负荷开关及环保气体绝缘组合电器环网柜的制作方法

1.本发明属于电器设备技术领域，具体涉及一种负荷开关及环保气体绝缘组合电器环网柜。


背景技术：

2.近年来，以sf6气体为绝缘介质的负荷开关-熔断器组合电器(以下简称组合电器)在配电系统中的应用日趋广泛。组合电器以其电气接线简单、保护动作迅速、维护工作方便等技术优点以及性价比高等经济优势，在中小容量变压器用户中大量应用。但是sf6气体是一种具有严重危害的温室气体，被限制使用和排放，因此需要一种以环保气体为绝缘介质的组合电器柜用以替代sf6组合电器柜。
3.目前的环保气体为绝缘介质的组合电器柜，需要两个操作轴，两套操动机构，一套负责灭弧室的合分动作，一套负责隔离开关的合分动作，并且要求两台操动机构的动作具备顺序性，真空灭弧室断开电路后，才能操作三工位开关，三工位开关不允许带电操作，操作复杂。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种负荷开关及环保气体绝缘组合电器环网柜，结构简单，只需一台操动机构即可实现灭弧室的分合动作以及三工位开关的动作，易于操作。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种负荷开关，包括：框架、绝缘罩壳、隔离静触头、真空灭弧室、分闸机构、灭弧室驱动机构、刀闸机构、主驱动轴和接地静触头；所述绝缘罩壳固定于所述框架上，所述隔离静触头和所述真空灭弧室固定于所述绝缘罩壳上，且所述隔离静触头与所述真空灭弧室的静端通过第一连接铜排相连；所述真空灭弧室的动端连接有灭弧室拉杆，所述灭弧室拉杆与所述分闸机构连接；所述真空灭弧室的动端通过软连接与第二连接铜排连接，所述第二连接铜排固定于所述绝缘罩壳上；所述刀闸机构和所述灭弧室驱动机构连接于所述主驱动轴上，所述主驱动轴的两端转动连接于所述框架上，所述接地静触头固定于所述框架上；所述主驱动轴旋转，带动所述刀闸机构和所述灭弧室驱动机构旋转，使所述灭弧室驱动机构与所述分闸机构接触和分离，所述刀闸机构与所述第二连接铜排接触并向所述隔离静触头方向旋转时，所述真空灭弧室中的动静触头闭合，所述刀闸机构与所述隔离静触头接触到位后，负荷开关处于合闸状态；所述刀闸机构与所述隔离静触头脱离接触并向所述第二连接铜排方向旋转时，所述真空灭弧室中的动静触头分开，所述刀闸机构与所述第二连接铜排脱离接触后，负荷开关处于分闸状态；所述刀闸机构继续旋转，直至与所述接地静触头接触，实现接地状态。
6.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述灭弧室驱动机构包括固定于所述
主驱动轴上的凸轮。
7.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述灭弧室驱动机构还包括固定于所述凸轮的凸起端的灭弧室驱动滚轮。
8.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述分闸机构包括导向套、导向筒、分闸簧、封盖和超程簧，所述导向套套装于所述导向筒的外面，所述分闸簧套装于所述导向筒上，所述分闸簧的两端弹性抵顶在所述绝缘罩壳与所述导向筒的底板之间，所述超程簧设置于所述导向筒内，所述封盖盖合在所述导向筒上，所述灭弧室拉杆的下端穿过所述封盖伸入所述导向筒内，并与所述超程簧抵接。
9.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述导向筒的底部设有凸块，所述凸块的表面为弧形曲面。
