用于开关设备的接地开关及相关联的开关设备

技术领域

本公开的各实施例总体涉及一种用于开关设备的接地开关及相关联的开关设备。

背景技术

接地开关是一种机械接地设备，其在维护或其他情形下释放装备和电路的静电或残余电荷。通常，即使在隔离器操作后，母线排上也可能存在一些残余电荷，这可能会对执行维护的人员造成伤害。因此，在开始维护之前，必须使隔离母线排接地，以避免任何危险事件。也就是说，必须在维护前使接地开关和导体部件接地，并且在测试的同时提供故意短路。

接地开关在异常条件下(诸如短路)能够承受一定量的电流。接地开关通常包括固定触头和可移动触头(还被称为可移动刀片)，它们被布置在开关设备的相中的每个相中。为了维护接地开关的接地性能，应当确保固定触头与可移动触头之间的良好接触条件。此外，接地开关的主要部件(诸如固定触头和可移动触头)通常由能够承载大电流的铜材料制成。

发明内容

本公开的各实施例提供了一种接地开关、相关制造方法和开关设备。

在第一方面中，提供了一种用于开关设备的接地开关。接地开关包括用于开关设备的多个相的多个固定触头，并且每个固定触头包括一对接触指；以及多个可移动触头，该多个可移动触头适于被驱动以在断开位置与闭合位置之间旋转，并且每个可移动触头包括支撑段和管状耦合段，该管状耦合段附接到支撑段，支撑段和管状耦合段由不同材料制成，其中管状耦合段在闭合位置中被夹持在一对接触指之间以闭合接地回路，并且在断开位置中与一对接触指分离以断开接地回路。

由于可移动触头包括由不同材料制成的两个段，所以在不影响接地开关的性能的情况下，显著降低可移动触头的重量和成本。此外，在相同的驱动功率下，可移动触头可以以更高的速度移动，从而进一步提高了接地开关的安全性能。

在一些实施例中，支撑段为管状，并且管状耦合段部分地套设在支撑段中，使得管状耦合段从支撑段同轴地向外延伸。这可以简化支撑段甚至可移动触头的制造。

在一些实施例中，可移动触头还包括定位销，该定位销适于插入支撑段和管状耦合段的通孔中，这些通孔径向对齐，以将管状耦合段固定在支撑段中。这种布置可以便于管状耦合段在支撑段上的定位和固定。

在一些实施例中，支撑段包括至少一个开口，该至少一个开口部分沿支撑段的圆周方向延伸，以暴露支撑段内的管状耦合段，并且其中接地开关还包括至少一个连接导体，该至少一个连接导体适于部分穿过至少一个开口以与管状耦合段接触。这种布置可以确保连接导体与管状耦合段之间的良好接触。

在一些实施例中，与管状耦合段接触的至少一个连接导体的部分被成形为遵循管状耦合段的形状。这种布置可以扩大连接导体与管状耦合段的接触面积，从而提高接地开关的载流能力。

在一些实施例中，接地开关还包括固定构件，该固定构件呈U形并且包括包围段和一对接合段，该包围段至少部分包围支撑段，该对接合段被布置在包围段的端部处，该对接合段适于穿过至少一个连接导体；以及一对紧固件，该对紧固件适于分别耦合到一对接合段，以将至少一个连接导体固定就位。这样，连接导体可以牢固连接到可移动触头，同时确保连接导体与管状耦合段的良好接触。

