干式有载真空调压分接开关的制作方法

本发明涉及有载分接开关(缩写为oltc)，具体涉及一种干式oltc。

背景技术：

众所周知，接入一个固定供电电压的配电变压器，通过改变其变压器绕组匝数比，可在变压器原边供电电压不变的情况下，升高或降低变压器副边的电压，从而达到调压目的。

改变配电变压器电压比有无励磁调压或有载调压两种方式。无励磁调压必须停电，停电时间较长，又没有适时可调性；有载调压速度快，有适时可调性，可就地或远方电动操作，便于自动化管理。因此，配电变压器的调压宜采用有载调压方式。

近年来随着配电事业的发展，干式有载调压变压器也越来越多地被广泛使用。干式有载调压变压器需要干式真空oltc与之配套使用。

干式真空oltc大都采用组合式结构，由真空切换开关和分接选择器组成。早期干式真空切换开关大多采用摆杆式过死点弹簧储能快速释放机构作为真空切换机构的执行机构，结构过于复杂，制造精度要求高，稍有制造或装配的疏忽，就造成摆杆虽过了死点，但弹簧储能快速机构出现不释放的问题，造成干式有载调压分接开关的烧毁。

相对于过死点弹簧储能快速释放机构，枪机式弹簧储能快速释放机构在性能可靠性上虽有改善。但干式枪机式弹簧储能快速机构大多借用m型油浸式切换开关的圆偏心轮上下滑盒式的释放机构，上下两个滑盒各自沿着自身的2根导轨(共计4根导轨)滑动，释放凸轮与爪卡设置在滑盒的外侧，导致装置体积大；同时整个快速释放机构输入轴与输出轴采用同心套轴结构，致使机构过于复杂，制约着干式真空oltc经济性的提高。

隨着真空永磁操作新技术的问世，市场上出现了永磁真空有载调压分接开关。采用永磁机构和枪机式弹簧储能机构的产品各有优势，应用于不同的场合。目前，现有产品的永磁机构和枪机式弹簧储能机构之间无法实现互易，即无法将产品的永磁机构改造成枪机式弹簧储能机构，也无法将产品的枪机式弹簧储能机构改造成永磁机构。因此，如果用户拥有采用了永磁机构的分接开关，但是，其需要枪机式弹簧储能机构的分接开关，就只能购买新的采用枪机式弹簧储能机构的分接开关，而现有的采用了永磁机构的分接开关闲置，造成资源浪费；反之，如果客户需要采用枪机式弹簧储能机构的分接开关却只有采用永磁机构的分接开关，亦然。因此，需要开发能够实现永磁机构和枪机式弹簧储能机构互易的技术。

此外，目前干式真空有载调压分接开关通常釆用单电阻双真空的调压装置。一是单个真空管的造价就十分高昂，三相干式真空有载调压分接开关更需配套使用共计6个真空管，成本极高，制约着干式有载调压分接开关的应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种干式真空oltc。本发明实现了弹簧储能快速释放机构与永磁操作机构两种操作方式之间的互易；且本发明结构设计简单，紧凑，体积小，大大减少了制造装配精度，釆用单电阻单真空的调压技术，经济性较高。

本发明的技术方案：干式有载真空调压分接开关，包括真空切换机构；所述真空切换机构的绝缘转轴的动力输入端设有切换齿轮，切换齿轮与设于其下方的传动齿条配合由传动齿条驱动，传动齿条设于弹簧蓄能释放机构或永磁机构上。

与现有技术相比，本发明中的真空切换开关的转轴采用齿轮齿条传动机构驱动，齿条可以由弹簧储能快速释放机构或永磁操作机构驱动，从而实现了弹簧储能快速释放机构与永磁操作机构两种操作方式之间的互易，使本发明的产品操作方式更具有灵活性，可以根据用户的需求，选用或更换具体的操作方式。