10.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述绝缘罩壳包括壳体、竖向分隔板、第一固定板、第二固定板、第三固定板及第四固定板，所述竖向分隔板将所述壳体分隔为左右两个区域，一个区域为刀闸机构避让区，一个区域为真空灭弧室安装区；所述第一固定板、第三固定板及第四固定板自上至下依次设置于所述真空灭弧室安装区；所述第二连接铜排和所述软连接的一端固定于所述第二固定板上，所述软连接的另一端限位于所述第三固定板和所述第四固定板之间；所述真空灭弧室限位于所述第一固定板和所述第三固定板之间，所述灭弧室拉杆穿过所述第三固定板和所述第四固定板与所述分闸机构连接，所述分闸簧的上端抵接所述第四固定板的下面。
11.第二方面，本发明实施例还提供了一种环保气体绝缘组合电器环网柜，包括柜体、所述负荷开关、侧扩套管、辅助接地机构、熔断器、主接地铜排和下出线套管；所述负荷开关安装于所述柜体内，所述侧扩套管通过主母线连接所述隔离静触头，所述刀闸机构通过分支铜排和第一分支母线连接所述熔断器，所述下出线套管通过第二分支母线连接于所述熔断器上，所述主接地铜排连接所述接地静触头，所述辅助接地机构连接于所述主驱动轴上。
12.结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述辅助接地机构包括连杆组件、辅助接地轴、辅助接地刀闸、导向板和辅助接地触头，所述连杆组件连接于所述主驱动轴和所述辅助接地轴之间，所述辅助接地刀闸连接于所述辅助接地轴上，所述导向板限位所述连杆组件的动作，所述辅助接地触头安装于所述下出线套管上。
13.结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述连杆组件包括依次铰接的主拐臂、传动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆和辅助拐臂，所述主拐臂连接于所述主驱动轴上，所述辅助拐臂连接于所述辅助接地轴上；所述导向板上设有第一竖向槽、第二竖向槽、第三竖向槽和轨迹槽，所述传动杆与所述第一连杆铰接的第一销轴限位于所述第一竖向槽内，所述第一连杆的下端还设有第二销轴，所述第二销轴限位于所述第二竖向槽内，所述第一连杆与所述第二连杆铰接的第三销轴限位于所述第三竖向槽内，所述第二连杆与所述第三连杆铰接的第四销轴限位于所述轨迹槽内。
14.本发明提供的负荷开关及环保气体绝缘组合电器环网柜，与现有技术相比，有益效果在于：负荷开关采用隔离开关与真空灭弧室并联的结构，隔离开关由刀闸机构、隔离静触头和接地静触头组成，减少了零件数量、降低了成本；同时真空灭弧室仅在分闸和合闸阶段工作，电流通过真空灭弧室的时间仅有几毫秒，降低了真空灭弧室的成本和尺寸；设有一个主驱动轴，通过一套操作机构，结构简单，操作方便；采用绝缘材料加环保气体（干燥空
气）进行绝缘，替代sf6作为绝缘和灭弧介质，减少了对环境带来污染和破坏，具有安全环保、无污染、结构紧凑、维修方便等特点。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的环保气体绝缘组合电器环网柜的主视结构示意图；图2为本发明实施例提供的环保气体绝缘组合电器环网柜的内部立体结构示意图一；图3为本发明实施例提供的环保气体绝缘组合电器环网柜的内部立体结构示意图二；图4为本发明实施例提供的环保气体绝缘组合电器环网柜的内部立体结构示意图三；图5为本发明实施例提供的环保气体绝缘组合电器环网柜的内部立体结构示意图四；图6为本发明实施例提供的环保气体绝缘组合电器环网柜的内部立体结构示意图一；图7为本发明实施例提供的环保气体绝缘组合电器环网柜的主视结构示意图（局部）；图8为本发明实施例提供的环保气体绝缘组合电器环网柜的侧视结构示意图（局部）；图9为本发明实施例提供的环保气体绝缘组合电器环网柜的立体结构示意图（局部）；图10为本发明实施例提供的负荷开关的俯视结构示意图；图11为沿图10中a-a线的剖视结构示意图；图12为本发明实施例提供的负荷开关的立体结构示意图；图13为本发明实施例提供的绝缘罩壳的立体结构示意图；图14为本发明实施例提供的导向板的立体结构示意图；图15为本发明实施例提供的导向筒的立体结构示意图一；图16为本发明实施例提供的导向筒的立体结构示意图二；