断路器与三工位开关连锁装置及断路器‑三工位开关装置的制作方法

本发明涉及高压电器领域，特别是涉及到了一种断路器与三工位开关连锁装置及断路器-三工位开关装置。

背景技术：

断路器和三工位开关是输电电路中配套使用的两种开关装置。由于各自的特性和功能的差异，在实际应用中，要求断路器与三工位开关之间必须具备一定的相对开合关系，否则便会引起故障，带来极大的损失。

断路器与三工位开关之间的特定相对开合关系是通过断路器与三工位开关连锁装置来实现的，其将断路器与三工位开关之间的操作进行互锁，以此保证二者之间能够有特定的开合关系。目前的断路器与三工位开关连锁装置，都是在断路器可靠合闸时才能实现可靠自锁和闭锁三工位开关的功能，一旦断路器在合闸过程中出现卡死现象，则由于断路器尚未合闸到位，此时便会出现连锁装置不到位的情况，此时的断路器的合闸没有被锁定，三工位开关也没有被锁定，一旦断路器自动重合闸或者手动操作三工位开关，便会出现严重的电气故障。另外，当断路器处于分闸位置时，要求三工位开关活门必须完全打开才能闭锁断路器的合闸操作，上述情形均会给现场检修带来安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种断路器与三工位开关连锁装置，以解决断路器与三工位开关在操作过程中无法中途互锁的问题。

同时，本发明的目的还在于提供一种使用上述连锁装置的断路器-三工位开关装置。

为实现上述目的，本发明的断路器与三工位开关连锁装置采用以下技术方案：

方案1：断路器与三工位开关连锁装置，包括侧板以及安装在侧板上的脱扣组件、断路器重合闸自锁组件和三工位开关连锁组件，所述脱扣组件包括合闸触发拐臂，断路器重合闸自锁组件包括重合闸闭锁触发拐臂，三工位开关连锁组件包括闭锁三工位触发拐臂，所述合闸触发拐臂、重合闸闭锁触发拐臂和闭锁三工位触发拐臂为同轴、同步的转动式拐臂，合闸触发拐臂沿合闸操作的动作方向依次设有刚合位置和合闸位置，重合闸闭锁触发拐臂和闭锁三工位触发拐臂各自的触发时机均在合闸触发拐臂到达刚合位置之前。

方案2：在方案1的基础上，脱扣组件还包括合闸脱扣件、合闸脱扣连接件、定位件和凸轮，所述合闸脱扣件、合闸脱扣连接件和定位件依次连接而构成四连杆机构，凸轮能够被定位件以顶撑的方式限定储能位置，凸轮解限位后能够以凸轮面与合闸触发拐臂配合压动拐臂组件反向转动。

方案3：在方案2的基础上，重合闸自锁组件还包括自锁连锁板，自锁连锁板沿与合闸触发拐臂转动轴线垂直的方向导向装配在侧板上并且具有连接件位部，当合闸脱扣连接件向合闸位置运动，并且自锁连锁板沿远离合闸触发拐臂的方向移动设定距离时，所述连接件限位部将与合闸脱扣连接件互顶限位，重合闸闭锁触发拐臂在随合闸触发拐臂转动时可向上顶动自锁连锁板上所设的弹性件，当合闸脱扣连接件复位时，自锁连锁板将会在所述弹性件的作用下动作并阻止合闸脱扣连接件再次进行合闸操作。

方案4：在方案3的基础上，所述连接件限位部由自锁连锁板的靠近合闸脱扣件的一端的折弯部构成，合闸脱扣连接件上设有与所述折弯部对应的折弯部。

方案5：在方案3的基础上，所述弹性件包括复位压簧，复位压簧套在一个导杆上，导杆为活动导杆并且其可活动方向与自锁连锁板的可活动方向相同，复位压簧顶在导杆与自锁连锁板之间。

方案6：在方案5的基础上，自锁连锁板与侧板之间设有复位拉簧，复位拉簧的最大拉伸行程对应的力值小于复位压簧初始固定位置对应的力值。

方案7：在方案3的基础上，三工位开关连锁组件还包括与闭锁三工位触发拐臂配合的闭锁三工位连锁板，闭锁三工位触发拐臂为钩式的拐臂，闭锁三工位连锁板与自锁连锁板同向的导向装配在侧板上并形成仅可由闭锁三工位连锁板带动自锁连锁板向远离重合闸闭锁触发拐臂的方向运动的单向传动结构。

