开关柜组件及其机械电气互锁装置的制作方法

本发明涉及电力开关柜领域，特别涉及一种开关柜组件及其机械电气互锁装置。

背景技术：

目前，在通电设备领域通常采用双电源甚至多电源供电方案，以保证故障发生时，对负载的供电能够及时切换，以保证用电设备的安全。但是为了避免双电源进线时，主电源与备用电源同时供电而造成用电设备的损坏及安全隐患。一般在使用双电源或者多电源的开关柜中进行互锁，保证供给用电设备的电压不超过用电设备安全电压。

现在常用的互锁机构是在断路器中封板上设置三锁两钥匙形式的程序锁，现有技术中的开关柜具有用于控制电路分合闸的分合闸操作轴，分合闸操作轴可以通过手动操作和电动操作两种形式控制，三锁两钥匙程序锁的作用是其中一台断路器在其他两台断路器均闭合时无法手动推进到闭合位置。三锁两钥匙程序锁包括用于挡止分合闸操作轴由分闸转换为合闸的机械锁结构，机械锁结构为三个，各自安装在一个断路器上。三锁两钥匙程序锁的钥匙通用但只有两把。现有技术中的三锁两钥匙程序锁中的手动操作机构和电动操作机构各自独立没有关联互锁，断路器分闸后，程序锁对断路器的分合闸轴进行挡止，防止分合闸轴进行合闸操作；若此时误电动操作断路器合闸，将会出现电动操作带动分合闸操作轴具有转动的趋势，而此时由于程序锁对分合闸操作轴的挡止，使分合闸操作轴无法动作，进而导致手动操作与电动操作控制逻辑不一致，电动操作强制分合闸轴合闸，会出现机构损毁、程序锁失效或影响供电等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种机械电气互锁装置，以解决现有技术中的开关柜三取二互锁时机械操作和电气操作不一致导致机构损毁或影响供电的问题；本发明的目的还在于提供一种开关柜组件，以解决现有技术中的开关柜三取二互锁时机械操作与电气操作不一致导致机构损毁或影响供电的问题。

为实现上述目的，本发明的机械电气互锁装置的技术方案为：机械电气互锁装置，包括固定在开关柜上并具有开启状态和关闭状态的程序锁，程序锁的锁杆具有遮挡部和限位部，在开关柜分闸时，程序锁处于关闭状态，所述遮挡部用于遮挡在分合闸操作轴的操作孔外，在开关柜合闸时，程序锁处于开启状态，分合闸操作轴与所述限位部挡止配合以将锁杆限位在开启位置，所述程序锁为仅在程序锁处于开启状态时能将钥匙拔出的锁具，其特征在于:所述互锁装置还包括与所述锁杆配合以检测锁杆的位置的到位检测开关，以及用于分合闸操作轴配合以检测分合闸操作轴的位置的合闸检测开关，所述到位检测开关和合闸检测开关在使用时用于连接至电气控制回路中以向电气控制回路提供锁杆到位状态信号和分合闸操作轴合闸状态信号。

本发明的机械电气互锁装置的有益效果：遮挡部与限位部在程序锁处于关闭状态时，保证分合闸操作轴无法合闸，限位部在分合闸操作轴处于合闸状态时，保证无法手动操作程序锁使其处于关闭状态。通过对多个机械电气互锁装置中的部分机械电气互锁装置设置可拔插的通用钥匙，可以控制开关柜组中最多有与通用钥匙数量相同的开关柜处于合闸状态。本发明在开关柜电气回路中接入了程序锁和分合闸操作轴的状态信号。当分合闸操作轴处于分闸状态，可以手动操程序锁开启，此时锁杆触发机械电气互锁装置的到位检测开关，到位检测开关向电气控制回路中提供锁杆到位状态信号，实现程序锁状态的机械电气联锁；当程序锁处于关闭状态时，可以手动操作分合闸操作轴合闸，此时分合闸操作轴触发合闸检测开关，合闸检测开关向电气控制回路中提供分合闸操作轴的合闸状态信号，实现开关柜的分合闸状态的机械电气联锁，即分合闸操作轴与程序锁的状态变化控制安装在电气控制回路中的开关的开启与关闭，从而保证了开关柜的电气与机械三取二操作的同步，避免了三取二关系的混乱导致的机构损毁或影响供电的问题。

进一步的，为了在锁杆动作过程中实时监测锁杆位置，使检测精确度高，装配结构简单，所述到位检测开关和/或合闸检测开关为微动开关，锁杆上具有接触片，在锁杆的动作行程中，所述接触片与到位微动开关抵顶配合。