图17为本发明实施例提供的凸轮的立体结构示意图；附图标记说明：1、侧扩套管；2、主母线；3、框架；4、绝缘罩壳；401、第一固定板；402、第二固定板；403、第三固定板；404、第四固定板；405、竖向分隔板；406、壳体；5、第一分支母线；6、熔断器；7、传动杆；8、主接地铜排；9、第三销轴；10、导向板；101、第一竖向槽；102、第二竖向槽；103、第三竖向槽；104、轨迹槽；11、第四销轴；12、第三连杆；13、辅助接地刀闸；14、第二分支母线；15、下出线套管；16、操作机构；17、柜体；18、接地静触头；19、刀闸机构；20、第二销轴；21、第一销轴；22、辅助接地轴；23、辅助接地触头；24、第一连杆；25、第二连杆；26、辅助拐臂；27、隔离静触头；28、第一连接铜排；29、真空灭弧室；30、第二连接铜排；31、分支铜排；32、软连接；33、分闸机构；331、分闸簧；332、导向套；333、导向筒；334、超程簧；335、分闸滚轮；336、凸块；34、灭弧室驱动机构；341、灭弧室驱动滚轮；342、凸轮；35、主拐臂；36、主驱动
轴；37、灭弧室拉杆。
具体实施方式
16.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
17.请一并参阅图1至图12，现对本发明提供的负荷开关进行说明。所述负荷开关，包括框架3、绝缘罩壳4、隔离静触头27、真空灭弧室29、分闸机构33、灭弧室驱动机构34、刀闸机构19、主驱动轴36和接地静触头18；绝缘罩壳4固定于框架3上，隔离静触头27和真空灭弧室29固定于绝缘罩壳4上，且隔离静触头27与真空灭弧室29的静端通过第一连接铜排28相连；真空灭弧室29的动端连接有灭弧室拉杆37，灭弧室拉杆37与分闸机构33连接；真空灭弧室29的动端通过软连接32与第二连接铜排30连接，第二连接铜排30固定于绝缘罩壳4上；刀闸机构19和灭弧室驱动机构34连接于主驱动轴36上，主驱动轴36的两端转动连接于框架3上，接地静触头18固定于框架3上；主驱动轴36旋转，带动刀闸机构19和灭弧室驱动机构34旋转，使灭弧室驱动机构34与分闸机构33接触和分离，刀闸机构19与第二连接铜排30接触并向隔离静触头27方向旋转时，真空灭弧室29中的动静触头闭合，刀闸机构19与所述隔离静触头27接触到位后，负荷开关处于合闸状态；刀闸机构19与隔离静触头27脱离接触并向第二连接铜排30方向旋转时，真空灭弧室29中的动静触头分开，刀闸机构19与第二连接铜排30脱离接触后，负荷开关处于分闸状态；刀闸机构19继续旋转，直至与接地静触头18接触，实现接地状态。
18.本发明提供的负荷开关结合环保气体绝缘组合电器环网柜，与现有技术相比，有益效果在于：负荷开关采用隔离开关与真空灭弧室29并联的结构，隔离开关由刀闸机构19、隔离静触头27和接地静触头18组成，减少了零件数量、降低了成本；同时真空灭弧室29仅在分闸和合闸阶段工作，电流通过真空灭弧室29的时间仅有几毫秒，降低了真空灭弧室29的成本和尺寸；设有一个主驱动轴36，通过一套操作机构16，结构简单，操作方便；采用绝缘材料加环保气体（干燥空气）进行绝缘，替代sf6作为绝缘和灭弧介质，减少了对环境带来污染和破坏，具有安全环保、无污染、结构紧凑、维修方便等特点。
19.在一些实施例中，如图9至图17所示，灭弧室驱动机构34包括固定于主驱动轴36上的凸轮342。凸轮342随主驱动轴36转动，当凸轮342的凸起端抵顶导向筒333的底部时，分闸机构33内的弹簧压缩，带动灭弧室拉杆37向上移动，使真空灭弧室29的动静触头闭合；当凸轮342与导向筒333底部分离时，在弹簧的复位作用下，真空灭弧室29的动静触头分开。凸轮342还可以为偏心轮。
20.如图9至图17所示，在一些实施例中，灭弧室驱动机构34还包括固定于凸轮342的凸起端的灭弧室驱动滚轮341。灭弧室驱动滚轮341与导向筒333的底部抵接，可达到线线接触，在施力线与灭弧室拉杆37同轴的状态时，灭弧室驱动机构34对分闸机构33的推动力达到最大。其中，灭弧室驱动滚轮341可选轴承。
