专利名称：高压开关柜的五防系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及高压开关柜，尤其是高压开关柜中的防误操作系统。
背景技术：
目前，供配电设备的高压开关柜主要由真空断路器、隔离开关、接地开关等操作元件，以及互感器等测量、保护元件组成供电回路。为避免出现因为误操作而造成的短路或人员触电、设备损坏、人员伤亡。GB/ T3906-91规定高压开关柜应具有完善的五个防误操作功能(1)防误分、合断路器；O) 防带负载误分、合隔离开关；(3)防人员误入带电间隔；(4)防带电合接地开关；(5)防接地开关合闸位置送电。现在，国内传统的高压开关柜，如HXGN-10高压开关柜，其隔离开关和联体真空短路器的防误操作普遍采用可移式程序锁；如专利号为ZL200910098805. 3中所示的。但是， 这种可移式程序锁因为移动程序部件可人为改变而变得不可靠，并且有多个孔与销的选择性插入配合，也容易卡滞而不可靠；还因为可移动部件有时会位移，致使其卡滞等导致使用不方便。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种工作性能可靠的高压开关柜的五防系统。本发明的具体技术方案是一种高压开关柜的五防系统，其特征在于包括断路器与隔离开关联锁机构，隔离开关与接地开关联锁机构，接地开关与断路器和隔离开关联锁机构，隔离开关与下门联锁机构，接地开关与下门联锁机构。所述的五防系统由五部分联锁机构构成程序联锁，当操作时必须按程序操作，程序正确，操作成功；操作程序不正确，操作不成功。也就是断路器分闸才能操作隔离开关，断路器合闸隔离开关锁死不能操作隔离开关。隔离开关合闸，下门及接地开关锁死不能操作接地开关及打开下门检修，接地开关合闸将断路器及隔离开关锁死不能操作断路器与隔离开关，断路器、隔离开关分闸，接地开关合闸打开下门检修，下门打开后接地开关锁死不能操作。高压开关柜五防系统的积极效果是隔离开关、断路器、接地开关能互动联锁，使联锁功能在操作过程中自然实现操作程序正确，操作成功，操作程序不正确，操作不成功。结构简单、机械灵活、功能可靠。机械结构零件简单，还有标准件在里面，零件加工简单，能在例如XGN15-12柜型进线柜、出线柜、PT柜等多种柜型里面使用。
图1是本发明的五防系统的立体结构示意4
图2为图1中的局部爆炸图；图3为本发明布置在开关柜上的立体结构示意图，其中隐藏了第三挡片；图4为图3中A部的局部放大图，其中隐藏了第三挡片；图5为图3的右视图；图6为图5中B部的局部放大图；图7为隔离开关操作手柄的立体结构示意图。
具体实施例方式如图1到7所示的高压开关柜的五防系统包括断路器与隔离开关联锁机构，隔离开关与接地开关联锁机构，接地开关与断路器和隔离开关联锁机构，隔离开关与下门联锁机构，接地开关与下门联锁机构，共五个部分。本发明的重要改进在于设置这五部分联锁机构组合构成操作程序正确，操作成功，操作程序不正确，操作不成功的程序联锁。至于每个部分则有多种实施方式可以实现功能。本发明仅提供优选的实施方式。第一部分所述的断路器60与隔离开关50联锁机构包括断路器60附带的合闸拐臂片1和隔离开关操作主轴13，合闸拐臂片1与竖拉杆3通过连接头2铰接连接，竖拉杆 3的另一端部与L形柺片4 一端铰接，L形柺片4中部铰接在第一支架5上，第一支架5固定在开关柜内壁，L形拐片4另一端与横拉杆6铰接，横拉杆6的另一端与第一挡片8端部铰接，第一挡片8中部铰接在挡片支架7上，第一挡片8的另一端在断路器60合闸状态挡在隔离开关操作主轴13的正前方。