极柱结构、包含该结构的断路器和开关柜的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种极柱结构、包含该结构的断路器以及包含该断路器的开关柜。该极柱结构包括至少两相极柱，各相极柱本身均为纵向布置，各相极柱之间则从上至下布置。该断路器包括相互连接的断路器本体部分和操动机构部分，断路器本体部分包括前述极柱结构，操动机构部分为操作端口。该开关柜包括电缆室、低压室和与电缆室和低压室均连接的断路器室，断路器位于断路器室内。本发明大大减小了空气开关的宽度，实现了其小型化；从而使得其在很多场合能够替代辅助绝缘开关，大大提高了开关的可靠性；此外，空气开关的小型化使得空气开关及采用这种空气开关的装置占用空间小，钢材、导体以及绝缘材料等的使用量相应减少，大大提高了其经济性。
【专利说明】极柱结构、包含该结构的断路器和开关柜
【技术领域】
[0001]本发明属于电气【技术领域】,涉及一种开关技术。
【背景技术】
[0002]小型化与智能化是电气开关的发展趋势。在电气开关小型化的研究上，现有的技术手段基本都是采用辅助绝缘技术，例如采用气体绝缘技术、固体绝缘技术等。但是采用辅助绝缘技术往往带来其他的很多问题。其一是对开关可靠性的挑战，辅助绝缘手段都存在失效的风险，例如绝缘气体的泄露、固体绝缘材料的老化、损伤等。一旦发生这些故障往往引发较大电气事故，影响供电的可靠性、持续性。其二是环境保护的压力，现在常用的绝缘气体，绝缘材料很多是非环保型的。例如六氟化硫(SF6)气体是温室效应气体，环氧树脂材料非降解等。对环境问题日益严峻的今天，限制甚至弃用非环保材料已逐渐形成技术发展的主流意识。其三是经济性不佳，辅助绝缘材料价值不菲，一直是开关产品的主要成本之一，往往小型化的开关造价较高。
[0003]空气绝缘开关在上述方面优于辅助绝缘开关，但是在小型化上不占优势，但无可否认空气绝缘的开关才是最理想的开关。如果空气绝缘开关能够突破难以实现小型化的缺点，那么其将会迅速占领辅助绝缘开关的市场。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种使得空气开关占用空间小，有效实现小型化的技术。
[0005]为了达到上述目的，本发明的解决方案是:
[0006]一种极柱结构，所述极柱结构包括至少两相极柱，所述各相极柱本身均为纵向布置，所述各相极柱之间为从上至下布置；其中，上下方向为竖向，左右方向为横向，而垂直于竖直面的方向为纵向。
[0007]所述各项极柱均包括输入端和输出端，所述输入端和所述输出端均伸向所述极柱的前端；所述极柱的输入端由绝缘材料包围，以绝缘和支撑所述极柱；其中，所述极柱的前端指的是所述极柱结构远离操作者的一端。
[0008]所述各相极柱的内部构造相同。
[0009]当所述极柱的数目大于2时，所述各相邻极柱之间间距相等。
[0010]所述极柱结构包括三相极柱。
[0011]所述输入端包括鸭嘴式触头，所述输出端包括扁平触头。
[0012]一种包含上述极柱结构的断路器，所述断路器包括相互连接的断路器本体部分和操动机构部分；其中，所述断路器本体部分包括所述极柱结构，所述操动机构部分为操作端□。
[0013]所述极柱结构的各相极柱内均包括输入端导体、输出端导体、灭弧室、绝缘拉杆以及绝缘材料；其中所述输入端导体、所述输出端导体和所述灭弧室均包裹于所述绝缘材料内；所述灭弧室内包括动触头和静触头，所述绝缘拉杆一端连接所述操动机构部分，另一端连接所述动触头；所述输入端导体和所述输出端导体分别连接于所述灭弧室的两端，所述输入端导体弯曲朝向所述断路器的前端。
[0014]所述断路器还包括转运车部分，所述转运车部分包括转运手车。
[0015]所述转运车部分与所述断路器本体部分活动连接。
[0016]或者，所述断路器本体部分与所述转运车部分固定连接，所述转运手车为落地式手车。
[0017]一种包括上述断路器的开关柜，包括电缆室、低压室和断路器室；所述电缆室和所述低压室均与所述断路器室连接；所述断路器位于所述断路器室内。
