10KV真空断路器手电动一体化操作机构

摘要

本发明公开了一种10KV真空断路器手电动一体化操作机构，包括真空断路器本体和双电源投切机构；双电源投切机构包括设置在真空断路器壳体上表面左侧端的主电源接线柱、设置在壳体上表面右侧端的备用电源接线柱、设有孔腔的转轴、设置在主电源接线柱及备用电源接线柱中间的三个隔离刀、连接转轴与隔离刀的三个绝缘拉杆和驱动转轴转动的驱动机构；真空断路器本体的进线柱设置在真空断路器壳体上表面中端，各进线柱的顶端与一个相应的隔离刀转动连接；双电源投切机构中的驱动机构是手电动一体化操作机构。本发明结构简化，功能齐全，可实现智能远程化控制。

说明书

技术领域

本发明属于高压真空断路器结构设计技术领域，具体涉及一种10KV真空断路器手电动一体化操作机构。

背景技术

在电力网络中，有许多用户对供电可靠性要求很高，例如煤矿和炼油厂，这些单位一旦发生停电事故，将会给单位带来重大的经济损失甚至造成人员伤亡，所以在这些单位的供电系统中，都需要备有主电源和备用电源，当主电源出现停电事故时，备用电源必须立即投入恢复供电，为了实现这个目的，需要通过双电源切换机构在主电源和备用电源之间进行手动切换或自动切换。

传统的双电源切换机构是采用两台高压开关柜加一套极其复杂的电气联锁装置，严防两条回路并列运行。这种双电源装置有以下三大缺陷：(1)闭锁不可靠：目前，电气连锁可靠性太低，严禁使用，机械连锁装置国家又无统一设计规范标准，只能由各地自行设计、改造。(2)操作复杂，且容易卡塞，造成电力事故；(3)投资大，需购两台开关柜，然后设计闭锁装置，再改装到开关柜上。

目前国内的双电源切换机构一般是采用两台断路器，把每台断路器的进线端各接一路电源，然后将两台断路器的出线端并接在一起，并通过电气联锁装置实现对主电源和备用电源进行切换。这种的双电源切换机构的缺点是工作可靠性较差，并可能导致严重事故；例如是当主电源供电电路停电进行例行检修时，可能会将主电源连接的断路器中的线圈烧毁掉，但是该断路器中的电路仍保持通路状态，此时，该种双电源切换机构中的另一台断路器会马上接上备用电源继续供电，这样将导致原本已经应当断电的主电源供电电路也带电，很容易导致检修主电源电路的维修人员发生触电事故。此外，由于需购两台断路器，投资也比较大。

另外，传统的双电源高压开关，缺少防雷装置，所以一旦发生被雷击中，就会对开关本体造成损害，严重的还会造成断电事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种既具有手动操作机构又具有电动操作机构的10KV真空断路器手电动一体化操作机构。

实现本发明目的的技术方案是：一种10KV真空断路器手电动一体化操作机构，包括真空断路器本体和双电源投切机构；所述真空断路器本体包括壳体、三个进线柱、三个真空灭弧室、三组动静触头、三个出线柱和和所述动静触头相配套的脱扣机构；所述双电源投切机构包括设置在真空断路器壳体上表面左侧端的主电源接线柱、设置在壳体上表面右侧端的备用电源接线柱、设有孔腔的转轴、设置在所述主电源接线柱及备用电源接线柱中间的三个隔离刀、连接所述转轴与所述隔离刀的三个绝缘拉杆、和驱动所述转轴转动的驱动机构；所述真空断路器本体的进线柱设置在真空断路器壳体上表面中端，也即设置在主电源接线柱及备用电源接线柱的中间，所述各进线柱的顶端与一个相应的隔离刀转动连接；所述双电源投切机构中的驱动机构是手电动一体化操作机构。

