专利名称：真空断流器和带可视接触断路器切断开关间安全联锁机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及高压电开关设备。
背景技术：
考虑到安全性，在高压配电系统上进行工作之前要可视地证实断路。断路可能会由使用油或真空作为中断媒介的高压负载断流器(开关)造成。真空开关具有极长的寿命，和耐受电击穿造成的退化的电弧。但是，真空开关的接点包含在一个密封的陶瓷瓶内，其通/断状态不能够被可视证实。
可以使用油开关提供可视证实。油开关通常设计和放置在充油箱的窗口附近，来提供要求的可视断路。然而，如果油开关用于接通负载电流，那么油开关可能被损坏。例如，油开关内的电击穿可以通过减少油的绝缘性能以及通过产生爆炸气体来严重损坏油开关。此外，电击穿可以使油炭化，使油长时间不透明，丧失可视证实断路的能力。
发明内容
在一个基本方面，一种联锁机构保证第一开关部切换到第一位置，除非第二开关处于第二位置，保证第二开关不从第二位置切换，同时第一开关位于第一位置。该联锁机构包括一个具有槽口的活动体，该槽口使活动体的位置与第二开关的切换相关联。当开关位于第二位置时，活动体的关联位置使槽口处于接合位置，当开关不位于第二位置时，使槽口脱离接合状态。该联锁机构还包括一个杆，该杆构造和设置用来在第一开关位于第一位置时与活动体的槽口接合，当第一开关从第一位置切换时与活动体的槽口脱离接合状态。当杆与活动体的槽口接合时，该杆阻挡活动体在第一方向上运动，防止第二开关从第二位置切换。当活动体的槽口不处于接合位置时，杆可以不与槽口接合，防止了第一开关切换到第一位置。
这些设备可以具有下述一个或一个以上的特点。例如，第一开关可以包括一个一级真空开关，第一开关的第一位置可以对应于一级真空开关的闭合位置。第二开关例如可以包括一个二级安全开关(例如一个油浸式开关)，该第二开关的第二位置可以对应于二级安全开关的闭合位置。一级真空开关和二级安全开关都可以在断开位置和闭合位置之间进行切换。
通过设置油开关与真空开关串联连接的联锁机构，高压开关设备可以兼具真空开关的长工作寿命和油开关的可视证实功能。在这样构成的一种高压开关设备中，真空开关执行一级切换功能，油开关执行二级切换功能。该联锁机构保证真空开关在负载状态下切换，保证油开关在负载已经被真空开关卸下之后和负载被真空开关恢复之前被切换。通过使用联锁机构保留了油开关接点通/断状态的可视能力，从而防止油开关在切换时的击穿。
在一种设备中，该联锁机构的活动体可以包括一个可旋转的圆柱体或一个与转轴连接的环形凸轮。另一种情况下，槽口可以包括一个进入旋转圆柱体或环形凸轮的基本为放射状的槽口。在圆柱体或环形凸轮中的槽口可以被构造和设置用于给杆基本提供一个直角。该杆可以包括一个与位于第一端的枢点转动连接并构造和设置成在槽口位于接合位置时旋转进入或转出槽口的杆。
在另一种设备中，该活动体包括一个构造和设置成纵向移动的平面体。该平面体可以包括一个朝该杆定向的第一平表面，该第一平表面可以包括该槽口。还可以有一个包括主动齿的平面体第二表面。主动齿可以与主动链轮传动机构接合，以便使平面体纵向运动。
平面体内的槽口可以包括一个在平面体第一平表面内的刻痕，该刻痕构造和设置成与该杆接合。槽口还可以包括一个在平面体第一表面内的切口，该切口延伸通过平面体的厚度，并且构造和设置成与该杆接合。该杆可以构造和设置成基本垂直于平面体移动，并在槽口位于接合位置时进出该槽口。
在另一种变型中，该平面体包括一个位于平面体第一平表面内的纵槽。该槽构造和设置成接收该杆，并包括侧面的槽口构造和设置成与该杆接合的槽部分。该杆可以被构造和设置成相对于平面体纵向移动方向和该槽横向移动。这还可以在槽口位于接合位置时使该杆移动进出该槽口。
第一切换机构可以构造和设置成切换第一开关，连接机构可以设置用来使杆的运动与第一开关的操作相连接。第二切换机构可以构造和设置成用以切换，第二开关和连接机构可以设置用来使活动体的运动与第二开关如第二开关的短轴的操作相关联。