在一些实施例中，支撑段由铝制成，而管状耦合段由铜制成。

在一些实施例中，多个固定触头中的每个固定触头还包括一对金属弯曲构件，该对金属弯曲构件被布置在一对接触指的外侧，以促进电场在相应固定触头周围分布的均匀性。

在一些实施例中，一对金属弯曲构件中的每个金属弯曲构件均通过弯曲管状构件形成。这种布置使得金属弯曲构件的制造更加简单灵活。

在一些实施例中，接地开关还包括安装底座，该安装底座包括通孔；以及驱动轴，该驱动轴穿过通孔并且耦合到支撑段以驱动可移动触头围绕驱动轴旋转。

在一些实施例中，要耦合到驱动轴的支撑段的耦合端径向变平，并且包括耦合孔，驱动轴通过该耦合孔耦合到耦合端。这种布置可以简化支撑段的制造，同时确保其强度。

在一些实施例中，支撑段包括内部突起，该内部突起从耦合孔的壁径向向内延伸，其中驱动轴包括凹部，该凹部轴向延伸，并且适用于当驱动轴穿过耦合孔时，在其中布置内部突起。这种布置可以确保可移动触头与驱动轴一起旋转。

在一些实施例中，接地开关还包括一对加强板，该一对加强板被布置为夹持支撑段的耦合端。一方面，当扭矩过大时，加强板可以加强耦合端的强度，以防止耦合端变形。另一方面，这些布置可以促进弹簧储能机构与可移动触头的耦合。

在本公开的第二方面中，提供了一种制造接地开关的方法。该方法包括：为开关设备的多个相提供多个固定触头，每个固定触头包括一对接触指；以及提供多个可移动触头，该多个可移动触头适于被驱动以在断开位置与闭合位置之间旋转，并且每个可移动触头包括支撑段和管状耦合段，该管状耦合段附接到支撑段，支撑段和管状耦合段由不同材料制成，其中管状耦合段在闭合位置中被夹持在一对接触指之间以闭合接地回路，并且在断开位置中与一对接触指分离以断开接地回路。

在本公开的第三方面中，提供了一种开关设备，包括如上文在第一方面中所提及的接地开关。

应当理解，本发明内容不旨在识别本公开的实施例的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制本公开的范围。通过以下描述，本公开的其他特征将变得容易理解。

附图说明

通过结合附图对本公开的示例实施例进行更详细的描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见，其中在本公开的实例实施例中，相同的附图标记通常表示相同的部件。

图1示出了根据本公开的实施例的处于断开位置的接地开关的透视图；

图2示出了根据本公开的实施例的处于闭合位置的接地开关的透视图；

图3示出了根据本公开的实施例的可移动触头的透视图；

图4示出了根据本公开的实施例的具有连接导体的可移动触头的透视图；

图5示出了根据本公开的实施例的固定触头的透视图；以及

图6示出了图示了根据本公开的示例实施例的制造接地开关的方法的流程图。

在整个附图中，相同或相似的附图标记用于指示相同或相似的元件。

具体实施方式

现在，参考几个示例实施例，对本公开进行讨论。应当理解，讨论这些实施例仅是为了使得本领域技术人员能够更好地理解并因此实现本公开，而非对主题的范围提出任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变型要被解读为开放术语，意指“包括但不限于”。术语“基于”要被解读为“至少部分基于”。术语“一个实施例”和“一实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以是指不同或相同的对象。以下可以包括其他明确和隐含的定义。除非上下文另有明确指示，否则术语的定义在整个描述中是一致的。

开关设备的相中的每个相的传统可移动触头通常全部由相同材料(诸如铜)制成。这样，具有这种可移动触头的接地开关确实可以实现良好的性能。然而，众所周知，铜材料具有相对较高的密度，造成移动触头的重量相对较大。可移动触头的相对较大的重量与它被驱动旋转的速度成反比。

一方面，可移动触头的重量相对较大可能会降低可移动触头由电机驱动旋转的速度，从而不可避免地在一定程度上降低接地开关的性能。另一方面，尽管通过使用扭矩较高的电机可以提高可移动触头的速度，但是这种途径也增加了接地开关的成本。