上述技术方案中，所述驱动机构包括用于手动操作的手动手柄、用于电动操作的电动驱动机构、用于实现在手动操作与电动操作之间转换的离合器。

上述技术方案中，所述手动手柄包括用于套设在所述转轴一侧端上的金属套管、固定在套管孔腔内并沿径向贯穿孔腔的限位滑板和固定在套管上呈辐射状的把柄；所述转轴的与所述手动手柄相配合的一端设有滑槽；所述手动手柄的限位滑板设置在所述滑槽中；所述电动驱动机构包括具有输出轮的电机、被所述输出轮带动且沿轴向设有孔腔的驱动齿轮、设置在所述驱动齿轮孔腔中的传动杆；所述传动杆与转轴固定连接，所述驱动齿轮与传动杆为松动配合；所述传动杆的一端设有用于与转轴固定连接用的连接部、另一端设有受力部，所述受力部的外表面上设有数条沿轴向设置的凹槽；所述驱动齿轮通过离合器带动所述传动杆转动以进行电动操作。

上述技术方案中，所述离合器包括数个套设在所述传动杆受力部上的离合摩擦组件、一个与手柄固定连接的离合杆、一个用于挤压离合器摩擦组件的压盘、一个用于顶压所述手柄朝着接近所述传动杆方向移动的顶压组件、一个套设在转轴上用于为所述手柄提供复位弹力的弹簧；所述离合杆设置在所述转轴的孔腔中，所述离合杆的一端与手柄固定连接，另一端与压盘固定连接。

上述技术方案中，所述顶压组件包括固定在转轴一端上、且位于所述手柄金属套管外侧的顶压件和四个滚珠；所述顶压件的接近所述手柄金属套管的一侧端设有均匀分布的四个顶压槽；所述各顶压槽的基本形状是底面倾斜的椭圆形凹槽；所述滚珠设置在所述顶压槽中；所述手柄金属套管的接近所述顶压件的一侧端设有与所述顶压槽相配合的半球状滚珠槽。

上述技术方案中，所述手动手柄的限位滑板的径向厚度小于所述转轴的滑槽的径向宽度，所述限位滑板的轴向深度小于所述滑槽的轴向深度；使得所述限位滑板既可沿着所述滑槽沿转轴轴线方向滑动，又可绕着转轴的轴线在所述滑槽内转动一定角度。

上述技术方案中，所述各离合摩擦组件包括主离合摩擦片、与主离合摩擦片相抵的副离合摩擦片、位于所述主离合摩擦片与副离合摩擦片之间的缓冲摩擦片；所述离合摩擦组件在未受到外来压力时，所述主离合摩擦片与副离合摩擦片相抵、从而使得所述主离合摩擦片、缓冲摩擦片和副离合摩擦片之间均留有间隙；所述离合摩擦组件在受到外来压力时，所述主离合摩擦片与副离合摩擦片发生形变，使得所述主离合摩擦片、缓冲摩擦片和副离合摩擦片之间的间隙减小直至变为紧密接触；所述主离合摩擦片与副离合摩擦片的中心处设有与所述传动杆受力部形状相配合的透孔，所述缓冲摩擦片的中心处设有圆孔，所述主离合摩擦片、缓冲摩擦片和副离合摩擦片均套设在所述传动杆受力部上，且位于所述所述驱动齿轮和压盘之间。

上述技术方案中，所述离合杆设置在所述转轴及所述传动杆的孔腔中，且可沿着所述转轴的轴线方向做往复移动；所述离合杆在沿着所述转轴的轴线方向做往复移动的过程中，带动所述压盘向着接近所述驱动齿轮的方向移动、从而将所述各离合摩擦组件抵压在所述驱动齿轮上、使得所述主离合摩擦片、缓冲摩擦片和副离合摩擦片变为紧密接触，或者带动所述压盘向着远离所述驱动齿轮的方向移动、不再将所述各离合摩擦组件抵压在所述驱动齿轮上、从而使得所述主离合摩擦片、缓冲摩擦片和副离合摩擦片之间具有间隙。

