腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱，由导电座、真空灭弧室、和导电筒电气联接成高压导电回路，并与同轴圆柱形接地屏蔽筒用固体绝缘材料一体封装，固封极柱两端装有旋转动触指，在导电筒内装有滑动弹簧触指和直动碟簧筒组合杆件。固封极柱为腰部支撑固定，两端进出线。在高压真空隔离断路器四工位一体化操动机构的直线与旋转交替驱动下，可使固封极柱中的真空灭弧室分闸或合闸，实现断路器功能，还可以进行正、反90°旋转，使高压真空隔离断路器三相极柱实现工作位置与隔离位置的转换，实现隔离开关功能，在隔离位置具有清晰可见的双隔离断口。产品设计具有结构紧凑、体积小、免维护、功能复合、运行可靠等优点。
【专利说明】腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱
【技术领域】
[0001] 本发明属于高压电器设备领域，涉及一种用于保护和控制高压电力系统的高压真 空隔离断路器用的固封极柱。本发明的创新开发也涉及到目前本领域高压开关设备，尤其 是固体绝缘开关设备向小型化、多工位、紧凑型、高可靠发展所面临的高压电场均压、绝缘 配合、结构设计的相应技术对策与均压及固封所用材料物性的研究问题，因此具有广泛性 的技术难点突破意义。
【背景技术】
[0002] 目前高压真空断路器用的极柱绝大多数都只有单一功能，即分或合功能（见图 1)。为满足高压绝缘功能，实现开关设备一次主回路清晰可见的隔离断口，常采用将高压真 空断路器做成手车形式移至柜外（见图2)，实现开关设备一次主回路的断开，既增加了运 行成本，操作也很繁琐，导致误操作事故时发。个别极柱产品虽采用了三工位真空灭弧室的 结构，但仍然没有实现一体化清晰可见的隔离断口，难以满足对高压绝缘的要求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于解决现有技术存在的问题和制约瓶颈，提出一种结构紧凑、操 作简便、安全可靠、成本低的具有双功能的腰支旋转式均压带接地屏蔽的高压真空灭弧室 固封极柱。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的实现方案是这样的：
[0005] -种腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱，包括导电座、高压真 空灭弧室、接地屏蔽筒、导电筒、旋转式动触指、滑动弹簧触指和直动碟簧筒组合杆件，其中 导电座、高压真空灭弧室、接地屏蔽筒和导电筒固定为一体，其结构布置从上到下依次为： 导电座、高压真空灭弧室、接地屏蔽筒和导电筒；导电座的上端和导电筒的下端分别固定有 旋转式动触指，供固封极柱进线和出线之用；
[0006] 滑动弹簧触指和直动碟簧筒组合杆件设置在导电筒的内部，且滑动弹簧触指锥套 连接固定在真空灭弧室动导电杆上，弹簧触指上的螺旋弹簧触指与导电筒内腔壁可靠接 触，直动碟簧筒组合杆件上端与真空灭弧室动导电杆上螺纹连接固定，下端通过传动链与 高压真空隔离断路器四工位一体化操动机构联接，在高压真空隔离断路器四工位一体化操 动机构的驱动下使真空灭弧室内动触头与静触头导通或断开，实现固封极柱中真空灭弧室 的合闸或分闸；
[0007] 固封极柱安装在有旋转支点的纵旋式高压真空隔离断路器手车上，不需要移动手 车，即可在高压真空隔离断路器四工位一体化操动机构的驱动下可进行正、反90°旋转，实 现一次主回路清晰可见接通和断开。
[0008] 上述腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱中，接地屏蔽筒与导电 座、高压真空灭弧室和导电筒为同轴结构，且接地屏蔽筒与真空灭弧室、导电筒之间为固体 绝缘材料。
[0009] 上述腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱中，接地屏蔽筒采用导 电的碳纤维加尼龙注射成型，筒体两端略微向外翻卷呈喇叭口形状，两端口卷边为半径2 毫米的球面结构。
[0010] 上述腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱中，接地屏蔽筒筒壁厚 度为1. 5?2毫米，其材料与固体绝缘材料热膨胀系数一致。
[0011] 上述腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱中，固封极柱腰部外圈 设置有一凸台，凸台与固封极柱的上下两端面之间各有数个大小相间的伞裙。
