一种与避雷装置结合的接地开关及其方法 |
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| 申请号 | CN201510284418.4 | 申请日 | 2015-05-29 | 公开(公告)号 | CN104900442A | 公开(公告)日 | 2015-09-09 |
| 申请人 | 江山市电器技术开发有限公司; | 发明人 | 周丽菡; 姜春伟; 毛朝福; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 开关 技术领域。公开了一种与避雷装置结合的接地开关及其方法。包括接地开关主体、 氧 化锌避雷器、电动操作机构、 电机 关停控制机构。电动操作机构包括电机和锥 齿轮 传动机构。本发明结构简单、紧凑、合理，使用方法简单，适合高 电流 强度下使用，整体运行性能良好，尤其是与避雷装置的结合同时具备了接地开关与避雷装置的功能。接地开关在工作 电压 下工作时，需要承受额外固定的雷电冲击电压，在该额外固定电压的冲击下，接地开关本体是不能放电及接地的。所以，当额外雷电侵入或电压增高时，避雷器的作用就是由绝缘变成导通并击穿放电，将一定的雷电流或过电压引入到大地，使得接地开关不受额外固定电压冲击，很好保护了相关设备的安全。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种与避雷装置结合的接地开关，其特征在于包括长方体后框（1）、绝缘子（2）、第一直角钢架（3）、第二直角钢架（4）、支撑板（5）、接触板（6）、动触刀（7）、支持板（8）、拐臂（9）、档板（10）、凸轮触发器（11）、行程开关（12）、第一铰链式连接头（13）、弹簧组件（14）、第二铰链式连接头（15）、连接导线（16）、碟簧（17）、固定杆（18）、防动螺栓（19）、主轴（20）、支撑板（21）、轴向三角槽（22）、窗口（23）、长板肋（24）、基座（25）、电动操作机构和氧化锌避雷器（33）；固定杆（18）穿过支撑板（5）、碟簧（17）和接触板（6），防松螺栓将支撑板（5）、接触板（6）与基座（25）相连固定，弹簧组件（14）的两端分别与第一铰链式连接头（13）和第二铰链式连接头（15）相连，第一直角钢架（3）一端固定于绝缘子（2）上，另一端与第二直角钢架（4）用平头螺栓相连，在第一直角钢架（3）上还有一块长板肋（24）支撑，动触刀（7）与支持板（8）采用螺栓连接，凸轮触发器（11）拨动行程开关（12）使拐臂（9）转动，支撑板（5）、接触板（6）、碟簧（17）、固定杆（18）、防动螺栓（19）以及基座（25）组合成为静触头装置，通过基座（25）与第一直角钢架（3）和第二直角钢架（4）固定，氧化锌避雷器（33）一端通过连接导线（16）与绝缘子顶部连接，另一端接地，绝缘子（2）固定在长方体后框（1）上，挡板（10）用于固定第一铰链式连接头（13）、第二铰链式连接头（15）和主轴（20），凸轮触发器（11）设置在主轴（20）上，电动操作机构带动主轴（20）旋转。 |
