双断口压气式高压开关

申请号 CN201710316784.2 申请日 2017-05-08 公开(公告)号 CN107342184A 公开(公告)日 2017-11-10
申请人 埃尔凯电器(新加坡)私人有限公司; 发明人 苏伟扬; 康雪涛; 刘朝清;
摘要 本 发明 提供的双断口压气式高压 开关 包括压气式开关模 块 ,压气式开关模块包括 工作腔 ,工作腔包括上 活塞 腔、下活塞腔以及驱动腔;上活塞腔和下活塞腔相互平行,上活塞腔的末端设置有第一导体组件,下活塞腔的末端设置有第二导体组件;工作腔内还设置有接合导体组件,接合导体组件上设置有第一活塞和 第二活塞 ,第一活塞与上活塞腔滑动配合,第二活塞与下活塞腔滑动配合;接合导体组件上设置第一气道和第二气道;接合导体组件可滑动并同时与第一导体组件和第二导体组件连接;工作腔仅以工作本体与第一导体组件、第二导体组件以及与操动模块之间的连接处与外界连通,双断口使每个断口 电弧 能量 减半,第一气道和第二气道形成急速气流干扰电弧。
权利要求

1.双断口压气式高压开关,包括
机架、操动模和压气式开关模块,所述操动模块和所述压气式开关模块均设置在所述机架上;
其特征在于:
所述压气式开关模块包括开关本体,所述开关本体内部具有工作腔,所述工作腔包括上活塞腔、下活塞腔以及驱动腔;所述上活塞腔和所述下活塞腔相互平行,所述上活塞腔的末端设置有第一导体组件,所述下活塞腔的末端设置有第二导体组件;
所述工作腔内还设置有接合导体组件,所述接合导体组件上固定设置有第一活塞和第二活塞,所述第一活塞与所述上活塞腔滑动配合,所述第二活塞与所述下活塞腔滑动配合;
所述接合导体组件上设置连通于所述上活塞腔与所述驱动腔之间的第一气道,所述接合导体组件上设置连通于所述下活塞腔与所述驱动腔之间的第二气道;
所述操动模块的输出端与所述接合导体组件连接以驱动所述接合导体组件滑动;
所述接合导体组件可同时与所述第一导体组件和第二导体组件连接;
所述开关本体密封设置。
2.根据权利要求1所述的双断口压气式高压开关,其特征在于:
所述接合导体组件包括接合导体,所述接合导体包括上柱体和下柱体,所述上柱体和所述下柱体相互平行,所述上柱体和所述下柱体上分别套装有所述第一活塞和所述第二活塞;
所述第一气道贯通于所述上柱体的两端,所述第二气道贯通于所述下柱体的两端。
3.根据权利要求2所述的双断口压气式高压开关,其特征在于:
所述第一导体组件包括相互连接的第一排和第一梅花触头,所述上柱体可与所述第一梅花触头接触配合;
所述第二导体组件包括相互连接的第二铜排和第二梅花触头,所述下柱体可与所述第二梅花触头接触配合。
4.根据权利要求3所述的双断口压气式高压开关,其特征在于:
所述接合导体组件还包括第一铜钨触头和第二铜钨触头,所述第一铜钨触头设置在所述上柱体的末端,所述第二铜钨触头设置在所述下柱体的末端;
所述第一导体组件还包括第三铜钨触头,所述第二导体组件还包括第四铜钨触头;
第一铜钨触头和所述第三铜钨触头接触配合,同时所述第二铜钨触头和所述第四铜钨触头接触配合。
5.根据权利要求4所述的双断口压气式高压开关,其特征在于:
所述上柱体与所述第一梅花触头分离时,所述第一铜钨触头和所述第三铜钨触头之间保持配合。
6.根据权利要求4所述的双断口压气式高压开关,其特征在于:
所述第一铜钨触头和所述第二铜钨触头均为圆筒形,所述第三铜钨触头和所述第四铜钨触头均为柱体,所述第一铜钨触头外套于所述第三铜钨触头上,所述第二铜钨触头外套于所述第四铜钨触头上。
7.根据权利要求6所述的双断口压气式高压开关,其特征在于:
所述上柱体和所述第一铜钨触头之间连接有第一PTC热敏元件,所述下柱体和所述第二铜钨触头之间连接有第二PTC热敏元件。
8.根据权利要求7所述的双断口压气式高压开关,其特征在于:
所述上柱体的末端设置有第一绝缘端环,所述下柱体的末端设置有第二绝缘端环,所述第一绝缘端环和所述第二绝缘端环均采用聚四氟乙烯制成。
9.根据权利要求8所述的双断口压气式高压开关,其特征在于:
所述第一绝缘端环和所述第二绝缘端环的内环面均倾斜设置而形成导向斜面。
10.根据权利要求1至9任一项所述的双断口压气式高压开关,其特征在于:
所述操动模块包括第一转轴和气压杆,所述气压杆的一端固定连接在所述第一转轴上,所述气压杆的另一端铰接于所述接合导体组件上,所述第一转轴穿过所述开关本体。

