一种隔离开关及安装有该隔离开关的开关柜

摘要

本发明涉及一种隔离开关，包括支架、静触头、动触刀组件，绝缘子，动触刀组件包括夹紧部件，夹紧部件具有夹紧空间、夹紧机构、驱动部件和机械式位置传感机构，机械式位置传感机构包括位置传感端和动作触发端，位置传感端与静触头相配合、动作触发端与驱动部件相配合。本发明通过夹紧机构、驱动部件和机械式位置传感机构相互配合连接，在动触刀组件移动到与静触头闭合的位置后，完成触头先合闸再锁紧和先解锁再分闸的功能，整个分合闸过程，触头无磨损，使用寿命长，触头闭合压力大，通流能力强，刀闸不易发热，降低了安全隐患。同时，整个过程中合闸与锁紧转换操作档位清晰，转换自如。操作十分方便顺畅。

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于电力系统设备中的隔离开关。本发明还涉及安装有该隔离开关的开关柜。

背景技术

隔离开关在电力系统中起着隔离电源、改变系统运行方式、进行倒闸操作等重要作用。

在隔离开关的技术要求中，最重要的一点是隔离开关在闭合、断开时如何更好的解决触头磨损与接触压力的问题，如何延长触头的使用寿命。另外还需要考虑在闭合、断开时的隔离开关的操作是否省力、顺畅、便捷。

目前，隔离开关的夹紧方式基本采用夹紧弹簧的结构方案。该类隔离开关为户内闸刀式三极隔离开关。每相导电部分主要由触刀(动触头)和静触头组成。静触头是安装在固定于底架上面的两个支持绝缘子上，触刀的一端通过螺栓轴销与一个静触头链接，转动触刀与另一端静触头构成可分连接。触刀中间有瓷瓶拉杆或绝缘拉杆，两端设有夹紧弹簧，维持触刀对静触头的压力。三相平行安装。拉杆瓷瓶与安装在底架上的主轴相连，主轴通过拐臂和连杆与操动机构相连。主轴的两端都伸出底座，操动机构可装在任何一侧。触刀由两片槽形铜片组成，在触刀接触处槽形铜片两侧，还装有磁锁压板，当短路电流通过时，增大接触压力，提高了隔离开关的动、热稳定性。

但该隔离开关存在如下缺点：在合闸的过程中同时完成触刀与触头的夹紧，如果触刀夹紧力很大，通过手力完成合分闸会十分困难；为了能够手力操作，通过降低触刀的夹紧力，如果夹紧力很小，则隔离开关抵抗电动力的能力势必下降变差，同时隔离开关的接触压力也会减小，无法保证隔离开关的接触可靠性，在运行中存在安全隐患(接触不可靠，将会导致接触点的温升升高，造成绝缘的热击穿，破坏隔离开关的绝缘，引发绝缘事故)。

另外，该类夹紧弹簧结构的触刀还存在一个问题是触刀在合分闸时，触头与触刀存在严重的磨损，长期使用导致触头磨损严重，闭合不紧密，存在安全隐患的同时，还大大降低了产品的使用寿命。

该类结构的隔离开关如国家知识产权局于1994年12月14日授权公告的专利号为：9324633.9、名称为“隔离开关用可分触头”的实用新型专利中，该专利公开了一种高压开关设备中隔离开关触头的最新结构。该触头由触头座1、触指6、柱形触头7、弹簧5组成。该结构利用紧固螺栓3在非平面上的不稳定性将触头座1与触指6的接触而设计为弧面状态，并在螺检3和触指6间加一刀口垫圈2。从而使此结构触头既能提高接触可靠性，又能满足触头系统调整方便之目的。

又如国家知识产权局于2008年7月9日授权公告的专利号为：ZL200720139027.4、名称为“一种高压开关隔离组件”的实用新型专利，该专利公开了一种高压隔离开关触头组件，属于电气设备导电部分。设有一个两侧对称倾斜布置有导电接触面的导电基座；设有具有U形板及内置多个拉簧的弹簧构件，拉簧将触指弹性固定在U形板两翼，与导电基座固定连接的U形板两翼的端部延伸入触指的折头内，将触指定位挤压在导电基座的接触面上。