动作过程为断路器60分闸动作时，现有的断路器分合闸操作主轴必然要转动， 本发明就是利用其转动带动拐臂片1的自由端向上转动，竖拉杆3带动L形拐片4顺时针转动，横拉杆6带动第一挡片8逆时针转动而离开隔离开关操作主轴13的正前方位置，此时才可以用隔离开关操作手柄51分合隔离开关50。断路器60合闸时，第一挡片8顺时针转动挡到隔离开关操作主轴13的正前方，此时就无法再用如图7所示的隔离开关操作手柄51分合隔离开关50 了。实现了防止带负载误分、合隔离开关50的功能。并且这样的连锁结构简单，便于加工和使用，同时动作功能可罪。当然，本领域技术人员可以确定在断路器60与隔离开关50联锁机构及其它联锁机构中要实现联锁功能，旋转的方向不是唯一的，例如，第一挡片8顺时针转动而离开隔离开关操作主轴13正前方，其它部件进行相应调整和匹配也是可以的。第二部分所述的隔离开关50与接地开关70联锁机构包括隔离开关操作主轴 13，隔离开关操作主轴13上沿径向设置传动凸轮套10，传动凸轮套10端部位置与第二传动方轴12上端对应，第二传动方轴12穿连在第二支架18上的两个孔中，第二传动方轴12 位于两孔之间的轴身上套设弹簧；第二传动方轴12下端与中部铰接在第二支架19上的臂杆21 —端铰接，臂杆21的另一端与第二拉杆23上端铰接，第二拉杆23下端连接第二挡片 28，第二挡片观的在隔离开关50的合闸状态挡在接地开关操作主轴31与接地开关操作孔 3Γ之间。进一步的，如图2所示的所述的接地开关操作孔3Γ设置在接地开关操作手柄支架32上，所述的第二挡片观上沿竖直方向设置腰型孔，接地开关操作手柄支架32上设置限位销钉，销钉插入腰型孔内构成限位滑动连接。用于使得挡片28水平方向位置固定，同时又能顺畅地上下滑动。动作过程为隔离开关50合闸时，隔离开关操作主轴13带动传动凸轮套10向右旋转，传动凸轮套10下压使得第二方轴12下行，弹簧受力压缩，第二方轴12带动臂杆21 左端向下旋转、右端向上旋转，第二拉杆23带动第二挡片观上行，第二挡片观挡在接地开关操作主轴31与接地开关操作孔3厂之间，因此接地开关操作主轴31无法进行开关操作。 也就是隔离开关50合闸，接地开关70被锁死。防止隔离开关50合闸时操作接地开关70。 断路器60、隔离开关50分闸后，弹簧回程带动部件反方向运行，接地开关操作孔3Γ打开， 此时方能操作接地开关70。此部分实现防止带电合接地开关70。第三部分所述的接地开关70与断路器60和隔离开关50联锁机构包括第三支架14，第三支架14与第三挡片20中部铰接，第三挡片20 —端位于隔离开关操作主轴13前端、另一端与第三拉杆22上端铰接，所述的断路器60附带的脱扣主轴M端部沿径向设置第三拐臂片25和压片两者相离布置，第三拐臂片25悬伸端与第三拉杆22下端铰接， 压片25—下方对应位置设置第三传动方轴27，第三传动方轴27下端与接地开关操作上轴 31上沿径向设置的传动凸轮片30构成凸轮传动配合；所述的第三传动方轴27中部套设弹簧，弹簧位于固定第三传动方轴27的第三支架沈的两个孔之间；所述的第三挡片20的自由端在接地开关70合闸时处于隔离开关操作主轴13的正前方位置。工作原理是接地开关70合闸时，接地开关操作主轴31带动传动凸轮片30顺时针旋转，传动凸轮片30旋转带动第三传动传动方轴27上行，第三传动方轴27上行，弹簧受力压缩，同时第三传动方轴27带动压片25、向上旋转，带动断路器60附带的脱扣主轴M 顺时针旋转，脱扣主轴M旋转将断路器60锁死。此时断路器60不能进行分合间操作。第三拐臂片25顺时针旋转带动第三拉杆22下行，第三拉杆22拉动第三挡片20顺时针旋转将隔离开关操作主轴13遮挡，这样就无法进行隔离开关50的分合闸操作了。