一种三工位隔离开关装置以及充气柜的制作方法

1.本发明具体涉及一种三工位隔离开关装置以及包含该装置的充气柜。


背景技术：

2.随着电力工业的发展，充气柜应用的越来越多，三工位隔离开关和断路器作为充气柜的主要元器件，其作用的重要性不言而喻。
3.目前市面的三工位隔离开关和断路器一般分为三种方案，第一种为常规的分体式，即三工位隔离开关在一个气箱内，断路器在另外一个气箱内，该方案成本较高；第二种为直动式的三工位隔离开关，与断路器组成一体机，这种三工位开关安装于充气柜的气箱内，而隔离开关操作机构安装于气箱外。隔离开关操作机构与三工位开关之间通过多个丝杆连接，多个丝杠均需要贯穿于气箱的侧壁，导致气箱容易漏气，且随着丝杆的磨损，气箱漏气的概率日渐增加，而且该方案的铜件用量较多，成本较高；第三种为丝杆带动刀闸式一体机，同样由于需要多个丝杠贯穿于气箱侧壁，增加了气箱漏气的概率，并且该方案中的触头为片状，无法提高载流量。
4.综上，现有的三工位隔离开关装置主要存在漏气风险较高和成本较高等问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种三工位隔离开关装置以及充气柜，该装置能够在降低漏气风险的同时降低生产成本。
6.根据本发明第一方面的实施例，提供一种三工位隔离开关装置，包括：隔离开关和操作单元。所述隔离开关和操作单元均安装于气箱的侧板上，所述隔离开关位于所述气箱内，所述操作单元位于所述气箱外侧。所述隔离开关设有合闸位置、分闸位置和接地位置。所述隔离开关包括多个动触头和传动单元，所述传动单元与所述动触头连接。所述操作单元设有传动轴，所述传动轴贯穿于所述侧板，并与所述传动单元连接，用于驱动所述传动单元，以带动多个所述动触头在合闸位置、分闸位置和接地位置之间同步转动，进而控制所述隔离开关在合闸、分闸或接地状态之间切换。
7.优选地，本装置还包括断路器，所述断路器安装与所述侧板上，其位于所述气箱的外侧。所述隔离开关还包括接地触头和接通触头，所述接地触头位于所述接地位置，所述接通触头位于所述接通位置，所述分闸位置处于所述接地位置和所述接通位置之间。所述动触头和所述接通触头均电连接于待控制的主回路中，所述接地触头电连接于所述断路器。所述动触头转动至所述合闸位置时，能够与所述接通触头接触，进而使得所述主回路导通。所述动触头转动至所述分闸位置时，能够使得所述主回路断开。所述动触头转动至所述接地位置时，能够与所述接地触头接触，进而使得所述主回路处于接地状态。
8.优选地，所述接通触头和所述接地触头的数量也为多个，且两者的数量均与所述动触头的数量相同。多个所述接通触头、多个所述接地触头和多个所述动触头均为并排设置，且每个所述动触头均与一个所述接通触头和一个所述接地触头对齐，使得所述动触头
在转动过程中能够与所述接通触头和所述接地触头接触。
9.优选地，本装置还包括多个并排设置的固封极柱，多个所述固封极柱位于所述气箱内部，并安装于所述侧板上。每个所述固封极柱的上侧均设有静触头座和动触头座，所述静触头座与所述断路器电连接，所述接地触头安装于所述静触头座上，并通过所述静触头座与所述断路器电连接。所述动触头转动连接于所述动触头座。
10.优选地，所述固封极柱包括极柱主体，所述极柱主体安装于所述侧板上，所述静触头座和所述动触头座均安装于所述极柱主体上。所述极柱主体内部设有真空灭弧室，所述静触头座通过所述真空灭弧室与所述断路器电连接。
11.优选地，本装置还包括多个绝缘子，所述绝缘子的数量与所述接通触头的数量相同，所述接通触头通过所述绝缘子安装与所述侧板上。
12.优选地，所述传动单元包括转轴、摆动杆件和锥齿轮组。所述转轴水平设置，且其中心轴线的延伸方向平行于多个所述动触头的排列方向。所述摆动杆件的数量与所述动触头的数量相同，多个所述摆动杆件的一端均与所述转轴连接，另一端分别与多个所述动触头连接。所述锥齿轮组的一端与所述操作单元的传动轴连接，另一端与所述转轴连接。所述传动轴用于通过所述锥齿轮组带动所述转轴沿自身轴线转动，以带动所述摆动杆件摆动，进而带动所述动触头在合闸位置、分闸位置和接地位置之间转动。
