一种带有隔离触头的真空断路器及安全联锁方法

摘要

本发明提供一种带有隔离触头的真空断路器以及安全联锁的方法，带有隔离触头的真空断路器包括真空断路器、隔离触头和控制器；还包括第一信号发生器和第二信号发生器，第一信号发生器和第二信号发生器设置于隔离触头上，隔离触头的合/分闸动作分别按压或释放第一信号发生器和第二信号发生器的触发按键，第一信号发生器先于第二信号发生器被按压，而后于第二信号发生器被释放，且所述第一信号发生器转变信号时，所述隔离触头处于分闸状态，所述第二信号发生器转变信号时，所述隔离触头处于合闸状态。能够在隔离触头分闸或合闸前准确提供信号并输出至控制器，以使控制器在隔离触头的分/合闸切换之前控制真空断路器进行分闸。

说明书

技术领域

本发明涉及断路器领域，具体涉及能够实现安全联锁的带有隔离触头的真空断路器以及实现该安全联锁的方法。

背景技术

在低压电源线路中，隔离触头一般搭配真空断路器使用，当真空断路器的真空灭弧室处于合闸状态时，如果强行将隔离触头拉开，在触指分开瞬间，会起弧燃烧甚至爆炸，造成严重的安全事故。故在断路器工作过程中，隔离触头要晚于真空灭弧室断开，先于真空灭弧室合闸。

但是，也会存在误操作的情况，为保证在此类误操作的情况下避免出现安全事故，需要根据隔离触头的不同操作状态对真空断路器的真空灭弧室进行相应的自动控制，如隔离触头进行合闸操作时，在隔离触头合闸前需要控制真空断路器的真空灭弧室先进行分闸；隔离触头进行分闸操作时，在隔离触头分闸前需要控制真空断路器的真空灭弧室先进行分闸。该方式的难点在于，隔离触头无法给出对应不同操作状态时的准确信号。

发明内容

为此，本发明提供一种带有隔离触头的真空断路器以及实现该安全联锁的方法，能够在隔离触头分闸或合闸前准确提供信号给控制真空断路器分/合闸的控制器，使控制器能够及时控制真空断路器的真空灭弧室进行分闸。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种带有隔离触头的真空断路器，包括真空断路器、隔离触头和控制器，所述真空断路器和隔离触头串接，所述控制器连接真空断路器，以控制真空断路器的分/合闸；还包括第一信号发生器和第二信号发生器，所述第一信号发生器和第二信号发生器均具有用于产生信号的触发按键，所述触发按键的按压和释放分别触发形成二种不同的信号，所述第一信号发生器和第二信号发生器设置于隔离触头上，所述隔离触头的合/分闸分别按压或释放所述第一信号发生器和第二信号发生器的触发按键，所述第一信号发生器先于第二信号发生器被按压，而后于第二信号发生器被释放，且所述第一信号发生器转变信号时，所述隔离触头处于分闸状态，所述第二信号发生器转变信号时，所述隔离触头处于合闸状态；所述第一信号发生器和第二信号发生器的信号输出端连接控制器的输入端，以使控制器在隔离触头的分/合闸切换之前控制真空断路器进行分闸。

进一步的，所述第一信号发生器和第二信号发生器均为微动开关，所述微动开关的触发按键的按压使其闭合，形成通路信号；所述微动开关的触发按键的释放使其断开，形成断路信号。

进一步的，所述隔离触头包括相枢接设置的触头底座和触桥座，所述触桥座枢接于触头底座上，所述触桥座与触头底座的开/合实现隔离触头的分/合闸，所述第一信号发生器和第二信号发生器设置在触头底座和/或触桥座上。

进一步的，所述第一信号发生器和第二信号发生器均设置在触头底座上，所述触桥座上设置有对应第一信号发生器的触发按键的第一抵压部和对应第二信号发生器的触发按键的第二抵压部。

进一步的，所述第一信号发生器的位置比第二信号发生器更靠近于触桥座与触头底座的枢接支点。

进一步的，所述第一信号发生器和第二信号发生器均具有对应触头底座的下底面和对应触桥座的上表面，所述第一信号发生器和第二信号发生器的触发按键设置于位于下底面和上表面之间的侧表面，所述第一抵压部和第二抵压部分别对应第一信号发生器和第二信号发生器的触发按键的外侧。