为了至少部分解决上述和其他潜在问题，本公开的各实施例提供了一种用于开关设备的接地开关及相关开关设备。现在，参考图1至图5来描述一些示例性实施例。

图1和图2分别示出了根据本公开的实施例的处于断开位置和闭合位置的接地开关100的透视图。如图1和图2所示，通常，根据本公开的实施例的接地开关100包括用于开关设备的多个相的多个固定触头101和可移动触头102。可移动触头102可以被驱动以在如图1所示的断开位置与如图2所示的闭合位置之间旋转。对于大多数开关设备，对于开关设备的三个相，接地开关100通常存在三个可移动触头102和三个固定触头101。以下将以一个相一对固定触头101和可移动触头102为例来讨论本公开的概念。其他对的固定触头101和可移动触头102相似，并且以下不再单独重复。

与传统解决方案相比较，根据本公开的实施例的可移动触头102包括两个段，即，由不同材料制成的支撑段1021和管状耦合段1022。管状耦合段1022附接到支撑段1021，并且可以分别由处于闭合位置或断开位置的固定触头101的接触指1012夹持并且与它们分离。具体地，当处于闭合位置时，管状耦合段1022被夹持在接触指1012之间以闭合接地回路。在断开位置中，管状耦合段1022与接触指1012分离以断开接地回路。

一方面，包括由不同材料制成的两个段的可移动触头102允许减少可移动触头102的重量。例如，在一些实施例中，要耦合到固定触头101以承载电流的管状耦合段1022可以由铜制成，以获得固定触头101与管状耦合段102的良好耦合性能。在操作期间不承载电流的支撑段1021可以由具有较低密度的材料(诸如铝等)制成。这样，在不影响接地开关100的性能的情况下，可以显著降低可移动触头102的重量和成本。实际上，由于减少了可移动触头102的重量，所以可以提高可移动触头102移动以与固定触头101耦合或解耦的速度，从而在一定程度上提高接地开关100的性能。

另一方面，与具有例如普通矩形形状的可移动触头相比较，通过使用管状耦合段1022，可以显著减少用于可移动触头的铜材料的量，同时提高接地开关100的接地性能。另外，根据本公开的实施例的接触指1012被布置在固定触头101上或固定触头101的一部分上。这样，与其中接触指被布置在可移动触头上的情况相比较，还显著减少根据本公开的实施例的可移动触头102的重量，使得可移动触头在相同的驱动功率下可以以更高的速度移动，从而进一步提高接地开关100的安全性能。

而且，具有管状耦合段1022的可移动触头102可以通过简单的步骤(例如，通过使用现成管道)制造，从而进一步降低设计成本和制造成本，使得根据本公开的实施例的接地开关100可以以低成本实现高性能(例如，具有更高的额定电流)。

在一些实施例中，支撑段1021包括两个相对的端部，即，耦合到驱动轴105的耦合端和用于接收管状耦合段1022的接收端。例如，在一些实施例中，驱动轴105可以被可旋转地布置在安装底座106上。安装底座106可以是被布置在开关设备中的固定部件。

在一些实施例中，支撑段1021也可以为管状，如图3和图4所示，还可以使用现成管道通过简单的步骤制造，从而进一步降低设计成本和制造成本。内径可以与管状耦合段1022的外径大致相同，以使管状耦合段1022可以部分地套设在支撑段1021中。这样，管状耦合段1022从支撑段1021的接收端同轴地向外延伸。

应当理解，其中管状耦合段1022套设在支撑段1021的接收端的上述实施例仅为说明性的，而非对本公开的范围提出的任何限制。任何其他合适结构或布置也是可能的。例如，在一些备选实施例中，支撑段1021也可以套设在管状耦合段1022中。

还应当理解，其中管状耦合段1022从支撑段1021同轴向外延伸的上述实施例仅为说明性的，而非对本公开的范围提出的任何限制。任何其他合适结构或布置也是可能的。例如，在一些备选实施例中，管状耦合段1022也可以与支撑段1021成预定非零角度，以满足一些特殊结构的需求。在一些其他备选实施例中，管状耦合段1022也可以平行于支撑段1021。