上述技术方案中，所述主离合摩擦片包括本体和设置在本体边缘处的至少三组弹片；所述各组弹片均包括两个沿相反方向折弯的弹性片；所述副离合摩擦片也包括本体和设置在本体边缘处的至少三组弹片；所述各组弹片包括两个沿相反方向折弯的弹性片；所述主离合摩擦片的弹性片与所述副离合摩擦片的弹性片所在位置相同、方向相反。

上述技术方案中，还包括防雷装置；所述防雷装置包括固定设置在壳体上的避雷器。

上述技术方案中，所述壳体上表面左侧端、且在所述主电源接线柱与所述真空断路器主体进线柱之间，设有三个沿垂直方向设置的主电源避雷器；所述各主电源避雷器的接线端子与相应的一个主电源接线柱电连接；所述壳体右侧端的壳壁上，设有三个沿水平方向设置的备用电源避雷器；所述各备用电源避雷器的接线端子与相应的一个备用电源接线柱电连接；

上述技术方案中，所述各主电源避雷器的出线端子和各备用电源避雷器的出线端子通过铜排电连接，所述铜排与接地导线电连接；所述铜排固定在壳体上，且与壳体电连接。

上述技术方案中，所述壳体的左侧端、且在所述主电源接线柱的外侧，还设有一个主电源电压互感器；该主电源电压互感器的两个接线端子与相应的两个主电源接线柱电连接；所述壳体的右侧端、且在所述备用电源接线柱与所述备用电源避雷器之间，还设有一个备用电源电压互感器，该备用电源电压互感器的两个接线端子与相应的两个备用电源接线柱电连接。

上述技术方案中，所述主电源电压互感器的两个接线端子还分别与相应的两个主电源避雷器的进线端子电连接；所述备用电源电压互感器的两个接线端子还分别与相应的两个备用电源避雷器的进线端子电连接；所述主电源电压互感器和所述备用电源电压互感器均沿着与水平方向成45度夹角的方向向上倾斜设置。

上述技术方案具有以下优点：

(1)本发明将真空断路器本体和双电源投切机构合二为一，结构合理，占地面积较小，结构也较为简化，所以具有很好的实用性能，再通过为双电源投切机构配置上手电动一体化的操作机构，具有可远程智能化控制的优点。

(2)本发明中，所述驱动机构包括用于手动操作的手动手柄、用于电动操作的电动驱动机构、用于实现在手动操作与电动操作之间转换的离合器。其结构简化，操作便利。

(3)本发明中，由于在真空断路器壳体上设置了避雷器，使得本发明具有较好的防雷击效果，适用范围较广。

附图说明

图1是本发明产品的一种结构示意图；

图2是图1所示10KV真空断路器手电动一体化操作机构中电动驱动机构的结构示意图；

图3是图1所示10KV真空断路器手电动一体化操作机构中投切机构处于电动操作时的一种结构示意图；

图4是图1所示10KV真空断路器手电动一体化操作机构中投切机构处于手动操作时的一种结构示意图；

图5是图3沿A-A线的剖视图；

图6是图3沿B-B线的剖视图；

图7是图1所示10KV真空断路器手电动一体化操作机构中部分离合器的一种爆炸结构示意图；

图8是图1所示部分离合器从另一角度观察时的一种爆炸结构示意图。

附图所示标记为：真空断路器本体1，壳体11，进线柱12，出线柱13，双电源投切机构2，主电源接线柱21，备用电源接线柱22，转轴23，孔腔231，滑槽232，隔离刀24，绝缘拉杆25，驱动机构26，手动手柄3，金属套管31，滚珠槽311，限位滑板32，把柄33，电动驱动机构4，电机41，输出轮411，驱动齿轮42，传动杆43，连接部431，受力部432，凹槽433，离合器5，离合摩擦组件51，离合杆52，压盘53，顶压组件54，顶压件541，顶压槽5411，滚珠542，弹簧55，主离合摩擦片61，本体611，弹片612，弹性片6121，副离合摩擦片62，本体621，弹片622，弹性片6221，缓冲摩擦片63，防雷装置7，避雷器71，主电源避雷器711，备用电源避雷器712，主电源电压互感器81，备用电源电压互感器82，联轴器100，半球形凹槽200，半球形凹槽201，半球形凹槽202，滑槽300，铜排400。