作为优化，所述传动齿条设于弹簧储能快速释放机构上。进一步，所述弹簧储能快速释放机构包括底板，穿过所述底板设置的传动轴，以及设置在底板上的机芯；所述机芯包括滑动配合的上滑盒和下滑盒；所述上滑盒和下滑盒之间设有两根套有储能弹簧的导轨，以及与两根导轨通过滑动副配合并分别位于储能弹簧两侧的两个弹簧卡片；所述上滑盒和下滑盒两侧均设有卡爪，所述两个弹簧卡片通过位于相同侧的卡爪限位；所述下滑盒的底部设有释放块，对应的，所述底板上设有一对限位器，所述上滑盒上设有一对卡槽；所述下滑盒的底部还设有直线型轨迹槽，所述传动轴的顶端设有偏心杆，偏心杆的末端设有拨轮，拨轮与直线型轨迹槽相配合；所述传动齿条设于上滑盒的顶部。本发明的弹簧储能快速释放机构具有全新的传动结构，执行动作更快，使机构输出效率更高；本发明的弹簧储能快速释放机构只具有两根并排的导轨，设计简单，紧凑，占位小，大大减少了对制造装配精度的要求；本发明充分利用下滑盒与底板之间的空间，将弹簧储能挡块(轨迹槽)和快速释放块(释放块)设置在下滑盒的底部以及将限位器设置在机芯下方，通过和卡槽配合限位，从而减少了整个机构的体积，使结构更加紧凑，克服了传统的弹簧储能快速释放机构中释放凸轮与卡爪安置在滑盒的外侧，导致装置体积大的问题。

作为优化，所述下滑盒的外侧壁上设有外滑槽，外滑槽与设于上滑盒外侧壁上的外滚轮配合；所述上滑盒的内侧壁设有内滑槽，内滑槽与设于下滑盒内侧壁上的内滚轮配合。通过滚轮传动可以保证上下滑盒之间摩擦小，增加上下滑盒的相对滑动时的运动速度，同时上滑盒和下滑盒连接更牢固，可靠性更高。

作为优化，所述限位器包括设于底板上的限位杆座，限位杆座与限位杆的一端铰接，限位杆的另一端设有限位轮，限位轮的下方设有复位弹簧。所述限位器结构简单，体积小，且限位效果好，同时利用限位复位弹簧的作用，上滑盒可以实现快速复位，缩短释放动作之间的时间间隔，提高机构的输出效率。进一步，所述底板上限位器所在的一侧设有一块l型的接近开关安装板，接近开关安装板上设有2个接近开关，使两个限位轮位于相对应的接近开关的感应距离内。接近开关可以有效解决传统干式oltc的弹簧储能快速释放机构中，一旦机构发生故障，造成枪机不释放，即分接选择器到位，但档位切换机构不动作或误动作的问题，避免造成分接开关烧毁和变压器损坏，有效提高机构的可靠性和安全性。

作为优化，所述的两根导轨的两端分别插在左右布置的两块侧板上的插孔上，插孔的外侧设有导轨封板；其中一根导轨与所述下滑盒通过滑动副配合，另一根导轨与所述上滑盒通过滑动副配合；与上滑盒配合的导轨上套设有位于所述上滑盒和侧板之间的缓冲弹簧。导轨封板可以帮助导轨更好的固定，防止导轨的移动，使弹簧储能快速释放机构更好地运转，同时便于导轨的安装与拆卸；对于缓冲弹簧的设计，一方面，由于本发明的机构工作时执行速度较快，运动时具有较大的动能和惯性，缓冲弹簧可以有效缓冲上滑盒完成释放动作之后多余的力，同时缓冲弹簧形变产生的弹力也可以为下一次动作提供一定的动力，增加传动速度和传动效率，另一方面可以防止上滑盒带着较大的动能和惯性直接撞击两端的侧板从而使机构发生损坏，提高机构的可靠性。

