直动型三工位负荷开关的制作方法

本实用新型涉及一种直动型三工位负荷开关，应用于高压开关电气设备领域。

背景技术：

负荷开关是带有简单灭弧装置的一种开关设备，能够在回路正常工作条件下关合、承载和开断电流，以及在规定的异常条件（如短路）下，在规定时间内承载异常电流的开关装置。工程实际运行中，负荷开关是中压环网成套设备的主要组成部件，而随着国家对电网中供配电系统的环网配电设备的要求不断提高，环网柜的用量越来越大；同时环网柜的应用电压等级也越来越高，特别是随着环网柜产品向40.5千伏电压等级发展，为了满足绝缘性能要求，负荷开关的相间绝缘距离也变得更大。现在市场上采用气体绝缘和灭弧负荷开关多为三相装配在一个外壳内的一体式结构，一方面浇注制造模具体积变得很大，绝缘气体的用气量也非常多，装配和制造工艺比较复杂；另一方面三相一体的负荷开关结构当引起单相故障时很容易扩展成相间故障，故障危害程度将被扩大；而且传统的气体绝缘负荷开关外表面容易受空气、灰尘侵蚀影响，维护人员需对外表面进行定期维护清扫，否则，容易造成设备的绝缘劣化，引发事故；现在市场上有采用环氧树脂固封真空灭弧室的负荷开关，虽然此类结构体积有所变小，但是这类负荷开关限于真空灭弧室的结构型式，只能满足合闸和分闸的两工位状态要求，对于工程运行中，如果负荷开关要求具备合闸、分闸、接地的三工位，还需要配合设计单独的气体绝缘式接地开关，这样导致开关设备的总体结构较为复杂，体积较大，负荷开关和接地开关之间的联锁配合繁琐。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种直动型三工位负荷开关，可以很好地解决高电压等级负荷开关外形尺寸大、模具制造困难，安装、维护不方便，相对地故障容易扩展成相间绝缘故障等一系列问题，同时要求结构简单、安装方便、运行可靠、分相布置，绝缘性能可靠且材料消耗量低，能确保操作维护人员的安全。

本实用新型的直动型三工位负荷开关，包括有本体、操作机构、安装支架，本体、操作机构固定安装在安装支架上；本体外壳为筒形结构，前后两端分别由进线极柱、封盖封闭，内部由活塞板、导向座、出线极柱、分隔为I、II、III、IV四个气腔，活塞板具有前后贯通的通气孔，气腔I、II互相连通；进线极柱设置有静触头，活塞板设置有动触头组件，出线极柱设置有导电座作为中间触头，封盖设置有接地触头；动触头组件后侧固定安装有绝缘拉杆，绝缘拉杆依次穿过导向座、出线极柱的中间触头、封盖的接地触头后与操作机构连接，并能够由操作机构驱动沿轴向平移；所述直动型三工位负荷开关具有三个工作位置，合闸位置、分闸位置和接地位置，在合闸位置时，动触头与静触头直接插接导通，动触头、中间触头通过绝缘拉杆前段的导电套杆导通，接地触头、中间触头断开；在分闸位置时，动触头、静触头断开，接地触头、中间触头也断开；在接地位置时，静触头、动触头断开，动触头、接地触头之间通过导电套杆导通。

所述外壳为金属材料，由固定进线极柱的第一段外壳、第二段外壳、固定出线极柱的第三段外壳和封盖组成，各段通过法兰盘固定连接组成可实现接地功能的筒形外壳。

所述进线极柱包括进线电缆锥、进线导体、静触头屏蔽罩、泄压通道，进线导体经环氧树脂浇注在接第一段外壳内部，浇注成型后的环氧树脂即为进线电缆锥；进线导体为具有直角结构的导体材料制成，水平部位末端装有静触头和静触头屏蔽罩，静触头屏蔽罩能够沿轴向左右滑动，内部还设置有复位弹簧；进线极柱上设置有泄压通道，泄压通道具有厚度较薄的壁。

动触头组件安装于活塞板中心部位，动触头组件内部及后端均具有前后贯通的通气孔，活塞板周边与接地外壳内壁之间设置有环形结构的导向环，左侧设置有动触头屏蔽罩罩装于动触头组件外部，并设置有喷口。