说明书全文

双断口压气式高压开关

技术领域

[0001] 本发明涉及高压电气设备领域,特别涉及一种双断口压气式高压开关。

背景技术

[0002] 专利号为CN201210258119.X的中国发明专利公开了一种单断口压电式开关,包括机架以及设置于机架上的绝缘筒,绝缘筒内部结构构成负荷开关灭弧室,绝缘筒内部的一端设置有静触点,且绝缘筒上设置有换气孔。动触点因主轴和拐臂的连通而在绝缘筒中活塞运动,进而与静触点接触配合。绝缘筒竖直布置,静触点与动触点之间形成的断口为竖直设置的单断口。
[0003] 现有的该种单断口压电式开关中,由于静触点与动触点之间只形成一个断口,而当静触点与动触点之间由接合状态转换为分离状态的过程中会产生电弧,而电弧的强度与电流电压的大小成直接关联,开关中仅有一个断口会造成断口处电弧强度过大,电弧产生的高温会对开关装置造成直接损坏。同时,绝缘筒中换气孔的设置仅为活塞的正常工作而提供换气功能,换气孔的位置设置对电弧干扰作用微弱。

发明内容

[0004] 本发明的发明目的在于提供一种具有适用于高压输配且灭弧效果良好的双断口压气式高压开关。
[0005] 本发明提供的双断口压气式高压开关包括机架、操动模和压气式开关模块,操动模块和压气式开关模块均设置在机架上;压气式开关模块包括开关本体,开关本体内部具有工作腔,工作腔包括上活塞腔、下活塞腔以及驱动腔;上活塞腔和下活塞腔相互平行,上活塞腔的末端设置有第一导体组件,下活塞腔的末端设置有第二导体组件;工作腔内还设置有接合导体组件,接合导体组件上固定设置有第一活塞和第二活塞,第一活塞与上活塞腔滑动配合,第二活塞与下活塞腔滑动配合;接合导体组件上设置连通于上活塞腔与驱动腔之间的第一气道,接合导体组件上设置连通于下活塞腔与驱动腔之间的第二气道;操动模块的输出端与接合导体组件连接以驱动接合导体组件滑动;接合导体组件可同时与第一导体组件和第二导体组件连接;开关本体密封设置。
[0006] 由上述方案可见,由于高压开关中设置有横向平行设置的两个断口,且两个断口之间的断合工作同时进行,此设计可实现开关中每个断口处的电弧能量减半,两个断口同时开断即总断口断开速度翻倍,断口耐压值上升时间增加,电弧熄灭时间提早;其次开关本体内部密封设置,且第一气道和第二气道朝向电弧产生处,当接合导体组件沿开断方向运动时,密封的开关本体内两侧压差增大,气体被压缩一端内的气体急速流向另一端(即电弧产生处),进而对电弧有效干扰、吹熄。
[0007] 进一步的方案是,接合导体组件包括接合导体,接合导体包括上柱体和下柱体,上柱体和下柱体相互平行,上柱体和下柱体上分别套装有第一活塞和第二活塞;第一气道贯通于上柱体的两端,第二气道贯通于下柱体的两端。
[0008] 由上可见,结构相同的上柱体与下柱体之间保持同步运动,直线的第一气道和第二气道更利于气体的输送。
[0009] 进一步的方案是,第一导体组件包括相互连接的第一排和第一梅花触头,上柱体可与第一梅花触头接触配合;第二导体组件包括相互连接的第二铜排和第二梅花触头,下柱体可与第二梅花触头接触配合。
[0010] 由上可见,在静触点处采用第一梅花触头和第二梅花触头可保证连接处的散热性能,当静触点和动触点断口时,电弧产生的高温到达具有更大散热面积的第一梅花触头或第二梅花触头处。
