CN201608097U - 空气式高压负荷开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适合于额定电压为12/24/36kV供配电***中使用的空气式高压负荷开关。本实用新型的静触头座内部设计成一个活塞内腔，并配装活塞，活塞杆与主轴联结，当主轴旋转带动动触头分闸时，活塞也被带动，并与动触头同步运动沿活塞腔向上压气，被压出的气体从喷嘴喷出，形成快速纵向吹弧气流，即压气灭弧；本实用新型的喷嘴采用高温产气材料制作而成，当遇到由电弧产生的高温时，材料表面将气化，在瞬间产生大量灭弧气体，并在短时间内聚集在喷嘴狭小的空间内，产生很大的气压，起到了有效的灭弧作用，即产气灭弧。本实用新型具有压气灭弧和产气灭弧两种灭弧方式，结构巧妙合理，工作安全可靠，而且制造成本低，生产、维修方便。

Description

空气式高压负荷开关

技术领域

本实用新型属于电力控制技术领域，涉及一种适合于额定电压为12/24/36KV供配电***中使用的三极交流高压负荷开关，具体地说是一种空气式高压负荷开关。

背景技术

随着我国国民经济和电力工业的迅速发展，原有的电压为10kV供电网将逐步升级到电压为24KV和36kV供电，而满足24kV和36kV供配电***中合分电动机、变压器、电容器等用电设备的高压负荷开关目前国内仅有几家厂生产，而空气式开关在国内还处于空白，为此迫切需要开发出额定电压为24KV和36kV空气式高压负荷开关来满足用户的需求。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的上述不足，提供一种结构巧妙合理，工作安全可靠，能够满足额定电压为12/24/36KV供配电***中使用的空气式高压负荷开关。

按照本实用新型所提供的设计方案，所述空气式高压负荷开关包括有开关本体，其特征在于：

在开关本体上部安装有静触头座，静触头连接固定在静触头座的头端，在静触头上连接引弧触头和喷嘴；静触头座为中空结构，静触头座内部形成一个活塞腔，活塞腔内配装有活塞，活塞与活塞杆的一端铰接，活塞杆的另一端与摆动件的一端连接，摆动件固定在主轴上；

在开关本体下部安装有绝缘子，动触头座固定在绝缘子上，在动触头座上连接动触头，动触头上安装引弧刀，长拉杆一端与引弧刀连接，长拉杆的另一端与固定在主轴上的摆动件的另一端连接；主轴安装在开关本体上，在开关本体的一侧安装有高压开关操作机构，主轴与高压开关操作机构相连接。

在动触头座下面安装有熔断器跳闸机构，熔断器跳闸机构包括有熔断器和转动杆，转动杆铰装在熔断器上，转动杆的一端压在熔断器上端，转动杆的另一端铰连脱扣连杆，脱扣连杆的另一端连接在脱扣轴上，脱扣轴安装在开关本体上，脱扣轴与高压开关操作机构相连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述喷嘴采用在高温下能够产生气体的高温产气材料制造，该高温产气材料优选采用聚四氟乙烯。

作为本实用新型的进一步改进，所述开关本体由钢板焊接而成。

作为本实用新型的进一步改进，所述空气式高压负荷开关的最底端安装有接地开关，在负荷开关和接地开关之间设有用于确保接地开关与负荷开关之间联锁的机械连锁机构。

所述接地开关包括有接地刀轴、接地弹簧、接地刀和接地开关架，接地刀轴安装在接地开关架上，接地刀固定安装在接地刀轴上；在接地刀轴上固定有支杆，支杆端部铰连导杆，接地弹簧套装在导杆上，接地弹簧的一端连接支杆，接地弹簧的另一端连接接地开关架；所述机械连锁机构包括有安装在主轴上的主轴半圆块、安装在接地刀轴上的刀轴半圆块和装在主轴半圆块与刀轴半圆块之间的联锁板，主轴半圆块和刀轴半圆块的平面相对时，它们之间的距离最大；主轴半圆块和刀轴半圆块的弧面相对时，它们之间的距离最小；所述联锁板的长度大于主轴半圆块与刀轴半圆块之间的最小距离，小于它们之间的最大距离。在所述接地开关架的下端安装有挡板，接地刀快速旋转至极限位置时，通过挡板挡住。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、结构巧妙合理，工作安全可靠，适用于额定电压为12/24/36KV的电力***中的隔离和控制等场合，而且制造成本低，生产、维修方便，在12/24/36KV电力***中工作电流可至1250A。