[0012] 上述腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱中，导电筒包括均压调 解法兰和导电筒体，所述均压调解法兰为碗状结构外表面弧面光滑，并通过碗底部设置的 螺纹与导电筒体联为一体。
[0013] 上述腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱中，均压调解法兰采用 错合金制成。
[0014] 上述腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱中，导电座为内凹外圆 桶状结构，其桶体的外圈为光滑圆弧过渡。
[0015] 上述腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱中，滑动弹簧触指由螺 旋弹簧圈和开槽圆柱触座组成，开槽圆柱触座外圈加工有对应数量的V型槽供螺旋弹簧圈 安装固定，所述开槽圆柱触座的内部为上大下小的圆锥孔。
[0016] 上述腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱中，开槽圆柱触座采 用T2铜锻打成型，所述的螺旋弹簧圈由铜钴二铍材料绕制而成，所述的螺旋弹簧圈数量为 2?3只。
[0017] 本发明具有的有益效果如下：
[0018] 1、本发明的腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱使高压真空断 路器与高压隔离开关两个不同功能彼此独立的设备，通过腰支旋转固封极柱合二为一，简 化了一次主设备布置和数量，且使成套设备结构紧凑、体积小、操作简便、运行维护成本低、 安全可靠性高。
[0019] 2、本发明的隔离断路器手车不需要移至开关柜外，通过断路器手车上四工位一体 化操动机构的隔离开关操作功能模块就能实现开关柜内一次主回路清晰可见的隔离断口， 满足了高压设备对绝缘的要求。
[0020] 3、本发明采用接地屏蔽筒能有效屏蔽固定支承固封极柱金属部件的结构设计综 合改善了固封极柱腰部集中的电场分布，攻克了高电压下隔离开关与断路器实现一体式功 能复合的制约难点，其结构简单、安装方便，提高了产品的耐受电压，是高压开关设备向功 能复合化设计发展的一个核心的突破。
[0021] 4、本发明导电筒部件的设置既使固封极柱电场均压、极柱机械强度得到提高，又 解决了固封极柱内导电回路的散热问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为现有技术中断路器极柱分闸结构示意图。
[0023] 图2为现有技术中断路器极柱合闸结构示意图。
[0024] 图3为现有技术中断路器手车移至柜外工作原理示意图。
[0025] 图4为本发明固封极柱工作原理示意图。
[0026] 图5为本发明固封极柱与手车、四工位一体化操动机构联接示意图。
[0027] 图6为本发明高压真空灭弧室合闸结构示意图。
[0028] 图7为本发明高压真空灭弧室分闸结构示意图。
[0029] 图8为本发明固封极柱分闸结构示意图。
[0030] 图9为本发明固封极柱合闸结构示意图。
[0031] 图10为本发明固封极柱接通时结构示意图（90°角）。
[0032] 图11为本发明固封极柱断开时结构示意图（0°角）。
[0033] 图12为四工位一体化操动机构示意图。
[0034] 图13为本发明固封极柱接地屏蔽筒结构示意图。
[0035] 图14为本发明固封极柱导电筒结构示意图。
[0036] 图15为本发明固封极柱导电座结构示意图。
[0037] 图16为本发明固封极柱滑动弹簧触指结构示意图。
[0038] 附图标记如下：
[0039] 1-导电座，2-高压真空灭弧室，3-接地屏蔽筒，4-导电筒，5-旋转式触指，6-滑动 弹簧触指，7-直动碟簧筒组合杆件，8-螺旋弹簧圈，9-开槽圆柱触座，10-均压调解法兰， 11-导电筒体，12-手车架，13-旋转支点，14- 一次主回路上静触头，15- -次主回路下静触 头，16-金属纵梁，17-传动链，18-四工位一体化操动机构，19-断路器操作功能模块，20-隔 离开关操作功能模块，21-高压真空灭弧室内静触头，22-高压真空灭弧室内动触头，23-高 压真空灭弧室动导电杆。
【具体实施方式】
[0040] 如图4所示，本发明的腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱主要 包括导电座1、高压真空灭弧室2、接地屏蔽筒3、导电筒4、旋转式动触指5、滑动弹簧触指6 和直动碟簧筒组合杆件7,导电座1、高压真空灭弧室2、接地屏蔽筒3和导电筒4用固体绝 缘材料一体封装，接地屏蔽筒3布置在固封极柱腰间，与高压真空灭弧室2、导电筒4为同轴 结构，接地屏蔽筒3与真空灭弧室2、导电筒4之间均为固体绝缘材料。在固封极柱两端装 有旋转式动触指5供进出线用。