在一些实施例中，支撑段1021的要耦合到驱动轴105的耦合端可以径向变平，并且包括耦合孔1026，驱动轴105通过该耦合孔耦合到耦合端，如图3和图4所示。

为了确保支撑段1021与驱动轴105一起旋转，在一些实施例中，如图3和图4所示，支撑段1022可以包括内部突起1027，该内部突起1027从耦合孔1026的壁径向向内延伸。对应地，驱动轴105可以包括轴向延伸的凹部1051。当驱动轴105穿过耦合孔1026时，内部突起1027可以被布置在驱动轴105的凹部1051中。内部突起1027和凹部1051可以具有匹配的形状。

例如，如图3和图4所示，内部突起1027可以具有以耦合孔1026的中心为中心的扇形形状。同样，驱动轴105的凹部1051的横截面形状也可以具有对应扇形形状。这样，可以确保当驱动轴105被驱动旋转时，支撑段1021甚至整个可移动触头102也随之旋转。在一些实施例中，内部突起1027的边缘或角落可以被倒圆或倒角，以便于驱动轴105穿过。

应当理解，其中内部突起1027具有扇形形状的上述实施例仅仅是说明性的，而非对本公开的范围提出的任何限制。任何其他合适结构或布置也是可能的。例如，在一些备选实施例中，内部突起1027可以包括一个或多个锯齿状或矩形小突起。对应地，驱动轴105的凹部1051可以包括具有对应形状的一个或多个小凹部1051。

在一些实施例中，如图3所示，接地开关100还可以包括一对加强板107，该一对加强板107被布置为夹持支撑段1021的耦合端。加强板107可以以任何合适方式(例如，通过紧固件、焊接等)固定到耦合端。一对加强板107中的每个加强板可以包括耦合孔和内部突起，该耦合孔和内部突起分别与支撑段102的耦合孔1026和内部突起1027轴向对齐，以便于驱动轴105穿过。一方面，当扭矩过大时，加强板107可以加强耦合端的强度以防止耦合端变形。另一方面，如图1和图2所示，弹簧储能机构的一端可以耦合到加强板107，以便于弹簧储能机构的耦合。

管状耦合段1022可以以任何合适方式固定在支撑段1021中。例如，如图3和图4所示，可移动触头102还可以包括定位销1024。对应地，支撑段1021和管状耦合段1022可以包括通孔1023，当管状耦合段102套设在支撑段1022中时，通孔1023径向对齐。然后，定位销1024可以插入到通孔1023中，以将管状耦合段1022固定在支撑段1021中。

应当理解，其中管状耦合段1022经由定位销1024固定在支撑段1021中的上述实施例仅仅是示例性的，而非对本公开的范围提出的任何限制。任何其他合适结构或布置也是可能的。例如，在一些备选实施例中，管状耦合段1022也可以通过焊接、粘合剂、过盈配合等固定在支撑段1021中。

在一些实施例中，为了在相之间承载电流，提供了每两个相之间布置的至少一个连接导体103。在一些实施例中，支撑段1021可以包括至少一个开口1025，该至少一个开口1025部分沿圆周方向延伸，如图3和图4所示，以将管状耦合段1022暴露在支撑段1022内。这种布置可以促进连接导体103与管状耦合段1022的耦合。然后，连接导体103可以穿过开口1025以与管状耦合段1022接触。这样，连接导体103可以与管状耦合段1022良好地电接触，从而提高接地开关100的接地性能。

在一些实施例中，连接导体103与管状耦合段1022接触的部分可以被成形为遵循管状耦合段102的形状。例如，连接导体103的与管状耦合段1022接触的部分可以使用与管状耦合段1022的弧形表面匹配的凹弧来处理。这样，连接导体103与管状耦合段1022之间的接触可以从线接触改进为表面接触，从而显著增加接触面积，并且还确保连接导体103与管状耦合段102的良好电接触。结果，还提高了接地开关100的载流性。