进一步的，所述第一抵压部和第二抵压部分别形成有与触发按键相滑动配合的抵触侧面，所述触头底座与触桥座的开/合动作使所述抵触侧面脱离或滑动抵触于触发按键上，实现触发按键的释放或按压。

进一步的，所述抵触侧面在对应触发按键的端部形成有倾斜导向段。

进一步的，所述触发按键上设有滚轮或轴承。

进一步的，所述第一抵压部和第二抵压部为触桥座朝触头底座方向一体延伸形成的压杆。

一种带有隔离触头的真空断路器的安全联锁方法，包括如下步骤：

A1，在与真空断路器相串接的隔离触头上设置第一信号发生器和第二信号发生器，所述第一信号发生器和第二信号发生器均具有用于产生信号的触发按键，所述触发按键的按压和释放分别触发形成二种不同的信号，所述隔离触头的合/分闸动作分别按压或释放所述第一信号发生器和第二信号发生器的触发按键；

A2，将第一信号发生器和第二信号发生器的信号输出端连接控制真空断路器分/合闸的控制器的输入端；

A3，隔离触头合闸操作时，所述第一信号发生器先于第二信号发生器被按压而转变信号，且所述第一信号发生器转变信号时，所述隔离触头处于分闸状态，此时控制器根据第一信号发生器和第二信号发生器输出的组合信号控制真空断路器分闸；

隔离触头分闸操作时，所述第一信号发生器后于第二信号发生器被释放，且所述第二信号发生器转变信号时，所述隔离触头处于合闸状态，此时控制器根据第一信号发生器和第二信号发生器输出的组合信号控制真空断路器分闸。

进一步的，还包括步骤A4，当第一信号发生器和第二信号发生器均被按压或均被释放时，此时控制器根据第一信号发生器和第二信号发生器输出的组合信号控制真空断路器恢复步骤A3分闸前的状态。

通过本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：

触发按键的按压和释放分别形成二种不同的信号，定义按压状态形成的信号为1，释放状态形成的信号为0。隔离触头在分闸状态下，第一信号发生器和第二信号发生器的触发按键均呈释放状态，组合输出信号(0，0)；

隔离触头在合闸动作过程中，第一信号发生器和第二信号发生器的触发按键先后被按压，第一信号发生器的触发按键被按压而转变信号时，组合输出信号(1，0)，由信号(0，0)到信号(1，0)的转变代表正在进行合闸操作，且当前隔离触头还处于分闸状态；第二信号发生器的触发按键被按压而转变信号时，组合输出信号(1，1)，代表隔离触头已经合闸；

隔离触头在分闸动作过程中，第二信号发生器和第一信号发生器的触发按键先后被释放，第二信号发生器的触发按键被释放而转变信号时，组合输出信号(1，0)，由信号(1，1)到信号(1，0)的转变代表隔离触头正在进行分闸操作，且当前隔离触头还处于合闸状态；隔离触头的继续分闸动作使第一信号发生器的触发按键被释放后形成分闸状态的信号(0，0)。

通过信号(0，0)到信号(1，0)的转变以及信号(1，1)到信号(1，0)的转变可清楚的得到合闸操作和分闸操作的准确信息，能够在隔离触头分闸或合闸前准确提供信号给控制器，使控制器能够在隔离触头的分/合闸切换之前控制真空断路器进行分闸，使隔离触头晚于真空断路器分闸，先于真空断路器合闸。避免强行将隔离触头拉开，在触指分开瞬间，引起弧燃烧甚至爆炸，造成严重的安全事故。避免真空断路器的真空灭弧室还处于合闸的情况下，对隔离触头进行分合闸操作而造成的安全事故，实现安全联锁。且采用二个信号发生器就可实现准确信号的输出，结构简单、易于实现。

