專利名稱：高壓開關設備的接地開關的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種接地開關，特別是3－35KV交流金屬封閉開關設備用的接地開關。
高壓開關設備一般都裝有接地開關，它是一種檢修時保證人身安全的機械接地裝置。


圖1和圖2所示是高壓開關設備的接地開關(以下簡稱接地開關)的基本結構。
該接地開關包括有一個由左、右端梁和中部橫梁連接構成的安裝底架；固定在橫梁上的絕緣子3；固定于絕緣子3頂部的靜觸頭2，通過連接母線，靜觸頭的一端和主母線相通，另一端可與觸刀1接通或斷開；由端梁支承能夠旋轉的主軸11，在主軸11的一端連接有錐齒輪6、轉輪12和凸輪5；有一固定在凸輪5和端梁上的蓄能彈簧7；在主軸上還固定有1－3對觸刀1，每對觸刀依靠觸頭彈簧4的壓力來保證與靜觸頭2可靠接觸；有一連接在主軸11和橫梁上的軟連接9；固定在橫梁上的合閘限位螺釘8；固定在端梁上的接地片10。
在操作接地開關時，外力使錐齒輪6轉動，帶動主軸11和轉輪12旋轉，轉輪12上的銷釘推使凸輪5旋轉，凸輪5使蓄能彈簧7壓縮，當主軸11由下限開始動作15度之后，彈簧能量釋放，觸刀1隨主軸11快速移動到靜觸頭2的接觸面上，實現(xiàn)快速合閘。
當接地開關在主母線帶電情況下接通時，電流即從主母線上通過靜觸頭2、觸刀1、主軸11、軟連接9、橫梁和端梁以及接地片10流向大地。
處于這種情況下的局部電路如圖3和圖4所示。
如圖3所示，由于電路流通的結果，就有電動力F1作用在觸刀1上，F(xiàn)1是觸頭回路產生的，F(xiàn)1是使觸刀1沿分閘方向移動的推斥力。同時還有電動力F2作用在兩片觸刀a、b上，F(xiàn)2是電流流過觸刀1所產生的電動力，F(xiàn)2是使觸刀1離開靜觸頭2的漲開力，如圖4所示。
由于大電流通過觸頭，觸頭間產生了電動力F1和F2，其結果是使觸刀1和靜觸頭2之間的接觸壓力減少，為此，現(xiàn)有的接地開關均采用觸頭彈簧4來保證觸頭壓力。比如，熱穩(wěn)定電流(2秒)為31.5KA的接地開關，觸頭彈簧對觸頭接觸面的正壓力在45－50Kg之間(單相)，三相彈簧壓力應在135－150Kg之間，可見其操作力之大。使用實踐表明，現(xiàn)有接地開關未能解決大電流產生的電動力斥開觸頭和觸頭振動等問題。按國標和國際電工標準，接地開關應能通過31.5KA4秒短時大電流試驗，但是現(xiàn)有的接地開關均未能通過上述試驗。
浙江省江山開關廠的兩種產品說明書公開了上述現(xiàn)有接地開關的基本結構和有關數(shù)據(jù)，該廠產品JN口一1O／I型高壓接地開關在試驗中存在上述問題或不足。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術中的不足之處而提供一種能夠使觸刀之間產生相互吸引的電動力(電磁力)代替觸頭彈簧產生的觸頭壓力的，能夠使靜觸頭產生有利于觸刀關合的電動力的，具有利用杠桿原理設置的能夠推動觸刀關合的部件、能夠防止合閘后發(fā)生誤動作的裝置、不僅操作力比較小而且能夠滿足關合和通過短時大電流試驗要求的高壓開關設備用的接地開關。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到本發(fā)明的高壓開關設備的接地開關，包括有一個由左右端梁和中部橫梁連接構成的安裝底架，固定在橫梁上的絕緣子，固定于絕緣子頂部的靜觸頭，由端梁支承能夠旋轉的主軸，與主軸連接為一體的觸刀，觸刀可移動到與靜觸頭接通或斷開的位置，一個固定在主軸和底架上，以蓄能彈簧為驅動元件控制觸刀運動的操作機構，以及固定在底架和主軸上的限位定位部件和接地部件。