13.优选地，所述锥齿轮组包括第一锥齿轮和第二锥齿轮。所述第一锥齿轮安装于所述传动轴上，所述第二锥齿轮安装于所述转轴上，所述第一锥齿轮的中心轴线与所述第二锥齿轮的中心轴线相互垂直。所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮之间啮合传动，所述传动轴带动第一锥齿轮转动，进而带动所述第二锥齿轮和所述转轴转动。
14.优选地，所述操作单元包括控制器和电动机。所述电动机的输出轴与所述传动轴连接。所述控制器电性连接于所述电动机，用于控制所述电动机的输出轴的转向，进而控制所述动触头的摆动方向。
15.根据本发明第二方面的实施例，还提供一种充气柜，包括柜体和上述的三工位隔离开关装置。所述气箱容置于所述柜体内部，所述三工位隔离开关装置安装于所述气箱的侧板上，且所述三工位隔离开关装置的隔离开关容置于所述气箱内。所述气箱中充满绝缘气体，用于将所述隔离开关与外界隔离。
16.本发明中的三工位隔离开关装置能够通过操作单元来驱动传动单元，以带动多个动触头在合闸位置、分闸位置和接地位置之间同步转动，进而控制隔离开关在合闸、分闸或接地状态之间切换。现有技术中的操作机构需要通过多个丝杆来分别控制动触头转动，本开关装置只需要一个传动轴便能够控制多个动触头转动，能够降低生成成本。而且，本开关装置无需开设多个贯穿孔，因而能够降低漏气的风险。因此，本开关装置能够在降低漏气风险的同时降低生产成本。
附图说明
17.图1是本发明一些实施例中的三工位隔离开关装置的结构示意图；
18.图2是本发明一些实施例中的三工位隔离开关装置的侧视图。
19.图中：1-侧板、2-接通触头、3-绝缘子、4-摆动杆件、41-拉杆、42-拐臂、5-操作单元、51-传动轴、6-转轴、7-动触头、8-断路器、9-接地触头、10-固封极柱、11-锥齿轮组。
具体实施方式
20.下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”“上游”、“下游”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.实施例1
25.请参阅图1和图2，本发明公开一种三工位隔离开关装置，包括隔离开关和操作单元5。
26.其中，隔离开关和操作单元5均安装于气箱的侧板1上，隔离开关位于气箱内，操作单元5位于气箱外侧。隔离开关设有合闸位置、分闸位置和接地位置。隔离开关包括多个动触头7和传动单元，传动单元与动触头7连接。操作单元5设有传动轴51，传动轴51贯穿于侧板1，并与传动单元连接，用于驱动传动单元，以带动多个动触头7在合闸位置、分闸位置和接地位置之间同步转动，进而控制隔离开关在合闸、分闸或接地状态之间切换。
27.具体地，气箱由多块铝板焊接而成，其侧板1厚度为3～5mm。气箱中充满了绝缘气体，例如sf6等，用于保护位于其中的隔离开关和控制电路等重要部件受潮或者受到盐碱侵蚀。因此，为了提高绝缘气体的隔离效果，需要保证气箱的密封性。
28.目前的三工位隔离开关和断路器一体机多采用丝杆传动连接，且，一个丝杆结构对应一个动触头，因此，需要通过多个丝杆来分别控制多个动触头。由于多个丝杆均需贯穿气箱的侧板，导致气箱容易漏气，而且，丝杆在长期使用的过程中，会产生磨损，使得气箱漏气的概率日益增加。
29.在本实施例中，隔离开关仅通过一个传动轴51来驱动传动单元，进而带动多个动触头7转动，因而能够大大降低气箱的漏气风险。操作单元5通过传动轴51驱动传动单元，以带动多个动触头7在合闸位置、分闸位置和接地位置之间同步转动，进而能够控制隔离开关在合闸、分闸或接地状态之间切换。
30.进一步地，在侧板1上开设有通孔，用于供传动轴51穿过。为了避免传动轴51与侧板1的通孔之间存在间隙，而导致绝缘气体泄露，在通孔内设有磁流体密封单元。磁流体密封单元包括轴承、磁流体和永久磁铁，传动轴贯穿于轴承。在永久磁铁产生的稳定磁场的作用下，使磁流体充满于轴承内的间隙，形成o型密封圈，将轴承内的缝隙堵死，从而达到密封的效果。具体地，磁流体密封单元可以采用市购的设备。