当接地开关 70分闸后弹簧回程带动部件反向运行，就可以操作隔离开关50及断路器60。本部分实现在接地开关70合闸时将断路器60及隔离开关50锁死，接地开关70 合闸时不能操作断路器60及隔离开关50，防止接地开关70合闸时误操作隔离开关50和断路器60。即防止接地开关70合闸位置送电。第四部分所述的隔离开关50与下门80联锁机构包括隔离开关操作主轴13，其上沿径向设置传动凸轮套10，传动凸轮套10端部设置沿轴长方向设置的端片101，与端片 101的对应位置设置第四传动方轴15，第四传动方轴15穿连在第四支架17上的两个通孔内，第四传动方轴15的位于第四支架17内的轴身上套设弹簧；所述的第四传动方轴15上端连接第四挡片11，第四挡片11在隔离开关50分闸的时候遮挡在隔离开关操作主轴13的正前方；第四传动方轴15下端连接端头较粗的锁销头16，所述的开关柜的下门80为提挂结构，下门80上部设置一个扣锁81，扣锁81上具有与锁销头16的下端形状、位置吻合的凹缺部，锁销头16与扣锁81在下门80关闭时处于相扣状态，且下门80开关过程中扣锁81 在竖直方向的移动距离与第四传动方轴15及其上的锁销头16和第四挡片11沿竖直方向的移动距离吻合。如图6所示，提挂结构的下门80也就是下门80上边缘有向下的上搭片82，对应的柜体内壁具有向上的下搭片83，两者在下门80关闭时处于搭接配合的状态。这样向上提起打开下门80时必须向上提使两个搭片82、83脱扣才能打开下门。工作原理关闭下门80时，扣锁81带动锁销头16下移，第四挡片11就向下移动离开隔离开关操作主轴13的正前方位置，然后即可合闸隔离开关50，此时隔离开关操作主轴13带动传动凸轮套10和端片101顺时针旋转下压，第四挡片11、第四传动方轴15下行到位，第四传动方轴15下端抵触提挂结构的开关柜下门80，使得下门80被锁死而无法打开，同时弹簧受力压缩。实现隔离开关50合闸时将下门80锁死不能打开下门80检修。隔离开关50分闸时，传动凸轮套10和端片101移开，结束了对第四挡片11和第四传动方轴 15的下压锁定，操作人员即可上提下门80，下门80打开的过程中弹簧回程提供辅助力带动部件反向运行，打开下门80检修，同时第四挡片11也遮挡到隔离开关操作主轴13的正前方，避免在下门80打开的检修状态合闸隔离开关50。本部分防止人员误入带电间隔。也就是防止隔离开关50合闸时打开下门80检修， 而打开下门80后也不能操作隔离开关50。第五部分所述的接地开关70与下门80联锁机构包括接地开关操作手柄支架 32、第五挡片33，第五挡片33下端连接第五传动方轴35，第五传动方轴35中部穿连在第五支架34上的两通孔之间，传动方轴35位于两通孔间的轴身上套设弹簧，第五传动方轴35 下端设置下门联锁挂片36，下门80关闭时下门联锁挂片36与提挂结构的下门80上的压片抵触配合。因前所述的，本发明的下门80为提挂结构，所以关上下门80时下门80必然有向下移动的动作过程，只要在下门80上与下门联锁挂片36位置对应处设置一个压片即可将下门联锁挂片36下压，实现联锁。工作原理关上下门80时，下门联锁挂片36受提挂结构的下门80上的压片压力下行，带动第五传动方轴35及第五挡片33下行，接地开关操作孔3Γ打开方，以便能操作接地开关70。下门80打开时弹簧回程带动部件反向运行，第五挡片33将接地开关操作孔 3Γ遮挡锁死，此时不能操作接地开关70。本部分主要是防止下门80打开检修时分闸接地开关70而造成危险。