进一步的，为了方便控制锁杆使接触形式简单，所述锁杆沿轴向平移，接触片位于锁杆径向一侧。

进一步的，为了保证接触片和到位检测开关的触发板具有一定的可靠接触路径所述接触片和/或到位检测开关的触发板沿锁杆的伸出方向朝向锁杆中心方向侧倾斜。

进一步的，为了便于锁杆的制造，所述锁杆包括杆本体和设置在杆本体的顶端的遮挡板，所述遮挡板构成所述遮挡部，分合闸操作轴的轴端具有凸轮，合闸检测开关与凸轮顶端配合，遮挡板的靠近合闸检测开关的一侧设有向内弯曲的折边，所述折边与凸轮挡止配合而构成所述限位部。

本发明的开关柜组件的技术方案为：开关柜组件，包括三个开关柜，三个开关柜之间具有电气控制回路，开关柜具有分合闸操作轴，开关柜上设有机械电气互锁装置，机械电气互锁装置包括固定在各个开关柜上并具有开启状态和关闭状态的程序锁，三个程序锁配置有两把钥匙，程序锁的锁杆具有遮挡部和限位部，在开关柜分闸时，程序锁处于关闭状态，所述遮挡部用于遮挡在分合闸操作轴的操作孔外，在开关柜合闸时，程序锁处于开启状态，分合闸操作轴与所述限位部挡止配合以将锁杆限位在开启位置，所述程序锁为仅在程序锁处于开启状态时能将钥匙拔出的锁具，其特征在于:所述互锁装置还包括与所述锁杆配合以检测锁杆的位置的到位检测开关，以及用于分合闸操作轴配合以检测分合闸操作轴的位置的合闸检测开关，所述到位检测开关和合闸检测开关在使用时用于连接至电气控制回路中以向电气控制回路提供锁杆到位状态信号和分合闸操作轴合闸状态信号。

本发明的开关柜组件的有益效果：遮挡部与限位部在程序锁处于关闭状态时，保证分合闸操作轴无法合闸，限位部在分合闸操作轴处于合闸状态时，保证无法手动操作程序锁使其处于关闭状态。通过对多个机械电气互锁装置中的部分机械电气互锁装置设置可拔插的通用钥匙，可以控制开关柜组中最多有与通用钥匙数量相同的开关柜处于合闸状态。本发明在开关柜电气回路中接入了程序锁和分合闸操作轴的状态信号。当分合闸操作轴处于分闸状态，可以手动操程序锁开启，此时锁杆触发机械电气互锁装置的到位检测开关，到位检测开关向电气控制回路中提供锁杆到位状态信号，实现程序锁状态的机械电气联锁；当程序锁处于关闭状态时，可以手动操作分合闸操作轴合闸，此时分合闸操作轴触发合闸检测开关，合闸检测开关向电气控制回路中提供分合闸操作轴的合闸状态信号，实现开关柜的分合闸状态的机械电气联锁，即分合闸操作轴与程序锁的状态变化控制安装在电气控制回路中的开关的开启与关闭，从而保证了开关柜的电气与机械三取二操作的同步，避免了三取二关系的混乱导致的机构损毁或影响供电的问题。

进一步的，为了在锁杆动作过程中实时监测锁杆位置，使检测精确度高，装配结构简单，所述到位检测开关和/或合闸检测开关为微动开关，锁杆上具有接触片，在锁杆的动作行程中，所述接触片与到位微动开关抵顶配合。

进一步的，为了方便控制锁杆使接触形式简单，所述锁杆沿轴向平移，接触片位于锁杆径向一侧。

进一步的，为了保证接触片和到位检测开关的触发板具有一定的可靠接触路径所述接触片和/或到位检测开关的触发板沿锁杆的伸出方向朝向锁杆中心方向侧倾斜。

进一步的，为了便于锁杆的制造，所述锁杆包括杆本体和设置在杆本体的顶端的遮挡板，所述遮挡板构成所述遮挡部，分合闸操作轴的轴端具有凸轮，合闸检测开关与凸轮顶端配合，遮挡板的靠近合闸检测开关的一侧设有向内弯曲的折边，所述折边与凸轮挡止配合而构成所述限位部。

附图说明

图1是本发明的开关柜组件的具体实施例的单个开关柜的结构示意图(开关柜合闸，程序锁解锁状态)；

图2是本发明的开关柜组件的具体实施例的单个开关柜的结构示意图(开关柜分闸，程序锁闭锁状态)；

图3是本发明的开关柜组件的具体实施例的1号开关柜的电气控制回路的原理图；

图4是本发明的开关柜组件的具体实施例的2号开关柜的电气控制回路的原理图；

图5是本发明的开关柜组件的具体实施例的3号开关柜的电气控制回路的原理图。

图中：1、安装板，2、到位检测开关，3、程序锁，4、开关柜基板，5、开关柜电动机构，6、分合闸操作轴，7、合闸检测开关，31、钥匙插拔段，32、锁舌，33遮挡板，331、遮挡部，332、限位部，34、接触片。