作为优化，所述真空切换机构包括绝缘板，以及穿过绝缘板设置的转轴；所述绝缘板的两侧分别设有k转换触头组和m输出触头组；所述绝缘板的k转换触头组一侧还设有真空开关管和用于驱动真空开关管分合动作的凸轮切换机构，以及设于转轴上的凸轮；所述凸轮具有a凸缘和b凸缘；所述k转换触头组包括k-ⅰ静触头、k-ⅱ静触头、k-ⅲ静触头和随转轴转动的k动触头；所述k动触头的一端始终与k-ⅰ静触头相接，另一端在a凸缘工作时完成k-ⅱ静触头到k-ⅲ静触头的切换，且切换过程中存在断开状态；所述m输出触头组包括m-ⅰ静触头、m-ⅱ静触头、m-ⅲ静触头和随转轴转动的m动触头；所述m动触头的一端始终与m-ⅰ静触头相接，另一端在a凸缘工作和b凸缘工作的间隔时间内完成m-ⅱ静触头到m-ⅲ静触头切换，且切换过程没有断开状态。本发明成功克服了现有技术中存在的不足，采用单真空开关管的创新设计，特定的构造使得切换动作具有特定的程序，每次切换过程真空开关管通断两次，达到复合式真空oltc中双真空开关管的功能，既减少了真空开关管的用量，提高了经济性，又使得整个结构简单紧凑，体积更小；此外，在本发明中，m输出触头组可以确保负载电流稳定输出，而k转换触头组可作为真空开关管的后备保护作用，通常状况下，真空开关管间隙小，真空度良好，级间绝缘是足够的，但是一旦真空开关管发生泄漏时，随时可能发生电弧不熄、过电压真空击穿或熄灭后重燃现象，导致发生级间短路事故，所以真空开关管必须设置后备安全保护；本发明中的k转换触头组的作用即在于当真空开关管失效时，可以由k转换触头组承担熄弧，使真空oltc不会发生级间短路事故，极大地提高了机构安全可靠性；因而本发明也具有触头寿命长，免维修，安全性高的特点。

进一步优化，a凸缘和b凸缘的形状相同，工作表面为曲率中心与凸轮的旋转轴心重合的弧面，工作表面的弧长相当于整圆的十分之一；从而，既保证k转换触头组和m输出触头组顺利完成特定的切换动作，又能保证整个切换动作快速、高效；a凸缘和b凸缘的中线夹角为100°；如果该角度过小，真空开关管从闭合到断开再到再次闭合的间隔时间太短，影响真空开关管的使用寿命，而如果角度角度过大，又会导致切换动作效率低；研究表明，上述特定的角度间隔，即能保证真空开关管的使用寿命，又能保证切换动作高效、快速地进行。

作为优化，还包括控制系统；所述控制系统包括单片机，单片机分别与oled显示器和gprs通信模块连接；所述oled显示器具有wifi通信功能。本发明采用了新型的oled显示屏，具有大广角的可视度，即使在很大的视角下观看，画面仍然不失真；而且低温特性好，在零下40度时仍能正常显示，发光效率更高，能耗更低；同时oled显示屏可以显示实时时间，实时档位以及历史数据等，显示的信息更丰富，更多元化；此外，oled显示屏具有wifi通信功能，从而，用户可以通过pc机、手机及并联控制器实现显示及控制，十分方便；而单片机与gprs通信模块连接，则实现了远程操作。