[0041] 在导电筒4内装有与固封极柱内的高压真空灭弧室2动导电杆直接连接的滑动弹 簧触指6和直动碟簧筒组合杆件7。滑动弹簧触指6作为高压真空灭弧室2与导电筒4电 连接之间桥梁，直动碟簧筒组合杆件7是作为驱动高压真空灭弧室2内动静触头合、分闸及 合闸后动静触头所需压力之用。滑动弹簧触指6锥套连接固定在真空灭弧室2动导电杆上， 弹簧触指6上的螺旋弹簧触指8与导电筒4内腔壁可靠接触，直动碟簧筒组合杆件7上端 与真空灭弧室2动导电杆上螺纹连接固定，下端通过传动链与高压真空隔离断路器四工位 一体化操动机构联接，在高压真空隔离断路器四工位一体化操动机构的驱动下使真空灭弧 室2内动触头22与静触头21导通或断开，实现固封极柱中真空灭弧室2的合闸或分闸；
[0042] 固封极柱腰部有一凸台，凸台端面共有八个螺纹崁件，其中4个供固封极柱安装 固定之用，另外4个供接地屏蔽筒与接地的金属部件连接之用。当固封极柱带高压时，接地 屏蔽筒3能起到屏蔽安装固定固封极柱金属部件对固封极柱绝缘性能的影响，改善了固封 极柱内的高压电场分布，提高固封极柱耐受电压。凸台与固封极柱的上下两端面之间各有 数个大小相间的伞裙，以增大固封极柱外表面沿面爬电距离，提高固封极柱外表面绝缘水 平。
[0043] 如图5所示，固封极柱通过其腰部凸台安装固定到有旋转支点的高压真空隔离断 路器手车上，同时屏蔽筒3与接地的金属纵梁16连接可靠。在高压真空隔离断路器四工位 一体化操动机构18的驱动下，通过传动链17推或拉动直动碟簧筒组合杆件7,使得固封极 柱内真空灭弧室2内动触头22与静触头21导通或断开（如图6、7所示），从而实现固封极 柱中真空灭弧室2的合闸或分闸（如图8、9所示），实现断路器功能。
[0044] 如图10和图11所示，与现有技术需要移动手车相区别，本发明的固封极柱在高压 真空隔离断路器四工位一体化操动机构18的驱动下，固封极柱围绕着断路器手车上的旋 转支点13可进行正、反90°旋转，使高压真空隔离断路器三相极柱实现工作位置（接通） 与隔离位置（断开）的转换，实现隔离开关功能，在隔离位置具有清晰可见的双隔离断口。
[0045] 如图12所示，高压真空隔离断路器四工位一体化操动机构是高压真空隔离断路 器的核心部件。它有两个功能模块，即断路器操动功能模块和隔离开关操动功能模块。断 路器操动：断路器操动功能模块动作，操动机构输出轴通过传动链推或拉动直动碟簧筒组 合杆件实现固封极柱内真灭弧室分闸或合闸，实现断路器功能。隔离开关操动：隔离开关操 动功能模块动作，操动机构旋转驱动固封极柱围绕着高压真空隔离断路器手车上的旋转支 点进行正、反90°旋转，使高压真空隔离断路器三相极柱实现工作位置（接通）与隔离位置 (断开）的转换，实现隔离开关功能，并在隔离位置具有清晰可见的双隔离断口。断路器操 动功能模块和隔离开关操动功能模块之间有严密可靠的机械和电气联锁。
[0046] 图13为本发明固封极柱接地屏蔽筒3的结构示意图，接地屏蔽筒3采用导电的碳 纤维加尼龙注射成型，筒体两端略微向外翻卷呈喇叭口形状，两端口卷边为半径2毫米的 球面结构；接地屏蔽筒3筒壁厚度为1. 5?2毫米，其材料与固体绝缘材料热膨胀系数一 致。
[0047] 图14所示为本发明固封极柱导电筒4的结构示意图，包括均压调解法兰10和导 电筒体11，均压调解法兰10为碗状结构外表面弧面光滑，并通过碗底部设置的螺纹与导电 筒体11联为一体；均压调解法兰10采用铝合金制成。
[0048] 图15为本发明固封极柱导电座结构示意图，导电座1为内凹外圆桶状结构，其桶 体的外圈为光滑圆弧过渡。
[0049] 如图16所示，本发明固封极柱滑动弹簧触指6由螺旋弹簧圈8和开槽圆柱触座9 组成，开槽圆柱触座9外圈加工有对应数量的V型槽供螺旋弹簧圈安装固定，开槽圆柱触座 9的内部为上大下小的圆锥孔。其中开槽圆柱触座9采用T2铜锻打成型，螺旋弹簧圈由铜 钴二铍材料绕制而成，螺旋弹簧圈8数量为2?3只。
[0050] 本发明的固封极柱同时实现了高压真空断路器与高压隔离开关两种功能，使成套 设备结构紧凑、体积小、操作简便、运行维护成本低、安全可靠性高；此外使用中不需要将 隔离断路器手车移至开关柜外，通过断路器手车上四工位一体化操动机构的隔离开关操作 功能模块就能实现开关柜内一次主回路清晰可见的隔离断口，满足了高压设备对绝缘的要 求。
【权利要求】