特別是靜觸頭為異形結構，近似于水平放置的瓦刀形，其單頭端固定在絕緣子上，雙頭端的上部平面與主母線直接相連，雙頭端的下部側面與所述觸刀接通或斷開，主母線和觸刀位于絕緣子的同一側面，雙頭端的上部和下部之間有加強筋。所述的觸刀包括自上而下順序排列的接觸、分流和定位三個部分，它們被成型或連接為一體，可以接觸件與分流定位件或者接觸分流件與定位件連接為一體，任何情況下，觸刀的接觸和分流部分都被均勻分割為2－4個支片，至少應保證觸刀的分流部分是用既導電又導磁的金屬材料制造的。在主軸的下方位設有一根固定于所述觸刀的定位部分，其重量與所有觸刀重量相當?shù)膶щ娖胶廨S。在主軸端部設有一個能夠控制蓄能彈簧和主軸以及觸刀動作的鎖定裝置。
本發(fā)明的目的還可以通過以下措施來達到在靜觸頭4雙頭端的上部設有二個或四個供主母線連接用的螺孔，雙頭端下部側面的垂直距離與兩塊觸刀接觸部分的裝配垂直距離相一致，以接觸部分與靜觸頭4在接觸時實現(xiàn)動配合為度。所說的觸刀是由兩塊動觸頭(接觸件)5和上中部被均勻分割成兩條帶狀刀片的分流磁鎖板(分流定位件)6可拆卸的連接構成。兩條帶狀刀片的分割間距和兩塊動觸頭5的裝配間距都等于5－8毫米。對應平行的兩塊觸刀通過其定位部分的孔分別與主軸7和導電平衡軸14焊接，焊接間距為12－15毫米。當主軸7轉動時，導電平衡軸14和所有觸刀的動觸頭5同時繞主軸7作曲線運動。所說觸刀的動觸頭5是用銅板制造的，分流磁鎖板6是用鋼板制造的。所說的鎖定裝置，包括一個固定在主軸7上，端部有扇形搭接面的定位輪17；一個一端有半圓形搭接面另一端有肩軸的拐臂2，拐臂2和定位輪17搭接，其搭接面之間有20度自由角，拐臂2可繞主軸7轉動；一個固定在拐臂2肩軸處的凸輪18；一個固定于凸輪18側面上圓周面上有凹槽的鎖定板15；一個鎖扣16，其一端用鎖釘固定在端梁1上，另一端被彈簧壓住扣入鎖定板15的凹槽內，鎖扣16能被凸輪18頂起繞鎖釘轉動而脫離鎖定板15。
附圖的圖面說明如下圖1至圖4是現(xiàn)有接地開關的附圖，其中的標號與其他附圖的標號無關。圖1是JN口－35型戶內高壓接地開關的俯視圖，圖2是圖1的右視圖，圖1和圖2反映了現(xiàn)有接地開關的基本結構。圖3和圖4是現(xiàn)有接地開關的局部電路圖，也是觸頭的電動力分析示意圖。
圖5至圖21是本發(fā)明接地開關的附圖。
圖5及圖6是一個接地開關的主視圖及俯視圖，本發(fā)明的一個實例。
圖7是圖5中B－B處剖面圖，是本發(fā)明一個接地開關的鎖定裝置的結構示意圖。
圖8是圖5中A－A處右視圖。
圖9、圖10及圖11是圖5、圖6及圖8中接地開關的局部電路示意圖，也是觸頭的電動力(電磁力)分析示意圖。
圖12及圖13是本發(fā)明接地開關靜觸頭的正視及俯視部分的剖面圖，是一個靜觸頭實例。
圖13是圖12A－A處剖面圖。
圖15、圖16及圖17是本發(fā)明接地開關的另一個靜觸頭實例，分別是正視圖、剖面圖及俯視圖。
圖18及圖19是本發(fā)明接地開關的一個分流磁鎖板實例，分別是正視圖及A－A剖面圖。
圖20及圖21是本發(fā)明接地開關的一個動觸頭實例，分別是正視圖及A－A剖面圖。
本發(fā)明下面將結合實施例及其附圖作進一步詳述圖5至圖8是熱穩(wěn)定電流(4秒)值等于或小于31.5KA的高壓開關設備的接地開關實施例。