附图说明

图1是本发明的干式有载真空调压分接开关(干式真空otlc)的结构示意图；

图2是采用弹簧储能快速释放机构的干式真空oltc的右视图；

图3是采用永磁机构释放装置的干式真空oltc的右视图；

图4是本发明的干式真空oltc的弹簧储能快速释放机构的结构示意图；

图5是图4的弹簧储能快速释放机构的装配关系示意图；

图6是本发明的干式真空oltc的真空切换机构(三相)的结构示意图；

图7是图6的左视视图；

图8是图6的右视图；

图9是本发明的干式真空oltc在单数调压档位工作的电路图；

图10是本发明的干式真空oltc在双数调压档位工作的电路图；

图11-18是本发明的干式真空oltc的真空切换机构从单数调压档位(单数分接)工作变换到双数调压档位(双数分接)工作的电路变换程序图；

图19是本发明的干式真空oltc的真空切换机构的触头变换时序流程图；

图20是本发明的干式有载真空调压分接开关的控制系统的结构示意图。

附图中的标记为：1、真空切换机构；11、绝缘转轴；111、切换齿轮；12、k转换触头组；121、k-ⅰ静触头；122、k-ⅱ静触头；123、k-ⅲ静触头；124、k动触头；13、m输出触头组；131、m-ⅰ静触头；132、m-ⅱ静触头；133、m-ⅲ静触头；134、m动触头；14、过渡电阻；15、凸轮；151、a凸缘；152、b凸缘；16、绝缘板；161、绝缘保护环；17、真空开关管；2、永磁机构；3、弹簧储能快速释放机构；31、传动轴；311、偏心杆；312、拨轮；32、底板；33、上滑盒；331、卡槽；332、外滚轮；333、内滑槽；34、下滑盒；341、释放块；342、直线型轨迹槽；343、外滑槽；344、内滚轮；35、导轨；351、缓冲弹簧；36、限位器；361、限位杆座；362、限位杆；363、限位轮；364、复位弹簧；37、储能弹簧；38、弹簧卡片；39、侧板；391、导轨封板；310、卡爪；3101、接近开关；3102、接近开关安装板；4、电动机构；5、传动齿条。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式(实施例)对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

如图1至图3所示，干式真空oltc，包括真空切换机构1；其特点是：所述真空切换机构1的绝缘转轴11的动力输入端设有切换齿轮111，切换齿轮111与设于其下方的传动齿条5配合由传动齿条5驱动，传动齿条5设于弹簧蓄能释放机构3或永磁机构2上。

实施例1：(参见图4和图5)

所述传动齿条5设于弹簧储能快速释放机构3上。所述弹簧储能快速释放机构3包括底板32，穿过所述底板32设置的传动轴31，以及设置在底板32上的机芯；所述机芯包括滑动配合的上滑盒33和的下滑盒34；所述上滑盒33和下滑盒34之间设有两根套有储能弹簧37的导轨35，以及与两根导轨35通过滑动副配合并分别位于储能弹簧37两侧的两个弹簧卡片38；所述上滑盒33和下滑盒34两侧均设有卡爪310，所述两个弹簧卡片38通过位于相同侧的卡爪310限位；所述下滑盒34的底部设有释放块341，对应的，所述底板32上设有一对限位器36，所述上滑盒33上设有一对卡槽331；所述下滑盒34的底部还设有直线型轨迹槽342，所述传动轴31的顶端设有偏心杆311，偏心杆311的末端设有拨轮312，拨轮312与直线型轨迹槽342相配合；所述传动齿条5设于上滑盒33的顶部。

所述下滑盒34的外侧壁上设有外滑槽343，外滑槽343与固定在上滑盒33外侧壁上的外滚轮332配合；所述上滑盒33的内侧壁设有内滑槽333，内滑槽333与固定于下滑盒34内侧壁上的内滚轮344配合。

所述限位器36包括设于底板32上的限位杆座361，限位杆座361与限位杆362的一端铰接，限位杆362的另一端设有限位轮363，限位轮363的下方设有复位弹簧364。

所述底板32上限位器36所在的一侧设有一块l型的接近开关安装板3102，接近开关安装板3102上设有2个接近开关3101，使两个限位轮363位于相对应的接近开关3101的感应距离内。

所述的两根导轨35的两端分别插在左右布置的两块侧板39上的插孔上，插孔的外侧设有导轨封板391；其中一根导轨35与所述下滑盒34通过滑动副配合，另一根导轨35与所述上滑盒33通过滑动副配合；与上滑盒33配合的导轨35上套设有位于所述上滑盒33和侧板39之间的缓冲弹簧351。