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| 说明书全文 | 一种与避雷装置结合的接地开关及其方法技术领域[0001] 本发明属于开关技术领域，尤其涉及电器开关技术，具体地说是一种用于电器开关设备的接地开关及其方法。 背景技术[0002] 接地开关是一种用于将设备或线路接地的一种机械装置，用于在异常条件下，如短路时，在规定时间内承载规定的异常电流，以备在设备或线路检修时，保证检修人员的安全。接地开关多见于高低压开关柜等配电设备中，主要包括静触头和动触刀，两者中一者与设备相连，另一者接地。对于常见开关柜而言，接地开关的动静触头各三个，三个静触头分别接开关柜的进线端母线，三个动触刀分别与静触头一一配对，通过线排接地。 [0003] 所述静触头通过绝缘子固定在底座上，动触刀装配在一根主轴上，与动触刀同轴固定装配有拐臂，拐臂的活动端与动触刀压簧（两端带铰链式连接头的圆柱压缩弹簧）连接头铰接。拐臂与压簧的临界点介于动触刀合闸与分闸状态之间。在分闸状态下，压簧作用在主轴上的扭矩与合闸相反，该作用扭矩与限位机构配合将动触刀维持在分闸状态下。对主轴施加外力，向合闸方向旋转主轴，拐臂压缩压簧储能，当转过压簧的临界点，压簧作用在主轴上的扭矩变换方向，迅速释放能量，并推动拐臂协助合闸外力带动动触刀快速合闸；反之，在合闸状态下，压簧作用在主轴上的扭矩变换方向，该作用扭矩与限位机构配合将动触刀维持在合闸状态下。对主轴施加外力，使其向分闸方向旋转，拐臂压缩压簧储能，当转过压簧的临界点，压簧作用在主轴上的转矩再次变换方向，压簧推动拐臂协助分闸外力进一步驱动动触刀向分闸方向转动，直到被限位机构阻挡，分闸过程完成。 [0004] 所述接地开关三级独立分装，每极主要有CJ11型电动操作机构、操作杆、绝缘子底座、支柱绝缘子、接地导电回路系统等几部分组成。每极接地开关各用一台CJ11电动机构操动。三级接地开关可进行三相电器联动操作。接地刀的运动过程是由两部分运动复合而成，即折叠运动和插入运动。折叠运动有CJ11型电动机构驱动操作杆和主动拐臂水平转动，通过绝缘子底座上的一套水平过度四连杆传动，将机构的转动角度由180度转变成120度，过度拐臂与接地刀底座上的被动拐臂组成一套空间四连杆传动，把过度拐臂的水平方向转动转变成被动拐臂的垂直方向转动，转动角度由120度转变成90度，并带动接地刀下管做竖直旋转运动进行分合闸。接地刀下管内的操作杆一端与接地刀底座铰接，一端与齿条连接。由于操作杆与底座铰接点和接地刀下管与底座铰接点位置不同，在接地刀下管竖直旋转过程中，操作杆相对于下管做轴向移动，这样齿条的轴向移动便推动齿轮旋转，从而使与齿轮连接的接地刀上管相对于接地刀下管做伸直或折叠运动，从而完成接地刀的分闸或合闸动作。另外，在操作杆轴向位移的同时，平衡弹簧按预定的要求储能或释能，最大限度的平衡接地刀杆的重力矩，以利于接地刀杆的运动。插入运动是接地刀杆由分闸位置向合闸位置运动的过程中，在接近合闸位置时，动触头会沿着静触头的喇叭罩内壁逐渐插入到静触头内部。由于动触头为棒式结构，静触头触指为梅花形结构，动触头会慢慢涨开梅花形结构触指，插入触指内部与触指完全接触完成合闸。 [0005] 所述电动操作机构通过两级齿轮的转动带动齿轮的运转，在接地开关的主轴上设置一个无油轴承，再在上面安装一个轴套为驱动齿轮提供支撑。当驱动齿轮进行一定角度的转动后，齿轮左面的凸台就会与主轴驱动件产生接触，从而带动主轴驱动件运转，因为主轴驱动件直接连接着操作主轴，当驱动件发生运转时，主轴也会跟着同步运转起来。运转到一定程度时，接地开关开始动作，这是主轴驱动件的运转速度比驱动齿轮的运动速度要快，但是，因为驱动凸台已经拥有足够的运动空间，所以，就保证了驱动齿轮与主轴驱动件在工作时互不影响，并保持持续性的独立运动。