整机的工作过程是送电时关上下门80，下门80上的压片下压下门联锁挂片36，下门联锁挂片36带动第五传动方轴35和第五挡片33下行打开接地开关操作孔3厂，同时第四挡片11受下门 80上的扣锁81下拉力下行，离开隔离开关操作主轴13正前方，用接地开关操作手柄旋转接地开关操作主轴31将接地开关70分闸。接地开关操作主轴31转动带动第三方轴27下行，第三拉杆22上行，第三挡片20逆时针转动，使得隔离开关操作主轴13前端显露出来。 即可用隔离开关操作手柄51将隔离开关50合闸；隔离开关50合闸时第四传动方轴15带动锁销头16下行锁死下门80 ；同时第二方轴12受传动凸轮套10压力而下行，带动臂杆21 逆时针转动上拉第二拉杆23，带动第二挡片观上行接地开关操作孔3Γ遮挡，防止带负荷合闸接地开关70。再合闸断路器60，断路器60合闸后，竖拉杆3下行带动L形柺片4逆时针转动带动横拉杆6左移，第一挡片8顺时针转动而遮挡隔离开关操作主轴13正前方。在断路器60分闸前无法操作隔离开关50。防止带负载分合隔离开关50。送电完成。断电操作时分闸断路器60——分闸隔离开关50。断电检修时先分闸断路器60，第一挡片8逆时针转动移开隔离开关操作主轴13的正前方，分闸隔离开关50，第二传动方轴12上行带动第二拉杆23下行，将接地开关操作孔3Γ打开，即可将接地开关70合间，接地开关70合间后，第三传动方轴27上行带动第三拉杆22下行第三挡片20顺时针转动，第三挡片20的自由端转动遮挡隔离开关操作主轴13 的正前方。此时不能再用隔离开关操作手柄51合闸隔离开关50，同时断路器60附带的脱扣轴M顺时针转动将断路器60锁死，断路器60不能合间，即可打开下门80检修，下门80 检修时接地开关70无法分闸。本发明的高压开关柜的五防系统真是实现了程序联锁，操作顺序正确才能操作成功，正确的操作程序简单地概括就是送电时关闭下门80 —分闸接地开关70 —合闸隔离开关50 —合闸断路器60，送
电完成。断电操作时分闸断路器60 —分闸隔离开关50。停电检修时分闸断路器60—分闸隔离开关50—合闸接地开关70—打开下门80检修。上述结构总体从多个方面实现了防止误分合隔离开关50和断路器60的功能。进一步的，还可以是所述的隔离开关操作主轴13上设置指示转动角度的指示片9。这样操作者一眼就能观察到隔离开关50的分合闸状态，进一步避免误操作。本发明成功避免了隔离开关50带负荷分闸、合闸而造成的弧光短路现象，实现了 “操作程序正确、操作成功，操作程序不正确、操作不成功”的设计思想，减少事故的发生，使作更安全、可靠。并且五防系统的结构简单，运行可靠。所述的接地开关70只要是利用接地开关操作主轴31的转动实现分合的结构即可，例如EK6-12型接地开关等；所述的断路器 60可以是由断路器分合闸主轴旋转进行分合操作并带有脱扣主轴M的结构即可，现有技术中大部分的高压真空断路器即可满足要求。隔离开关50的操作只要是利用隔离开关操作主轴13在隔离开关操作手柄51带动下转动即可分合隔离开关50的机构即可。至于开关柜则只要具有上述类似结构的接地开关70、隔离开关50、断路器60的结构均可适用本发明的五防系统。至于要使得弹簧起到受力压缩和回程等功能，则是很容易实现的，例如在传动方轴轴身沿径向设置销钉，弹簧由销钉实现与传动方轴的位置固定，弹簧两端抵靠到支架上时都会被压缩，实现回程的目的。至于部件与柜体的连接和保证能运动的前提下固定可靠则是有很多技术方案可以实现的。本发明优选的是使用多个与柜体连接的支架5、7、18、19、 14、26、32实现。且例如第三支架14、第二支架19这样相距较近的还可以设置为整体结构。 五防系统所用的材料电部是常规材料，主要也就是敷铝锌板2. Omm和45#钢，其中敷铝锌板 2. Omm主要作为一些片状部件，45#钢主要作为转轴、细杆和与转轴配合的传动凸轮套10等部件，这样五防系统材料成本低廉，加工方便。