一种高压开关设备

技术领域

本发明涉及一种高压开关设备。

背景技术

高压断路器主要起到关合和开断线路的负荷电流、出现故障时及时切断故障电路、防止事故扩大影响整个电网用电安全的作用，在电网运行中起到重要的保护作用。高压断路器包括断口结构、操动机构和传动结构，操动机构可通过传动结构驱动断口结构的动触头进行分合闸动作，传动结构中设有用于直接与动触头连接、用于推拉动触头进行分合闸运动的绝缘拉杆。

目前，高压断路器的关合和开断能力等检测项目只有在专门的实验室中才能够检测，无论是在出厂检验中还是在后续电网运行过程中，都难以对带电运行的断路器的机械特性进行准确检测，无法根据高压断路器当前的机械特性预先发现在网运行高压断路器的问题，不利于保证高压断路器运转的稳定性，增大了由高压断路器性能不良引起电网故障的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压开关设备，能够解决现有技术中的开关设备带电运行时无法对分合闸时间等技术参数进行准确测量的问题。

本发明的高压开关设备采用如下技术方案：

高压开关设备，包括：

断口结构、操动机构以及传动于操动机构和断口结构之间的传动结构；

传动结构包括于操动机构和断口结构之间传动路径上靠近断口结构设置的驱动转轴，驱动转轴在操动机构作用下带动绝缘拉杆运动，进而驱动断口结构分合闸；

高压开关设备还包括：

同步开关，包括模拟动触头和模拟静触头，模拟动触头与驱动转轴传动连接，而使同步开关与断口结构能够同步开闭，模拟动触头和模拟静触头用于与机械特性分析仪电连接；

驱动转轴上固定有与绝缘拉杆铰接的输出拐臂，驱动转轴的一端与输出拐臂固定连接，另一端与模拟动触头传动连接。

有益效果：本发明的高压开关设备，使用时，驱动转轴在操动机构作用下带动动触头运动，实现断口结构分合闸，与此同时，模拟动触头与驱动转轴传动连接，并与模拟静触头配合使同步开关与断口结构同步开闭。同步开关可向机械特性测量仪传输与断口结构相同的开关信号，继而可以测量出高压开关设备的分闸时间、合闸时间、同期性等技术参数，驱动转轴位于操作机构和断口结构之间传动路径上靠近断口结构一侧，驱动转轴与断口结构之间的同步性较好，可减少传动路径带来的测量误差，能够较为准确的反映断口结构的技术特性。采用本高压开关设备，在出厂检验时能够带电检测机械特性是否合格，在网运行时还可以实现在线监测，可以提前发现在网运行高压开关设备的问题，降低维修成本，提升高压开关设备的使用稳定性，有利于减少由于高压开关设备性能不良引起的电网故障、保障用电安全，也进一提升了电力设备的智能化水平。

进一步的，驱动转轴与模拟动触头之间通过曲柄滑块传动结构传动连接，模拟动触头随滑块往复直动或模拟动触头作为曲柄滑块传动结构的滑块往复直动，并与模拟静触头插套配合。

有益效果：驱动转轴的转动通过曲柄滑块结构较好的转化为模拟动触头的往复运动，曲柄滑块结构较为简单，加工较为方便；模拟动触头和模拟静触头之间配合较为紧密、稳定，同步开关不易产生接触不良和松动，耐用性较好。

进一步的，曲柄滑块结构包括随驱动转轴转动的曲柄以及连接曲柄和滑块的连杆，曲柄或连杆的长度可调。

有益效果：通过调节长度来实现同步开关和断口结构的一致性，调节较为方便。

进一步的，连杆的长度可调，所述连杆包括前、后连接段以及螺纹调节段，螺纹调节段串接在前、后连接段之间，且均与前、后连接段螺纹连接。

有益效果：通过螺纹配合实现连杆长度可调，连杆长度调节更加方便、精准。

进一步的，连杆与滑块球铰连接，连杆的长度可调，连杆包括螺纹连接的前后两段，且在旋拧与滑块相连的一段时伸长或缩短。

有益效果：滑块运动时活动自由度较高，有利于保证模拟动触头与模拟静触头充分接触配合，可减少模拟静触头和模拟动触头运行过程中产生的损耗；通过螺纹配合实现连杆长度可调，通过螺纹配合实现连杆长度可调，连杆长度调节更加方便、精准。

进一步的，模拟静触头为管套结构，模拟动触头构成曲柄滑块结构的滑块，模拟静触头构成用于对滑块进行导向的导轨，模拟动触头或模拟静触头中的一个在其长度方向上一段为绝缘段，一段为导电段。