为了将连接导体103牢固固定到可移动触头102，同时确保连接导体103与管状耦合段1022之间的良好接触，在一些实施例中，接地开关100还可以包括固定构件1041和一对紧固件1042，如图4所示。在一些实施例中，固定构件1041可以为U形，并且包括包围段和被布置在包围部分的端部的一对接合段1043。包围段至少部分包围支撑段1021。例如，如图4所示，包围段可以包围支撑段1021的与开口1025径向相对的部分。应当理解，其中固定构件1041为U形的上述实施例仅仅是说明性的。固定构件1041的其他合适形状(诸如V形或甚至W形等)也是可能的，以下不再单独重复。

一对紧固件1042可以分别耦合到接合段1043。例如，在一些实施例中，紧固件1042可以是螺母，接合段1043可以形成有螺纹。紧固件1042可以被拧在接合段1043上。这样，由于紧固件1042与接合段1043接合，所以连接导体103可以固定就位，同时确保连接导体103与管状耦合段1022之间良好接触，如图4所示。

应当理解，其中连接导体103通过固定构件1041和紧固件1042固定在可移动触头102上的上述实施例仅仅是示例性的，而非对本公开的范围提出的任何限制。任何其他合适结构或布置也是可能的。例如，在一些备选实施例中，连接导体103也可以通过铆接或焊接等固定在可移动触头102上。

还应当理解，其中每两个相邻管状耦合段1022之间布置有一个连接导体103的上述实施例仅仅是说明性的，而非对本公开的范围提出的任何限制。任何其他合适结构或布置也是可能的。例如，在一些备选实施例中，还可以在每两个相邻管状耦合段1022之间布置两个或更多个连接导体103。在相同的条件下，每两个相邻管状耦合段1022之间的连接导体103的数目越多，载流能力就越大。

在一些实施例中，两个或更多个连接导体103可以共享同一开口1025，以与由开口1025暴露的管状耦合段1022接触，这可以简化接地开关100的制造。在一些备选实施例中，两个或更多个连接导体103中的每个连接导体103可以穿过形成在支撑段1021上的个体开口1025，以与由开口1025暴露的管状耦合段1022接触。

图5示出了根据本公开的实施例的固定触头101的透视图。如图5所示，在一些实施例中，固定触头101还可以包括一对金属弯曲构件1013，该对金属弯曲构件1013被布置在一对接触指1012外部。这样，还可以使固定触头101周围的电场分布均匀。

在一些实施例中，一对金属弯曲构件1013可以通过弯曲管状构件而一体形成。在一些备选实施例中，一对金属弯曲构件1013中的每个金属弯曲构件可以分开形成并且组装在一起。这些布置可以使固定触头101的制造更加灵活。

根据本公开的其他方面，提供了一种制造接地开关100的方法300。图6示出了图示了根据本公开的实施例的制造接地开关100的方法的流程图。如图6所示，在框310中，为开关设备的多个相提供多个固定触头101。每个固定触头101包括一对接触指1012。

在框320中，提供了多个可移动触头102，该多个可移动触头102可以被驱动在断开位置与闭合位置之间旋转。每个可移动触头102包括支撑段1021和附接到支撑段1022的管状耦合段1022。支撑段1021和管状耦合段1022由不同的材料制成。例如，在一些实施例中，支撑段1021可以由铝制成，并且管状耦合段1022可以由铜制成。这样，在不影响接地开关100的性能的情况下，可以显著降低可移动触头102的重量和成本。此外，可移动触头102可以在相同的驱动功率下以更高的速度移动，从而进一步提高接地开关100的安全性能。

根据本公开的其他方面，提供了一种开关设备，包括如上文所提及的接地开关100。通过如上文所提及的接地开关100，开关设备可以具有更好的电气性能。

应当领会，本公开的上述详细实施例仅用于例示或解释本公开的原理，而不限制本公开。因此，在没有背离本公开的精神和范围的情况下的任何修改、等同物和改进等都应当包括在本公开的保护范围内。同时，本公开的所附权利要求旨在覆盖落入权利要求的范围和边界下的所有变化和修改或该范围和边界的等同物。