上述两个专利方案的结构均为弹簧夹紧的方案，长期使用后会导致触指与触头的严重磨损、还会导致弹力下降，使触头闭合压力下降，闭合不紧密。导致触头处的温升提到，弹簧老化，给开关柜的使用带来安全隐患。

发明内容

为了克服上述现有技术中的问题，本发明提供一种隔离开关。触刀与触头实现先合闸再锁紧和先解锁再分闸的功能。触头无磨损，延长使用寿命。同时触头闭合更紧密、触头闭合压力大、通流能力强，确保隔离开关的安全使用，降低安全隐患。

另外，本发明还提供使用该隔离开关的开关柜。

本发明提供的一种隔离开关采用的主要技术方案为：一种隔离开关，包括支架、静触头、与静触头相配合的动触刀组件，所述动触刀组件和静触头分别连接有一绝缘子，所述绝缘子安装于所述支架上，其特征在于：

所述动触刀组件包括夹紧部件，所述夹紧部件具有与所述静触头相配合的夹紧空间；

所述动触刀组件还包括通过自身动作改变所述夹紧空间大小的夹紧机构、和驱动所述夹紧机构动作的驱动部件；

所述动触刀组件还包括当所述静触头进入所述夹紧空间预定位置后驱动部件方可进行动作的机械式位置传感机构，所述机械式位置传感机构包括位置传感端和动作触发端，所述位置传感端与进入所述夹紧空间预定位置的静触头相配合、动作触发端与所述驱动部件相配合。

本发明提供的一种隔离开关还采用如下附属技术方案：所述静触头包括第一静触头、第二静触头，所述夹紧部件包括动触头第一夹板和动触头第二夹板；所述动触头第一夹板和动触头第二夹板之间对应形成有容置所述第一静触头、第二静触头的所述夹紧空间，所述动触头第一夹板和动触头第二夹板的本体上分别设有所述夹紧机构；

所述夹紧机构包括第一压板和第二压板，第一压板和第二压板各自的两端与夹板本体通过销轴活动连接；

所述动触头第一夹板上的第一压板和第二压板的一端作用于动触头第一夹板的本体上；动触头第二夹板上的第一压板和第二压板的一端作用于动触头第二夹板的本体上；

驱动部件包括一可径向移动的操纵拉杆、与所述操纵拉杆相配合并随所述操纵拉杆径向移动而横向移动的第一顶杆和第二顶杆，所述第一顶杆作用于动触头第一夹板上的第一压板和第二压板的另一端，第二顶杆作用于动触头第二夹板上的第一压板和第二压板另的一端；

所述驱动部件还包括一与所述操纵拉杆相配合以控制所述操纵拉杆径向移动的定位件，所述定位件与所述机械式位置传感机构的动作触发端相配合；

所述驱动部件还包括一壳体，所述操纵拉杆与所述壳体滑动配合连接；所述操纵拉杆的下端与所述第一顶杆和第二顶杆的一端铰链接，所述壳体上开有使第一顶杆和第二顶杆移动的第一凹槽和第二凹槽；所述第一顶杆的另一端作用于动触头第一夹板上的第一压板和第二压板的另一端，第二顶杆的另一端作用于动触头第二夹板上的第一压板和第二压板的另一端；所述操纵拉杆上设有定位孔，所述定位孔内活动的容置一定位销及与定位销配合的弹簧，所述定位件穿过壳体与操作拉杆上的定位孔相对应，并与定位孔中的定位销相对应；所述操纵拉杆连接有所述绝缘子；

所述机械式位置传感机构包括一可转动的传动连杆及与传动连杆相配合的复位部件，所述传动连杆的一端为与第一静触头和/或第二静触头相配合的所述位置传感端、另一端为与驱动部件上的定位件相配合的所述动作触发端；

所述传动连杆通过所述销轴连接于所述夹紧空间内，所述传动连杆的中间区域可转动的套于其中一个销轴上，所述复位部件的固定端抵靠于另一个销轴上、复位端作用于传动连杆上，所述传动连杆在复位状态下其动作触发端抵靠于另一个销轴上；