图1是使用与一组一级高压开关联锁的二级安全开关来提供可视接触断路器的高压电开关设备的示意图。
图2A和图2B分别是包括一个凸轮型安全联锁机构的高压开关设备的俯视图和主视图，其中安全开关由位于箱前板上的杆式手柄操纵。
图3是包括一个凸轮型安全联锁机构、一个闭合真空开关和一个由一个杆式手柄操纵的闭合安全开关的高压开关设备的侧视图。
图4是包括一个凸轮型安全联锁机构、一个断开真空开关和一个由一个杆式手柄操纵的闭合安全开关的高压开关设备的侧视图。
图5是包括一个凸轮型安全联锁机构、一个链驱动的由一个杆式手柄操纵的闭合真空开关和一个由一个杆式手柄操纵的闭合安全开关的高压开关设备的侧视图。
图6是包括一个凸轮型安全联锁机构、一个断开真空开关和一个由一个杆式手柄操纵的断开安全开关的高压开关设备的侧视图。
图7A和图7B分别是包括一个凸轮型安全联锁机构的高压开关设备的俯视图和主视图，其中安全开关由位于箱侧板上的转动手柄操纵。
图8A和图8B分别是包括一个凸轮型安全联锁机构的高压开关设备的俯视图和主视图，其中安全开关由位于箱前板上的转动手柄操纵。
图9A和图9B分别是包括一个刻痕槽口(图9A)和一个切口槽口(图9B)平面结构型安全联锁机构的侧视示意图。
图10A和图10B分别是包括具有与杆接合的侧槽口的纵槽的平面结构型安全联锁机构的俯视图和主视图。
图11是包括一个凸轮型安全联锁机构、一个断开真空开关和一个位于接地位置并由杆式手柄操纵的安全开关的高压开关设备的侧视示意图。
各个附图中相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施例方式
为了进行说明，所描述的安全联锁机构与一级高压开关与串联的二级安全开关的切换元件联系在一起，防止使用二级安全开关切换负载。为了清楚地进行解释，开始先说明一级高压开关和二级安全开关的切换机构。对二级安全开关设备的工作也将进行解释，接着详细说明使一级高压开关和二级安全开关的操作联锁起来的机构。关于上述每一点，将从这些机构的普通元件、它们之间的高度关联进行解释，来详细说明这些元件的作用、构造和配置。
参照图1，高压开关设备100限定了一个在抽头110和电源115之间的电路105。该电路105包括一个与二级安全开关125(例如一个负载断路油浸式开关)串联的一级高压开关120(例如一个真空负载开关)。该一级高压开关120和二级安全开关125通过一个利用二级安全开关125防止电路105断开或闭合(“切换负载”)的安全联锁机构130联系在一起。
图2A和图2B表示一种包括一个含有绝缘介质(例如高压开关油、空气、六氟化硫气体)的箱2005的高压开关设备100。箱2005还包括一个从箱2005外部观察箱2005内部的窗2010。安装在箱2005内和由绝缘介质保卫的是一个与安全开关2020串联连接的真空开关2015(一级高压开关)。该安全开关2020可以位于箱2005内，并可以通过箱上的窗2010看见。
参照图3，每一个真空开关2015和安全开关2020可以被构造成通过分离的切换机构3010，3030的工作来切换。该切换机构3010，3030可以包括数个位于箱2005外部的杆式手柄3011，3031。为了配合杆式手柄3011，3031，箱2005还可以包括一个或一个以上的对箱2005内部开放的外突结构3050，3055(“高频高压电源屏蔽罩”)，该结构限定了绝缘介质占据的一部分空间。
真空开关机构3010可以包括一个用来切换真空开关2015的真空杆式手柄3011。该真空杆式手柄3011可以与第一真空轴3012非转动连接。第一真空轴可以通过第一真空高频高压电源屏蔽罩3050的侧板3051，并可以转动安装在第一真空高频高压电源屏蔽罩3050的内部。第一真空连接件3013可以与第一真空轴3012连接。第一真空轴3012还可以与连接到一个真空开关切换连接件3015的第二真空连接件3014连接，该真空开关切换连接件3015与真空开关2015在真空开关枢轴点3016连接。真空撑条连接件3017可以将第二真空连接件3014长度中点3018枢轴连接至可以被安装在箱2005一个壁上的支架3019上。