具体实施方式

(实施例1)

图1至图8显示了本发明的一种具体实施方式，其中图1是本发明的一种结构示意图；图2是图1所示10KV真空断路器手电动一体化操作机构中电动驱动机构的结构示意图；图3是图1所示10KV真空断路器手电动一体化操作机构中投切机构处于电动操作时的一种结构示意图；图4是图1所示10KV真空断路器手电动一体化操作机构中投切机构处于手动操作时的一种结构示意图；图5是图3沿A-A线的剖视图；图6是图3沿B-B线的剖视图；图7是图1所示10KV真空断路器手电动一体化操作机构中部分离合器的一种爆炸结构示意图；图8是图1所示部分离合器从另一角度观察时的一种爆炸结构示意图。其中图6和图7为了简便，省略了部分视图；图6中省略了用于把顶压件固定在转轴上的销钉；图7中省略了把柄。

本实施例是一种10KV真空断路器手电动一体化操作机构，一种10KV真空断路器手电动一体化操作机构，见图1，包括真空断路器本体1、双电源投切机构2和防雷装置。

所述真空断路器本体1包括壳体11、三个进线柱12、三个真空灭弧室、三组动静触头、三个出线柱13和和所述动静触头相配套的脱扣机构；

所述双电源投切机构2包括设置在真空断路器壳体11上表面左侧端的主电源接线柱21、设置在壳体11上表面右侧端的备用电源接线柱22、设有孔腔231的转轴23、设置在所述主电源接线柱21及备用电源接线柱22中间的三个V字形隔离刀24、连接所述转轴23与所述隔离刀24的三个绝缘拉杆25、和驱动所述转轴23转动的驱动机构26；

所述真空断路器本体1的进线柱12设置在真空断路器壳体11上表面中端，也即设置在主电源接线柱21及备用电源接线柱22的中间，所述各进线柱12的顶端与一个相应的隔离刀24转动连接；所述双电源投切机构2中的驱动机构26是手电动一体化操作机构，也即是所述双电源投切机构2中的驱动机构26包括手动操作机构和电动操作机构以及手电动操作转换机构。

具体来说：所述驱动机构26包括用于手动操作的手动手柄3、用于电动操作的电动驱动机构4、用于实现在手动操作与电动操作之间转换的离合器5。

见图1，所述壳体11上表面左侧端、且在所述主电源接线柱21与所述真空断路器主体进线柱12之间，设有三个沿垂直方向设置的主电源避雷器711；所述各主电源避雷器711的接线端子与相应的一个主电源接线柱21电连接；所述壳体11右侧端的壳壁上，设有三个沿水平方向设置的备用电源避雷器712；所述各备用电源避雷器712的接线端子与相应的一个备用电源接线柱22电连接；所述各主电源避雷器711的出线端子和各备用电源避雷器712的出线端子通过铜排400电连接，所述铜排400与接地导线电连接。

所述铜排400固定在壳体11上，且与壳体11电连接。

所述壳体11的左侧端、且在所述主电源接线柱21的外侧，还设有一个主电源电压互感器81；该主电源电压互感器81的两个接线端子与相应的两个主电源接线柱21电连接；所述壳体11的右侧端、且在所述备用电源接线柱22与所述备用电源避雷器712之间，还设有一个备用电源电压互感器82，该备用电源电压互感器82的两个接线端子与相应的两个备用电源接线柱22电连接。

所述主电源电压互感器81的两个接线端子还分别与相应的两个主电源避雷器711的进线端子电连接；所述备用电源电压互感器82的两个接线端子还分别与相应的两个备用电源避雷器712的进线端子电连接；所述主电源电压互感器81和所述备用电源电压互感器82均沿着与水平方向成45度夹角的方向向上倾斜设置。