弹簧储能释放机构的工作原理：如图1、图2、图4和图5所示，电动机构4运转带动传动锥齿转动，当传动轴31通过传动锥齿得到动力输入后，传动轴31带动偏心杆311旋转，通过拨轮312在直线型轨迹槽342内作轨迹旋转，由于直线型轨迹槽342与下滑盒34连接，从而使偏心杆311带动下滑盒34沿着导轨35向一侧滑动，而此时，储能弹簧37通过弹簧卡片38在上滑盒33和下滑盒34内不断做蓄能压缩，同时由于上滑盒33一侧的卡槽331与限位轮363处于卡位状态，使得下滑盒34边滑动边压缩储能弹簧37得以实现，当下滑盒34滑动到规定行程时，释放块341压下限位轮363，使得上滑盒33快速释放，在释放的同时上滑盒33另外一侧的卡槽331和另一个限位轮363同时完成卡位配合。

当传动轴31得到下一个动力输入后，下滑盒34会按照上述描述过程再做一次反向滑动，释放块341再次释放另一侧的限位轮363后，上滑盒33会按照上述描述过程作一次反向的瞬间释放。

在释放动作完毕之后，上滑盒33移动到新的锁定位置，另一侧卡槽331上的限位轮363在复位弹簧351作用下，又重新形成卡为配合于上滑盒33的卡槽331上，上滑盒33又被重新锁住了，为第二次动作做好准备。

通过上滑盒33的作用，传动齿条5带动绝缘转轴11上切换齿轮111转动，完成切换变换操作。

在弹簧快速储能释放机构的每次有效动作后，其中1个限位轮363会到位,从而接近开关3101会感应到，将电信号传送至控制器，而另一个限位轮363处于压缩状态，其对应的接近开关3101感应不到电信号，即控制器在机构正常工作状态下，始终接受到的是1组定时转换的电信号；一旦机构发生故障，则会造成以下2种状态：一种是2个限位轮363均不到位，2个接近开关3101都感应不到信号；另一种情况是虽然1个限位轮363到位，且另一个限位轮363被压缩，但过了规定的时间，信号还没有发生转换，此时控制器会立即执行闭锁保护动作，切断电机电源。

实施例2：

参见图6-图8，所述真空切换机构1包括绝缘板16，以及穿过绝缘板16设置的转轴11；所述绝缘板16的两侧分别设有k转换触头组12和m输出触头组13；所述绝缘板16的k转换触头组12一侧还设有真空灭弧组件；所述真空灭弧组件包括真空开关管17和用于驱动真空开关管17分合动作的凸轮切换机构，以及设于转轴11上的凸轮15；所述凸轮15具有a凸缘151和b凸缘152；所述k转换触头组12包括k-ⅰ静触头121、k-ⅱ静触头122、k-ⅲ静触头123和随转轴11转动的k动触头124；所述k动触头124的一端始终与k-ⅰ静触头121相接，另一端在a凸缘151工作时完成k-ⅱ静触头122到k-ⅲ静触头123的切换，且切换过程中存在断开状态；所述m输出触头组13包括m-ⅰ静触头131、m-ⅱ静触头132、m-ⅲ静触头133和随转轴11转动的m动触头134；所述m动触头134的一端始终与m-ⅰ静触头131相接，另一端在a凸缘151工作和b凸缘152工作的间隔时间内完成m-ⅱ静触头132到m-ⅲ静触头133切换，且切换过程没有断开状态。

绝缘板16两侧设有绝缘防护环161，所述m输出触头组13的静触头和k转换触头组12的静触头均呈环状设置在绝缘防护环161内，其中k-ⅱ静触头122与k-ⅲ静触头123的间隙大于k动触头124的宽度，从而保证从k-ⅱ静触头122到k-ⅲ静触头123的切换过程存在断开状态(断开状态见图13)；m-ⅲ静触头133与m-ⅱ静触头132的间隙小于m动触头134的宽度，所以其切换过程中不存在断开状态，而是存在桥接状态，即m-ⅰ静触头131、m-ⅱ静触头132、m-ⅲ静触头133三者一起跨接的过渡状态(过渡状态见图16)。

a凸缘151和b凸缘152的形状相同，工作表面为曲率中心与凸轮15的旋转轴心重合的弧面，工作表面的弧长相当于整圆的十分之一(即a凸缘151工作时，凸轮15转过的角度为36°)；a凸缘151和b凸缘152的中线夹角为100°(即在a凸缘151工作和b凸缘152工作的间隔时间内，凸轮15转过的角度为64°)。