附图说明

图1所示为实施例中带有隔离触头的真空断路器的结构示意图；

图2所示为实施例中带有隔离触头的真空断路器的隔离触头在分闸状态下的结构示意图；

图3所示为实施例中带有隔离触头的真空断路器的隔离触头在第二信号发生器转变信号时的结构示意图；

图4所示为实施例中带有隔离触头的真空断路器的隔离触头在第一信号发生器转变信号时的结构示意图；

图5所示为实施例中带有隔离触头的真空断路器的隔离触头在分闸状态下的结构示意图；

图6所示为实施例中带有隔离触头的真空断路器的安全联锁方法的流程框图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参照图1至图5所示，本实施例提供的一种带有隔离触头的真空断路器，包括真空断路器1、隔离触头2和控制器(未示出)，所述真空断路器1和隔离触头2串接，所述控制器连接真空断路器1，以控制真空断路器1的分/合闸。具体的，控制器控制真空断路器1的分/合闸的技术属于现有技术，控制器的具体型号、与真空断路器1的连接关系以及具体的控制原理均为现有技术，在此不再详述。

还包括第一信号发生器31和第二信号发生器32，所述第一信号发生器31和第二信号发生器32均具有用于产生信号的触发按键311、321，所述触发按键311、321的按压和释放分别触发形成二种不同的信号，定义按压状态形成的信号为1，释放状态形成的信号为0，触发按键311、321被按压时，由释放状态0转变成按压状态1，反之，释放触发按键311、321时，触发按键311、321自行弹开，由按压状态1转变成释放状态0。

所述第一信号发生器31和第二信号发生器32设置于隔离触头2上，所述隔离触头2的合/分闸动作分别按压或释放所述第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321，即隔离触头进行合闸动作时，按压所述第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321，隔离触头进行分闸动作时，释放所述第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321。

所述第一信号发生器31先于第二信号发生器32被按压，而后于第二信号发生器32被释放，且所述第一信号发生器31转变信号时(即第一信号发生器31的触发按键311在按压状态和释放状态之间进行切换时)，所述隔离触头处于分闸状态，如图4所示。所述第二信号发生器转变信号时(即第二信号发生器32的触发按键321在按压状态和释放状态之间进行切换时)，所述隔离触头处于合闸状态，如图3所示。

隔离触头2在分闸状态下，第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321均呈释放状态，如图5所示，组合输出信号(0，0)。隔离触头在合闸动作过程中，第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321先后被按压，第一信号发生器31的触发按键311被按压而转变信号时，组合输出信号(1，0)，由信号(0，0)到信号(1，0)的转变代表正在进行合闸操作，且当前隔离触头2还处于分闸状态；第二信号发生器32的触发按键321被按压而转变信号时，组合输出信号(1，1)，代表隔离触头已经合闸。隔离触头2在分闸动作过程中，第二信号发生器32和第一信号发生器31的触发按键321、311先后被释放，第二信号发生器32的触发按键321被释放而转变信号时，组合输出信号(1，0)，由信号(1，1)到信号(1，0)的转变代表隔离触头正在进行分闸操作，且当前隔离触头2还处于合闸状态；隔离触头2的继续分闸动作使第一信号发生器31的触发按键311被释放后形成分闸状态的信号(0，0)。

分闸过程：当隔离触头触指被拉开一定角度且未分开前触发第二信号发生器32状态转化，提供控制器一个信号输入，使触发真空断路器处于断开状态。

隔离触头继续被拉开的开距大于隔离距离时，触发第一信号发生器31状态转化，提供控制器一个信号输入，使真空断路器能正常动作。

合闸过程：当隔离触头的开距小于隔离距离前触发第一信号发生器31状态转化，提供控制器一个信号输入，使真空断路器处于断开状态，当隔离触头连接至一定行程后，触发第二信号发生器32状态转化，提供控制器一个信号输入，使真空断路器能正常合分闸。

通过电气安全联锁的方式，使断路器工作过程中，隔离触头晚于真空断路器断开，先于真空断路器合闸。避免强行将隔离触头拉开，在触指分开瞬间，引起弧燃烧甚至爆炸，造成严重的安全事故。