所述导向座中心设置有卡爪套，卡爪套后端内侧具有限位突起，导电座前段外表面具有限位槽，卡爪套内侧限位突起能卡入导电座外表面限位槽内限制导向座移动；卡爪套内设置有导向轴套，导向轴套后端具有锥形斜面与卡爪套后段的卡爪内表面配合，导向轴套锥形斜面能够撑开卡爪套后段的卡爪，使得卡爪套内侧限位突起能向上脱离导电座外表面限位槽；导向轴套与导电套杆之间套装有复位弹簧，复位弹簧两端由导向轴套内侧的台阶和导电座前端限位；卡爪套和导向轴套之间还设置有外圈弹簧，外圈弹簧两端由导向轴套前端外侧的台阶和卡爪套内的台阶限位；导电套杆上固定安装有限位块，导电套杆上能够带动限位块推动导向座沿轴向平移，导向座周边与外壳内壁之间设置有环形结构的导向环。

所述出线极柱包括有出线电缆锥、导电座、出线导体，导电座、出线导体由环氧树脂于第三段外壳内浇注成型为出线电缆锥；导电座设置于第三段外壳的中心部位，前段具有套筒形结构向前伸出出线电缆锥；导向轴套、卡爪套套装于导电座前段的套筒形结构。

所述封盖中心部位安装有接地触头，接地触头内部具有通气孔，后端封闭；封盖外侧还设置有引出口分别连接自封阀门、接地排。

所述绝缘拉杆前段设置有导电套杆与动触头组件固定连接，后段设置有拉杆与操作机构连接，还设置有表带触指卡装于导电座前段的套筒形结构与导电套杆之间；导电套杆、绝缘拉杆、拉杆具有中空结构互相连通形成气孔通道，杆壁上还具有气孔与本体内部I、II、III、IV四个气腔相通，气孔通道前端与动触头组件通气孔连通，后端封闭。

所述本体1内部I、II、III、IV四个气腔内填充有六氟化硫、干燥氮气之一的绝缘气体；气腔之间通过绝缘拉杆、导电套杆上面的气孔通道以及活塞板、动触头组件、接地触头的通气孔形成相互连通的气腔，活塞板、导向座在绝缘拉杆带动下沿轴向平移能够改变I、II、III气腔体积大小。

所述的安装支架包括有安装板、主梁、轴座、固定板，安装板、主梁、轴座、固定板互相固定连接。

本实用新型的直动型三工位负荷开关，结构简单、安装方便、运行可靠、单相布置，很好地解决了高电压等级负荷开关外形尺寸大、模具制造困难，安装、维护不方便，相对地故障容易扩展成相间绝缘故障等一系列问题；直线型三工位负荷开关为三相分相布置结构，外壳为接地铝合金外壳，实现产品运行过程中的接地外壳可触摸，不受环境影响、免维护，安全可靠性高；同时单相布置的直线型三工位负荷开关将传统负荷开关的相间绝缘问题转化成相对地的绝缘问题，使得绝缘问题更容易解决，绝缘用气量更少；直线型三工位负荷开关采用直线布置结构，负荷开关布置在一端，接地开关布置在另一端，具有合闸、分闸和接地的三工位功能，而且由同一拉杆、操作机构相继完成，联锁配合简单，可靠性高，整体体积较小。直动型三工位负荷开关通过其接地外壳与其内容元件形成了四个相互连通的气腔；所述气腔随着拉杆的运动形成了容积大小根据需要变化的气腔；所述气腔内充有六氟化硫气体或同类绝缘气体作为绝缘和灭弧介质，灭弧性能可靠。

附图说明

图1是本实用新型的直动型三工位负荷开关的俯视图；

图2是本实用新型的直动型三工位负荷开关的主视图；

图3是本实用新型的直动型三工位负荷开关处于合闸位置时剖视图；

图4是本实用新型的直动型三工位负荷开关处于分闸位置时剖视图；

图5是本实用新型的直动型三工位负荷开关处于接地位置时剖视图；

图6是本实用新型的直动型三工位负荷开关处于合闸位置时局部剖视放大图；

图7是本实用新型的直动型三工位负荷开关处于分闸位置时局部剖视放大图；

图8是本实用新型的直动型三工位负荷开关处于接地位置时局部剖视放大图。

图中：

1、本体 2、操作机构 3、安装支架 4、进线极柱 6、出线极柱 7、封盖 13、绝缘拉杆 14、接地排 15、自封阀门 31、安装板 32、主梁 33、轴座 34、固定板 41、进线电缆锥 42、进线导体 44、静触头屏蔽罩 45、泄压通道 52、活塞板 54、动触头屏蔽罩 55、动触头组件 61、导电座 62、出线电缆锥 63、出线导体 73、接地触头 131、导电套杆 133、拉杆 135、 表带触指 161、导向座 163、导向轴套 164、卡爪套 165、复位弹簧 166、限位块。