为了进一步保证五防系统的结构功能可靠，避免部件磨损和和运动不畅，本领域技术人员都会设置润滑的结构，本发明针对五防系统的特定结构，同时结合开关柜的绝缘、 清洁等工艺要求，提供优选的润滑结构。也就是所述的构成五防系统的部件的面与面接触的部位设置润滑油脂润滑；在做轴向旋转的部件上设置旋转轴，套润滑油脂润滑旋转部件与固定部件之间的表面。具体是在零件面与面接触的部位用润滑油脂减小摩擦，例如第二挡片观与接地开关操作手柄支架32、第五挡片33间加润滑油脂润滑。在做轴向旋转的部位设置旋转轴套，其间加润滑油脂，这样转动可以很顺畅；径向尺寸较大的转动部件上的轴套可以是设置有钢珠的结构，这样配合油脂的作用可以进一步变旋转部件与固定部件的滑动摩擦为转动部件与旋转轴套内钢珠的滚动摩擦；例如L形柺片4与第一支架5用螺钉连接固定时在螺钉上加装轴套并加润滑油脂，这样就可以保证L形柺片4绕螺钉转动顺畅。进一步的，所述的润滑油脂为凡士林，所述的相对运动的部件的表面粗糙度为Rz 10。这样的技术方案中，凡士林因为是固态的而且绝缘性能优异的润滑脂，能避免滴漏，所以很适合高压开关柜内的使用，而粗糙度的参数选择是与现有技术不同的，现有技术通常部件的表面粗糙度为Rz 6. 3，并且现有技术中通常认为部件表面越光滑，摩擦越小，部件磨损越慢，耐久性越好，但是经过试验发现，在本发明的使用凡士林作为润滑脂的结构中，部件粗糙度为Rz 10时，部件磨损程度反而更低。下表是将接地开关操作手柄支架32水平固定，第五挡片33、第二挡片观依次叠置并在第二挡片观上施加固定压力，并使其位置固定，然后来回滑动第五挡片33，然后检测第五挡片33的重量变化、目测其外观变化的试验数据
权利要求
1.一种高压开关柜的五防系统，其特征在于包括断路器与隔离开关联锁机构，隔离开关与接地开关联锁机构，接地开关与断路器和隔离开关联锁机构，隔离开关与下门联锁机构，接地开关与下门联锁机构。
2.根据权利要求1所述的高压开关柜的五防系统，其特征在于所述的断路器与隔离开关联锁机构包括断路器附带的合闸拐臂片(1)和隔离开关操作主轴(13)，合闸拐臂片(I)与竖拉杆C3)通过连接头( 铰接连接，竖拉杆(3)的另一端部与L形柺片(4)一端铰接，L形柺片中部铰接在第一支架( 上，第一支架(5)固定在开关柜内壁，L形拐片(4)另一端与横拉杆(6)铰接，横拉杆(6)的另一端与第一挡片(8)端部铰接，第一挡片 (8)中部铰接在挡片支架(7)上，第一挡片(8)的另一端在断路器合闸状态挡在隔离开关操作主轴(13)的正前方。
3.根据权利要求1所述的高压开关柜的五防系统，其特征在于所述的隔离开关与接地开关联锁机构包括隔离开关操作主轴(13)，隔离开关操作主轴(13)上沿径向设置传动凸轮套(10)，传动凸轮套(10)端部位置与第二传动方轴(1 上端对应，第二传动方轴 (12)穿连在第二支架(18)上的两个孔中，第二传动方轴(1 位于两孔之间的轴身上套设弹簧；第二传动方轴(1 下端与中部铰接在第二支架(19)上的臂杆—端铰接，臂杆 (21)的另一端与第二拉杆上端铰接，第二拉杆下端连接第二挡片(观)，第二挡片08)的在隔离开关的合闸状态挡在接地开关操作主轴(31)与接地开关操作孔(3厂)之间。
4.根据权利要求3所述的高压开关柜的五防系统，其特征在于所述的接地开关操作孔(3厂)设置在接地开关操作手柄支架(3 上，所述的第二挡片08)上沿竖直方向设置腰型孔，接地开关操作手柄支架(32)上设置限位销钉，销钉插入腰型孔内构成限位滑动连接。