通过信号(0，0)到信号(1，0)的转变以及信号(1，1)到信号(1，0)的转变可清楚的得到合闸操作和分闸操作的准确信息，所述第一信号发生器31和第二信号发生器32的信号输出端连接控制器的输入端，将组合信号传输给控制器，能够在隔离触头2分闸或合闸前准确提供信号给控制器，使控制器能够及时控制真空断路器1的真空灭弧室进行分闸，待隔离触头2完成分闸(即信号(0，0))或合闸(即信号(1，1))后再恢复真空断路器1的真空灭弧室的正常状态即可，避免真空断路器1的真空灭弧室还处于合闸的情况下，对隔离触头2进行分合闸操作而造成的安全事故。且采用二个信号发生器就可实现准确信号的输出，结构简单、易于实现。

进一步的，本实施例中，所述第一信号发生器31和第二信号发生器32均为微动开关，所述微动开关的触发按键311、321的按压使其闭合，形成通路信号；所述微动开关的触发按键311、321的释放使其断开，形成断路信号。采用微动开关，开关的触点间距比较小，易触发，其体积也较小，易于装配，不占用空间。具体的，可将微动开关设置于电源电路上，第一信号发生器31和第二信号发生器32分别设置在独立的电源电路上，按压微动开关的触发按键311、321，微动开关闭合，使相对应的电源电路导通，得到通路信号，反之，释放微动开关的触发按键311、321，微动开关自行断开，使相对应的电源电路断开，形成断路信号。当然的，在其他实施例中，还可以采用其他具有用于产生信号的触发按键的信号发生器，如具有触发按键的接触式传感器等。

进一步的，本实施例中，所述隔离触头2包括触头底座11和触桥座12，触头底座11包括底座以及设置在底座上的上母线和下母线，所述触桥座12包括盖板和固定于盖板上的触桥，所述触桥与下母线形成枢接，进而使触头底座11和触桥座12枢接设置，所述触桥座12与触头底座11的开/合使触桥与上母线相分离或接触，进而实现隔离触头2的分/合闸，此为常规的隔离触头2的结构，在此不再详述。所述第一信号发生器31和第二信号发生器32设置在触头底座12和/或触桥座11上，通过触头底座11与触桥座12的相靠近或相分离实现按压或释放第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321。

再具体的，本实施例中，所述第一信号发生器31和第二信号发生器32均设置在触头底座11上，隔离触头2的触头底座11为固定设置的，方便设置信号发生器以及走线，结构稳定。所述触桥座12上设置有对应第一信号发生器31的触发按键311的第一抵压部21和对应第二信号发生器32的触发按键321的第二抵压部22。隔离触头2合闸时，触桥座12朝触头底座11靠近，第一抵压部21和第二抵压部22分别按压第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321；隔离触头2分闸时，触桥座12远离触头底座11，第一抵压部21和第二抵压部22分别释放第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321。当然的，在其他实施例中，第一信号发生器31和第二信号发生器32也可以均设置在触桥座12上，或者是一个设置在触桥座12上，另一个设置在触头底座11上。

再具体的，本实施例中，所述第一信号发生器31的位置比第二信号发生器32更靠近于触桥座12与触头底座11的枢接支点101。越靠近枢接支点101，相同摆动角度下行程越短，所需要的精度越高，在分闸过程中，隔离触头2保持合闸时的角度范围很小，一般在触桥座12与触头底座11之间的夹角10°左右，第二信号发生器32要先于第一信号发生器31被释放，将第二信号发生器32设置在外侧，允许第二抵压部22的行程范围较大，对配合尺寸要求较低，易于实现。当然的，在其他实施例中，第一信号发生器31的位置与第二信号发生器32的位置不局限于此，如第一信号发生器31的位置与第二信号发生器32设置在等距(与枢接支点101的距离相同)的触头底座两侧位置，或者二者相反设置；然后通过改变第一抵压部21和第二抵压部22的延伸长度，如将第一抵压部21的长度设置成比第二抵压部22更长，合闸时，第一抵压部21先按压第一信号发生器31，分闸时，后释放第一信号发生器31。同样实现第一信号发生器31先于第二信号发生器32被按压、而后于第二信号发生器32被释放的效果。