[0011] 进一步的方案是,接合导体组件还包括第一铜钨触头和第二铜钨触头,第一铜钨触头设置在上柱体的末端,第二铜钨触头设置在下柱体的末端;第一导体组件还包括第三铜钨触头,第二导体组件还包括第四铜钨触头;第一铜钨触头和第三铜钨触头接触配合,同时第二铜钨触头和第四铜钨触头接触配合。
[0012] 由上可见,铜钨触头采用铜钨80金属材料制成,采用铜钨80为耐高温导电材料,在触点采用铜钨80金属材料可保证电弧的高温效应不对触头以及装置造成损坏。
[0013] 进一步的方案是,上柱体与第一梅花触头分离时,第一铜钨触头和第三铜钨触头之间保持配合。
[0014] 由上可见,当接合导体组件和第一导体组件、第二导体组件之间接合时,上柱体与第一梅花触头接合、下柱体与第二梅花触头接合,第一铜钨触头和第三铜钨触头之间接合,第二铜钨触头和第四铜钨触头之间接合;当操动接合导体组件以使触点开断时,上柱体与第一梅花触头之间先开断,同时下柱体与第二梅花触头之间开断,而此时第一铜钨触头和第三铜钨触头之间、第二铜钨触头和第四铜钨触头之间均保持配合。此设置可保证在即将形成断口之时,断口处的热量集中于具有更好耐热性能的铜钨触头上,保证装置不因高温影响而损坏。
[0015] 进一步的方案是,第一铜钨触头和第二铜钨触头均为圆筒形,第三铜钨触头和第四铜钨触头均为柱体,第一铜钨触头外套于第三铜钨触头上,第二铜钨触头外套于第四铜钨触头上。
[0016] 由上可见,设置为环体的第一铜钨触头和第二铜钨触头分别设置在第一气道和第二气道的出口端,且接合状态时第三铜钨触头和第四铜钨触头分别插入第一气道和第二气道中,高温触点处和电弧形成处均位于气流所直面朝向之处,灭弧效果更佳。
[0017] 进一步的方案是,上柱体和所述第一铜钨触头之间连接有第一PTC热敏元件,所述下柱体和所述第二铜钨触头之间连接有第二PTC热敏元件。
[0018] 由上可见,当断口处电弧产生而出现高温状态时,第一PTC热敏元件和第二PTC热敏元件的电阻值上升而导致断口处电流下降,从而使电弧的能量下降,进一步提高灭弧效率。
[0019] 进一步的方案是,上柱体的末端设置有第一绝缘端环,下柱体的末端设置有第二绝缘端环,第一绝缘端环和第二绝缘端环均采用聚四氟乙烯制成。
[0020] 由上可见,以上柱体的第一绝缘端环为例,当接合导体组件滑动后,第一铜钨触头和第三铜钨触头之间因彼此分离而形成电弧,电弧将处于第一绝缘端环内,保证第一气道中进入的气流正面吹向电弧处,将电弧消灭。
[0021] 进一步的方案是,第一铜钨触头的内环面和第二铜钨触头的内环面均倾斜设置而形成导向斜面。
[0022] 由上可见,此设计使断口接合时,触点之间的接合动作更流畅。
[0023] 进一步的方案是,操动模块包括第一转轴和气压杆,气压杆的一端固定连接在第一转轴上,气压杆的另一端铰接于接合导体组件上,第一转轴穿过开关本体。附图说明
[0024] 图1为本发明双断口压气式高压开关实施例的结构图。
[0025] 图2为本发明双断口压气式高压开关实施例中压气式开关模块第一状态的剖视图。
[0026] 图3为图2中A处的放大图。
[0027] 图4为本发明双断口压气式高压开关实施例中压气式开关模块第二状态的剖视图。
[0028] 图5为图4中B处的放大图。
[0029] 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