5.根据权利要求1所述的高压开关柜的五防系统，其特征在于所述的接地开关与断路器和隔离开关联锁机构包括第三支架(14)，第三支架(14)与第三挡片OO)中部铰接， 第三挡片OO) —端位于隔离开关操作主轴(13)前端、另一端与第三拉杆02)上端铰接， 所述的断路器附带的脱扣主轴04)端部沿径向设置第三拐臂片0 和压片05、)，两者相离布置，第三拐臂片05)悬伸端与第三拉杆02)下端铰接，压片)下方对应位置设置第三传动方轴(27)，第三传动方轴(XT)下端与接地开关操作主轴(31)上沿径向设置的传动凸轮片(30)构成凸轮传动配合；所述的第三传动方轴(27)中部套设弹簧，弹簧位于固定第三传动方轴(XT)的第三支架06)的两个孔之间；所述的第三挡片00)的自由端在接地开关合闸时处于隔离开关操作主轴(13)的正前方位置。
6.根据权利要求1所述的高压开关柜的五防系统，其特征在于所述的隔离开关与下门联锁机构包括隔离开关操作主轴(13)，其上沿径向设置传动凸轮套(10)，传动凸轮套(10)端部设置沿轴长方向设置的端片(101)，与端片(101)的对应位置设置第四传动方轴(15)，第四传动方轴(1 穿连在第四支架(17)上的两个通孔内，第四传动方轴(15) 的位于第四支架(17)内的轴身上套设弹簧；所述的第四传动方轴(1 上端连接第四挡片(II)，第四挡片(11)在隔离开关分闸的时候遮挡在隔离开关操作主轴(13)的正前方；第四传动方轴(15)下端连接端头较粗的锁销头(16)，所述的开关柜的下门(80)为提挂结构，下门(80)上部设置一个扣锁(81)，扣锁(81)上具有与锁销头(16)的下端形状、位置吻合的凹缺部，锁销头(16)与扣锁(81)在下门(80)关闭时处于相扣状态，且下门(80)开关过程中扣锁(81)在竖直方向的移动距离与第四传动方轴(1 及其上的锁销头(16)和第四挡片(11)沿竖直方向的移动距离吻合。
7.根据权利要求1所述的高压开关柜的五防系统，其特征在于所述的接地开关与下门联锁机构包括接地开关操作手柄支架(32)、第五挡片(33)，第五挡片(3 下端连接第五传动方轴(35)，第五传动方轴(3 中部穿连在第五支架(34)上的两通孔之间，传动方轴 (35)位于两通孔间的轴身上套设弹簧，第五传动方轴(3 下端设置下门联锁挂片(36)，下门关闭时下门联锁挂片(36)与提挂结构的下门上的压片抵触配合。
8.根据权利要求1到7中任意一项所述的高压开关柜的五防系统，其特征在于所述的构成五防系统的部件的面与面接触的部位设置润滑油脂润滑；在做轴向旋转的部件上设置旋转轴套，润滑油脂润滑旋转部件与固定部件之间的表面。
9.根据权利要求8所述的高压开关柜的五防系统，其特征在于所述的润滑油脂为凡士林，所述的相对运动的部件的表面粗糙度为RzlO。
10.一种应用权利要求1到9中任意一项所述的高压开关柜的五防系统的高压开关柜， 其特征在于所述的隔离开关操作主轴(13)上设置指示转动角度的指示片(9)。
全文摘要
本发明涉及高压开柜中的防误操作系统；一种工作性能更可靠的五防系统，包括断路器与隔离开关联锁机构，隔离开关与接地开关联锁机构，接地开关与断路器和隔离开关联锁机构，隔离开关与下门联锁机构，接地开关与下门联锁机构；所述的五防系统由五部分联锁机构构成程序联锁，当操作时必须按程序操作，程序正确，操作成功，操作程序不正确，操作不成功。五防系统结构简单、机械灵活、功能可靠；适用于多种柜型。
文档编号H01H9/26GK102543516SQ20121000782
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者陈迪 申请人:昆明东控电器成套设备有限公司