接收到接地开关动作信号后，驱动齿轮回到原始位置，以保证在手动操作时，不会使主轴驱动件和驱动齿轮相互影响，使整个机构得以相互顺利运转。 [0006] 所述一种中压开关柜接地开关与前下门联锁机构。它包括接地开关转轴，门体框架内侧设置有门上联锁件，接地开关转轴上固定安装一个接地开关轴套，接地开关轴套上的凸块正对门上联锁件的凹槽位置；接地开关转轴上设置有一个接地开关轴上挡圈，接地开关轴上挡圈的下方铰接有一个接地开关锁舌，接地开关锁舌上端设置有卡合端，接地开关锁舌的前方设置有一根门上按钮操作轴，门上按钮操作轴的末端靠压在接地开关锁舌的下端。采用上述的结构后，实现了当接地开关分闸，断路器处在工作位置时，前下门应无法打开；只有按下门上按钮操作轴后，接地开关才能合闸，接地开关合闸后前下门才可以打开，保证了操作人员的安全，避免了危险事故的发生。 [0007] 目前，现有的技术已公开多种接地开关，不过这些接地开关单单发挥了其作为接地开关的作用，雷电是发生在大气中的声、光、电物理现象，是自然界最壮观和重要的大气现象之一，所以目前的接地开关只发挥其本身作用还远远不够，存在其不足之处。同时具备避雷功能显然对家电及线路的保护是非常重要的。 发明内容[0008] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种与避雷装置结合的接地开关及其方法。 [0009] 本发明的技术方案如下：一种与避雷装置结合的接地开关包括长方体后框、绝缘子、第一直角钢架、第二直角钢架、支撑板、接触板、动触刀、支持板、拐臂、档板、凸轮触发器、行程开关、第一铰链式连接头、弹簧组件、第二铰链式连接头、连接导线、碟簧、固定杆、防动螺栓、主轴、轴向三角槽、窗口、长板肋、基座、电动操作机构和避雷器；固定杆穿过支撑板、碟簧和接触板，防松螺栓将支撑板、接触板与基座相连固定，弹簧组件的两端分别与第一铰链式连接头和第二铰链式连接头相连，第一直角钢架一端固定于绝缘子上，另一端与第二直角钢架用平头螺栓相连，在第一直角钢架上还有一块长板肋支撑，动触刀与支持板采用螺栓连接，凸轮触发器拨动行程开关使拐臂转动，支撑板、接触板、碟簧、固定杆、防动螺栓以及基座组合成为静触头装置，通过基座与第一直角钢架和第二直角钢架固定，避雷器一端通过连接导线与绝缘子顶部连接，另一端接地，绝缘子固定在长方体后框上，档板用于固定第一铰链式连接头、第二铰链式连接头和主轴，凸轮触发器设置在主轴上，电动操作机构带动主轴旋转。 [0010] 所述的绝缘子顶部通过连接导线连接一个避雷器，避雷器低压端接地，高压端与进线处的母线相连。 [0011] 所述行程开关设定在挡板上；所述触发部件设置在主轴上，所述触发部件与主轴固定并随主轴转动。 [0012] 所述凸轮触发器主体部分为一盘状结构，旋转轴心垂直于盘面，盘状结构的一段外缘轮廓为平面螺旋结构。 [0013] 所述的接触板的内侧设有一凸起，外侧为向内凹的弧形形状；所述的碟簧为对合式碟簧。 [0014] 所述的电动操作机构包括大锥齿轮、两个同等大小的小锥齿轮、两个六角通孔、齿轮座、凸块、卡环和轴套，两小锥齿轮之间设有齿轮座，从动大锥齿轮通过内部中空的轴套置于齿轮座的后方，轴套的内壁眼轴向设有凸块，两小锥齿轮与从动大锥齿轮传动连接，六角通孔设置小锥齿轮上，凸块设置在轴套内，卡环防止轴套轴向移动。 [0015] 所述的接地开关在工作电压下工作受到额外固定的高电压冲击时，接地开关本体不能放电及接地，此时，避雷器所起到的作用就是由绝缘变成导通并击穿放电，将一定的雷电流或过电压引入到大地，使得接地开关不受额外固定电压冲击所述开关的工作方法包括以下步骤： 1）将操作杆插入六角通孔内，接地合闸时，扭转操作杆，小锥齿轮带动大锥齿轮转动； 2）大锥齿轮的转动带动主轴的转动，当向合闸方向转动时，凸轮触发器拨动行程开关使拐臂转动压缩弹簧储能； 3）当转过弹簧的临界点时，弹簧对主轴释放能量推动拐臂协助主轴使动触刀快速向静触头装置合闸； 4）当分闸时，主轴克服主力矩及弹簧力，带动拐臂沿分闸方向运动，使弹簧通过死点，弹簧储能结束，以备下次合闸。 [0016] 使用本发明，该结构为一整体式。设计简单先进，结构简单、紧凑、合理，使用方法简单，适合高电流强度下使用，整体运行性能良好，安装方便。采用了新型触头结构，该静触头设计新颖，在单片动刀插入时具有导向作用，鼓包接触可靠，压紧力均有。电动操作机构采用了斜齿轮机构，该机构使用方便，操作安全，有效避免事故的发生，也延长了设备的使用寿命。特别是还并联避雷器装置，使接地开关同时具备了避雷功能，接地开关在工作电压下工作时，还需要承受额外固定的雷电冲击电压，在该额外固定电压的冲击下，接地开关本体是是不能放电及接地的。所以，当额外雷电侵入或电压增高时，避雷器的作用就是由绝缘变成导通并击穿放电，将一定的雷电流或过电压引入到大地，使得接地开关不受额外固定电压冲击，预防了因雷电原因而导致接地开关的工作失效，很好保护了相关电器与设备的安全，完善了现有的接地开关所缺的功能。附图说明 [0017] 图1为本发明一种与避雷装置结合的接地开关的示意图；图2为本发明一种与避雷装置结合的接地开关的其中一对动静触头示意图（含固定架）； 图3为本发明一种与避雷装置结合的接地开关的静触头结构示意图； 图4为本发明一种与避雷装置结合的接地开关的斜齿轮机构示意图； 图5为本发明一种与避雷装置结合的接地开关的静触头座结构示意图； 图6为本发明一种与避雷装置结合的接地开关的电机关停机构示意图； 图7为本发明一种与避雷器装置结合的接地开关的避雷器示意图； 图8为本发明的一种与避雷器装置结合的接地开关原理示意图： 图中，长方体后框1和绝缘子2，以及第一直角钢架3、第二直角钢架4、支撑板5、接触板6、动触刀7、支持板8、拐臂9、挡板10、凸轮触发器11、行程开关12、铰链式连接头13、弹簧组件14、铰链式连接头15、连接导线16、碟簧17、固定杆18、防动螺栓19、主轴20、支撑板 21、轴向三角槽22、窗口23、长板肋24和基座25、大锥齿轮26、小锥齿轮27、六角通孔28、齿轮座29、凸块30、卡环31、轴套32和氧化锌避雷器33。 具体实施方式[0018] 如图1、2、4所示，一种与避雷装置结合的接地开关包括长方体后框1、绝缘子2、第一直角钢架3、第二直角钢架4、支撑板5、接触板6、动触刀7、支持板8、拐臂9、挡板10、凸轮触发器11、行程开关12、第一铰链式连接头13、弹簧组件14、第二铰链式连接头15、连接导线16、碟簧17、固定杆18、防动螺栓19、主轴20、支撑板21、轴向三角槽22、窗口23、长板肋24、基座25、电动操作机构和氧化锌避雷器33；固定杆18穿过支撑板5、碟簧17和接触板6，防松螺栓将支撑板5、接触板6与基座25相连固定，弹簧组件14的两端分别与第一铰链式连接头13和第二铰链式连接头15相连，第一直角钢架3一端固定于绝缘子2上，另一端与第二直角钢架4用平头螺栓相连，在第一直角钢架3上还有一块长板肋24支撑，动触刀7与支持板8采用螺栓连接，凸轮触发器11拨动行程开关12使拐臂9转动，支撑板5、接触板6、碟簧17、固定杆18、防动螺栓19以及基座25组合成为静触头装置，通过基座25与第一直角钢架3和第二直角钢架4固定，氧化锌避雷器33一端通过连接导线16与绝缘子顶部连接，另一端接地，绝缘子2固定在长方体后框1上，档板10用于固定第一铰链式连接头13、第二铰链式连接头15和主轴20，凸轮触发器11设置在主轴20上，电动操作机构带动主轴20旋转。 [0019] 所述的绝缘子2顶部通过连接导线16连接一个氧化锌避雷器33，避雷器低压端接地，高压端与进线处的母线相连。 [0020] 所述行程开关12设定在挡板10上；所述触发部件11设置在主轴20上，所述触发部件11与主轴固定并随主轴转动。 [0021] 所述凸轮触发器11主体部分为一盘状结构，旋转轴心垂直于盘面，盘状结构的一段外缘轮廓为平面螺旋结构。 [0022] 所述的接触板6的内侧设有一凸起，外侧为向内凹的弧形形状；所述的碟簧17为对合式碟簧。 [0023] 所述的电动操作机构包括大锥齿轮26、两个同等大小的小锥齿轮27、两个六角通孔28、齿轮座29、凸块(30)、卡环31和轴套32，两小锥齿轮27之间设有齿轮座29，从动大锥齿轮26通过内部中空的轴套32置于齿轮座29的后方，轴套的内壁眼轴向设有凸块30，两小锥齿轮27与从动大锥齿轮26传动连接，六角通孔28设置小锥齿轮27上，凸块30设置在轴套32内，卡环31防止轴套32轴向移动。 [0024] 所述的接地开关在工作电压下工作受到额外固定的高电压冲击时，接地开关本体不能放电及接地，此时，氧化锌避雷器33所起到的作用就是由绝缘变成导通并击穿放电，将一定的雷电流或过电压引入到大地，使得接地开关不受额外固定电压冲击如图3所示，本发明的静触头装置由支撑板5、接触板6、碟簧17、固定杆18、防松螺栓 19以及基座25构成。动触刀7通过拐臂9的运动实现与静触头装置的接触板6接触实现接地； 如图5所示，本发明的静触头座结构由第一直角钢架3、第二直角钢架4以及长板肋24组成。第一直角钢架3的一端与绝缘子2固定，另一固定面与第二直角钢架4以及静触头装置固定； 如图6所示，本发明的电机关停机构由凸轮触发器11和行程开关12构成。通过主轴 20转动带动凸轮触发器11的转动实现对行程开关12的波动，主轴20的反方向转动又可以恢复行程开关12到初始状态； 如图7所示，本发明同时结合了的氧化锌避雷器33示意图； 如图8所示，为本发明的原理示意图； 一种与避雷装置结合的接地开关的机理包括以下步骤： 1）只有当遇到超过额外固定电压及电流时，接地开关作出反应，从而保护检修人员。将操作杆插入六角通孔28内，接地合闸时，扭转操作杆，小锥齿轮27带动大锥齿轮26转动； 2）大锥齿轮26的转动带动主轴20的转动，当向合闸方向转动时，凸轮触发器11拨动行程开关12使拐臂9转动压缩弹簧14储能； 3）当转过弹簧14的临界点时，弹簧14对主轴20释放能量推动拐臂9协助主轴20使动触刀7快速向静触头装置合闸； 4）当分闸时，主轴20克服主力矩及弹簧力，带动拐臂9沿分闸方向运动，使弹簧14通过死点，弹簧14储能结束，以备下次合闸； 5）当遇到恶劣天气，在过电压作用下同时在接地开关所能承受的额外固定电压范围之内时，此时接地开关本体不会接地及放电，雷电流会通过氧化锌避雷器33流入大地，保护了设备； 6）在正常情况下，避雷器电阻很大，相对于断路状态，氧化锌避雷器33内部是不导电的。 |
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