[0018]所述开关柜在所述电缆室内的侧壁上安装有电气元件。
[0019]由于采用上述方案，本发明的有益效果是:本发明提出了一种极柱之间从上到下布置且各相极柱均纵向布置的极柱结构、采用这种极柱结构的断路器以及采用这种断路器的开关柜。极柱结构的极柱之间从上到下布置且各极柱自身纵向布置的布局大大减小了空气开关的宽度，实现了其小型化；而空气开关的小型化使得其在很多场合能够替代辅助绝缘开关，从而大大提高了开关的可靠性；此外，空气开关的小型化使得空气开关及采用这种空气开关的装置占用空间小，钢材、导体以及绝缘材料等的使用量相应减少，大大提高了其经济性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1a是现有技术中三相极柱左中右布置且各相极柱均竖向布置的极柱结构的主视图；
[0021]图1b是现有技术中三相极柱左中右布置且各相极柱均竖向布置的极柱结构的俯视图；
[0022]图1c是现有技术中三相极柱左中右布置且各相极柱均竖向布置的极柱结构的侧视图；
[0023]图2a是现有技术中三相极柱前中后布置且各相极柱均竖向布置的极柱结构的主视图；
[0024]图2b是现有技术中三相极柱前中后布置且各相极柱均竖向布置的极柱结构的俯视图；
[0025]图2c是现有技术中三相极柱前中后布置且各相极柱均竖向布置的极柱结构的侧视图；
[0026]图3a是本发明实施例中极柱结构的主视图；
[0027]图3b是本发明实施例中极柱结构的俯视图；
[0028]图3c是本发明实施例中极柱结构的侧视图；
[0029]图4是本发明实施例中断路器的结构示意图；
[0030]图5是本发明实施例中开关柜的结构示意图。
[0031]附图中:1、A相极柱；2、B相极柱；3、C相极柱；4、操动机构部分；5、输入端导体；
6、输出端导体；7、灭弧室；8、绝缘拉杆；9、绝缘材料；10、转运车部分；11、低压室；12、电缆室；13、断路器；14、触头盒；15、断路器室。【具体实施方式】
[0032]以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
[0033]目前空气绝缘开关在小型化技术上没有突破性的进展，国内的技术在这方面对国外成熟的技术亦步亦趋。本文提出了一种极柱结构、采用这种极柱结构的断路器以及采用这种断路器的开关柜，解决了空气开关及基于该空气开关的装置的小型化问题，使得空气绝缘开关在小型化上接近辅助绝缘开关的水平。
[0034]国内开关的技术大部分来源于国外，过去是苏联，最近则是欧美。现有技术中，在开关布局技术上都采用两种方案:一种是三相极柱左中右布置且各项极柱均竖向布置，如图1a所7]^为这种布局的极柱结构的主视图，图1b为其俯视图，图1c为其侧视图；另一种是三相极柱前中后布置且各项极柱竖向布置，如图2a所示为这种极柱结构的主视图，图2b为其俯视图，图2c为其侧视图。其中，上下方向为竖向，左右方向为横向，而垂直于竖直面的方向为纵向。[0035]由于在配电室中，开关柜是成排排列的，因此开关柜的宽度越小，同样大小的配电室容纳的开关柜就越多。而在高度和深度上，只要不影响配电室的空间，则不会影响可容纳开关柜的数量。因此，开关柜的宽度是实现开关和基于开关的装置的小型化的关键，而极柱结构的宽度直接影响着开关和开关柜等的宽度。
[0036]当开关的极柱结构为如图la、图1b和图1c所示三相极柱左中右布置且各项极柱竖向布置时，开关的宽度取决于导体距框架的绝缘距离、导体的宽度和相间的绝缘距离等几个因素。此时开关的宽度等于2倍导体距框架的绝缘距离、3倍导体的宽度与2倍相间绝缘距离之和。
[0037]当开关的极柱结构为如图2a、图2b和图2c所示三相极柱前中后布置且各项极柱竖向布置时，受结构所限，若该极柱结构用于开关柜，由于横向有其他并列的开关柜，开关移动只能面向操作者前后移动，因此这种极柱结构多用于固定柜，而不适用于移开式开关。这种开关的宽度一方面取决于导体距框架的绝缘距离和导体的宽度，另一方面，由于一次导体要构成回路，其他电气元件只能安装在极柱的侧面，所以还取决于一些其他元器件如互感器、接地开关、电缆等的安装使用空间。故在宽度上，这种极柱布局的开关多数情况也不占优势。