2、本实用新型的静触头座内部设计成一个活塞内腔，并配装活塞，活塞杆与主轴联结，当主轴旋转带动动触头分闸时，活塞也被带动，并与动触头同步运动沿活塞腔向上压气，被压出的气体从喷嘴喷出，形成快速纵向吹弧气流，即压气灭弧；压气灭弧作用与开断电流大小无关，只与机械运动特性有关。

3、本实用新型的喷嘴采用高温产气材料制作而成，当遇到由电弧产生的高温时，材料表面将气化，在瞬间产生大量灭弧气体，并在短时间内聚集在喷嘴狭小的空间内，产生很大的气压，起到了有效的灭弧作用，即产气灭弧。产气灭弧作用大小与开断电流的大小成近似正比例关系，即开断电流越大，产生的温度越高，喷嘴产生的气体越多，气体压强越高，产生灭弧作用越大。

4、本实用新型的高压开关操作机构是采用双弹簧储能机构，合闸前先储能，合闸弹簧控制负荷开关合闸，分闸弹簧控制负荷开关分闸，负荷开关分合速度快、开断和关合电流大、效率高，能满足额定电压12/24/36KV高压负荷开关的技术要求。

5、本实用新型的接地开关中的接地刀旋转快速，接地开关分闸或合闸灵敏。熔断器跳闸机构安全可靠，当熔断器熔断后，跳闸机构使负荷开关能够快速分闸；损坏的熔断器未被换下的情况下，开关无法合闸。本实用新型的机械联锁机构能够确保接地开关和负荷开关可靠联锁。

6、本实用新型的NAL12型负荷开关相间距为170和210毫米，电气间隙大于125毫米，爬电距离大于190毫米，工频耐压大于42KV，冲击耐压大于75KV；NAL17.5～24型负荷开关相间距为275毫米，电气间隙大于180毫米，爬电距离大于320毫米，工频耐压大于65KV，冲击耐压大于125KV；NAL36～40.5型负荷开关相间距为360毫米，电气间隙大于300毫米，爬电距离大于530毫米，工频耐压大于95KV，冲击耐压大于185KV，在达到国家标准中所规定要求的情况下进行了最优化和最小化设计。

7.本实用新型中的灭弧操作采用压气和产气双重灭弧***，在12/24/36KV电压等级填布了以空气为灭弧介质开关的国内空白，且通过国家高压电器质量监督检验中心西安高压电器研究所的型式试验证明，该灭弧原理在12/24/36KV电压下是可行和可靠的，能满足额定电压12/24/36KV等级的使用要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的合闸状态示意图。

图3为本实用新型的分闸状态示意图。

图4为本实用新型的刚分状态示意图。

图5为本实用新型的熔断器跳闸机构中的熔断器未熔断时示意图。

图6为本实用新型的熔断器跳闸机构中的熔断器熔断后示意图。

图7为本实用新型的负荷开关分闸、接地开关分闸时的状态示意图。

图8为本实用新型的负荷开关分闸、接地开关合闸时的状态示意图。

图9为本实用新型的负荷开关合闸、接地开关分闸时的状态示意图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型主要由开关本体1、静触头座2、静触头3、引弧触头4、喷嘴5、活塞6，活塞杆7、主轴8、摆动件8a、引弧刀9、动触头10、长拉杆11、绝缘子12、动触头座13、高压开关操作机构14、合闸弹簧15、分闸弹簧16、熔断器跳闸机构17、熔断器17a、转动杆17b、脱扣连杆18、脱扣轴19、接地刀轴20、接地弹簧21、接地刀22、机械联锁机构23、主轴半圆块23a、联锁板23b、刀轴半圆块23c、接地开关架24、挡板25、导杆26、支杆27等部件组成。