见图3和图4，所述手动手柄3包括用于套设在所述转轴23一侧端上的金属套管31、固定在套管31孔腔内并沿径向贯穿孔腔的限位滑板32和固定在套管31上呈辐射状的把柄33；所述转轴23的与所述手动手柄3相配合的一端设有滑槽232；所述手动手柄3的限位滑板32设置在所述滑槽232中；所述电动驱动机构4包括具有输出轮411的电机41、被所述输出轮411带动且沿轴向设有孔腔的驱动齿轮42、设置在所述驱动齿轮42孔腔中的传动杆43；所述传动杆43与转轴23固定连接，所述驱动齿轮42与传动杆43为松动配合；所述传动杆43的一端设有通过联轴器100与转轴23固定连接；所述传动杆43的该端为连接部431，另一端设有受力部432，所述受力部432的外表面上设有数条沿轴向设置的凹槽433；所述驱动齿轮42通过离合器5带动所述传动杆43转动以进行电动操作。

所述离合器5包括数个套设在所述传动杆43受力部432上的离合摩擦组件51、一个与手柄固定连接的离合杆52、一个用于挤压离合器摩擦组件的压盘53、一个用于顶压所述手柄朝着接近所述传动杆43方向移动的顶压组件54、一个套设在转轴23上用于为所述手柄提供复位弹力的弹簧55；所述离合杆52设置在所述转轴23的孔腔231中，所述离合杆52的一端与手柄固定连接，另一端与压盘53固定连接；

见图3至图6，所述顶压组件54包括固定在转轴23一端上、且位于所述手柄金属套管31外侧的顶压件541和四个滚珠542；所述顶压件541的接近所述手柄金属套管31的一侧端设有均匀分布的四个顶压槽5411；所述各顶压槽5411的基本形状是底面倾斜的椭圆形凹槽；所述滚珠542设置在所述顶压槽5411中；所述手柄金属套管31的接近所述顶压件541的一侧端设有与所述顶压槽5411相配合的半球状滚珠槽311；具体来说，所述各顶压槽5411是由三个半球形凹槽200和两个滑槽300组成，所述三个半球形凹槽中，中间的一个半球形凹槽201深度较深，左右两侧的两个半球形凹槽202的深度较浅，中间的一个半球形凹槽201通过一个滑槽300和其一侧的一个较浅的半球形凹槽202连通；所述滑槽300具有一定的倾斜角度，便于滚珠542从中间的半球形凹槽201中滚动到其一侧的一个半球形凹槽202中。

所述手动手柄3的限位滑板32的径向厚度小于所述转轴23的滑槽232的径向宽度，所述限位滑板32的轴向深度小于所述滑槽232的轴向深度；使得所述限位滑板32既可沿着所述滑槽232沿转轴23轴线方向滑动，又可绕着转轴23的轴线在所述滑槽232内转动一定角度；

见图7和图8，所述各离合摩擦组件51套设在所述传动杆43的受力部432上。所述各离合摩擦组件51包括主离合摩擦片61、与主离合摩擦片61相抵的副离合摩擦片62、位于所述主离合摩擦片61与副离合摩擦片62之间的缓冲摩擦片63；所述离合摩擦组件51在未受到外来压力时，所述主离合摩擦片61与副离合摩擦片62相抵、从而使得所述主离合摩擦片61、缓冲摩擦片63和副离合摩擦片62之间均留有间隙；所述离合摩擦组件51在受到外来压力时，所述主离合摩擦片61与副离合摩擦片62发生形变，使得所述主离合摩擦片61、缓冲摩擦片63和副离合摩擦片62之间的间隙减小直至变为紧密接触；所述主离合摩擦片61与副离合摩擦片62的中心处设有与所述传动杆43受力部432形状相配合的透孔，所述缓冲摩擦片63的中心处设有圆孔，所述主离合摩擦片61、缓冲摩擦片63和副离合摩擦片62均套设在所述传动杆43受力部432上，且位于所述所述驱动齿轮42和压盘53之间；