31.具体地，操作单元5包括控制器和电动机。电动机的输出轴与传动轴51连接，控制器电性连接于电动机，用于控制电动机的输出轴的转向，进而控制动触头7的摆动方向。如图2所示，处于分闸位置的动触头7沿顺时针方向转动时，能够切换至合闸位置；沿逆时针方向转动时，能够切换至接地位置。
32.因此，本三工位隔离开关装置能够在实现自动调节主回路的合闸、分闸和接地状态的同时，能够降低漏气风险并降低生产成本。
33.请参阅图1，在本实施例中,该三工位隔离开关装置还包括断路器8。断路器8安装与侧板1上，其位于气箱的外侧。隔离开关还包括接地触头9和接通触头2，接地触头9位于接地位置，接通触头2位于接通位置，分闸位置处于接地位置和接通位置之间。
34.动触头7和接通触头2均电连接于待控制的主回路中，接地触头9电连接于断路器8。动触头7转动至合闸位置时，能够与接通触头2接触，进而使得主回路导通。动触头7转动至分闸位置时，处于不与其他触头接触的状态，因而能够使得主回路断开。隔离开关的动触头7转动至接地位置时，能够与接地触头9接触，进而使得主回路处于接地状态。
35.进一步地，接通触头2和接地触头9的数量也为多个，且两者的数量均与动触头7的数量相同。多个接通触头2、多个接地触头9和多个动触头7均为并排设置，且每个动触头7均与一个接通触头2和一个接地触头9对齐，使得动触头7在转动过程中能够与接通触头和接地触头接触。
36.更进一步地，动触头7采用触指结构，能够提高该隔离开关的载流量。
37.在本实施例中，本三工位隔离开关装置还包括多个并排设置的固封极柱10。多个固封极柱10位于气箱内部，并安装于侧板1上。每个固封极柱10的上侧均设有静触头座和动触头座，静触头座与断路器8电连接，接地触头9安装于静触头座上，并通过静触头座与断路器8电连接。动触头7转动连接于动触头座。
38.其中，固封极柱10包括极柱主体，极柱主体安装于侧板1上，静触头座和动触头座均安装于极柱主体上。极柱主体内部设有真空灭弧室，静触头座通过真空灭弧室与断路器8电连接。极柱主体贯穿于侧板1，在极柱主体与侧板1的间隙之间设置有密封圈，以避免气箱内的绝缘气体泄漏。
39.另外，本三工位隔离开关装置还包括多个绝缘子3，绝缘子3的数量与接通触头2的数量相同，接通触头2通过绝缘子3安装与侧板1上。优选地，绝缘子3由环氧树脂材料制成，能够有效地避免接通触头2漏电而导致气箱侧板1带电。
40.具体地，隔离开关的接地触头9和动触头7均安装于固封极柱10上，接通触头2则通过绝缘子3安装于侧板1上，因而，使得隔离开关与断路器8组装成为一体机，能够节省安装空间和降低成本。
41.请参阅图1和图2，在本实施例中，传动单元包括转轴6、摆动杆件4和锥齿轮组11。具体地，转轴6、摆动杆件4和锥齿轮组11均安装于固封极柱10上。转轴6水平设置，且其中心轴线的延伸方向平行于多个动触头的排列方向。摆动杆件4的数量与动触头的数量相同，多个摆动杆件4的一端均与转轴6连接，另一端分别与多个动触头连接。锥齿轮组11的一端与操作单元5的传动轴51连接，另一端与转轴6连接。传动轴51用于通过锥齿轮组11带动转轴6沿自身轴线转动，以带动摆动杆件4摆动，进而带动动触头在合闸位置、分闸位置和接地位置之间转动。
42.具体地，摆动杆件4包括拐臂42和拉杆41，拐臂42的一端转动连接于转轴6，另一端转动连接于拉杆41，拉杆41与动触头7转动连接。如图2所示，当转轴6沿顺时针方向转动时，能够通过拐臂42和拉杆41带动动触头7沿顺时针方向转动，使得动触头7与接通触头2接触，进而使得主回路导通。当转轴6沿逆时针方向转动时，能够通过拐臂42和拉杆41带动动触头7沿逆时针方向转动，使得动触头7与接地触头9接触，进而使得主回路的电缆侧接地。
43.进一步地，锥齿轮组11包括第一锥齿轮和第二锥齿轮。第一锥齿轮安装于传动轴51上，第二锥齿轮安装于转轴6上，第一锥齿轮的中心轴线与第二锥齿轮的中心轴线相互垂直。第一锥齿轮与第二锥齿轮之间啮合传动，传动轴51带动第一锥齿轮转动，进而带动第二锥齿轮和转轴6转动。