[0030] 参见图1,图1为本发明双断口压气式高压开关实施例的结构图。双断口压气式高压开关包括机架1、压气式开关模块100、熔断模块200、接地模块300以及操动模块400,压气式开关模块100、熔断模块200、接地模块300以及操动模块400均设置在采用绝缘材料制成的机架1上。双断口压气式高压开关上设置有相互独立的用于接入三相电的三个母线铜排,分别为母线铜排131、母线铜排502和母线铜排503,而相对地,双断口压气式高压开关上设置有相互独立的用于引出三相电的三个电缆铜排,分别为电缆铜排601、电缆铜排602和电缆铜排603,同时在每相输电线路中,母线铜排与电缆铜排之间均设置有一个独立与其他相开关模块的压气式开关模块。
[0031] 熔断模块200上没相上均设置有一可替换的熔断管,接地模块300包括一个接地闸,接地闸可同时对三相电进行接地,操动模块400内部设置机械联动机构,机械联动机构的输出端连接到接地模块300、熔断模块200和压气式开关模块100中的驱动构件上,使用者通过对操动模块400的输入端进行操作而达到对接地模块300、熔断模块200和压气式开关模块100中的驱动构件进行驱动操作。
[0032] 参见图2,图2为本发明双断口压气式高压开关实施例中压气式开关模块100第一状态的剖视图。压气式开关模块100包括开关本体110,开关本体110使用绝缘材料制成,开关本体110内部为工作腔,工作腔分为上活塞腔101、下活塞腔102和驱动腔103三部分,而上活塞腔101的第一端和下活塞腔102的第一端均与驱动腔103连通。上活塞腔101和下活塞腔102均为圆柱状腔体,上活塞腔101和下活塞腔102之间相互平行且上活塞腔101和下活塞腔
102均平设置。
[0033] 开关本体110密封设置。密封设置是指处开关本体110上除设置必需的连接开口,如第一铜排131、第二铜排141以及第一转轴410伸出至开关本体110外的连接开口外,开关本体110不设置其他通气性开口,且在必需的连接开口处采取密封措施,以实现开关本体110的最大化的密封效果。
[0034] 上活塞腔101的末端设置有第一导体组件130,下活塞腔102的末端设置有第二导体组件140,第一导体组件130包括相互连接的第一铜排131、第一梅花触头132以及第三铜钨触头133,因为本实施例中,第一铜排131直接连接到母线上,因此第一铜排131即为母线铜排501(图1示)。第二导体组件140包括相互连接的第二铜排141、第二梅花触头142以及第四铜钨触头143,第二铜排141连接到熔断模块200上。第一梅花触头132和第二梅花触头142结构相同,第三铜钨触头133和第四铜钨触头143均为柱状,第三铜钨触头133设置于环状的第一梅花触头132的中部,且第三铜钨触头133与环状的第一梅花触头132之间设置一圈环状的配合位。同样地,第四铜钨触头143与环状的第二梅花触头142之间也设置有一圈环状的配合位。
[0035] 开关本体110内还设置有接合导体组件12和气压杆150,气压杆150中间为气压活塞缸,因此气压杆150为可伸缩连接杆。第一转轴410为操动模块400(图1示)的转矩输出端,第一转轴410穿过开关本体110,气压杆150的第一端固定连接在第一转轴410上,气压杆150的第二端铰接在接合导体组件12上。本工作状态中,接合导体组件120与第一导体组件130、第二导体组件140处于开断状态。
[0036] 参见图3,图3为图2中A处的放大图。结合图2,接合导体组件12包括接合导体120、第一活塞123和第二活塞。接合导体120为金属导电材料制成,接合导体120包括相互平行且相互连接的上柱体121和下柱体122,上柱体121和下柱体122均为圆柱体,而第一活塞123和第二活塞分别套装在上柱体121和下柱体122上上柱体121和下柱体122结构相同,第一活塞123和第二活塞结构相同,上活塞腔101和下活塞腔102结构相同,故以下仅对接合组件120在上活塞腔101的运动关系举例说明。上柱体121中部设置有延伸于上柱体121两端且连通于上活塞腔101与驱动腔103的第一气道124,相同地,下柱体122中部设置有延伸于下柱体