所述第一静触头上设有与所述位置传感端相对应的凸起；

所述夹紧空间的内径大于第一静触头、第二静触头的厚度，所述动触头第一夹板和动触头第二夹板的内表面与所述第一静触头、第二静触头的表面相接触；

所述隔离开关为二相隔离开关或三相隔离开关。

本发明提供的安装该隔离开关的开关柜采用的主要技术方案为：包括柜体、位于柜体内的断路器、与断路器连接的主母线和隔离开关、以及与断路器、隔离开关相连接的隔离开关操作机构，所述隔离开关包括支架、静触头、与静触头相配合的动触刀组件，所述动触刀组件和静触头分别连接有一绝缘子，所述绝缘子安装于所述支架上，其特征在于：

所述动触刀组件包括与所述静触头相配合的夹紧部件，所述夹紧部件具有与所述静触头相配合的夹紧空间；

所述动触刀组件还包括通过自身动作改变所述夹紧空间大小的夹紧机构、和驱动所述夹紧机构动作的驱动部件；

所述动触刀组件还包括当所述静触头进入所述夹紧空间预定位置后驱动部件方可进行动作的机械式位置传感机构，所述机械式位置传感机构包括位置传感端和动作触发端，所述位置传感端与进入所述夹紧空间预定位置的静触头相配合、动作触发端与所述驱动部件相配合；

所述隔离开关操作机构与驱动部件配合连接。

本发明提供的安装该隔离开关的开关柜还采用如下附属技术方案：所述隔离开关分为上隔离开关和下隔离开关，所述上隔离开关包括设于所述支架上的隔离套管，所述隔离套管内套有铜排，所述上隔离开关的静触头与铜排直线连接，所述铜排与所述隔离套管形成有散热孔。

采用本发明提供的隔离开关带来的有益效果为：(1)本发明通过夹紧机构、驱动部件和机械式位置传感机构相互配合连接，在触刀移动到与触头闭合的位置后，由设于触头上的部件触发机械式位置传感机构动作，继而由机械式位置传感机构触发驱动部件动作使夹紧机构夹紧触头。完成触头先合闸再锁紧和先解锁再分闸的功能，整个分合闸过程中，触头无磨损，大大延长隔离开关的使用寿命。同时触头合闸后压力大、闭合紧密，通流能力强，刀闸不易发热。降低了安全隐患，延长了隔离开关的使用寿命。(2)夹紧机构、驱动部件和机械式位置传感机构相互配合动作，使触头进入夹紧空间预定位置后即触发动作夹紧触头，在进入预定位置之前则不会触发动作进行锁紧，整个过程中合闸与锁紧转换操作档位清晰，转换自如。操作十分方便顺畅。(3)本发明提供的夹紧机构中，第一夹板和第二夹板之间形成的夹紧空间，其内径略大于静触头的厚度，在闭合时，第一夹板和第二夹板的内表面与触头表面相接触，贴着触头的表面滑动，在滑动的过程中会将触头表明的灰尘清除掉，起到自清理的作用。避免触头表面接触尘埃产生接触不良、表面腐蚀或氧化反应，进一步延长触头的使用寿命。

按照本发明提供的安装有该隔离开关的开关带来的有益效果为：(1)由于采用了本发明提供的隔离开关，使开关柜在进行断电维护等操作时更顺畅，同时安全系数更高，使用寿命更长。(2)上隔离开关中的触刀组件与隔离套管直线连接，位于同一条直线方向上，使电流流向为一直线，减小了破坏性的电动力。(3)套有铜排的隔离套管，设有散热孔，它能更好地解决埋在套管中的铜排的散热问题，同时可以将隔离开关下端与断路器连接处的热量，通过该散热孔传递出去，更加有利于热的传递。常规设计只是将铜排埋在套管的环氧树脂中，不利于散热。