方案8：在方案7的基础上，所述闭锁三工位触发拐臂的钩部具有沿钩部延伸的弧形的内侧面。

方案9：在方案8的基础上，所述闭锁三工位连锁板远离闭锁三工位触发拐臂的一端设有换向机构，所述换向机构包括固定板和导向装配在固定板上的、用于与三工位开关活门连接的行程板，行程板和闭锁三工位连锁板中的一个上设有弧形孔，另一个上设有与所述弧形孔配合的可径向移动的导销。

方案10：在方案9的基础上，连锁板可随三工位开关活门运动的行程大于闭锁三工位连锁板带动重合闸自锁连锁板运动到可限制合闸脱扣连接件运动的最小行程。

断路器-三工位开关装置采用以下技术方案：

方案1：断路器-三工位开关装置，包括断路器、三工位开关和连锁装置，连锁装置包括侧板以及安装在断路器的机构侧板上的脱扣组件、断路器重合闸自锁组件和三工位开关连锁组件，所述脱扣组件包括合闸触发拐臂，断路器重合闸自锁组件包括重合闸闭锁触发拐臂，三工位开关连锁组件包括与三工位开关的活门连接的闭锁三工位触发拐臂，所述合闸触发拐臂、重合闸闭锁触发拐臂和闭锁三工位触发拐臂为同轴、同步的转动式拐臂，合闸触发拐臂沿合闸操作的动作方向依次设有刚合位置和合闸位置，重合闸闭锁触发拐臂和闭锁三工位触发拐臂各自的触发时机均在合闸触发拐臂到达刚合位置之前。

方案2：在方案1的基础上，脱扣组件还包括合闸脱扣件、合闸脱扣连接件、定位件和凸轮，所述合闸脱扣件、合闸脱扣连接件和定位件依次连接而构成四连杆机构，凸轮能够被定位件以顶撑的方式限定储能位置，凸轮解限位后能够以凸轮面与合闸触发拐臂配合压动拐臂组件反向转动。

方案3：在方案2的基础上，重合闸自锁组件还包括自锁连锁板，自锁连锁板沿与合闸触发拐臂转动轴线垂直的方向导向装配在侧板上并且具有连接件位部，当合闸脱扣连接件向合闸位置运动，并且自锁连锁板沿远离合闸触发拐臂的方向移动设定距离时，所述连接件限位部将与合闸脱扣连接件互顶限位，重合闸闭锁触发拐臂在随合闸触发拐臂转动时可向上顶动自锁连锁板上所设的弹性件，当合闸脱扣连接件复位时，自锁连锁板将会在所述弹性件的作用下动作并阻止合闸脱扣连接件再次进行合闸操作。

方案4：在方案3的基础上，所述连接件限位部由自锁连锁板的靠近合闸脱扣件的一端的折弯部构成，合闸脱扣连接件上设有与所述折弯部对应的折弯部。

方案5：在方案3的基础上，所述弹性件包括复位压簧，复位压簧套在一个导杆上，导杆为活动导杆并且其可活动方向与自锁连锁板的可活动方向相同，复位压簧顶在导杆与自锁连锁板之间。

方案6：在方案5的基础上，自锁连锁板与侧板之间设有复位拉簧，复位拉簧的最大拉伸行程对应的力值小于复位压簧初始固定位置对应的力值。

方案7：在方案3的基础上，三工位开关连锁组件还包括与闭锁三工位触发拐臂配合的闭锁三工位连锁板，闭锁三工位触发拐臂为钩式的拐臂，闭锁三工位连锁板与自锁连锁板同向的导向装配在侧板上并形成仅可由闭锁三工位连锁板带动自锁连锁板向远离重合闸闭锁触发拐臂的方向运动的单向传动结构。

方案8：在方案7的基础上，所述闭锁三工位触发拐臂的钩部具有沿钩部延伸的弧形的内侧面。

方案9：在方案7的基础上，所述闭锁三工位连锁板远离闭锁三工位触发拐臂的一端设有换向机构，所述换向机构包括固定板和导向装配在固定板上的、与三工位开关活门连接的行程板，行程板和闭锁三工位连锁板中的一个上设有弧形孔，另一个上设有与所述弧形孔配合的可径向移动的导销。

方案10：在方案9的基础上，连锁板可随三工位开关活门运动的行程大于闭锁三工位连锁板带动重合闸自锁连锁板运动到可限制合闸脱扣连接件运动的最小行程。

本发明的有益效果是：由于重合闸闭锁触发拐臂和闭锁三工位触发拐臂各自的触发时机均在合闸触发拐臂到达刚合位置之前，因此，在断路器完全合闸之前和在三工位开关活门完全打开之前，断路器和三工位开关便均可以实现相应的自锁和互锁，由此解决了断路器与三工位开关在操作过程中无法互锁的问题。