21.在如图9至图17所示的一些实施例中，分闸机构33包括导向套332、导向筒333、分
闸簧331、封盖和超程簧334，导向套332套装于导向筒333的外面，分闸簧331套装于导向筒333上，分闸簧331的两端弹性抵顶在绝缘罩壳4与导向筒333的底板之间，超程簧334设置于导向筒333内，封盖盖合在导向筒333上，灭弧室拉杆37的下端穿过封盖伸入导向筒333内，并与超程簧334抵接。导向套332通过螺栓连接与导向筒333的底板上。
22.超程簧334作用：合闸时灭弧室驱动机构34推动导向筒333运动，导向筒333克服分闸簧331的弹力带动超程簧334和灭弧室拉杆37运动，当真空灭弧室29合闸之后，灭弧室拉杆37不再运动，灭弧室驱动机构34推动导向筒333挤压超程簧334，使超程簧334压缩，这样可以保证真空灭弧室29的动静触头磨损之后，仍能保持良好接触。
23.其中，在绝缘罩壳4上还设有分闸滚轮335，导向套332与分闸滚轮335滚动配合，减小分闸机构33的摩擦阻力。分闸滚轮335优选采用轴承，安装简单方便。
24.如图11、图16至图17所示，在一些实施例中，导向筒333的底部设有凸块336，凸块336的表面为弧形曲面。结合凸轮342及凸轮342上设置的灭弧室驱动滚轮341，可实现点对点的接触。
25.在一些实施例中，如图10、图12至图13所示，绝缘罩壳4包括壳体406、竖向分隔板405、第一固定板401、第二固定板402、第三固定板403及第四固定板404，竖向分隔板405将壳体406分隔为左右两个区域，一个区域为刀闸机构19避让区，一个区域为真空灭弧室29安装区；第一固定板401、第三固定板403及第四固定板404自上至下依次设置于真空灭弧室29安装区；第二连接铜排30和软连接32的一端固定于第二固定板402上，软连接32的另一端限位于第三固定板403和第四固定板404之间；真空灭弧室29限位于第一固定板401和第三固定板403之间，灭弧室拉杆37穿过第三固定板403和第四固定板404与分闸机构33连接，分闸簧331的上端抵接第四固定板404的下面。
26.绝缘罩壳4为分闸机构33、刀闸机构19、真空灭弧室29提供绝缘的安装空间。其中，第二固定板402的两端固定在壳体406相对的两个侧壁上，各固定板相互平行且垂直于竖向分隔板405。第一连接铜排28固定在第一固定板401上，第三固定板403和第四固定板404设有灭弧室拉杆37穿过的通孔或缺口。
27.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
28.基于同一发明构思，如图1至图9所示，本技术实施例还提供一种环保气体绝缘组合电器环网柜，包括柜体17、负荷开关、侧扩套管1、辅助接地机构、熔断器6、主接地铜排8和下出线套管15；负荷开关安装于柜体17内，侧扩套管1通过主母线2连接隔离静触头27，刀闸机构19通过分支铜排31和第一分支母线5连接熔断器6，下出线套管15通过第二分支母线14连接于熔断器6上，主接地铜排8连接接地静触头18，辅助接地机构连接于主驱动轴36上。
29.如图1至图9所示，在一些实施例中，辅助接地机构包括连杆组件、辅助接地轴22、辅助接地刀闸13、导向板10和辅助接地触头23，连杆组件连接于主驱动轴36和辅助接地轴22之间，辅助接地刀闸13连接于辅助接地轴22上，导向板10限位连杆组件的动作，辅助接地触头23安装在下出线套管15上。
30.在一些实施例中，如图1至图9所示，连杆组件包括依次铰接的主拐臂35、传动杆7、第一连杆24、第二连杆25、第三连杆12和辅助拐臂26，主拐臂35连接于主驱动轴36上，辅助拐臂26连接于辅助接地轴22上；导向板10上设有第一竖向槽101、第二竖向槽102、第三竖向