具体实施方式

如图所示，一种直动型三工位负荷开关，包括有本体1、操作机构2、安装支架3，本体1、操作机构2固定安装在安装支架3上；本体1外壳为筒形结构，前后两端分别由进线极柱4、封盖7封闭，内部由活塞板52、导向座161、出线极柱6、分隔为I、II、III、IV四个气腔，活塞板52具有前后贯通的通气孔，气腔I、II互相连通；进线极柱4设置有静触头，活塞板52设置有动触头组件55，出线极柱6设置有导电座61作为中间触头，封盖7设置有接地触头73；动触头组件55后侧固定安装有绝缘拉杆13，绝缘拉杆13依次穿过导向座161、出线极柱6的中间触头、封盖7的接地触头后与操作机构连接，并能够由操作机构驱动沿轴向平移；所述直动型三工位负荷开关具有三个工作位置，合闸位置、分闸位置和接地位置，在合闸位置时，动触头与静触头直接插接导通，动触头、中间触头通过绝缘拉杆13前段的导电套杆131导通，接地触头、中间触头断开；在分闸位置时，动触头、静触头断开，接地触头、中间触头也断开；在接地位置时，静触头、动触头断开，动触头、接地触头之间通过导电套杆131导通。

所述外壳为金属材料，由固定进线极柱4的第一段外壳、第二段外壳、固定出线极柱6的第三段外壳和封盖7组成，各段通过法兰盘固定连接组成可实现接地功能的筒形外壳。

所述进线极柱4包括进线电缆锥41、进线导体42、静触头屏蔽罩44、泄压通道45，进线导体42经环氧树脂浇注在接第一段外壳内部，浇注成型后的环氧树脂即为进线电缆锥41；进线导体42为具有直角结构的导体材料制成，水平部位末端装有静触头和静触头屏蔽罩44，静触头屏蔽罩44能够沿轴向左右滑动，内部还设置有复位弹簧；进线极柱4上有设置泄压通道45，泄压通道45具有厚度较薄的壁。

所述动触头组件55安装于活塞板52中心部位，动触头组件55内部及后端均具有前后贯通的通气孔，活塞板52周边与外壳内壁之间设置有环形结构的导向环，左侧设置有动触头屏蔽罩54罩装于动触头组件55外部，并设置有喷口。

所述导向座161中心设置有卡爪套164，卡爪套164后端内侧具有限位突起，导电座61前段外表面具有限位槽，卡爪套164内侧限位突起能卡入导电座61外表面限位槽内限制导向座移动；卡爪套164内设置有导向轴套163，导向轴套163后端具有锥形斜面与卡爪套后端的卡爪内表面配合，导向轴套163锥形斜面能够撑开卡爪套后端的卡爪，使得卡爪套164内侧限位突起能向上脱离导电座61外表面限位槽；导向轴套163与导电套杆131之间套装有复位弹簧165，复位弹簧165两端由导向轴套163内侧的台阶和导电座61前端限位；卡爪套和导向轴套之间还设置有外圈弹簧，外圈弹簧两端由导向轴套163前端外侧的台阶和卡爪套内的台阶限位；导电套杆131上固定安装有限位块166，导电套杆131上能够带动限位块166推动导向座沿轴向平移，导向座161周边与外壳内壁之间设置有环形结构的导向环。

所述出线极柱6包括有出线电缆锥62、导电座61、出线导体63，导电座61、出线导体63由环氧树脂于第三段外壳内浇注成型为出线电缆锥62；导电座61设置于第三段外壳的中心部位，前段具有套筒形结构向前伸出出线电缆锥62；导向轴套163、卡爪套164套装于导电座61前段的套筒形结构。

所述封盖7中心部位安装有接地触头73，接地触头内部具有通气孔，后端封闭；封盖7外侧还设置有引出口分别连接自封阀门15、接地排14。

所述绝缘拉杆13前段设置有导电套杆131与动触头组件55固定连接，后段设置有拉杆133与操作机构连接，还设置有表带触指135卡装于导电座61前段的套筒形结构与导电套杆131之间；导电套杆131、绝缘拉杆13、拉杆133具有中空结构互相连通形成气孔通道，杆壁上还具有气孔与本体1内部I、II、III、IV四个气腔相通，气孔通道前端与动触头组件55通气孔连通，后端封闭。

所述本体1内部I、II、III、IV四个气腔内填充有六氟化硫、干燥氮气之一的绝缘气体；气腔之间通过绝缘拉杆13、导电套杆131上面的气孔通道以及活塞板52、动触头组件55、接地触头的通气孔形成相互连通的气腔，活塞板52、导向座161在绝缘拉杆13带动下沿轴向平移能够改变I、II、III气腔体积大小。

所述的安装支架3包括有安装板31、主梁32、轴座33、固定板34，安装板31、主梁32、轴座33、固定板34互相固定连接。

所述本体1通过进线极柱4、出线极柱6可与其它电气设备实现快速对接，并通过接地排14进行接地工位时的接地连接；所述本体1通过自封阀门15不仅可以满足本实用新型的直动型三工位负荷开关装配过程中抽真空充气需要，还可以为运行监测仪表提供安装接口。