本發(fā)明接地開關由導電系統(tǒng)、鎖定裝置、快速合閘裝置及絕緣子組成。該接地開關包括一個由左角鋼1、右角鋼10和中部槽鋼8焊接構成的安裝底架。三個絕緣子3通過螺栓固定在槽鋼8上面。三個靜觸頭4的單頭端通過四個螺栓固定在絕緣子3的頂部，主母線接頭被螺栓緊固在雙頭端上部平面的螺孔處。一根主軸7在角鋼1和角鋼10的孔內可以旋轉，旋轉角度由鎖定裝置控制。在主軸7的下方位有一根導電平衡軸14，主軸7和軸14穿過六塊分流磁鎖板6的兩個定位孔6a和6b(見附圖18)，按照規(guī)定的尺寸位置焊接。12塊動觸頭5分別按二塊一組用螺栓螺母固定在分流磁鎖板6的上端，5和6組成觸刀。軸14和軸7及槽鋼8之間有軟連接9，槽鋼8上有接地片以及與接地干線連接用的安裝孔。當動觸頭5與靜觸頭4接通時，零件4、5、6、7、8、9、14及接地片組成導電系統(tǒng)。本發(fā)明接地開關有鎖定裝置，它包括一個用鎖釘固定在主軸7未端的定位輪17，定位輪17的端部有斷面為扇形的搭接面。一個一端有斷面為半圓形的搭接面另一端有肩軸的拐臂2，拐臂2和定位輪17通過搭接面搭接，它們的搭接面之間有20度自由角，拐臂2與主軸7為動配合，因此可以轉動。一個用鎖釘固定在拐臂2肩軸上的凸輪18，一個用鎖釘固定在凸輪18側面上圓周面上有凹槽的鎖定板15。零件15、18和2固定連接為一體，凸輪18的凸塊和鎖定板15的凹槽的位置，由鎖定和解鎖的要求而確定。一個鎖扣16，鎖扣16的一端用鎖釘固定在右角鋼1上，另一端被固定在右角鋼1上的彈簧壓住而扣入鎖定板15的凹槽內，當凸塊頂起鎖扣16的自由端時，鎖扣16繞鎖釘轉動而脫離鎖定板15。本發(fā)明接地開關還有一個快速合閘裝置，它包括蓄能彈簧11、拉板12和杠桿13，其原理和作用與現(xiàn)有技術一樣，其具體結構屬公知技術，不再贅述。
下面描述的是操作，接地開關在高壓開關設備中，當斷路器接通時，即正常供電情況下，接地開關處于分閘狀態(tài)，靜觸頭4和動觸頭5相互分離，二者之間保持確定的斷口距離。當斷路器分斷并退出工作位置需要檢修路線時，即在停電檢修時，接地開關合閘。外力使拐臂2沿合閘方向轉動，拐臂2通過搭接面帶動定位輪17，從而帶動主軸7以及導電平衡軸14和觸刀(動觸頭5和分流磁鎖板6)轉動或移動，當主軸7轉動時，蓄能彈簧11被壓縮蓄能，當轉過20度角后，彈簧能量釋放，實現(xiàn)快速合閘，即動觸頭5與靜觸頭4雙頭端下部側面迅速接觸。此時，隨著拐臂2、定位輪17和主軸7一起轉動的鎖定板15的凹槽到達鎖扣16的自由端下，在彈簧力作用下，自由端的半圓頭進入凹槽內，實現(xiàn)鎖定，即主軸7和觸刀不能離開確定的位置。需要分閘時，外力操動拐臂2沿分閘方向轉動，當拐臂2在20度自由角內轉動中，帶動凸輪18頂起鎖扣16的自由端，使自由端的半圓頭離開鎖定板15的凹槽，拐臂2才能夠通過搭接面壓定位輪17，從而帶動主軸7和觸刀沿分閘方向轉動，實現(xiàn)分閘。
當接地開關在主母線帶電情況下合閘時，電流即從主母線上通過靜觸頭4、動觸頭5、分流磁鎖板6、主軸7、軟連接9、槽鋼8以及接地片流向大地，三相通過接地開關的導電系統(tǒng)接地。
處于這種情況下的局部電路如圖9、圖10和圖11所示。圖9至圖11表示觸頭間電動力關系。
如圖10所示，由于本發(fā)明采用了觸刀頂部進線方式，使進線電流向絕緣子端即向合閘方向流動，大電流產生一個使觸刀向合閘方向移動的電動力F1′。進線方式的改變，使電動力變有害為有利。
如圖9所示，由于本發(fā)明將觸刀分割為兩片，每片上所產生的電動力F與F′互相抵消，有利于觸刀向合閘方向移動。