附图说明

图1为本发明提供的下隔离开关的整体结构示意图；

图2为图1中机械位置传感机构与驱动部件之间的配合连接结构示意图；

图3为隔离开关触刀组件分闸状态下的结构示意图；

图4为本发明提供的上隔离开关的结构示意图；

图5为动触刀组件俯视方向下的结构透视图；

图6为图5的侧面结构示意图；

图7为驱动部件的整体结构图；

图8为驱动部件的内部结构示意图；

图9为驱动部件的部件拆分示意图；

图10为本发明提供的开关柜中上隔离开关的触头与主母线铜排直线连接的结构图；

图11为本发明开关柜中采用的三相上隔离开关的结构图；

图12为本发明开关柜中采用的三相下隔离开关的机构图；

图13为本发明开关柜中穿墙套管与铜排之间形成散热孔的结构图；

图14为图13的侧视结构图；

图15为本发明开关柜的正面结构图；

图16为图15的右侧结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详述：

如图1至图9所示，为本发明提供的一种隔离开关，包括支架1、静触头、分别与静触头相配合的动触刀组件3，动触刀组件3和静触头分别连接有一绝缘子4，绝缘子4安装于支架1上，动触刀组件3包括夹紧部件，夹紧部件具有与静触头相配合的夹紧空间5；动触刀组件3还包括通过自身动作改变夹紧空间5大小的夹紧机构、和驱动夹紧机构动作的驱动部件6；动触刀组件3还包括当静触头进入夹紧空间5预定位置后驱动部件6方可进行动作的机械式位置传感机构，机械式位置传感机构包括位置传感端71和动作触发端72，位置传感端71与进入夹紧空间5预定位置的静触头相配合、动作触发端72与驱动部件6相配合。

如图3所示，静触头包括第一静触头2a、第二静触头2b，夹紧部件包括动触头第一夹板81和动触头第二夹板82；动触头第一夹板81和动触头第二夹板82之间对应形成有容置第一静触头2a、第二静触头2b的夹紧空间5，动触头第一夹板81和动触头第二夹板82的本体上分别设有夹紧机构。夹紧机构包括第一压板91和第二压板92，第一压板91和第二压板92各自的两端与夹板本体(动触头第一夹板81、动触头第二夹板82)通过销轴93活动连接。在动触头第一夹板81和动触头第二夹板82的本体上，均安装有第一压板91和第二压板92。

动触头第一夹板81上的第一压板91和第二压板92的一端作用于动触头第一夹板81的本体上；动触头第二夹板82上的第一压板91和第二压板92的一端作用于动触头第二夹板82的本体上。

如图7、图8、图9所示，驱动部件6包括一可径向移动的操纵拉杆61、与操纵拉杆61相配合并随操纵拉杆61径向移动而横向移动的第一顶杆62和第二顶杆63，第一顶杆62作用于动触头第一夹板81上的第一压板91和第二压板92的另一端，第二顶杆63作用于动触头第二夹板82上的第一压板91和第二压板92的另一端。

驱动部件6还包括一与操纵拉杆61相配合以控制操纵拉杆61径向移动的定位件64，定位件64与机械式位置传感机构的动作触发端72相配合。

此外，驱动部件6还包括一壳体65，操纵拉杆61与壳体65滑动配合连接。滑动配合通过壳体65内开设的滑槽与操纵拉杆61上设置的滑块实现。当然，除此以外，可以实现滑动配合的结构还很多，这里不再一一叙述。操纵拉杆61的下端与第一顶杆62和第二顶杆63的一端铰链接，壳体65上开有使第一顶杆62和第二顶杆63移动的第一凹槽651和第二凹槽652；第一顶杆62的另一端作用于动触头第一夹板81上的第一压板91和第二压板92的另一端，第二顶杆63的另一端作用于动触头第二夹板82上的第一压板91和第二压板92的另一端；操纵拉杆61上设有定位孔611，定位孔611内活动的容置一定位销66及与定位销66配合的弹簧67，定位件64穿过壳体65与操作拉杆61上的定位孔611相对应，并与定位孔611中的定位销66相对应；操纵拉杆61连接有绝缘子4。

本实施例提供的夹紧机构，其结构原理类似于杠杆放大结构。第一压板91和第二压板92可视为杠杆，分别与动触头第一夹板81和动触头第二夹板82连接。当第一顶杆62和第二顶杆63在操纵拉杆61的驱动下向外伸出并顶靠第一压板91和第二压板92的一端时，第一压板91和第二压板92的另一端会受力向内抵压动触头第一夹板81和动触头第二夹板82，使动触头第一夹板81和动触头第二夹板82之间形成的夹紧空间5缩小，进而将进入夹紧空间的静触头夹紧。而操纵拉杆61何时可以驱动第一顶杆62和第二顶杆63向外伸出顶靠第一压板91和第二压板92则是由机械式位置传感机构7来感应静触头进入夹紧空间5的预定位置后来控制的。

如图5、图6所示，机械式位置传感机构包括一可转动的传动连杆7及与传动连杆7相配合的复位部件10，传动连杆7的一端为与第一静触头2a和/或第二静触头2b相配合的位置传感端71、另一端为与驱动部件6上的定位件64相配合的动作触发端72。