以下结合电路原理和切换程序(参见图7-19)对本发明的真空切换机构作进一步说明。电路图中，v代表真空开关管17，r代表过渡电阻14。

真空切换机构1的工作原理：工作时，k-ⅰ静触头121与m-ⅲ静触头133相接，k-ⅱ静触头122分别与过渡电阻和单数档位接头相接，k-ⅲ静触头123与双数档位接头相接；m-ⅰ静触头131与负载相接，m-ⅱ静触头132和m-ⅲ静触头133分别与真空开关管17的两端相接。

如图9和图10所示，本发明采用“导变型”过渡电路设计，设置一组k转换触头组12与另一组m输出触头组13。这两组触头均在无载下转换，最终倒向到工作分接上，同时起着单双数分接间隔离作用。当干式真空oltc处在单数分接(单数档位)运行时，k动触头124与k-ⅰ静触头121、k-ⅱ静触头122接通，m动触头124相应与m-ⅰ静触头121、m-ⅱ静触头122接通；当干式真空oltc处在双数分接(双数档位)运行时，k动触头124与k-ⅰ静触头121、k-ⅲ-静触头123接通，m动触头124相应与m-ⅰ静触头131、m-ⅲ静触头133接通。在单双数分接变换过程中，k转换触头组12是不带载转换，无电弧产生。当单双数分接变换过程中处于桥接时，m输出触头组13也相应的有桥接m-ⅱ静触头132、m-ⅲ静触头133，从而确保不中断负载输出电流。

如图9-17所示，在变换程序中，m输出触头组13与k转换触头组12的变换程序有着严格的要求。k转换触头组12必须在真空开关管17断开期间完成转换，m输出触头组13也必须在真空开关管17闭合期间完成转换。在干式oltc中，从单数分接→双数分接切换时，真空开关管17先断开后闭合；而双数分接→单数分接切换时，真空开关管17先闭合后断开。

参见图9-17，从单数分接切换到双数分接的过程为(从1档切换到2档)：在单数分接工作时，k动触头124处于和k-ⅰ静触头121、k-ⅱ静触头122接通状态，电流流经接通状态下的真空开关管17，接到变换指令后，首先转轴11带动凸轮15转动，a凸缘151使得真空开关管17第一次断开，此时过渡电阻14导入工作，与此同时k动触头124由k-ⅰ静触头121、k-ⅱ静触头122接通状态，倒向k-ⅰ静触头121、k-ⅲ静触头123接通状态，此后由凸轮15转动使得真开关空管17第二次接通，同时转轴11继续转动使得m动触头134由m-ⅰ静触头131、m-ⅱ静触头132接通状态，过渡为m-ⅰ静触头131、m-ⅱ静触头132、m-ⅲ静触头133三者接通的跨接状态，而后倒向m-ⅰ静触头131、m-ⅲ静触头133接通状态，而后转轴继续转动凸轮15，b凸缘152使得真空开关管17第二次断开，完成从单数分接切换到双数分接。

实施例3：

参见图20，本发明的干式真空oltc还包括控制系统；所述控制系统包括单片机，单片机分别与oled显示器和gprs通信模块连接；所述oled显示器具有wifi通信功能。

如图20所示，所述控制显示器采用单片机控制，由计量芯片对变压器的二次测电压采样，经cpu与预置的电压范围值进行比较计算，当条件成立时，作出相应的升、降控制，同时监视分接开关的档位、电压、故障等信号及历史数据并自动记录，可通过相应的接口连接计算机、手机、并联控制器等。用户可以通过pc在监控室通过电网电压与预置的稳定电压范围比较计算，对有载分接开关进行手动或自动设置及操作，并监视有载分接开关的工作状态和供电电压。

上述对本申请中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。