如圖11所示，由于觸刀的分流磁鎖板6是用既導電又導磁的金屬材料制造的，而且兩塊觸刀分割為四片，將每相電流分為四個支路，如圖6中a、b、c、d四個支路，每個支路的電流方向是相同的，不僅觸刀內支路上的電動力相互抵消，而且每個支路上產生的磁場，使兩塊觸刀上的刀片相互吸引，這種相互吸引的電動力(電磁片)F3，對觸刀產生很大的壓力，從而使觸刀的動觸頭5對靜觸頭4產生足夠的正壓力，隨著電流的增大此壓力成正比增大，克服電動力F2后，還能保證動、靜觸頭可靠接觸。當電流消失時該觸頭壓力大大減小，故合閘和分閘的操作力都很小。
下面描述的是關鍵零件圖12、圖13及圖14是20KA接地開關適用的靜觸頭。其雙頭端的上部平面有兩個接線螺孔，其雙頭端下部接觸面的間距較小，即下部的厚度或寬度較小，與此相應的兩塊觸刀間的垂直距離比較小。兩塊觸刀的焊接間距為12毫米。
圖15、圖16及圖17是31.5KA接地開關適用的靜觸頭，雙頭端上部平面有四個接線螺孔，下部接觸面厚度較大，相應的兩塊觸刀的焊接間距為15毫米。
圖18及圖19是觸刀的分流磁鎖板6的結構示意圖。這種將一塊板分割為兩個支片的形式，適用于熱穩(wěn)定電流(4秒)值為31.5KA以下的接地開關。31.5KA以上的可選用分割為3片或4片的分流磁鎖板。
圖20及圖21是觸刀的動觸頭5的結構示意圖。動觸頭5和分流磁鎖板6的連接應當可靠，所以動觸頭5板面上有四個以上的連接孔。
觸刀是本發(fā)明接地開關的關鍵部件，如果有一種既導電又導磁的金屬材料，能夠全面滿足觸刀的功能要求，且價格適當，那么，觸刀最好是采用整體結構。采用接觸件、分流件、定位件連接方式，其連接關系復雜?，F(xiàn)有條件下，本發(fā)明采用了接觸件獨立，分流和定位合為一體。當然也可以采用定位獨立，接觸和分流合為一體，但是考慮到分流部分選用鋼板，鋼板作為觸頭其導電性能不如銅板，故沒有選用這一方式。
根據(jù)短時電流的大小和觸刀材料的物理性能，通過計算，確定觸刀的面積和兩塊觸刀間的距離，可以計算出理想的觸頭壓力。例如，10KV，31.5KA接地開關，分流磁鎖板用鋼板加工，計算確定分流磁鎖板的尺寸為長190毫米，分割間距6毫米，刀片寬50毫米，厚5毫米。該板焊接間距12毫米。樣機模擬試驗結果是，順利通過了33KA2.2秒和32.8KA4.05秒短時大電流試驗。
根據(jù)本發(fā)明可以設計6－35KA戶內單相接地開關、三相接地開關、帶接地隔離開關、帶接地負荷開關。相間距離6－10KA，三相接地開關可選用200；230；250(毫米)。35KA，三相接地開關可選用460毫米。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點1、采用既導電又導磁的金屬材料制造分流磁鎖板，利用兩個以上導體分流的方法，當大電流通過觸刀時，產生磁場，使兩個觸刀相互吸引，產生足夠大的觸頭壓力，保證動、靜觸頭可靠接觸。取消了現(xiàn)有技術的觸頭彈簧部件。當電流消失時，觸頭壓力恢復到起始的很小的壓力，因此，操作力很小。
2、采用觸刀頂部進線方式，使靜觸頭產生有利于觸刀關合的電動力，同時采用導電平衡軸與所有觸刀重量相當匹配的措施，利用慣性力推動觸刀關合，保證接地開關具有快速關合功能。
3、增加了鎖定裝置，比單純的定位部件可靠，有效地防止誤動作。
4、由于操作力很小，便于實現(xiàn)自動化操作和制造組合式開關設備。
5、可按電壓電流等級統(tǒng)一零件規(guī)格，生產系列化產品。
總之，本發(fā)明接地開關能夠滿足熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性以及關合功能的要求。