附图说明

图1是断路器与三工位开关连锁装置的立体图；

图2是断路器与三工位开关连锁装置的主视图；

图3是断路器合闸脱扣过程中实现合闸到位时合闸脱扣组件和重合闸自锁组件位置的主视图；

图4是断路器合闸过程中开始实现自锁位置的主视图；

图5是断路器合闸过程中开始实现闭锁三工位开关（使三工位不能实现操作）位置的主视图；

图6是断路器合闸位置时三工位开关活门拉动行程板最大行程位置的主视图；

图7是断路器分闸位置时三工位开关开始实现可靠闭锁断路器合闸操作的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的断路器与三工位开关连锁装置的具体实施例，如图1至图7所示。

此处首先介绍该装置的构成部分以及各部分的结构及作用。该装置具体包含了三个主要组成部分，它们分别为脱扣组件、断路器重合闸自锁组件和三工位开关连锁组件，此三个部分均是安装在断路器的机构侧板上。该装置的设计思路是：根据脱扣组件的安装位置和脱扣原理来设计和布置断路器重合闸自锁组件，根据断路器重合闸自锁组件的安装位置和自锁原理来设计和布置与三工位开关连锁组件。

脱扣组件主要用于断路器的合闸操作，图1、2、3、4、6、7均显示了脱扣组件的构成及排布连接关系。具体参照图2所示，脱扣组件包括凸轮1、轴承2、合闸脱扣件3、合闸脱扣连接件4、定位件5、合闸触发拐臂14和合闸滚轮15。其中轴承2装配在凸轮1的一个侧面上，形成了凸轮1相应侧的可用于支撑的结构，起到类似于支点的作用。合闸脱扣件3为脱扣组件的输入端，使用时，由合闸脱扣件3处进行操作，在本实施例中，合闸脱扣件3具体采用的是合闸脱扣板，为了方便操作，合闸脱扣板的一侧还以弯折的方式设计了耳沿。合闸脱扣连接件4起到连接合闸脱扣件3与定位件5的作用，此处合闸脱扣连接件4具体也是采用的板式结构，为合闸脱扣连接板。定位件5主要起到对凸轮1进行限位的作用，本实施例中，定位件5为角形件，当然，在其它实施例中，定位件5还可以采用直杆或者圆弧杆，此种情况下，所带来的后果仅仅是增大了装置的体积，但是其也是可以起到对凸轮进行限位的作用的。由图1可知，合闸脱扣件3、合闸脱扣连接件4、定位件5依次连接并形成了四连杆机构。合闸触发拐臂14用于触发机构以使断路器进行合闸动作，其结构及原理为现有技术，此处不予赘述。合闸滚轮15安装在合闸触发拐臂14的一侧处，其用于与释放的凸轮1的凸轮面配合以减小合闸触发拐臂14与凸轮1配合处的磨损和降低二者配合处出现卡滞的风险，见图3。

在使用的过程中，当按动合闸脱扣件3时，则定位件5将会在合闸脱扣连接件的作用下动作并移开轴承2，解除对凸轮1的限位，此时储能的凸轮1将会发生转动并带动合闸触发拐臂14一起动作，进而便可完成对断路器的合闸操作。

断路器重合闸自锁组件包括第一定位螺钉6、重合闸自锁连锁板8、第一固定销轴9、重合闸闭锁触发拐臂10、连锁缓冲螺钉11、复位压簧12和第一复位拉簧7。第一定位螺钉6固定在机构侧板上，其具体固定方式可根据需要选择，如焊接、螺纹连接等。重合闸自锁连锁板8通过第一定位螺钉6安装在机构侧板上同时被第一定位螺钉6限定运动轨迹，此处重合闸自锁连锁板8与第一定位螺钉6配合的孔为长圆孔，由此使得重合闸自锁连锁板8可在机构侧板上沿直线往复运动，第一固定销轴9固定在重合闸自锁连锁板8上，其主要是为了实现与三工位开关连锁组件的联动，具体的下文会有详细介绍，此处暂不赘述。重合闸闭锁触发拐臂10与合闸触发拐臂14同轴线、同步的设置，此处二者是固定安装在同一个轴上，但需要强调的是，二者还可以是一体式的结构，当然它们并不局限于一体式结构，如分别制造后相互固定、相对固定等。连锁缓冲螺钉11导向移动装配在重合闸自锁连锁板8上，其导向移动方向与重合闸自锁连锁板8相对机构侧板运动的方向一致，复位压簧12套在连锁缓冲螺钉11上，当顶压连锁缓冲螺钉11时，若重合闸自锁连锁板8不动作，则复位压簧12压缩储能。第一复位拉簧7连接在重合闸自锁连锁板8与机构侧板之间。设置第一复位拉簧7的最大拉伸行程对应的力值小于复位压簧12初始固定位置对应的力值，保证第一复位拉簧7不会影响重合闸自锁连锁板8的向上（图1所示方位）运动。