有益效果：模拟动触头从绝缘段内向导电段滑移时，同步开关刚合，模拟动触头从导电段向绝缘段滑移时，同步开关刚分；采用上述结构，同步开关内部零部件数量少，结构较为简单。

进一步的，高压开关设备包括安装在驱动转轴上的角位移传感器。

有益效果：安装角位移传感器后，可以检测得到高压开关设备的分闸速度、合闸速度等更多机械特性参数。

附图说明

图1是本发明的高压开关设备的具体实施例1的部分结构示意图（未显示操动机构）；

图1中：1-静触头；2-动触头；3-输出拐臂；4-绝缘拉杆；5-驱动转轴；6-曲柄；7-绝缘连杆；8-模拟动触头；9-模拟静触头；91-绝缘段；92-导电段。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的高压开关设备的具体实施例1：

本发明的高压开关设备，如图1所示，包括壳体、操动机构、断口结构和传动连接在操动机构和断口结构之间的传动结构，传动结构、操动机构和断口结构均位于壳体的内部。断口结构包括静触头1和动触头2，传动结构包括安装在壳体上的驱动转轴5，驱动转轴5能够在操动机构的输出作用下转动，且驱动转轴5在操动机构和断口结构之间的传动路径上靠近断口结构设置，换而言之，驱动转轴5位于传动结构末端的位置处，与断口结构之间的传动元件较少。

以图1所示的坐标系为基准，驱动转轴5沿Y向延伸，驱动转轴5上固定设置有可随其一同转动的输出拐臂3，输出拐臂3的另一端与绝缘拉杆4铰接，绝缘拉杆4与断口结构的动触头2铰接。输出拐臂3与驱动转轴5垂直设置，位于X轴与Z轴相交的平面内。驱动转轴5转动过程中可带动输出拐臂3转动，继而使绝缘拉杆4推拉动触头2进行分合闸动作。

本高压开关设备中在驱动转轴处设有可与断口结构一同开闭的同步开关。同步开关包括模拟静触头9和模拟动触头8，如图1所示，模拟动触头8和模拟静触头9均位于X轴与Z轴相交的平面内。模拟静触头9为管套结构，安装在壳体上。模拟动触头8与驱动转轴5之间通过曲柄滑块结构传动连接，驱动转轴5上固定连接有可随驱动转轴5一起转动的曲柄6，曲柄6通过连杆7与模拟动触头8连接，其中曲柄6与连杆7铰接，连杆7的另一端与模拟动触头8球铰配合。模拟动触头8构成曲柄滑块结构的滑块，位于模拟静触头9内部并可在模拟静触头9的导向作用下往复直动。模拟静触头9构成用于导向模拟动触头8直动的导轨。

模拟静触头9上沿长度方向上设有导电段92和绝缘段91，两者之间的交界处恰好为同步开关的刚分点和刚合点，使用时，模拟动触头8可以在模拟静触头9内滑动，当模拟动触头8从绝缘段91滑动至导电段92内时，同步开关导通，反之则同步开关断开。

本高压开关的实际运行过程如下：驱动转轴5绕逆时针转动时，输出拐臂 3带动绝缘拉杆4下拉动触头2，断口结构分闸，同时曲柄6与驱动转轴5一起逆时针转动，模拟动触头8向右运动，从导电段92滑动至绝缘段91，同步开关断开；拐臂5绕顺时针转动时，输出拐臂3带动绝缘拉杆4上推动触头2，断口结构合闸，同时曲柄6与驱动转轴5一起做顺时针转动，模拟动触头8向左运动，从绝缘段91滑动至导电段92，同步开关闭合。本实施例中，模拟动触头与连杆7球铰配合，能够使模拟动触头8在与模拟静触头9接触配合时自动调整姿态，保证模拟动触头8与模拟静触头9良好接触配合。

从模拟动触头8和模拟静触头9的导电段92引出两条信号线，连接到机械特性测试仪的模拟信息输入端，调节同步开关，使本高压开关设备的断口结构到达刚合点时同步开关也也刚好到达刚合点，后续在带电运行过程中，高压开关设备与同步开关输出同步的开关信号，通过机械特性测量仪对同步开关的开关信号进行测量，即可获取高压开关设备的分合闸时间、同期性、重合闸时间等技术参数。