文件名稱 頁行補正前 補正后說明書 57、8鎖 釘 銷 釘77、11、12、15、18 鎖 釘 銷 釘917磁 片 磁 力
權利要求1.一種接地開關，特別是一種3-35KV交流金屬封閉開關設備用的接地開關，包括一個由左、右端梁和中部橫梁連接構成的安裝底架，固定在橫梁上的絕緣子，固定于絕緣子頂部的靜觸頭，由端梁支承能夠旋轉的主軸，與主軸連接為一體的觸刀，該觸刀可移動到與所述靜觸頭接通或斷開的位置，一個固定在主軸和底架上，以蓄能彈簧為驅動元件控制所述觸刀運動的操作機構，以及固定于底架和主軸上的限位定位部件和接地部件，其特征在于a.靜觸頭為異形結構，近似于水平放置的瓦刀形，其單頭端固定在絕緣子上，雙頭端的上部平面與主母線直接相連，雙頭端的下部側面與所述觸刀接通或斷開，主母線和觸刀位于絕緣子的同一側面，雙頭端的上部和下部之間有加強筋，b.觸刀包括自上而下順序排列的接觸、分流和定位三個部分，它們被成型或連接為一體，可以接觸件與分流定位件或者接觸分流件與定位件連接為一體，任何情況下，觸刀的接觸和分流部分都被均勻分割為2-4個支片，c.至少應保證觸刀的分流部分是用既導電又導磁的金屬材料制造的，d.在主軸的下方位設有固定于所述觸刀的定位部分，其重量與所有觸刀重量相當?shù)膶щ娖胶廨S，e.在主軸端部設有一個能夠控制蓄能彈簧和主軸以及觸刀動作的鎖定裝置。
2.按照權利要求1所述的接地開關，其特征在于所說靜觸頭4雙頭端的上部有2個或4個供主母線連接用的螺孔，雙頭端下部兩個側面的垂直距離與兩塊觸刀接觸部分的裝配垂直距離一致，以接觸部分與靜觸頭4在接觸時實現(xiàn)動配合為度。
3.按照權利要求1所述的接地開關，其特征在于所說的觸刀，是由兩塊動觸頭(接觸件)5和上中部均勻分割成兩條帶狀刀片的分流磁鎖板(分流定位件)6可拆卸的連接構成，兩條帶狀刀片的分割間距和兩塊動觸頭5的裝配間距都等于5－8毫米，對應平行的兩塊觸刀通過其定位部分的孔分別與主軸7和導電平衡軸14焊接，焊接間距為12－15毫米，當主軸7轉動時，導電平衡軸14和所有觸刀的動觸頭5同時繞主軸7作曲線運動。
4.按照權利要求1所述的接地開關，其特征在于所說觸刀的動觸頭5是用銅板制造的，所說的分流磁鎖板6是用鋼板制造的。
5.按照權利要求1所述的接地開關，其特征在于所說的鎖定裝置，包括一個固定在主軸7上，端部有扇形搭接面的定位輪17，一個一端有半圓形搭接面另一端有肩軸的拐臂2，拐臂2和定位輪17搭接，其搭接面之間有20度自由角，拐臂2可繞主軸7轉動，一個固定在拐臂2肩軸上的凸輪18，一個固定于凸輪18側面上圓周面上有凹槽的鎖定板15，一個鎖扣16，其一端用銷釘固定在端梁1上，另一端被彈簧壓住扣入鎖定板15的凹槽內，鎖扣16能夠被凸輪18頂端繞銷釘轉動而脫離鎖定板15。
專利摘要本實用新型涉及一種3—35KV交流金屬封閉開關設備用的接地開關，其觸刀由動觸頭5和分流磁鎖板6連接構成，分流磁鎖板6用既導電又導磁的金屬材料制造，并且被分割，大電流通過該板時，兩塊觸刀產生磁場使它們相互吸引，對靜觸頭5產生足夠大的觸頭壓力，保證動、靜觸頭可靠接觸。電流消失時，操作力很小。本實用新型接地開關設有導電平衡軸14，其重量和所有觸刀的重量相當，有利于觸刀合閘。還設有鎖定裝置，一旦合閘可以防止誤動作。
文檔編號H01H31/00GK2060942SQ8921766
公開日1990年8月22日 申請日期1989年10月4日 優(yōu)先權日1989年10月4日
發(fā)明者寧靜 申請人:河南省信陽市高壓開關廠