44.优选地，传动轴51、转轴6、第一锥齿轮和第二锥齿轮均由不锈钢材料制成，具有较好的耐磨性能，不易产生磨损。
45.需要说明的是，在现有技术中，多个丝杆分别驱动多个动触头，由于每个丝杆和动触头都是独立的，在经过长时间的使用后，多个丝杆之间会出现传动误差，导致动触头不能同步转动。而本开关装置通过一个转轴6带动多个拐臂42和拉杆41，进而带动多个动触头7转动，因此，本开关装置始终能够保持多个动触头7同步转动。
46.本三工位隔离开关装置的工作过程如下：操作单元5通过转轴6与锥齿轮组11带动拐臂42转动，从而使得绝缘拉杆41带动安装于固封极柱10上的动触头7旋转运动，当旋转到与接通触头2接触时，即实现了整个开关的主回路接通状态，当旋转到接地触头9接触时，即实现了电缆侧接地状态，当旋转到中间位置，既不与接通触头2接触，也不与接地触头9接触时，则实现了主回路的断开状态。
47.综上，本三工位隔离开关装置具有如下优点：整体结构简单，能够减少零部件的使用，并且通过将隔离开关安装于断路器8的固封极柱10和密封铝板上，与断路器8装配成一体，在提升装配效率的同时降低了漏气的风险和成本。
48.实施例2
49.本发明还公开一种充气柜，包括柜体、气箱和实施例1中的三工位隔离开关装置。
50.其中，气箱容置于柜体内部，三工位隔离开关安装于气箱的侧板1上，且三工位隔离开关装置的隔离开关容置于气箱内，气箱中充满绝缘气体，用于将隔离开关与外界隔离。
51.具体地，充气柜适用于电力系统的二次变电所、开闭所、箱式变电站等装置，特别适用于机场、地铁、铁路等对用电要求较高的场合。
52.充气柜采用空气绝缘和充满六氟化硫气体的气箱，气箱为金属封闭式箱体，以避免其中的绝缘气体泄露。本充气柜通过采用实施例1中的三工位隔离开关装置，能够减少气箱侧板1上的开口，从而降低漏气风险。
53.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种三工位隔离开关装置，其特征在于，包括：隔离开关和操作单元(5)；所述隔离开关和操作单元(5)均安装于气箱的侧板(1)上，所述隔离开关位于所述气箱内，所述操作单元(5)位于所述气箱外侧；所述隔离开关设有合闸位置、分闸位置和接地位置；所述隔离开关包括多个动触头(7)和传动单元，所述传动单元与所述动触头(7)连接；所述操作单元(5)设有传动轴(51)，所述传动轴贯穿于所述侧板(1)，并与所述传动单元连接，用于驱动所述传动单元，以带动多个所述动触头(7)在合闸位置、分闸位置和接地位置之间同步转动，进而控制所述隔离开关在合闸、分闸或接地状态之间切换。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括断路器(8)，所述断路器(8)安装于所述侧板(1)上，其位于所述气箱的外侧；所述隔离开关还包括接地触头(9)和接通触头(2)，所述接地触头(9)位于所述接地位置，所述接通触头(2)位于所述接通位置，所述分闸位置处于所述接地位置和所述接通位置之间；所述动触头(7)和所述接通触头(2)均电连接于待控制的主回路中，所述接地触头(9)电连接于所述断路器(8)；所述动触头(7)转动至所述合闸位置时，能够与所述接通触头(2)接触，进而使得所述主回路导通；所述动触头(7)转动至所述分闸位置时，能够使得所述主回路断开；所述动触头(7)转动至所述接地位置时，能够与所述接地触头(9)接触，进而使得所述主回路处于接地状态。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述接通触头(2)和所述接地触头(9)的数量也为多个，且两者的数量均与所述动触头(7)的数量相同，多个所述接通触头(2)、多个所述接地触头(9)和多个所述动触头(7)均为并排设置，且每个所述动触头(7)均与一个所述接通触头(2)和一个所述接地触头(9)对齐，使得所述动触头(7)在转动过程中能够与所述接通触头(2)和所述接地触头(9)接触。