所述离合杆52设置在所述转轴23及所述传动杆43的孔腔中，且可沿着所述转轴23的轴线方向做往复移动；所述离合杆52在沿着所述转轴23的轴线方向做往复移动的过程中，带动所述压盘53向着接近所述驱动齿轮42的方向移动、从而将所述各离合摩擦组件51抵压在所述驱动齿轮42上、使得所述主离合摩擦片61、缓冲摩擦片63和副离合摩擦片62变为紧密接触，或者带动所述压盘53向着远离所述驱动齿轮42的方向移动、不再将所述各离合摩擦组件51抵压在所述驱动齿轮42上、从而使得所述主离合摩擦片61、缓冲摩擦片63和副离合摩擦片62之间具有间隙。

所述主离合摩擦片61包括本体611和设置在本体611边缘处的至少三组弹片612；所述各组弹片612均包括两个沿相反方向折弯的弹性片6121；

所述副离合摩擦片62也包括本体621和设置在本体621边缘处的三组弹片622；所述各组弹片622包括两个沿相反方向折弯的弹性片6221；所述主离合摩擦片61的弹性片6121与所述副离合摩擦片62的弹性片6221所在位置相同、方向相反。

本实施例的工作过程是：

①本实施例的手动双电源转换操作过程：开始通过把柄33转动手动手柄3，并带动金属套管31以及限位滑板32转动，由于所述限位滑板32的径向厚度小于所述转轴23的滑槽232的径向宽度，所述限位滑板32的轴向深度小于所述滑槽232的轴向深度；使得所述限位滑板32既可沿着所述滑槽232沿转轴23轴线方向滑动，又可绕着转轴23的轴线在所述滑槽232内转动一定角度；所以，所述手松手柄33在刚开始的转动过程中，也即在一定小的角度范围内，所述限位滑板32还没有碰触到所述转轴滑槽232的槽边壁，也即此过程中，手柄3转动一定角度了但是转轴23尚未转动；此过程的作用是：手动手柄在刚开始转动时，通过金属套管31带动滚珠542滚动。当滚珠542在两个深度不同的半球形凹槽中滚动时，所述顶压件541与所述手动手柄的金属套管31之间的距离也随之变得不同，由于所述转轴23是不能做轴向移动，只能绕轴转动，另外再加上所述顶压件541固定设置在所述转轴23的一端，所以当手动手柄在刚开始转动一个小角度、且转轴尚未被限位滑板32带动时，所述滚珠可以从中间较深的半球状凹槽中滚动至其一侧的较浅的半球形凹槽中，从而推动与金属套管31固定连接的离合杆52向着远离所述顶压件541的方向移动一定距离，此后，滚珠542受到顶压槽5411的限位作用，只在较浅的半球形凹槽中滚动；从而使得离合器5处于“离”状态，此时，驱动齿轮42空转，不能再通过离合器摩擦组件51带动所述传动杆43转动，此后，只能进行手动操纵，不能进行电动操作。再继续转动手柄，由于所述限位滑板32抵在了所述转轴23滑槽232的边壁上，所以所述限位滑板32可直接带动所述转轴23转动，从而实现手动双电源转换操作。此后，如果撤去施加在手动手柄上的外力，则在弹簧55的复位作用下，所述滚珠542回复原位，滚动至较深的半球状凹槽中，从而使得本实施例处于默认的电动操作状态下。

②电动双电源转换操作：在默认状态下，离合摩擦组件51处于“合”状态，也即是说本实施例可直接进行电动双电源转换操作。驱动机构26中的电机41通电后，通过一个变速机构带动其输出轮411转动；输出轮411进而带动驱动齿轮42旋转；由于此时压盘53压紧离合摩擦组件51，所以驱动齿轮42可直接通过离合摩擦组件51带动传动杆43转动；由于所述传动杆43的连接部通过一个联轴器100与所述转轴固定连接，所以所述传动杆43可直接带动转轴23转动，从而实现双电源转换操作。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。