[0038]因此，前述两种极柱结构的宽度都较大，在开关小型化上很难取得进展。
[0039]正是基于传统开关在宽度上难以实现小型化的问题，本发明提出了一种极柱结构，该极柱结构包括上中下布置的三相极柱，其中各相极柱两两平行，且均为纵向布置。同时，三相极柱均包括输入端和输出端，且输入端和输出端均伸向极柱前端，其中前端指的是远离操作者的一端。同时，各相极柱的输入端均由绝缘材料包裹，以绝缘和支撑所述极柱。该极柱结构中，三相极柱的内部构造相同，两相邻极柱之间的间距相等。此外，极柱的输入端包括鸭嘴式触头，输出端包括扁平触头。
[0040]虽然这种布置的极柱结构相对于前两种极柱结构而言高度会增加，但增加不大，不会影响其所在配电室的高度。同时，基于各个隔室的位置布局，采用这种极柱结构的开关柜的高度不会增加。此外在深度上，采用这种结构的开关柜也不会增加太多，也远远达不到影响配电室的大小的程度。
[0041]图3a所示为这种极柱结构的主视图，图3b为其俯视图，图3c为其侧视图，其中I为A相极柱，2为B相极柱，3为C相极柱。当三相极柱之间上中下布置且各相极柱本身纵向布置时，由于极柱排布在竖向(即高度)和纵向(即深度)方向上，使得宽度大幅减小；同时由于这种极柱结构的各元器件均在极柱的纵向方向上，对其宽度的影响不大，进一步促进了该极柱结构宽度的减小。采用这种极柱结构的开关的宽度取决于导体距框架的绝缘距离和导体的宽度，等于2倍导体距框架的绝缘距离与导体的宽度之和。
[0042]因此，该极柱结构的宽度明显小于三相极柱左中右布置且各相极柱竖向布置的极柱结构的宽度。而与三相极柱前中后布置且各相极柱竖向布置的极柱结构相比时，由于在后一种极柱结构中，其一次回路输入端和输出端在侧面，增大了其宽度；而该极柱结构中，一次回路的输入端和输出端均在极柱的纵向方向即其深度的方向上，对宽度的影响很小，因此其宽度也小于相同情况下三相极柱前中后布置且各相极柱竖向布置的极柱结构的宽度。从而，采用如本发明所述极柱结构的空气开关的宽度小于采用现有技术中极柱结构的开关的宽度，使得同样宽度的配电室，容纳的开关柜能够增加一倍甚至更多。
[0043]本发明还提出了一种包括上述极柱结构的断路器。本实施例以手车式断路器为例对此进行说明，如图4所示为其结构示意图。该手车式断路器包括断路器本体部分、操动机构部分4以及转运车部分10。
[0044]断路器本体部分包括本发明前述的极柱结构。其中，三相极柱内均包括输入端导体5、输出端导体6、灭弧室7、绝缘拉杆8以及绝缘材料9，灭弧室7中装有动触头和静触头。灭弧室7、输入端导体5和输出端导体6均包裹于绝缘材料9内，从而一方面加强了输入端导体5与输出端导体6之间的绝缘性，另一方面加强了对断路器极柱的支撑。绝缘拉杆8的一端连接在灭弧室7的动触头上，另一端连接在操动机构部分4上，操动机构部分4通过控制绝缘拉杆8来控制灭弧室7内动触头和静触头的合分，从而控制一次主回路电流的通断。断路器本体部分还包括极柱底座，极柱底座安装于操动机构部分的前端，三相极柱均安装在极柱底座上。输入端导体5弯曲并朝向断路器前端(即远离操作者的一端)，输出端导体6的指向与输入端导体5 —致。输入端导体5通过触指连接电流输入的主母排,输出端导体6通过触头连接输出端元器件或负载等。输入端导体5和输出端导体6分别连接灭弧室7的两端，而灭弧室7负责断路器的合分。
[0045]操动机构部分4位于断路器的正面，为使用者提供操作断路器的接口。转运车部分10包括转运手车，为使用者提供将断路器摇进摇出及转移的接口。考虑到转运手车的高度较高，宽度较窄，容易发生左右倾覆，本实施例中将该转运手车做成落地式手车，适当增加手车重量，以降低重心；同时选择宽轮为手车滚轮，以保证其转运的稳定性。
[0046]由于该手车式断路器采用了三相极柱上中下布置且各相极柱纵向布置，其宽度明显更小，可以达到传统断路器宽度的一半或者更低。