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括多个并排设置的固封极柱(10)，多个所述固封极柱(10)位于所述气箱内部，并安装于所述侧板(1)上；每个所述固封极柱(10)的上侧均设有静触头座和动触头座，所述静触头座与所述断路器(8)电连接，所述接地触头(9)安装于所述静触头座上，并通过所述静触头座与所述断路器(8)电连接；所述动触头(7)转动连接于所述动触头座。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述固封极柱(10)包括极柱主体，所述极柱主体安装于所述侧板(1)上，所述静触头座和所述动触头(7)座均安装于所述极柱主体上，所述极柱主体内部设有真空灭弧室，所述静触头座通过所述真空灭弧室与所述断路器(8)电连接。6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括多个绝缘子(3)，所述绝缘子(3)的数量与所述接通触头(2)的数量相同，所述接通触头(2)通过所述绝缘子(3)安装于所述侧板(1)上。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传动单元包括转轴(6)、摆动杆件(4)
和锥齿轮组(11)；所述转轴(6)水平设置，且其中心轴线的延伸方向平行于多个所述动触头(7)的排列方向，所述摆动杆件(4)的数量与所述动触头(7)的数量相同，多个所述摆动杆件(4)的一端均与所述转轴(6)连接，另一端分别与多个所述动触头(7)连接，所述锥齿轮组(11)的一端与所述操作单元(5)的传动轴连接，另一端与所述转轴(6)连接，所述传动轴(51)用于通过所述锥齿轮组(11)带动所述转轴(6)沿自身轴线转动，以带动所述摆动杆件(4)摆动，进而带动所述动触头(7)在合闸位置、分闸位置和接地位置之间转动。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述锥齿轮组(11)包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮安装于所述传动轴上，所述第二锥齿轮安装于所述转轴(6)上，所述第一锥齿轮的中心轴线与所述第二锥齿轮的中心轴线相互垂直；所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮之间啮合传动，所述传动轴带动第一锥齿轮转动，进而带动所述第二锥齿轮和所述转轴(6)转动。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述操作单元(5)包括控制器和电动机；所述电动机的输出轴与所述传动轴连接，所述控制器电性连接于所述电动机，用于控制所述电动机的输出轴的转向，进而控制所述动触头(7)的摆动方向。10.一种充气柜，其特征在于，包括柜体、气箱，以及权利要求1-9任一项所述的三工位隔离开关装置；所述气箱容置于所述柜体内部，所述三工位隔离开关装置安装于所述气箱的侧板(1)上，且所述三工位隔离开关装置的隔离开关容置于所述气箱内，所述气箱中充满绝缘气体，用于将所述隔离开关与外界隔离。

技术总结
本发明公开一种三工位隔离开关装置以及充气柜，包括：隔离开关和操作单元。隔离开关和操作单元均安装于气箱的侧板上，隔离开关位于气箱内，操作单元位于气箱外侧。隔离开关设有合闸位置、分闸位置和接地位置。隔离开关包括多个动触头和传动单元，传动单元与动触头连接。操作单元设有传动轴，传动轴贯穿于侧板，并与传动单元连接，用于驱动传动单元，以带动多个动触头在合闸位置、分闸位置和接地位置之间同步转动，进而控制隔离开关在合闸、分闸或接地状态之间切换。该三工位隔离开关装置能够在降低漏气风险的同时降低生产成本。降低漏气风险的同时降低生产成本。降低漏气风险的同时降低生产成本。


技术研发人员：孙一帆 厉复新 袁丽丹 杨圣彬 王佳 欧阳萍
受保护的技术使用者：特变电工云集电气有限公司
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/9/11