本实用新型的直动型三工位负荷开关实施例，当负荷开关处于图3所示的合闸位置时，进线极柱4、出线极柱6之间构成电气连接回路，电流从进线极柱4的进线导体42进入后，依次流经动触头组件55、表带触指135、导电座61，最后经出线极柱6的出线导体63流出，可以满足负荷开关的载流工作要求。

首先描述从图3合闸位置到图4分闸位置各机构动作过程：在合闸位置时，操作机构2的动力机构已经为执行机构的储能弹簧储能完毕；接到分闸指令时，储能弹簧释放能量带动输出轴上的输出拐臂向逆时针方向快速旋转，在输出拐臂的牵引下本体1的拉杆133向图中的右方高速运动，并拉动活塞板52及动触头组件55同时向右运动，动触头组件55与进线极柱4的进线导体42分离，静触头屏蔽罩44内部复位弹簧释放推动静触头屏蔽罩44复位；导电部分分离的瞬间可能会产生电弧，活塞板52在向右运动的过程中，气腔II的体积会被压缩，气体一部分从动触头屏蔽罩54的喷口和动触头组件内部通气孔喷出进行灭弧，一部分从喷口外部的活塞板52通气孔喷出。气腔II内气体的释放至气腔I，气腔I的体积扩大，降低了操作机构带动绝缘拉杆13运动所需要的操作功，提高了负荷开关的分闸速度，有利于电弧的熄灭；此时本实用新型的直动型三工位负荷开关处于图4所示的分闸位置，进线极柱4、出线极柱6间电气断开；出线极柱6与接地排14间也处于电气断开状态。

其次从图4分闸位置到图5接地位置各机构动作过程：操作机构2的动力机构继续工作，储能弹簧处于初始状态，端部沿沟槽滑动，推动拉杆133在操作机构的驱动下缓慢向图中所示右方运动，在导电套杆131的带动下，活塞板52及其上所有的组件一起向右运动，首先和导向座16上的限位块166接触，并推动限位块166向右挤压导向轴套163，导向轴套163顶开卡爪套164继续向右继续运动套在导电座61的外面，然后一起向右运动直至达到图4接地位置；运动过程中气腔III体积压缩，气流通过活塞板52、动触头组件55、运动拉杆13的通气孔和气孔通道流动，气腔II体积不变，气腔I的体积扩大，气腔III体积变小，气腔IV体积不受影响；此时出线极柱6内的出线导体63和接地排14之间构成电气导通回路，电流可以经出线导体63、导电座61、表带触指135、导电杆131、接地触头73，最后经接地排流出，形成负荷开关的接地状态，确保操作维护人员的安全。

通过以上操作，直线型三工位负荷开关简单可靠地完成了从合闸到分闸、由分闸到接地功能操作，实现负荷开关的三工位功能，确保操作维护人员的安全。反之，直线型三工位负荷开关在操作机构的驱动下也可以完成从接地到分闸、从分闸到合闸的操作，实现负荷开关的投入运行。

最后描述从图4分闸位置到图3合闸位置各机构动作过程：操作机构2的动力机构工作，驱动执行机构带动输出轴上的输出拐臂顺时针旋转，输出拐臂推动本体1的拉杆133向图中所示左方运动，导电套杆131随着拉杆133向图中所示左方运动，并推动活塞板52及导电灭弧组件55同时向左运动，活塞板52左侧的动触头屏蔽罩54的喷口首先接触静触头屏蔽罩44，形成封闭的屏蔽罩；动触头屏蔽罩54继续推动触静触头屏蔽罩44向左移动，动触头组件55逐渐接近进线导体42直至完全插接，接近和插接过程中产生的电弧完全隔离在封闭的屏蔽罩内；动触头组件55内部动触头芯、静触头端部设置有高融点的导电材料，插接过程中内部动触头芯、静触头高融点部位最先接触，能耐受电弧产生的高温；合闸时气腔I的体积会被压缩，气体一部分从动触头屏蔽罩54的喷口、动触头组件55内部反向喷出进行灭弧，一部分从喷口外部的活塞板52的通气孔喷出，有利于电弧的熄灭；负荷开关内部燃弧故障时高压气体能爆破泄压通道45的薄壁后冲出，避免伤害到操作者或破坏其他部分，合闸过程中操作机构2的复位弹簧同时储能；此时本实用新型的直动型三工位负荷开关处于图3所示的合闸位置，进线极柱4、出线极柱6间电气导通；出线极柱6与接地排14间处于电气断开状态，不会发生误操作。