1. 一种腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱，包括导电座（1)、高压 真空灭弧室（2)、接地屏蔽筒（3)、导电筒（4)、旋转式动触指（5)、滑动弹簧触指（6)和直动 碟簧筒组合杆件（7)，其特征在于： 所述的导电座（1)、高压真空灭弧室（2)、接地屏蔽筒（3)和导电筒（4)固定为一体， 其结构布置从上到下依次为：导电座（1)、高压真空灭弧室（2)、接地屏蔽筒（3)和导电筒 (4);导电座（1)的上端和导电筒（4)的下端分别固定有旋转式动触指（5)，供固封极柱进 线和出线之用； 所述的滑动弹簧触指（6)和直动碟簧筒组合杆件（7)设置在导电筒（4)的内部，且滑 动弹簧触指（6)锥套连接固定在真空灭弧室（2)动导电杆上，弹簧触指（6)上的螺旋弹簧 触指（8)与导电筒（4)内腔壁可靠接触，直动碟簧筒组合杆件（7)上端与真空灭弧室（2) 动导电杆上螺纹连接固定，下端通过传动链与高压真空隔离断路器四工位一体化操动机构 联接，在高压真空隔离断路器四工位一体化操动机构的驱动下使真空灭弧室（2)内动触头 (22)与静触头（21)导通或断开，实现固封极柱中真空灭弧室（2)的合闸或分闸； 所述的固封极柱安装在有旋转支点的纵旋式高压真空隔离断路器手车上，不需要移动 手车，即可在高压真空隔离断路器四工位一体化操动机构（18)的驱动下可进行正、反90° 旋转，实现一次主回路清晰可见接通和断开。
2. 根据权利要求1所述的腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱，其特 征在于：所述的接地屏蔽筒（3)与导电座（1)、高压真空灭弧室（2)和导电筒（4)为同轴结 构，且接地屏蔽筒（3)与真空灭弧室（2)、导电筒（4)之间为固体绝缘材料。
3. 根据权利要求1或2所述的腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱， 其特征在于：所述的接地屏蔽筒（3)采用导电的碳纤维加尼龙注射成型，筒体两端略微向 外翻卷呈喇叭口形状，两端口卷边为半径2毫米的球面结构。
4. 根据权利要求1或2所述的腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱， 其特征在于：所述的接地屏蔽筒（3)筒壁厚度为1. 5?2毫米，其材料与固体绝缘材料热膨 胀系数一致。
5. 根据权利要求1所述的腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱，其特 征在于：所述固封极柱腰部外圈设置有一凸台，凸台与固封极柱的上下两端面之间各有数 个大小相间的伞裙。
6. 根据权利要求1或2所述的腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱， 其特征在于：所述的导电筒（4)包括均压调解法兰（10)和导电筒体（11)，所述均压调解法 兰（10)为碗状结构外表面弧面光滑，并通过碗底部设置的螺纹与导电筒体（11)联为一体。
7. 根据权利要求6所述的腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱，其特 征在于：所述的均压调解法兰（10)采用铝合金制成。
8. 根据权利要求1或2所述的腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱， 其特征在于：所述的导电座（1)为内凹外圆桶状结构，其桶体的外圈为光滑圆弧过渡。
9. 根据权利要求1所述的腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱，其特 征在于：所述的滑动弹簧触指￠)由螺旋弹簧圈（8)和开槽圆柱触座（9)组成，所述的开槽 圆柱触座（9)外圈加工有对应数量的V型槽供螺旋弹簧圈安装固定，所述开槽圆柱触座（9) 的内部为上大下小的圆锥孔。
10.根据权利要求9所述的腰支旋转式均压带接地屏蔽高压真空灭弧室固封极柱，其 特征在于：所述的开槽圆柱触座（9)采用T2铜锻打成型，所述的螺旋弹簧圈由铜钴二铍材 料绕制而成，所述的螺旋弹簧圈（8)数量为2?3只。
【文档编号】H01H33/66GK104064397SQ201310091123
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月20日 优先权日:2013年3月20日
【发明者】叶荣伟, 易志斌, 屈绪民, 刘平平, 杜沛, 李芳
申请人:广东维能电气有限公司