参照图4，该真空杆式手柄3011可以向下旋转，这使得第一真空轴3012沿逆时针方向转动，接着引起第一真空连接件3013逆时针和向外/向上转动。第一真空连接件301 3的转动引起第二真空连接件3014大致朝真空开关2015移动，并接着引起真空开关切换连接件3015绕真空开关枢轴点3016顺时针转动，从而使真空开关切换连接件3015与真空开关2015连接。这样依次引起真空开关2015切换到断开状态。
换言之，参照图5，该真空杆式手柄3011可以非转动地连接到第一真空轴3012上，该第一真空轴3012可以包括一个第一真空链轮传动机构505。在该设备中，主动链510使第一真空轴3012的转动与真空撑条连接件3017联系在一起，并包括一个非转动连接的第二真空链轮传动机构515。
参照图3，安全切换机构3030包括一个用于切换该安全开关2020的安全杆式手柄3031。该安全杆式手柄3031还与第一安全轴3032非转动连接。第一安全轴3032通过第一安全高频高压电源屏蔽罩3055的侧板，并转动安装在第一安全高频高压电源屏蔽罩3055内。该第一安全轴3032还可以包括一个第一安全链轮传动机构3033，安全主动链3034绕第一安全链轮传动机构3033转动。该安全主动链3034与连接安全开关2020的短轴3040的第二安全链轮传动机构3035连接。
该短轴3040包括一个径向安装在短轴3040上的电接点3041，用来在短轴3040转动时与其它电接点(例如接点3042，3043)转动接触或脱离接触。其它接点3042，3043径向安装在短轴3040周围，但是与短轴3040有距离，并且不接触短轴3040。其它接点包括一个使电路与真空开关3042连接的接点和/或一个使电路与大地3043例如与箱2005的壳体接触的接点。
参照图6，该安全开关3031可以构成为利用短轴3040的转动引起安全开关2020断开或闭合。例如，该安全杆式手柄3031可以从其闭合位置朝下转动，引起第一安全轴3032逆时针转动。第一安全轴3032的逆时针转动通过安全链轮传动机构3033，3035和安全主动链3034机构传递给短轴3040，从而引起安全开关2020从闭合位置移动到断开位置。
换言之，参照图7A和图7B，该安全开关2020可以由一个位于箱2005侧面或位于箱2005侧面凹槽710内的第一转动手柄705操纵，并与安全开关2020的短轴3040直接连接。参照图8A和图8B，该安全开关2020还可以由一个位于箱2005前部或位于箱2005侧面凹槽(未示出)内的第二转动手柄805操纵，并通过斜齿轮815与该安全开关2020的短轴3040连接，将第二转动手柄805的转动运动传递给短轴3040。
再参照图3，该真空开关2015和安全开关2020的杆式手柄机构3011和3031可以利用一个杆和一个具有槽口的活动体如凸轮联锁机构3070联锁。该凸轮联锁机构3070可以包括一个连接至安全开关2020的短轴3040上的环形凸轮3072。槽口3074可以从环形凸轮3072上移开。该槽口3074可以包括例如一个与凸轮3072的纵轴和短轴3040平行的径向切口，相对于凸轮3072的转动方向在凸轮3072的表面内建立一个近似直角的台阶。
该凸轮联锁机构3070还可以包括一个枢轴连接于第一联锁枢轴3078第一端的杆(例如联锁杆3076)，用于使凸轮3072与第二接触端3076a基本接触。
