一种超高速机械开关及其开关断口的制作方法与工艺

本发明涉及高压直流输电设备领域，尤其涉及一种超高速机械开关及其开关断口。

背景技术：
现有的高压开关设备根据电压等级的不同，断口具有不同的行程、开距、超程等参数，这样的断口结构决定了开关的分闸时间大都在20ms以上，并且在现有的结构基础上，想要提高分闸时间只能提高开关的分闸速度。超高速机械开关要求的分闸时间≤2ms，因此如果采用现有的开关断口结构，需要把开关的分闸时间提升10倍以上，也就是要把开关的分闸速度至少提高10倍，然而，这种速度提升幅度是不现实的。公告号为CN102737877A的发明专利公开了一种具有两组接触元件的开关，该快速开关包括两个导电端子，两个切换组件位于两个到点端子之间，每个切换组件包括一组三个接触元件，每个接触元件由板形绝缘载体、位于板形绝缘载体上的传导元件以及制动器杆组成，两组接触元件相互插合，并向相对或相反方向运动，当接触元件运动到传动元件相互接触位于一条直线上时，形成连接两个端子的传导路径，导通两个端子实现合闸，当接触元件运动到传动元件彼此相互错开时，两个端子断开。该发明的开关采用交错设置的传导元件的相对运动实现导电端子的导通和断开，两组接触元件均由三个并列设置，减轻了断口的重量，能够在分合闸时达到较快的速度。然而，该发明的开关在分合闸时传导元件的加速度和速度较大，由于板型促动器杆的刚性有限，在较大的速度和加速度条件下容易发生颤动和变形，很容易在合闸时造成冲击或碰撞损坏断口，造成分合闸失效，开关的使用寿命较短。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种传导元件不易损坏，使用寿命长的超高速机械开关；同时，本发明还提供一种应用于超高速机械开关的开关断口。本发明的超高速机械开关采用如下技术方案：一种超高速机械开关，包括开关外壳，开关外壳内设有开关断口，所述开关断口包括两个导电端子以及位于两个导电端子之间的两个差动板组，两个差动板组分别传动连接有操动机构，两个差动板组均包括一个或两个以上相互交错插合的绝缘插板，两个差动板组的绝缘插板上设有能够相互错开或能够排成一列导通两个导电端子的导电元件，在分闸方向上于导电端子的前侧位置处设有绝缘导向块，所述绝缘导向块上具有在分合闸方向上导向绝缘插板移动，在垂直于分合闸方向上限制绝缘插板移动的导向面。所述导电端子的外周设有屏蔽环，所述绝缘导向块具有与屏蔽环的外凸的弧面吻合配合的接触面。所述导电元件上设有在与绝缘插板浇铸固连时用于增大接触面积的连接凸块。所述导电元件面向导电端子的两个侧面中至少有一侧面上设有安装槽，所述安装槽中装有用于在合闸时增加相邻两个绝缘插板上相互接触的导电元件通流能力的表带触指。所述导电端子外周通过环形法兰连接屏蔽环，所述环形法兰具有于导电端子轴向延伸用于与绝缘插板上的导电元件接触导通导电端子的对接端。本发明的开关断口采用如下技术方案：一种开关断口，包括两个导电端子以及位于两个导电端子之间的两个差动板组，两个差动板组均包括一个或两个以上相互交错插合的绝缘插板，两个差动板组的绝缘插板上设有能够相互错开或能够排成一列导通两个导电端子的导电元件，在分闸方向上于导电端子的前侧位置处设有绝缘导向块，所述绝缘导向块上具有在分合闸方向上导向绝缘插板移动、在垂直于分合闸方向上限制绝缘插板移动的导向面。所述导电端子的外周设有屏蔽环，所述绝缘导向块具有与屏蔽环的外凸的弧面吻合配合的接触面。所述导电元件上设有在与绝缘插板浇铸固连时用于增大接触面积的连接凸块。所述导电元件面向导电端子的两个侧面中至少有一侧面上设有安装槽，所述安装槽中装有用于在合闸时增加相邻两个绝缘插板上相互接触的导电元件通流能力的表带触指。