[0047]本发明还提出了一种包含该手车式断路器的开关柜，如图5所示为其结构示意图。该开关柜包括电缆室12、低压室11和断路器室15，电缆室12和低压室11均与断路器室15连接。断路器室15中含有前述手车式断路器13。其中，三相主母排与静触头横向固定在触头盒14上，电缆室中A、B、C三相支母排通过触头盒14与触头盒13内静触头连接。当断路器13摇至工作位置时，输入端导体5与主母排静触头咬合，完成一次回路的连接。电缆室12除了可以安装电缆外，开关柜在电缆室内的两侧柜壁上还可以安装互感器、避雷器、接地开关等元器件。采用极柱结构为三相极柱上中下纵向布置的开关柜在宽度上具有独特的优势，而高度和深度则和同类型传统布置的开关柜相当，小型化意义重大。
[0048]本发明提出了一种能够促进空气开关小型化的极柱结构、采用这种极柱结构的断路器以及采用这种断路器的开关柜。由于空气开关的绝缘介质为空气，因此较辅助绝缘开关来说其可靠性更大。这种三相极柱上中下纵向布置的极柱结构使得空气开关及其开关柜的宽度大幅减小，以10千伏(kv)空气绝缘开关柜来说，不加任何辅助绝缘措施，1250安(A)以下可做到400毫米(mm)柜宽，4000安(A)以下可以做到500毫米(mm)柜宽。而目前现存的同类型开关柜最小做到800毫米(mm)，大电流的更加庞大。此外，由于这种构造带来的小型化优势，使得钢材、导体以及绝缘材料等的使用量减少，大大提高了其经济性。
[0049]上述的对实施例的描述是为便于该【技术领域】的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种极柱结构，所述极柱结构包括至少两相极柱，其特征在于:所述各相极柱本身均为纵向布置，所述各相极柱之间为从上至下布置； 其中，上下方向为竖向，左右方向为横向，而垂直于竖直面的方向为纵向。
2.根据权利要求1所述的极柱结构，其特征在于:所述各项极柱均包括输入端和输出端，所述输入端和所述输出端均伸向所述极柱的前端；所述极柱的输入端由绝缘材料包围，以绝缘和支撑所述极柱；其中，所述极柱的前端指的是所述极柱结构远离操作者的一端。
3.根据权利要求1所述的极柱结构，其特征在于:所述各相极柱的内部构造相同。
4.根据权利要求1所述的极柱结构，其特征在于:当所述极柱的数目大于2时，所述各相邻极柱之间间距相等。
5.根据权利要求1所述的极柱结构，其特征在于:所述极柱结构包括三相极柱。
6.根据权利要求2所述的极柱结构，其特征在于:所述输入端包括鸭嘴式触头，所述输出立而包括扁平触头。
7.一种包含权利要求1所述极柱结构的断路器，其特征在于:所述断路器包括相互连接的断路器本体部分和操动机构部分；其中，所述断路器本体部分包括所述极柱结构，所述操动机构部分为操作端口。
8.根据权利要求7所述的断路器，其特征在于:所述极柱结构的各相极柱内均包括输入端导体、输出端导体、灭弧室、绝缘拉杆以及绝缘材料；其中所述输入端导体、所述输出端导体和所述灭弧室均包裹于所述绝缘材料内；所述灭弧室内包括动触头和静触头，所述绝缘拉杆一端连接所述操动机构部分，另一端连接所述动触头； 所述输入端导体和所述输出端导体分别连接于所述灭弧室的两端，所述输入端导体弯曲朝向所述断路器的前端。
9.根据权利要求7所述的断路器，其特征在于:所述断路器还包括转运车部分，所述转运车部分包括转运手车。
10.根据权利要求9所述的断路器，其特征在于:所述转运车部分与所述断路器本体部分活动连接。
11.根据权利要求9所述的断路器，其特征在于:所述断路器本体部分与所述转运车部分固定连接，所述转运手车为落地式手车。
12.一种包括权利要求7所述断路器的开关柜，其特征在于:包括电缆室、低压室和断路器室；所述电缆室和所述低压室均与所述断路器室连接；所述断路器位于所述断路器室内。
13.根据权利要求12所述的开关柜，其特征在于:所述开关柜在所述电缆室内的侧壁上安装有电气元件。
【文档编号】H01H71/08GK103681129SQ201310722191
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】任众 申请人:任众