一种断路器运行状态下异物处置装置、SF6断路器及系统的制作方法

本发明涉及断路器异物清理，尤其涉及一种断路器运行状态下异物处置装置、sf6断路器及系统。

背景技术：

1、断路器是电力系统中电流开断的关键器件，其运行可靠性直接关系到电网系统的安全稳定。在生产过程中，断路器组部件表面可能附着残留的微小金属异物，难以有效清除；在断路器运行时，由于内装件处于高电位，若高电位电极表面残留微小金属异物(如金属丝、金属灰等)，带电运行将降低产品绝缘水平，存在诱发放电风险。内装件表面的异物散落后，也会导致放电事故的发生。由于断路器是一种气体绝缘全封闭式的器件，对于断路器内部的异物，主要通过断路器带电运行过程中的局部放电检测进行检测，且异物的清理需要断路器停电解体进行，很难做到快速清理，更换断路器也并不方便。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种断路器运行状态下异物处置装置及sf6断路器。实现断路器内部异物快速检测清理，提高异物处理效率。

2、本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种断路器运行状态下异物处置装置，用于安装在sf6断路器的腔体内，支持在气体封闭环境内的进行异物清理，装置包括：机巢(1)、底座(2)和机器人(3)；

4、机巢(1)包括具有一对观察窗的机槽屏蔽盖(11)、以及与机槽屏蔽盖外缘形状契合的外壳(12)，外壳内部设置由下至上依次连接的升降机构(4)、旋转机构(5)、机槽(6)，机槽(6)内用于置放机器人(3)、两侧安装360°旋转摄像装置，机槽(6)顶部固定安装机槽屏蔽盖(11)，两个观察窗分别位于两个360°旋转摄像装置的正上方；

5、所述外壳的下沿、所述升降机构均安装在所述底座上，所述底座上开设一组螺栓孔，所述螺栓孔位于所述外壳外侧、用于与所述sf6断路器进行螺栓连接；

6、底座(2)上安装航插(8)和牵引机构(7)；牵引机构(7)连接机器人(3)，用于为机器人(3)传输信号以及提供牵引动力；

7、航插(8)外接外部电气线缆、内接机巢(1)中的各个线控设备；机器人(3)、升降机构(4)、旋转机构(5)、机槽(6)、牵引机构(7)中各个线控设备经航插(8)以及所述外部电气线缆连接到上位机，直接受所述上位机控制；

8、在所述上位机的控制下，升降机构(4)向上托举机槽(6)、将机器人(3)送至所述sf6断路器的主腔体内，旋转机构(5)和牵引机构(7)配合机器人(3)执行所述上位机的指令、在所述主腔体内巡检及吸附异物；机器人(3)返回机槽(6)后，升降机构(4)下降、使机槽(6)全部置于机巢(1)内。

9、较优地，升降机构(4)包括安装在底座(2)上的槽型底座(41)、槽型顶座(42)，以及安装在槽型底座(41)上的升降驱动电机(43)、叉形铰接架；槽型底座(41)和槽型顶座(42)开口相对、并且左右两侧边后侧壁上均开设滑槽；

10、叉形铰接架包括中部连杆(44)、一对x型支架(45)、丝杆(46)、滑块(47)以及固定安装在槽型底座(41)上的一对轴承座(48)，丝杆(46)一端固定连接升降驱动电机(43)的转动轴、另一端依次以旋转连接方式连接第一轴承座、滑块(47)和第二轴承座，丝杆(46)位于槽型底座(41)的两个所述滑槽中间、平行于所述滑槽设置；

11、两个x型支架的底部前端通过销轴连接方式连接在槽型底座(41)的左右两侧边前侧壁、顶部前端通过销轴连接方式连接在槽型顶座(42)的左右两侧边前侧壁；第一连杆(49)采用转动连接方式依次穿过槽型底座(41)的左侧滑槽、第一x型支架的底部后端的通孔、滑块(47)的通孔、第二x型支架的底部后端的通孔、槽型底座(41)的右侧滑槽，第一连杆(49)垂直于丝杆(46)设置、且两端安装防脱固定件；

12、两个x型支架的顶部前端采用带有通孔的凹槽结构、凹槽内宽与槽型顶座(42)的侧壁厚度相匹配、通孔尺寸与滑槽宽度相匹配，槽型顶座(42)的左右两侧壁分别插入两个凹槽结构内、并且将通孔与滑槽对齐，第二连杆(410)采用转动连接方式依次穿过第一x型支架的顶部后端的通孔和第二x型支架的底部后端的通孔，第二连杆(410)平行于第一连杆(49)设置、且两端安装防脱固定件；