再具体的，本实施例中，所述第一信号发生器31和第二信号发生器32均具有对应触头底座11的下底面和对应触桥座12的上表面，所述第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321设置于位于下底面和上表面之间的侧表面，所述第一抵压部21和第二抵压部22分别对应第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321的外侧。按压时，第一抵压部21和第二抵压部22分别从侧面按压第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321。触桥座12与触头底座11相对运动(摆动)过程中，竖直方向的行程大，横向方向的行程小，采用横向形成来按压触发按键311、321，能够很好的按压触发按键311、321，且第一信号发生器31和第二信号发生器32不会对触桥座12的行程有实质性的影响。当然的，在其他实施例中，第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321也可以朝向触桥座12，为不造成对触桥座12的影响，可将第一抵压部21和第二抵压部22设置成弹性结构，通过第一抵压部21和第二抵压部22的弹性形变对触桥座12的合闸动作进行让位。

具体的，本实施例中，所述第一抵压部21和第二抵压部22分别形成有与触发按键311、321相滑动配合的抵触侧面211、221，所述触头底座11与触桥座12的开/合动作使所述抵触侧面211、221脱离或滑动抵触于触发按键311、321，实现触发按键311、321的释放或按压。采用滑动配合方式，动作更顺畅。

再具体的，本实施例中，所述抵触侧面211、221在对应触发按键311、321的端部形成有倾斜导向段212、222，抵触侧面211、221刚开始接触触发按键311、321时，通过倾斜导向段212、222的导向形成配合，并在倾斜导向段212、222的导向过程中，给触发按键311、321施加压力并驱动其快速按压，效果更好。

再具体的，本实施例中，所述触发按键311、321上设有滚轮或轴承，本具体实施例中为轴承302，与抵触侧面211、221的滑动配合效果更好。

再具体的，本实施例中，所述第一抵压部21和第二抵压部22为触桥座12朝触头底座11方向一体延伸形成的压杆，结构简单，直接由触桥座12一体成型即可，制备简便。

参照图6所示，本实施例还提供一种带有隔离触头的真空断路器的安全联锁方法，包括如下步骤：

A1，如图1至图5所示，在与真空断路器1相串接的隔离触头2上设置第一信号发生器31和第二信号发生器32，所述第一信号发生器31和第二信号发生器32均具有用于产生信号的触发按键311、321，所述触发按键的按压和释放分别触发形成二种不同的信号，定义按压状态形成的信号为1，释放状态形成的信号为0，所述隔离触头2的合/分闸动作分别按压或释放所述第一信号发生器31和第二信号发生器32的触发按键311、321；

A2，将第一信号发生器31和第二信号发生器32的信号输出端连接控制真空断路器1分/合闸的控制器(未示出)的输入端；

A3，隔离触头2合闸操作时，所述第一信号发生器31先于第二信号发生器32被按压而转变信号，且所述第一信号发生器31转变信号时，所述隔离触头2处于分闸状态，即其信号由分闸的(0,0)转变成(1,0)时，此时控制器根据第一信号发生器31和第二信号发生器32输出的组合信号控制真空断路器1分闸；即在隔离触头2合闸前先控制真空断路器1进行分闸；

隔离触头2分闸操作时，所述第一信号发生器31后于第二信号发生器32被释放，且所述第二信号发生器32转变信号时，所述隔离触头2处于合闸状态，即其信号由合闸的(1,1)转变成(1,0)时，此时控制器根据第一信号发生器31和第二信号发生器32输出的组合信号控制真空断路器1分闸，即在隔离触头2分闸前先控制真空断路器1进行分闸。

有效避免真空断路器1的真空灭弧室还处于合闸的情况下，对隔离触头2进行分合闸操作而造成的安全事故。且采用二个信号发生器就可实现准确信号的输出，结构简单、易于实现。

进一步的，本实施例中，还包括步骤A4，当第一信号发生器31和第二信号发生器32均被按压或均被释放时，即其信号由(1,0)转变成(1,1)或者由(1,0)转变成(0,0)，此时控制器根据第一信号发生器31和第二信号发生器32输出的组合信号控制真空断路器1恢复步骤A3分闸前的状态，如隔离触头2完成分闸或合闸操作后，控制器控制真空断路器1恢复之前的状态，若真空断路器1之前的状态为合闸，则隔离触头2完成分闸或合闸操作后，控制器控制真空断路器1恢复合闸；若是分闸，则保持分闸状态。实现自动切换至正常状态的功能，不易出错且及时。当然的，在其他实施例中，也可以采用人工操作的方式将真空断路器1恢复。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。