在合闸过程中，重合闸自锁触发拐臂10将随合闸触发拐臂14一起转动，在转动的过程中，其将会与连锁缓冲螺钉11构成顶压配合关系，由于重合闸自锁触发拐臂10采用的是凸轮结构，因此可以给连锁缓冲螺钉11一个远离其轴线的驱动，如果不对重合闸自锁连锁板8的位置加以限制，则重合闸自锁连锁板8将会产生相应的移动。当然，当重合闸自锁触发拐臂10复位，对连锁缓冲螺钉11的作用消失时，第一复位拉簧7可以驱使重合闸自锁连锁板8复位。

设置重合闸闭锁触发拐臂10可触发重合闸自锁连锁板8运动的行程大于重合闸自锁连锁板8可限制重合闸脱扣连接件4需要的行程，重合闸闭锁触发拐臂10采用凸轮设计原理，重合闸自锁连锁板8靠近重合闸脱扣连接件4的一端处设置了折弯而成的连接件限位部，在重合闸闭锁触发拐臂10的作用下，断路器在到达刚合位置前重合闸脱扣连接件4就已经被重合闸自锁连锁板8限位；分闸状态时，在第一复位拉簧7的作用下，重合闸自锁连锁板8能够快速回位，避免影响下一次合闸操作。

三工位开关连锁组件包括闭锁三工位触发拐臂13、闭锁三工位连锁板16、行程板17、固定板18、第二定位螺钉19、第二复位拉簧20和第二固定销轴21。闭锁三工位触发拐臂13与合闸触发拐臂14同轴、同步，也是与合闸触发拐臂14固定安装在同一个轴上，其具体采用的是钩臂式结构，钩部采用圆弧形结构，钩部的内侧面形成沿钩部延伸的圆弧面，闭锁三工位连锁板16通过固定在机构侧板上的第二定位螺钉19与机构侧板配合，其与第二定位螺钉配合的孔为长圆孔，因此可以相对于机构侧板与重合闸自锁连锁板8形成同向的运动。闭锁三工位连锁板16底部焊接凸起位于闭锁三工位触发拐臂13圆弧钩部覆盖半径范围内，设置三工位开关活门带动闭锁三工位连锁板16运动的最大行程大于闭锁三工位触发拐臂13到位时闭锁三工位连锁板16可运动的行程，保证了在刚合位置前闭锁三工位触发拐臂13就可限制闭锁三工位连锁板16向上运动，从而限制三工位开关活门打开。另外，闭锁三工位连锁板16上还设有与第一固定销轴对应的长孔，第一固定销轴9位于三工位连锁板上的与之对应的长孔的底部（靠近闭锁三工位触发拐臂的一端）。第二复位拉簧20用于给闭锁三工位连锁板16提供远离闭锁三工位触发拐臂方向运动的力，第二固定销轴21的作用是为了实现闭锁三工位连锁板与机构侧板的连接，此处不予赘述。固定板18与行程板17之间导向配合，行程板17的导向方向与闭锁三工位连锁板16的运动方向互相垂直，因此闭锁三工位连锁板16上设置了导销，行程板上设置了弧形的导向孔，导销插在弧形的导向孔中一起构成了换向传动机构，同时，当行程板和闭锁三工位连锁板中的任意一个被锁死时，则另一个也不能动作。三工位开关活门带动闭锁三工位连锁板16运动的行程大于闭锁三工位连锁板16带动重合闸自锁连锁板8运动到可限制重合闸脱扣连接件4运动的最小行程，分闸位置时，三工位开关活门拉动行程板17运动，带动闭锁三工位连锁板16向上运动，带动重合闸自锁连锁板8向上运动，实现在三工位开关活门未完全打开时闭锁断路器合闸操作的功能，防止操作三工位开关时误合断路器。