在本实施例中，连杆7长度可调，连杆7包括沿长度方向互相插套且螺纹连接的前、后两段（图中未显示），旋拧通过球铰副与模拟动触头8连接的一段可以对连杆7的长度进行调节。在高压开关设备出厂前，通过调节连杆7的长度来实现同步开关与断口结构的一致性，具体调节步骤为：将动触头和静触头连接检测仪器，使断口结构分合闸运动，在断口结构刚好到达刚分点或者刚合点位置时使断口结构保持在当前位置，调节连杆7的长度，使模拟动触头8刚好到达导电段与绝缘段的交界处，完成调节。实际上，在其他实施例中，可以调整同步开关的其他元件来实现同步开关和断口结构的一致性，例如：移动模拟静触头在壳体上的位置；将曲柄设置为长度可调的结构，对曲柄的长度进行调节；又或者改变曲柄在驱动转轴上的周向位置等，调节方式十分灵活。

由于驱动转轴5同时带动曲柄6和输出拐臂3转动，为保证驱动转轴5于轴向上受力均衡，不易折损，曲柄6和输出拐臂3分别安装固定在驱动转轴5的轴向两端。

本发明的高压开关设备，在操动机构和断口结构的传动路径上靠近断口结构一侧设置同步开关，同步开关输出的信号较为准确，测量误差较小，采用较为结实、耐用的插入式机械开关，多次使用后不易松动或者损坏。

采用本发明，可以在出厂时记录高压开关设备的初始技术参数值，为后期高压开关设备的维护和检修提供原始数据，后续投入过程中，不仅可以在线监测高压开关设备运转情况，提高电力设备的智能化水平；还可以将当前的技术参数与初始技术参数值进行分析对比，对高压开关设备的运行稳定性进行分析，并预测后续高压开关设备运行的质量趋势，可以提前发现在网运行高压开关设备的问题，降低维修成本，减少由高压开关设备性能不良引起的电网故障。

此外，还可以在驱动转轴5上安装角位移传感器，由此可以获得高压开关设备分闸速度、合闸速度等更多的技术参数；本实施例中的高压开关设备为高压断路器，在其他实施例中，也可以为隔离开关和接地开关、气体绝缘金属封闭开关、交流金属封闭开关设备和控制设备等开关设备。

本发明的高压开关设备的具体实施例2：

与实施例1不同的是，连杆与模拟动触头铰接，连杆包括前、后连接段和螺纹连接在前、后连接段之间的螺纹调节段，前、后连接段分别用于与连杆和曲柄铰接，旋拧螺纹调节段即可完成连杆的长度调节。

本发明的高压开关设备的具体实施例3：

与实施例1不同的是，模拟动触头为管套结构，模拟静触头为杆式结构，同步开关开闭时模拟动触头套在模拟静触头外侧并与模拟静触头滑动导向配合。

本发明的高压开关设备的具体实施例4：

与实施例1不同的是，模拟静触头由导电材质制成，模拟动触头于长度方向上设有导电段和绝缘段，导电段和绝缘段的交界处为同步开关的刚分点和刚合点。

本发明的高压开关设备的具体实施例5：

与实施例1不同的是，连杆包括外套和内杆，外套上沿长度方向上设有长孔，内杆上固定的螺柱从长孔中伸出，用于与螺母配合保持外套和内杆固定，螺柱与螺母松脱后可将内杆沿外套内部滑动，继而完成连杆的长度调节。

本发明的高压开关设备的具体实施例6：

与实施例1不同的是，连杆长度不可调，曲柄长度可调，曲柄包括前、后连接段和螺纹连接在前、后连接段之间的螺纹调节段，前连接段用于与驱动转轴固连，后连接段用于与连杆铰接，旋拧螺纹调节段即可完成曲柄的长度调节。

或者在其他实施例中，曲柄包括外套和内杆，外套上沿长度方向上设有长孔，内杆上固定的螺柱从长孔中伸出，用于与螺母配合保持外套和内杆固定，螺柱与螺母松脱后可将内杆沿外套内部滑动，继而完成曲柄的长度调节。

本发明的高压开关设备的具体实施例7：

与实施例1不同的是，曲柄滑块结构包括滑块、曲柄和连接在滑块和曲柄之间的连杆，曲柄与驱动转轴固定连接，连杆一端与曲柄铰接，另一端与滑块球铰配合，滑块的另一端通过拉杆与模拟动触头固定连接，壳体上固定有筒状的滑轨和管套结构的模拟静触头，同步开关开闭时，滑块受到滑轨导向作用运动，并带动模拟动触头进出模拟静触头，本实施例中，模拟静触头由导电材质构成。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。