122两端且连通于下活塞腔102与驱动腔103的第二气道。
[0037] 上柱体121的末部内连接有圆筒形的第一铜钨触头125,第一铜钨触头125为内环,第一铜钨触头125与上柱体121之间还连接有圆筒状的第一PTC热敏元件126,且上柱体121末端处设置有环状的第一绝缘端环127,第一绝缘端环127的内环面为倾斜设置的导向斜面,第一铜钨触头125的中间穿孔与第一气道124连通。相同地,第二铜钨触头为内环,第二铜钨触头与下柱体122之间还连接有圆筒状的第二PTC热敏元件,且下柱体122末端处设置有环状的第二绝缘端环,第二绝缘端环的内环面为倾斜设置的导向斜面,第二铜钨触头的中间穿孔与第二气道连通。
[0038] 第一铜钨触头125、第二铜钨触头、第三铜钨触头133和第四铜钨触头143均采用铜钨80材料制成;第一绝缘端环127和第二绝缘端环均因采用聚四氟乙烯制成而具有绝缘和耐高温的特点。
[0039] 当压气式开关模块100处于接连状态时,在上活塞腔101中第一铜钨触头125外套于第三铜钨触头133上以致二者之间处于接触状态,上柱体121处于配合位中且上柱体121的外表面与第一梅花触头130之间处于接触状态;同时,在下活塞腔102中第二铜钨触头外套于第四铜钨触头143上以使二者之间处于接触状态,同时下柱体122处于配合位中且下柱体122的外表面与第二梅花触头140之间处于接触状态。此时第一铜排131与第二铜排141之间通过接合导体120连接。
[0040] 参见图4和图5,图4为本发明双断口压气式高压开关实施例中压气式开关模块第二状态的剖视图,图5为图4中B处的放大图。由于接合导体组件120在上活塞腔101和在下活塞腔102中的工作同步且工作状态相同,故本实施例仅对上活塞腔101中的工作状态进行具体说明。当对操动模块400(图1示)对压气式开关模块100进行开断操作时,转动的第一转轴410带动气压杆150摆动。由于第一活塞123、第二活塞分别与上活塞腔101的内壁、下活塞腔
102的内壁密封滑动配合,铰接在气压杆150末端的接合导体组件120实现水平上的、趋向于远离第一导体组件130的方向直线移动。
[0041] 当接合导体组件120滑移一定距离后,原相互接触的上柱体121与第一梅花触头132先分离,此时第一铜钨触头125与第三铜钨触头133之间依然保持接触状态。此设计可保证将要产生的电弧的能量作用于铜钨触头上,由于铜钨触头具有耐热性,故有效对装置构件进行保护;而由于第一PTC热敏元件126的热敏特性,当铜钨触头温度升高而传递至第一PTC热敏元件126后,第一PTC热敏元件126电阻值随温度的增加而增加,通过降低电流而对电弧的能量起抑制作用。同时,工作腔仅以开关本体110与第一导体组件120、第二导体组件
130以及与操动模块400之间的连接处与外界连通,由于第一活塞123与上活塞腔101的周壁配合,此时驱动腔103中的气体被压缩,使上活塞腔101与驱动腔103之间产生压差。
[0042] 结合图2,当接合导体组件120继续滑移一定距离后,第一铜钨触头125与第三铜钨触头133之间分离,此时电弧产生;同时,在驱动腔103与上活塞腔101之间存在压差的情况下,驱动腔103中的压缩空气将通过第一气道124急速流向上活塞腔101中,第一气道124的出口正对电弧产生处,空气正面作用于电弧中对电弧产生干扰。
[0043] 同时,由于上活塞腔101中的断口和下活塞腔102中的断口同时形成,故产生的电弧能量减半地作用在每一个断口处。同时,结合导体组件120的滑移使两个断口距离同时增大,断口处的耐压值增加速度成倍提高,电弧熄灭的时间将提早到达。
[0044] 最后需要强调的是,以上所述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。
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