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。

本发明的开关柜组件的具体实施例，如图1和图2所示：开关柜组件包括三个开关柜，三个开关柜各自控制其所对应的电源与用电线路之间的通断。开关柜的分闸与合闸可以通过手动操作和电气控制回路来控制。开关柜包括安装板1、到位检测开关2、程序锁3、开关柜基板4、开关柜电动机构5、分合闸操作轴6和合闸检测开关7。到位检测开关2和程序锁3安装在安装板1上，安装板1、开关柜电动机构5、分合闸操作轴6和合闸检测开关7均安装在开关柜基板4上。开关柜上设有用于手动控制开关柜分闸与合闸的分合闸操作轴6，和用于控制电气控制回路的开关柜电动机构5，分合闸操作轴6为凸轮轴结构。每个开关柜上都设有机械电气互锁装置，机械电气互锁装置包括程序锁3和电气锁。

机械电气互锁装置的程序锁3固定在各个开关柜上并具有开启和关闭两种状态，三个开关柜的程序锁3的钥匙可通用，但该开关柜组件的程序锁3只配置有两把钥匙，程序锁3包括钥匙插拔段31、锁舌32、接触片34与遮挡板33，锁舌32与遮挡板33共同构成锁杆，锁舌32活动装配在钥匙拔插段31上，接触片34固定装配在锁舌32上，遮挡板33固定装配在接触片34上。程序锁3的钥匙可以控制锁舌32部分伸出或缩回钥匙拔插段31，锁舌32缩回钥匙拔插段31时程序锁3为开启状态，反之程序锁3为关闭状态。当程序锁3处于非关闭状态时无法拔出钥匙，需要说明的是，具体实现钥匙无法拔出的方式与现有技术中的锁具实现方式一致，本领域技术人员可以根据需要选择使用，因此不再详细介绍。

程序锁3的锁舌32在程序锁3内插入钥匙转动时上下运动带动接触片34和遮挡板33上下移动，程序锁3的遮挡板33上具有遮挡部331和限位部332，限位部332为遮挡部331的靠近合闸检测开关7的一侧设置的向内弯曲的折边，折边挡设在分合闸操作轴6的转动路径上，即限位部332与分合闸操作轴6的远端挡止配合。在开关柜分闸时，程序锁3可以处于关闭状态或开启状态，当程序锁3处于关闭状态时，所述遮挡部331用于遮挡在分合闸操作轴6的操作孔外，且限位部332与带凸轮轴结构的分合闸操作轴6挡止配合，此时分合闸操作轴6无法被操作而使开关柜合闸，程序锁3的钥匙可拔出并用于插入其他开关柜上的程序锁3的钥匙拔插段31中。当程序锁3处于开启状态时，开关柜可以进行合闸操作，但程序锁3的钥匙无法从钥匙拔插段31中拔出。在开关柜合闸时，程序锁3只能处于开启状态，分合闸操作轴6与所述限位部332挡止配合以将程序锁3限位在开启位置，程序锁3的钥匙无法从钥匙拔插段31中拔出。

如图1和图2所示，在开关柜的电气控制回路中，接上机械电气互锁装置中的的电气锁以实现三个开关柜之间的电气连锁，机械电气互锁装置的电气锁包括与接触片34配合以检测遮挡板33位置的到位检测开关2，以及与分合闸操作轴6上的凸轮轴配合以检测分合闸操作轴6的凸轮轴的位置的合闸检测开关7。到位检测开关2和合闸检测开关7均为微动开关。微动开关上设有用于控制微动开关动作的微动开关触发板，安装在程序锁3上的接触片34能在程序锁3从开启状态转换为关闭状态的过程中触发到位检测开关2，微动开关触发板与接触片34在程序锁3从开启状态继续转换为关闭状态的过程中顶抵滑移，以保证到位检测开关2的控制的可靠性。接触片34和到位检测开关2的触发板沿锁舌32的伸出方向向朝向遮挡板33中心方向侧倾斜。分合闸操作轴6在处于合闸状态时能够触发合闸检测开关7，合闸检测开关7的触发板沿锁舌32的缩回方向向朝向遮挡板33中心方向侧倾斜。到位检测开关2和合闸检测开关7连接至电气控制回路中以向电气控制回路提供遮挡板33位置状态信号和分合闸操作轴6的分合闸状态信号。