槽103和轨迹槽104，传动杆7与第一连杆24铰接的第一销轴21限位于第一竖向槽101内，第一连杆24的下端还设有第二销轴20，第二销轴20限位于第二竖向槽102内，第一连杆24与第二连杆25铰接的第三销轴9限位于第三竖向槽103内，第二连杆25与第三连杆12铰接的第四销轴11限位于轨迹槽104内。
31.本实施例提供负荷开关有三种状态：合闸、分闸和接地。当开关处于分闸状态时，在分闸簧331的作用下真空灭弧室29的动端和静端处于分开状态。需要说明的是，本文中图1、图2、图3、图8、图10、图12示出的是刀闸机构19的两种状态，合闸状态和接地状态，在正常使用过程中，接地状态和合闸状态两者不同时存在，刀闸机构19只能选择处于合闸状态或者为接地状态。
32.本技术实施例还提供一种环保气体绝缘组合电器环网柜的工作过程如下：由分闸到合闸时，主驱动轴36带动刀闸机构19和灭弧室驱动机构34转动，当刀闸机构19和第二连接铜排30刚刚接触时，灭弧室驱动机构34尚未与分闸机构33中的导向筒333接触，此时刀闸机构19与真空灭弧室29的动端相通，两者电位相同；主驱动轴36继续转动，灭弧室驱动机构34的上灭弧室驱动滚轮341推动导向筒333，使分闸簧331和超程簧334运动到位，真空灭弧室29中动静触头闭合，电路接通，刀闸机构19、真空灭弧室29、第二连接铜排30和隔离静触头27处于同电位，但此时刀闸机构19和隔离静触头27未接触；主驱动轴36继续转动，刀闸机构19与第二连接铜排30和隔离静触头27接触，直至刀闸机构19与第二连接铜排30脱离并和隔离静触头27接触到位，灭弧室驱动机构34保持刚才状态不变，实现合闸过程，此过程中由于刀闸机构19、真空灭弧室29、第二连接铜排30和隔离静触头27处于同电位，因此不会产生电弧。此时刀闸机构19与隔离静触头27直接接触，因此电流不穿过真空灭弧室29。
33.当开关完成合闸之后，电流从侧扩套管1流经主母线2、三工位开关、熔断器6，最后由下出线套管15流出。
34.由合闸到分闸时，刀闸机构19开始转动，同时接触隔离静触头27和第二连接铜排30，继续旋转，直到脱离隔离静触头27并和第二连接铜排30接触之后，灭弧室驱动机构34保持状态不变，真空灭弧室29的动静触头处于闭合状态；主驱动轴36继续转动，灭弧室驱动机构34中的灭弧室驱动滚轮341与导向筒333脱离接触，真空灭弧室29在分闸簧331的作用下动静触头断开，刀闸机构19和第二连接铜排30尚未完全脱离接触，此时电流在真空灭弧室29中断开，由真空灭弧室29来完成灭弧；最后刀闸机构19和第二连接铜排30完全脱离接触，开关处于分闸状态。
35.由分闸到接地时，由主驱动轴36带动刀闸机构19直到与接地静触头18接触，完成接地。
36.由分闸到接地时，主驱动轴36也带动主拐臂35、传动杆7、第一连杆24、第二连杆25、第三连杆12和辅助拐臂26转动，刀闸机构19接触到接地静触头18的同时，辅助接地刀闸13也接触到下出线套管15上的辅助接地触头23，完成上下同时接地；当开关处于分闸或合闸状态时，辅助接地刀闸13均远离辅助接地触头23。
37.本发明提供的环保气体绝缘组合电器环网柜，具有如下有益效果：（1）采用绝缘材料加环保气体的方式进行绝缘，与sf6气体绝缘组合电器环网柜相比，具有安全环保、无污染、结构紧凑、维修方便等特点。
38.（2）采用隔离开关与真空灭弧室29并联结构的负荷开关进行电路的开合，结构简单，成本较低；不仅考虑了分闸过程的灭弧，还考虑了合闸过程的灭弧，减少了刀闸和隔离静触头27的烧蚀，增加了产品的寿命。
39.（3）本发明的辅助接地机构增加了一个第一连杆24，第一连杆24具有两个铰接点，具有换向作用，将主拐臂35的圆周运动转变为只有竖直方向上的运动，增加了辅助接地的运动精度。
40.（4）本发明采用的熔断器6为加长型，成一字排列，且增加了绝缘伞裙，增加了爬电距离。
41.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。