现在参照图9A和图9B，其它联锁设备可以包括例如一个利用连接短轴3040的齿轮910引导运动的纵向活动平面结构905，该齿轮910可以通过平面结构905内的齿轮齿915与平面结构905连接。该平面结构905可以包括一个槽口920，杆925可以相对于平面结构905垂直移动，当杆位于接合位置，例如与槽口920成一条直线时与槽口920接合或脱开。该槽口920可以包括例如一个如图9A所示的在平面结构905内的刻痕930，或者如图9B所示在平面结构905内的切口935。
在又一种设备中，参照图10A和图10B，该平面结构905包括一个几乎延伸过该平面结构905长度和穿过该平面结构905的槽1005。在该设备中，当平面结构905纵向移动时，杆925位于槽1005内。然而，该杆925也可以设置成相对于平面结构905的纵向移动方向1015横向移动1010，使得当杆925位于接合位置如与槽口1020成一条直线时，杆925与1005内的横槽口1020(如图10A所示)接合或脱开。
再参照图3的凸轮联锁机构，联锁连接件3080可以在真空开关2015通过提升真空杆3011而闭合时与杆(例如联锁杆3076的接触端3076a)接合，再参照图4，当真空开关2015通过降低真空杆3011而断开时，联锁杆3076的接触端3076a上升。
图3表示联锁连接件3080可以连接例如真空撑杆连接件3017，该真空撑杆连接件将支架3019连接到第二真空连接件3014。该真空撑杆连接件3017可以非转动连接到连接轴3082上，连接轴3082连接至支架3019。连接轴3082可以与第一连接件3084的第一端非转动连接。第一连接件3084的第二端依次与第二连接件3086的第一端转动连接。第二连接件3086的第二端与联锁杆3074的中点枢轴连接。
现在参照图4，断开该真空开关2015导致第二真空连接件3014大致朝真空开关2015水平移动。第二真空连接件3014的水平移动依次引起真空撑杆连接件3017逆时针转动，该转动通过连接轴3082传递给第一连接件3084。第一连接件3084的逆时针转动引起第二连接件3086大体向上移动。第二连接件3086的向上运动引起联锁杆3076逆时针转动，从凸轮3072提起联锁杆3076的接触端3076a。同样，闭合真空开关2015降低了与凸轮3072接触的联锁杆3076的接触端3076a。
再参照图3，在初始状态下，当槽口3074位于接合位置例如与联锁杆3076成一条直线时，联锁杆3076的接触端3076a可以位于(接合)槽口3074内。联锁杆3076与槽口3074的接合表明真空开关2015和安全开关2020都闭合。采用这样的布置，联锁杆3076的接触端3076a防止了凸轮3072和短轴3040逆时针转动。还可以包括一个防止短轴3040从安全开关2020(表示在图3中)的闭合位置逆时针转动和/或从安全开关2020(表示在图11中)的接地位置逆时针转动的限制器(未示出)。因此，在真空开关2015闭合时有效防止了安全开关2020切换为断开状态。
换言之，再参照图4，利用真空切换机构3010和联锁连接件3080，联锁杆3076的接触端3076a可以被提高，与凸轮3072脱离，因此表明该真空开关2015断开。参照图6和11，联锁杆3076的接触端3076a可以使短轴3040从该提升位置转动到安全开关2020的断开或接地位置。
当该安全开关2020断开或接地时，槽口3074位于从联锁杆3076的接触端3076a转动后的位置，联锁杆3076的接触端3076a充满凸轮3072的全部半径。因此，当安全开关2020断开或接地时，凸轮3072的充满半径阻止联锁杆3076的接触端3076a朝下运动，在安全开关2020断开或接地时防止真空切换机构3010使真空开关2015闭合。
图9A-图10B的其它联锁设备可以用与凸轮联锁机构相同的方式与一级高压开关和二级安全开关相关联。
权利要求