闭锁三工位触发拐臂在随合闸触发拐臂转动的过程中，其“钩部”可钩住闭锁三工位连锁板，从而防止其发生移动。

下面介绍以上三部分之间的配合关系及相互作用的原理。

图2中合闸触发拐臂处于合闸位置，连锁装置的其它部分均处于初始位置，合闸操作时，按压合闸脱扣件实现凸轮脱扣，合闸过程中凸轮1压合闸滚轮15沿凸轮轮廓线逆时针运动，带动合闸触发拐臂14、重合闸闭锁拐臂10和闭锁三工位触发拐臂13沿逆时针运动，实现合闸操作。将第一固定销轴9焊接在重合闸自锁连锁板8上，闭锁三工位连锁板16与第一固定销轴9连接，建立了重合闸自锁连锁板8和闭锁三工位连锁板16相互影响的桥梁。将闭锁三工位连锁板16通过导销（螺钉）连接在行程板17上，行程板17通过螺钉连接在固定板18上，这样实现了将闭锁三工位连锁板16竖直方向运动的行程转化为行程板17水平运动的行程，将行程板17运动的行程与三工位开关活门运动行程相联系，实现了闭锁三工位连锁板16的运动由三工位开关控制。

如图3所示，合闸脱扣板3向左运动时，从可实现合闸脱扣到合闸脱扣板3运动到底的过程中，即使合闸脱扣的瞬间合闸触发拐臂10迅速到达可触发重合闸自锁或合闸位置，合闸脱扣连接件4端部所设的弯折的结构会压制重合闸自锁连锁板8向上运动，合闸触发拐臂10将顶压缓冲螺钉11使之向上运动，并将运动位移强加给复位压簧12使其压缩，直到合闸脱扣板3回位并脱离重合闸自锁连锁板8时，在复位压簧的作用下，重合闸自锁连锁板8迅速向上运动至合闸脱扣连接件的合闸操作运动路径，并实现重合闸可靠自锁。

合闸触发拐臂10在合闸运动方向上有即合位置（即将合闸位置）、刚合位置（刚刚合闸但没有完全到位）和合闸位置（合闸到位），如图4所示，合闸过程中合闸触发拐臂10沿逆时针运动到即合位置时，一旦合闸脱扣连接件4脱离重合闸自锁连锁板8时，即可实现重合闸可靠自锁。即合位置距离刚合位置13º，距离合闸位置25º。如果在刚合位置到合闸位置之间断路器出现合闸卡死的现象，此时断路器已经超前刚合位置13º实现可靠重合闸自锁，防止机构可再次进行合闸操作，对灭弧室内触头造成损坏。

如图5所示，合闸过程中闭锁三工位触发拐臂13沿逆时针运动到图示位置时，可实现可靠闭锁三工位开关（阻止三工位开关活门打开并进行操作）。图示位置距离刚合位置14º，距离合闸位置30º。如果在刚合位置到合闸位置之间断路器出现合闸卡死的现象，此时断路器已经超前刚合位置14º实现可靠闭锁三工位开关，防止线路接通情况下操作三工位开关，避免人身事故的发生。

如图6所示，第一固定销轴9焊接在重合闸自锁连锁板8上，闭锁三工位连锁板16连接在第一固定销轴9上，分闸状态时第一固定销轴9位于闭锁三工位连锁板16上长圆孔的下端。此时操作三工位开关时，拉动行程板17，在固定板的作用下，带动闭锁三工位连锁板16向上运动，闭锁三工位连锁板16通过第一固定销轴9带动重合闸自锁连锁板8向上运动，实现分闸状态三工位开关闭锁断路器合闸操作的功能。同时如图示位置，该位置是行程板运动到可以实现闭锁断路器合闸操作的位置，此时行程板只运动不到一半的行程，提高了三工位开关闭锁断路器合作操作的可靠性。

如图7所示，当断路器合闸过程中，闭锁三工位触发拐臂13一旦到位，带动闭锁三工位连锁板16只能在行程板17的作用下运动运动一段行程，图示位置即为闭锁三工位连锁板16向上运动的最高位置，同时也是行程板17可运动的最大行程位置，从而实现闭锁三工位开关活门不能打开，不能操作三工位开关。

断路器-三工位开关装置的实施例，该装置包括断路器、三工位开关和它们的连锁装置，其中断路器、三工位开关的结构为现有技术，此处不予赘述。连锁装置的结构与上述连锁装置的实施例的结构相同，此处不予赘述。