所述导电端子外周通过环形法兰连接屏蔽环，所述环形法兰具有于导电端子轴向延伸用于与绝缘插板上的导电元件接触导通导电端子的对接端。本发明的超高速机械开关在分闸方向上于导电端子的前侧位置处设有绝缘导向块，绝缘导向块上具有在分合闸方向上导向绝缘插板移动，在垂直于分合闸方向上限制绝缘插板移动的导向面，在绝缘插板高速的往复移动时，绝缘导向块通过导向面对绝缘插板的侧面贴合导向，防止绝缘插板在垂直于板面方向的颤动和变形，在绝缘插板分合闸运动时提高了两个差动板组的插合稳定性和精度，更有效的防止绝缘插板损坏，提高了使用寿命。进一步地，导电元件上设有连接凸块，绝缘插板上设有与连接凸块对应的插接槽，这样在导电元件和绝缘插板固定连接时，通过连接凸块和插接槽的相互配合增大了连接面积，从而提高了连接强度，在导电元件随绝缘插板做高速运动、高加速度运动时，不容易脱离或损坏。进一步地，差动板组上的导电元件侧面设有用于安装表带触指的安装槽，安装槽中安装有表带触指，由于表带触指具有一定的弹性，在差动板组相对运动分合闸时，减小了导电元件的冲击和磨损，同时，差动板组的多个绝缘插板上的导电元件排成一列并通过表带触指相互接触形成连通两个导电端子的电流通道，导电元件通过表带触指接触导电增大了同流面积，提高了通流能力，进一步地，两个相邻导电元件上的表带触指之间的接触为平面接触，在两个差动板组相对移动分合闸过程中，即使两个相邻的绝缘插板产生了相对位移误差或错位，也能通过表带触指导通电流回路，不影响开关的合闸。附图说明图1为本发明一种超高速机械开关的实施例的结构示意图；图2为本发明一种开关断口的实施例结构的示意图；图3为图2中差动板组的结构示意图；图4为图2中绝缘插板的结构示意图；图5为图2中绝缘导向块的结构示意图。具体实施方式本发明的一种超高速机械开关的实施例；如图1-5所示，包括绝缘筒体6，绝缘筒体6的上下两侧对称设有两个分别连接有导电端子4的绝缘盆子5，绝缘筒体6的左右两端分别设有两个开关拉杆操动机构，两个导电端子4上下相对间隔设置，两个导电端子4之间左右相对设有两个差动板组1，其中，差动板组1包括三个并列平行设置的绝缘插板，绝缘插板的具体数量可以根据实际需要设置。三个绝缘插板左右延伸且其左端共同对齐固定在由轻质金属材料支撑的传动连接座111上，传动连接座111的左端用于与操动机构传动连接，三个绝缘插板结构相同且均由长度较长的100段、长度较短的110段、连接100段和110段的第一导电元件91以及连接在110段的右端的第二导电元件92构成，其中，第一、第二传导元件91、92均为铜块，第一导电元件91的左右两侧分别设有分别向左右两侧延伸的连接凸块911，第二导电元件92的一侧设有向该侧延伸的连接凸块921，100段的左端通过浇铸固连在传动连接座111上并列设置的三个与其厚度相同的安装槽中，100段的右端通过浇铸连接在第一导电元件91左侧的连接凸块911上，110段的左右两侧分别通过浇铸连接在第一导电元件91右侧的连接凸块911上和第二导电元件92一侧的连接凸块922上，第一、第二导电元件91、92的下表面上设有内凹的安装槽，安装槽中装有表带触指93，当然，在其他实施例中，第一、第二导电元件91、92上的安装槽可以设于上表面，将表带触指安装在导电元件的上表面，或者在第一、第二导电元件91、92的上下表面都设有安装槽，此时，导电元件的上下表面都安装表带触指。100段的上下表面分别对称设有内凹的长槽11，长槽11减轻了绝缘插板100段的质量，在操动机构的驱动力一定的情况下，减轻绝缘插板的质量就大大提高了绝缘插板的加速度，这样就更能满足超高速机械开关分合闸的时间要求。