1.一种联锁机构，其保证第一开关不切换到第一位置，除非第二开关处于第二位置，保证第二开关不从第二位置切换，同时第一开关位于第一位置，该联锁机构包括一个具有槽口的可活动体，该槽口构造和设置成使活动体的位置与第二开关的切换关联，其中当第二开关位于第二位置时，活动体的关联位置使槽口处于接合位置，当第二开关不位于第二位置时，使槽口脱离接合状态；一个杆，该杆构造和设置用来在第一开关位于第一位置时与活动体的槽口接合，当第一开关从第一位置切换时与活动体的槽口脱离接合状态；其中当该杆与活动体的槽口接合时，该杆阻挡活动体在第一方向上的运动，防止第二开关从第二位置切换，当活动体的槽口不处于接合位置时，杆不与槽口接合，防止了第一开关切换到第一位置。
2.如权利要求1所述的机构，其中第一开关的第一位置对应于第一开关的闭合位置。
3.如权利要求2所述的机构，其中第二开关的第二位置对应于第二开关的闭合位置。
4.权利要求1所述的机构，其中第一开关包括一个一级真空开关。
5.如权利要求4所述的机构，其中第二开关包括一个二级安全开关。
6.如权利要求5所述的机构，其中二级安全开关能够在闭合位置、断开位置和接地位置之间切换。
7.如权利要求5所述的机构，其中二级安全开关包括一个油浸式开关。
8.如权利要求5所述的机构，其中二级安全开关包括一个由六氟化硫气体浸渍的开关。
9.如权利要求1所述的机构，其中活动体包括一个转动圆柱体。
10.如权利要求9所述的机构，其中该槽口包括一个在该转动圆柱体内的放射式槽口，并能够给该杆提供85度到95度的角度。
11.如权利要求1所述的机构，其中该活动体包括一个连接转轴的环形凸轮。
12.如权利要求11所述的机构，其中该槽口包括一个在该环形凸轮内的放射式槽口，并能够给该杆提供85度到95度的角度。
13.如权利要求9所述的机构，其中该杆包括一个与第一端的枢轴点转动连接并构造和设置成当该槽口位于接合位置时转动进出该槽口的杆。
14.如权利要求1所述的机构，其中第一切换机构构造和设置成切换该第一开关。
15.如权利要求14所述的机构，其中第二切换机构构造和设置成切换该第二开关。
16.如权利要求15所述的机构，其中第一连接机构构造和设置成使杆的运动与第一开关的操作相关联。
17.如权利要求16所述的机构，其中第二连接机构构造和设置成使活动体的运动与第二开关的操作相关联。
18.如权利要求17所述的机构，其中第二连接机构包括一个第二开关的短轴。
19.一种机构，其保证第一开关不切换到第一位置，除非第二开关处于第二位置，保证第二开关不从第二位置切换，同时第一开关位于第一位置，该机构包括一个第一联锁装置，其构造和设置成通过第二开关的切换与一个槽口位置相关联，其中该第一联锁装置在该第二开关位于第二位置时使该槽口位于接合位置，在该第二开关不位于第二位置时使该槽口脱离该接合位置；一个第二联锁装置，其构造和设置用来在第一开关位于第一位置时与通过第一联锁装置定位的槽口接合，并在该第一开关从该第一位置切换时与通过该第一联锁装置定位的槽口脱离接合状态；其中当第二联锁装置与通过第一联锁装置定位的槽口接合时，防止第二开关从第二位置切换，当通过第一联锁装置定位的槽口不位于该接合位置时，第二联锁装置不能够与该槽口接合，且防止第一开关从第一位置切换。
全文摘要
本发明涉及一种真空断流器和带可视接触断路器切断开关间安全联锁机构,其包括一具有槽口的活动体,槽口使活动体的位置与第二开关的切换关联。当第二开关位于第二位置时,活动体的关联位置使槽口处于接合状态,当第二开关不位于第二位置时,使槽口脱离接合状态。联锁机构还包括一个杆,杆构造和设置用来在第一开关位于第一位置时与活动体的槽口接合,当第一开关从第一位置切换时与活动体的槽口脱离接合状态。当杆与活动体的槽口接合时,杆阻挡活动体在第一方向上的运动,因此防止第二开关从第二位置切换,当活动体的槽口不处于接合位置时,杆可以不与槽口接合,防止第一开关切换到第一位置。
文档编号H01H9/20GK1373487SQ02106590
公开日2002年10月9日 申请日期2002年2月28日 优先权日2001年2月28日
发明者米格尔·博尼法西奥·雅玛特 申请人:麦克劳-爱迪生公司