如图1～图4所示，开关本体1由钢板焊接而成；静触头座2安装在开关本体1上部，静触头3利用螺栓连接固定在静触头座2的头端，在静触头3上连接引弧触头4和喷嘴5；静触头座2为中空结构，静触头座2内部形成一个活塞腔，活塞腔内配装有活塞6，活塞6与活塞杆7的一端铰接，活塞杆7的另一端与摆动件8a的一端连接，摆动件8a固定在主轴8上；绝缘子12安装在开关本体1下部，动触头座13利用螺栓固定在绝缘子12上，在动触头座13上连接动触头10，动触头10上安装引弧刀9，长拉杆11一端与引弧刀9连接，长拉杆11的另一端与固定在主轴8上的摆动件8a的另一端连接，主轴8安装在开关本体1上，在开关本体1的一侧利用螺栓固定安装有高压开关操作机构14，主轴8与高压开关操作机构14相连接。具体动作原理为：高压开关操作机构14中的分闸弹簧16带动主轴8转动，主轴8旋转时推动动触头10，动触头10与静触头3分离，同时活塞6也被推动，活塞6沿活塞腔向前压气，被压出的气体从喷嘴5喷出，形成快速纵向吹弧气流，使动触头10和静触头3间的电弧在吹弧气流的作用下被吹灭即为压气灭弧。本实用新型中的喷嘴5采用在高温下能够产生气体的高温产气材料制作而成，高温产气材料优选采用聚四氟乙烯；当动触头10和静触头3分离时产生电弧，电弧产生高温，由聚四氟乙烯材料制作的喷嘴5遇到高温电弧时，材料表面将发生气化形成氟气，在瞬间产生大量气体，并在短时间内聚集在喷嘴5狭小的空间内，从而产生很大的气压，起到了有效的灭弧作用，达到产气灭弧目的。

如图1～图4所示，在动触头座13下面安装有熔断器跳闸机构17，熔断器跳闸机构17主要由熔断器17a和转动杆17b组成，熔断器17a采用市售的具有撞针的熔断器(如西安熔断器厂生产的型号为XRNT12/24/40.5系列的熔断器)，转动杆17b利用销轴铰装在熔断器17a上，转动杆17b的一端压在熔断器17a上端，转动杆17b的另一端铰连脱扣连杆18，脱扣连杆18的另一端连接在脱扣轴19上，脱扣轴19安装在开关本体1上，脱扣轴19与高压开关操作机构14相连接。具体动作原理为：熔断器17a内具有一撞针，熔断器17a未损坏时该撞针容置在熔断器17a内(见图5)，当熔断器17a损坏时，撞针从熔断器17a的上端冲出，撞针冲出后顶到转动杆17b(见图6)，转动杆17b发生转动并带动脱扣连杆18向下运动，脱扣连杆18又会带动脱扣轴19转动一定角度，脱扣轴19进而带动高压开关操作机构14动作，高压开关操作机构14中的分闸弹簧16带动主轴8转动，从而实现负荷开关的分闸操作。若损坏的熔断器17a未被换下，高压开关操作机构14将无法操作，负荷开关无法合闸。

如图1～图4所示，所述高压开关操作机构14利用外购或自制的双弹簧储能机构，其中的合闸弹簧15控制负荷开关合闸，分闸弹簧16控制负荷开关分闸；这种操作机构能够使负荷开关的分合闸速度快、开断和关合电流大、效率高，能满足12/24/36KV高压负荷开关的技术要求。

如图1～图4所示，在空气式高压负荷开关的最底端安装有接地开关，该接地开关主要由接地刀轴20、接地弹簧21、接地刀22和接地开关架24组成，接地刀轴20安装在接地开关架24上，接地刀22固定安装在接地刀轴20上；在接地刀轴20上固定有支杆27，支杆27端部铰连导杆26，接地弹簧21套装在导杆26上，接地弹簧21的一端连接支杆27，接地弹簧21的另一端连接接地开关架24。具体动作原理为：旋转接地刀轴20，接地刀轴20带动支杆27向下转动，接地弹簧21受到支杆27压缩并得到弹性势能，当接地刀轴20转过临界点时，接地弹簧21释放，通过支杆27推动接地刀轴20快速转动，从而带动接地刀22快速旋转，使接地开关快速分闸或合闸。在接地开关架24的下端安装有挡板25，接地刀22快速旋转至极限位置时，通过挡板25挡住，有效提高了安全性。