两个差动板组1的绝缘插板的长度较短的110段相互插合在一起且左侧的差动板组1的三个中的其中两个绝缘插板的110段插在右侧的差动板组1的三个绝缘插板的110段之间的间隙内，上下两个导电端子4为中空的圆柱型导电杆，两个导电端子4的外周分别设有垂直于导电端子轴线的环形法兰41，两个导电端子4的环形法兰41上分别安装有屏蔽环2，上下两个屏蔽环使两个导电端子之间的电场分布更均匀。每个环形法兰41上分别设有一对沿导电端子轴线方向延伸的对接端411，每对的两个对接端左右间隔，每个对接端411在垂直于导电端子轴线的截面上的形状和导电元件相同，两个差动板组在操动机构的驱动下左右相对运动而使两个差动板组的每个绝缘插板上的两个导电元件在上下方向排成两列并形成两个导电通路时，两个导电通路的上下两端恰好分别与上下两对对接端411接触，上下两对对接端411分别连通导电元件和上下两个导电端子，此时，即为合闸位置；差动板组在操动机构的驱动下左右相对运动而使两个差动板组的每个绝缘板上的两个导电元件相互错开而并不对应接触时，两个导电端子之间并没有形成导电通路，此时，即为分闸位置。上下两个环形法兰41上的两对对接端411方向相对且其上下方向的端面上分别设有内凹的安装槽，该安装槽中装有表带触指93，在合闸位置时，对接端411上的表带触指用于与两个差动板组的最上侧和最下侧的两个绝缘插板上的导电元件接触，在导通电路时，能够承受更大电流，同时提高了合闸时，导电元件和对接端之间通流的稳定性。两个差动板组分别在操动机构的作用下相向运动实现分闸，向相背离的方向运动实现合闸，左侧的差动板组最下方的绝缘插板位于两个差动板组插合位置的最下方，因此，上导电端子上的一对两个对接端411的左侧分别设有两个绝缘导向块3，下导电端子上的一对两个对接端411的右侧分别设有两个绝缘导向块3，绝缘导向块上3具有在分合闸方向上导向绝缘插板移动、在垂直于分合闸方向上限制绝缘插板移动的导向面，其中，绝缘导向块3为具有水平导向边和竖直固定边的L型块，竖直固定边上设有用于固定在导电端子上的固定连接孔，当然，在其他实施例中，为了结构紧凑、合理利用有限的空间，可以将绝缘导向块的靠近屏蔽环的一面设为与屏蔽环的外凸圆弧面吻合配合的弧面，此时可将绝缘导向块的弧面与屏蔽罩贴合固定。上方两个绝缘导向块3的导向面与右侧差动板组的绝缘插板的上表面平齐，下方两个绝缘导向块3的导向面与左侧差动板组的绝缘插板的下表面平齐，这样在两个差动板组分闸或合闸运动时，绝缘导向块3能够对左右两个差动板组的最上方和最下方的两个绝缘插板进行导向，同时也限制绝缘插板在垂直于分合闸方向上的移动，防止在分合闸的高速运动过程中，绝缘插板在上下方向的颤动和变形，采用向相对方向运动实现分闸，向相反方向运动实现合闸的方式，保证不管在分闸位置和合闸位置以及在分合闸运动的过程中，两个差动板组的绝缘插板始终插合在一起，绝缘插板和绝缘插板之间也具有一定的导向作用，避免了采用分闸时两个差动板组相互分离，合闸时两个差动板组相互靠近运动的方式中因其中一个绝缘插板变形而在合闸过程中没有对准插合缝隙而发生碰撞撞坏其他绝缘插板的问题。当然，本实施例中，考虑到左侧的差动板组下方的绝缘插板位于插合位置处两个差动板组的最下方，且在分闸过程中左侧的差动板组向右运动，将下导电端子上的绝缘导向块3设在对接端子的右侧，在其他实施例中，当左侧的差动板组的上方的绝缘插板位于两个差动板组插合位置的最上方时，可将上导电端子的两个绝缘导向块设在上对接端的右侧，相应的，将下导电端子的两个绝缘导向块设在下对接端的左侧。本发明的一种开关断口实施例：如图2-5所示，其具体结构与上述超高速机械开关实施例中的开关断口结构相同，此处不再赘述。