3.根据权利要求2所述的动触头组件，其特征在于：

所述底壳的底壁上开设有定位槽，所述固定件的头部位于所述定位槽内，所述定位槽内填充有导热膏，所述测温部件被浸埋在所述导热膏内。

4.根据权利要求1至3任一项所述的动触头组件，其特征在于：

所述第一支撑栅片位于所述底壳远离所述顶盖的一侧且镶嵌在所述底壳内；

所述第一支撑栅片与所述底壳一体注塑成型，所述第一支撑栅片的材质为金属材料，所述底壳的材质为塑胶材料。

5.根据权利要求1至3任一项所述的动触头组件，其特征在于：

所述薄型传感器还包括CT取电环，所述CT取电环安装在所述容置腔内并与所述电路板电连接。

6.根据权利要求5所述的动触头组件，其特征在于：

所述底壳、所述顶盖、所述CT取电环和所述电路板共轴线设置，所述CT取电环设置在所述电路板的径向内侧。

7.根据权利要求5所述的动触头组件，其特征在于：

所述CT取电环包括封闭式磁环和线圈，所述线圈绕制在所述封闭式磁环上，所述封闭式磁环由软磁合金带沿着所述CT取电环的周向进行缠绕，并形成沿着所述CT取电环的径向布置的多层结构。

8.根据权利要求1至3任一项所述的动触头组件，其特征在于：

所述薄型传感器还包括两个以上TMR电流传感器，多个所述TMR电流传感器均安装在电路板上并沿着所述电路板的周向间隔布置。

9.根据权利要求1至3任一项所述的动触头组件，其特征在于：

所述动触头组件还包括触臂、触指和弹簧圈；

所述触指沿着所述动触头组件的轴向延伸，所述触指的数量为多个，所述第一支撑栅片靠近所述触指的端部设置，多个所述触指沿着所述第一支撑栅片的周向布置；

所述弹簧圈套设在所述触指外，所述弹簧圈的恢复力迫使所述触指紧贴所述第一支撑栅片，所述触臂沿着所述动触头的轴向穿过所述薄型传感器和所述支撑栅片。

10.开关柜，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的动触头组件。