如图7～图9所示，在主轴8和接地刀轴20上配装有机械连锁机构23，该机械连锁机构23用于确保接地开关与负荷开关之间的联锁。机械连锁机构23主要由安装在主轴8上的主轴半圆块23a、安装在接地刀轴20上的刀轴半圆块23c和装在主轴半圆块23a与刀轴半圆块23c之间的联锁板23b组成，主轴半圆块23a和刀轴半圆块23c的平面相对时，它们之间的距离最大；主轴半圆块23a和刀轴半圆块23c的弧面相对时，它们之间的距离最小；所述联锁板23b的长度大于主轴半圆块23a与刀轴半圆块23c之间的最小距离，小于它们之间的最大距离。具体动作原理为：当负荷开关合闸时，主轴半圆块23a的弧面与联锁板23b的一端接触，联锁板23b的另一端与刀轴半圆块23c的平面相接触，由于受到联锁板23b的限制，接地开关上的接地刀轴20无法转动，接地开关就无法合闸；反之，当接地开关合闸时，负荷开关也无法合闸；从而使接地开关与负荷开关无法同时合闸。

Claims (7)

1.空气式高压负荷开关，包括有开关本体(1)，其特征在于：

在开关本体(1)上部安装有静触头座(2)，静触头(3)连接固定在静触头座(2)的头端，在静触头(3)上连接引弧触头(4)和喷嘴(5)；静触头座(2)为中空结构，静触头座(2)内部形成一个活塞腔，活塞腔内配装有活塞(6)，活塞(6)与活塞杆(7)的一端铰接，活塞杆(7)的另一端与摆动件(8a)的一端连接，摆动件(8a)固定在主轴(8)上；

在开关本体(1)下部安装有绝缘子(12)，动触头座(13)固定在绝缘子(12)上，在动触头座(13)上连接动触头(10)，动触头(10)上安装引弧刀(9)，长拉杆(11)一端与引弧刀(9)连接，长拉杆(11)的另一端与固定在主轴(8)上的摆动件(8a)的另一端连接；主轴(8)安装在开关本体(1)上，在开关本体(1)的一侧安装有高压开关操作机构(14)，主轴(8)与高压开关操作机构(14)相连接；

在动触头座(13)下面安装有熔断器跳闸机构(17)，熔断器跳闸机构(17)包括有熔断器(17a)和转动杆(17b)，转动杆(17b)铰装在熔断器(17a)上，转动杆(17b)的一端压在熔断器(17a)上端，转动杆(17b)的另一端铰连脱扣连杆(18)，脱扣连杆(18)的另一端连接在脱扣轴(19)上，脱扣轴(19)安装在开关本体(1)上，脱扣轴(19)与高压开关操作机构(14)相连接。

2.如权利要求1所述的空气式高压负荷开关，其特征还在于：所述喷嘴(5)采用在高温下能够产生气体的高温产气材料制造。

3.如权利要求1所述的空气式高压负荷开关，其特征还在于：所述开关本体(1)由钢板焊接而成。

4.如权利要求2所述的空气式高压负荷开关，其特征还在于：高温产气材料采用聚四氟乙烯。

5.如权利要求1所述的空气式高压负荷开关，其特征还在于：所述空气式高压负荷开关的最底端安装有接地开关，在负荷开关和接地开关之间设有用于确保接地开关与负荷开关之间联锁的机械连锁机构(23)。

6.如权利要求5所述的空气式高压负荷开关，其特征还在于：所述接地开关包括有接地刀轴(20)、接地弹簧(21)、接地刀(22)和接地开关架(24)，接地刀轴(20)安装在接地开关架(24)上，接地刀(22)固定安装在接地刀轴(20)上；在接地刀轴(20)上固定有支杆(27)，支杆(27)端部铰连导杆(26)，接地弹簧(21)套装在导杆(26)上，接地弹簧(21)的一端连接支杆(27)，接地弹簧(21)的另一端连接接地开关架(24)；所述机械连锁机构(23)包括有安装在主轴(8)上的主轴半圆块(23a)、安装在接地刀轴(20)上的刀轴半圆块(23c)和装在主轴半圆块(23a)与刀轴半圆块(23c)之间的联锁板(23b)；主轴半圆块(23a)和刀轴半圆块(23c)的平面相对时，它们之间的距离最大；主轴半圆块(23a)和刀轴半圆块(23c)的弧面相对时，它们之间的距离最小；所述联锁板(23b)的长度大于主轴半圆块(23a)与刀轴半圆块(23c)之间的最小距离，小于它们之间的最大距离。

7.如权利要求6所述的空气式高压负荷开关，其特征还在于：所述接地开关架(24)的下端安装有挡板(25)，接地刀(22)快速旋转至极限位置时，通过挡板(25)挡住。

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