传动连杆7通过销轴93连接于夹紧空间5内，传动连杆7的中间区域可转动的套于其中一个销轴93上，复位部件10的固定端抵靠于另一个销轴93上、复位端作用于传动连杆7上，传动连杆7在复位状态下其动作触发端72抵靠于另一个销轴93上。

在本实施例中，位置传感端71与第一静触头2a相配合。如图3所示，在第一静触头2a上设有与位置传感端71相对应的凸起21。

在基于上述方案提供的本实施例中，动触刀组件3的一端与之铰链接的触头为第二静触头2b，另一端通过转动与之闭合、脱开的触头为第一静触头2a。因此，凸起21设于所述第一静触头2a上，当第一静触头2a进入夹紧空间5的预定位置后，凸起21下压位置传感端71使传动连杆7转动，进而带动动作触发端72移动顶靠驱动部件6上的定位件64，来触发操纵拉杆61移动并带动第一顶杆62和第二顶杆63向外伸出顶靠第一压板91和第二压板92，使动触头第一夹板81和动触头第二夹板82弯曲变形从而缩小夹紧空间5使动触头第一夹板81和动触头第二夹板82夹紧第一静触头2a。

整个闭合的过程分为合闸一锁紧两步动作，档位清晰、转换操作顺畅。而且整个闭合、断开过程中，第一静触头2a和动触刀组件3的动触头第一夹板81和动触头第二夹板82无磨损，大大延长了使用寿命。

另外，本发明提供的实施例中，夹紧空间5的内径大于第一静触头2a和第二静触头2b的厚度，动触头第一夹板81和动触头第二夹板82的内表面与第一静触头2a和第二静触头2b的表面相接触。这个结构使得动触刀组件3在闭合的过程中，动触头第一夹板81和动触头第二夹板82的内表面贴着第一静触头2a和第二静触头2b的表明移动，在移动的过程中将第一静触头2a和第二静触头2b表面的灰尘清除掉。在整个闭合过程中实现了自清扫功能，避免第一静触头2a和第二静触头2b表面接触尘埃产生接触不良、表面腐蚀或氧化反应，进一步延长触头的使用寿命。

基于本发明提供的实施例，如图11、图12所示，隔离开关可为二相隔离开关或三相隔离开关。

如图10至图16所示，为本发明提供的安装有上述实施例中提供的隔离开关的开关柜，包括柜体18、位于柜体18内的断路器11、与断路器11连接的主母线和隔离开关、以及与断路器11、隔离开关相连接的隔离开关操作机构12，隔离开关包括支架1、静触头、与静触头相配合的动触刀组件3，动触刀组件3和静触头分别连接有一绝缘子4，绝缘子4安装于支架1上，动触刀组件3包括夹紧部件，夹紧部件具有与静触头相配合的夹紧空间5。动触刀组件3还包括通过自身动作改变夹紧空间5大小的夹紧机构、和驱动夹紧机构动作的驱动部件6。动触刀组件3还包括当静触头进入预定夹紧空间5预定位置后驱动部件6方可进行动作的机械式位置传感机构7，机械式位置传感机构包括位置传感端71和动作触发端72，位置传感端71与进入夹紧空间5预定位置的静触头相配合、动作触发端72与驱动部件6相配合。隔离开关操作机构12与驱动部件6配合连接。

在本实施例中，静触头包括第一静触头2a和第二静触头2b。其结构与上面提供的隔离开关的实施例中的结构相同，这里不再赘述。

如图10所示，隔离开关分为上隔离开关14和下隔离开关1，上隔离开关包括设于支架1上的隔离套管13，隔离套管13内套有铜排16，上隔离开关14的静触头与铜排16直线连接。上隔离开关中的动触刀组件3与隔离套管13直线连接，位于同一条直线方向上，使电流流向为一直线，减小了破坏性的电动力。如图13、图14所示，套有铜排16与隔离套管13形成有散热孔17。它能更好地解决埋在穿墙套管13中的铜排16的散热问题，同时可以将隔离开关下端与断路器连接处的热量，通过该散热孔17传递出去，更加有利于热的传递。常规设计只是将铜排埋在套管的环氧树脂中，不利于散热。