如图3、图4和图5所示，每个开关柜的电气控制回路包括干路和两条支路，第一条支路上设有开关s和开关j，开关s被另一个开关柜的合闸检测开关7控制，该合闸检测开关7检测到对应的分合闸操作轴6处于合闸状态时，开关s断开，反之开关s闭合。开关j被与上述合闸检测开关7所在开关柜的到位检测开关2控制，到位检测开关2检测到与该到位检测开关2对应的程序锁3处于开启状态时，开关j闭合，反之开关j断开。第二条支路上同样设置，第二条支路与第一条支路的差别仅在于第二条支路上的开关s和开关j分别受到与控制第一条支路的合闸检测开关7所在的开关柜不同的另一个开关柜的控制。干路上设有受本开关柜电动机构5控制的开关bq，当两条支路中有一条支路为导通时，开关bq可以控制开关柜由分闸变为合闸。开关s有三个，分别为受1号开关柜的到位检测开关2控制的s1、受2号开关柜的到位检测开关2控制的s2和受3号开关柜的到位检测开关2控制的s3。开关j也有三个，分别为受1号开关柜的合闸检测开关7控制的j1、受2号开关柜的合闸检测开关7控制的j2和受3号开关柜的合闸检测开关7控制的j3。

以1号开关柜为例，1)当1号开关柜分闸且程序锁3处于闭合状态时，2号开关柜的到位检测开关2和合闸检测开关7分别控制开关s2和j2，3号开关柜的到位检测开关2和合闸检测开关7分别控制开关s3和j3，若2号开关柜与3号开关柜均合闸时，干路上无电流通过，所以按下bq开关，1号开关柜也无法进行电动合闸操作。但当2号开关柜与3号开关柜中有一个或两个处于分闸状态且该开关柜的程序锁3处于关闭状态，该开关柜对应的支路导通，此时按下bq开关，可以将1号开关柜由分闸状态切换成合闸状态。

2)当1号开关柜分闸且程序锁3处于开启状态时，1号开关柜的程序锁3的钥匙无法取下，因为只有两把程序锁3的钥匙，所以剩余两个开关柜中的程序锁3必定有且至少一个程序锁3处于关闭状态，程序锁3处于关闭状态的开关柜必定处于开闸状态，该开关柜对应的支路处于导通状态，此时按下bq开关，可以将1号开关柜由分闸状态切换为合闸状态。

3)当1号开关柜合闸时程序锁3必定处于开启状态，其他两个开关柜中至少有一个处于分闸状态且程序锁3关闭，该程序锁3对应的支路导通，所以此时按下bq开关，可以将1号开关柜由合闸状态切换为分闸状态。

通过上述过程控制到位检测开关2和合闸检测开关7对应开关s和开关j在电气回路中的通断，进而实现对其他两个开关柜的电气联锁，保证至少一个开关柜处于分闸状态。即其中一台开关柜电动操作的必要条件是另外两台开关柜中的至少一台开关柜必须处于分闸状态，且程序锁3处于闭锁状态。从而实现了本组三台开关柜中的至少一台必须处于分闸状态。此时实现了电气控制的三取二操作。由于开关柜电气回路中接入了程序锁3的状态信号。当手动操作三取二程序锁3时，触发电气锁的微动开关，即分合闸操作轴6与程序锁3的状态变化控制安装在电气控制回路中的开关的开启与关闭，从而保证了开关柜的电气与机械三取二操作的同步，避免了三取二关系的混乱导致的机构损毁或影响供电的问题。

本实施例中，为了保证开关的灵敏性，到位检测开关2与合闸检测开关7均为微动开关，在其他实施例中，到位检测开关2与合闸检测开关7也可以采取其他形式，比如行程开关或光电感应开关等。

本实施例中，遮挡板33的活动形式为直动，当然在其他实施例中，锁杆可以采用其他活动形式，例如转动形式等。

本实施例中，接触片34和到位检测开关2的触发板沿锁舌32的伸出方向向朝向遮挡板33中心方向倾侧倾斜，在其他实施例中，也可以仅将接触片34或到位检测开关2的触发板倾斜，例如，到位检测开关的触发板垂直于锁杆的轴向等。

本实施例中，限位部332为遮挡部331的靠近合闸检测开关7的一侧设有向内弯曲的折边，折边与凸轮挡止配合。当然在其他实施例中，限位部也可以为其他形式，比如，限位部为遮挡板的侧板面上的凸块，对应的在凸轮上设置凸轮轴与遮挡板限位配合。

本发明的机械电气互锁装置的具体实施例的结构与上述开关柜组件的具体实施例中的机械电气互锁装置的结构相同，不再赘述。