13、中部连杆(44)的两端分别与两个x型支架的铰接部位转动连接、且平行于第一连杆(49)设置；

14、升降驱动电机(43)转动带动丝杆(46)转动，滑块(47)及第一连杆(49)在传动作用下沿水平滑动，使x型支架(44)带动槽型顶座(42)上升或下降；

15、所述升降驱动电机(43)通过线缆连接到航插(8)，受所述上位机控制。

16、较优地，旋转机构(5)包括旋转驱动电机(51)，以及从内到外同轴嵌套设置的轴(52)、轴承(55)、齿轮板(54)，轴承(55)与轴(52)、齿轮板(54)之间均为转动连接关系；轴(52)的一端固定连接在槽型顶座(42)上表面、另一端置于轴承(55)内；齿轮板(54)的上表面固定连接机槽(6)；旋转驱动电机(51)固定安装在槽型顶座(42)上，旋转驱动电机(51)的转轴从槽型顶座(42)的通孔向上穿出、端部带键且与小齿轮(53)的内齿轮键连接，小齿轮(53)的外齿与齿轮板(54)的外齿啮合连接；齿轮板(54)、机槽(6)与旋转驱动电机(51)的转轴为传动连接关系；

17、旋转驱动电机(51)通过线缆连接到航插(8)，受所述上位机控制。

18、较优地，机槽(6)包括固定连接在齿轮板(54)的上表面的槽底(61)，以及与槽底(61)固定连接且共同围成一个单侧开口置物空间的左侧槽壁(62)、右侧槽壁(63)、后侧槽壁(64)，左侧槽壁(62)、右侧槽壁(63)、后侧槽壁(64)上表面均与机槽屏蔽盖(11)固定连接；槽底(61)上具有双滑槽结构(65)用于引导机器人(3)归位；左侧槽壁(62)、右侧槽壁(63)的后侧外表面各固定安装一个具有补光灯的360°旋转摄像装置(66)；两个360°旋转摄像装置(66)分别位于两个观察窗下方，旋转摄像装置(66)的补光灯所采用的光源为白光光源或紫光光源；

19、后侧槽壁(64)的内表面安装观察相机(67)；

20、360°旋转摄像装置(66)、观察相机(67)通过线缆连接到航插(8)，受所述上位机控制；

21、后侧槽壁(64)上开设通孔、外部固定安装引线管道(68)；

22、左侧槽壁(62)的外侧安装牵引机构(7)。

23、较优地，机器人(3)：

24、机身前表面安装有柔性臂、位于柔性臂两侧的双摄像头和双补光灯，柔性臂末端具有吸嘴；

25、机身内部具有主控器和柔性臂控制模块；所述主控器通过牵引机构(7)连接到航插，受所述上位机控制；

26、所述双摄像头、所述双补光灯、所述柔性臂控制模块与所述主控器电性连接，受所述主控器控制；

27、通过线路直接供电。

28、较优地，牵引机构(7)由牵引电机(71)、链传动组件、收卷组件组成：

29、收卷组件包括收卷机构底座(75)、转轴座(76)、转轴(77)、卷筒(78)、线缆(79)；收卷机构底座(75)固定安装在左侧槽壁(62)的外侧表面；一对转轴座(76)置于卷筒(78)两端、且固定安装在收卷机构底座(75)上，用作线缆限位及支撑转轴；转轴座(76)上安装轴承，转轴(77)穿设在卷筒(78)的轴线部位、且与卷筒(78)之间固定连接，转轴(77)两端分别穿设在2个轴承内；转轴(77)的一端从轴承穿出、端部外齿与从动链轮(73)的内齿啮合连接；线缆(79)一端连接到航插(8)，中部固定连接在卷筒(78)的中部，另一端穿过引线管道(68)以及后侧槽壁(64)的通孔连接到机器人(3)的机身后端、与所述主控器电性连接；

30、牵引电机(71)固定安装在收卷机构底座(75)上，与航插(8)相连接；

31、所述链传动组件包括与牵引电机(71)转子键连接的主动链轮(72)、与所述线缆收卷组件中的转轴(77)啮合连接的从动链轮(73)、以及与主动链轮(72)外齿、从动链轮(73)外齿啮合连接的传动链(74)；

32、牵引电机(71)转动带动链传动组件转动、收卷组件跟随传动，线缆(79)随卷筒(78)的导向进行收展运动。

33、较优地，齿轮板(52)、左侧槽壁(62)、右侧槽壁(63)上设置有减重孔；

34、槽型顶座(42)的重心位于轴承(55)的轴心线上；

35、槽型底座(41)和槽型顶座(42)的滑槽宽度与第一连杆(49)、第二连杆(410的径向尺寸契合；

36、左侧槽壁(62)上的360°旋转摄像装置中的补光灯为紫光光源，右侧槽壁(63)上的360°旋转摄像装置中的补光灯为白光光源；

37、机巢(1)高度为360~580mm，外围直径534mm；

38、柔性臂具有5自由度旋转作用；

39、机巢内部各个电机、相机采用螺旋线连接到航插(8)。

40、较优地，在断路器的异物处理方面，具体流程为：

41、s1，360°旋转摄像装置通过顶盖的观察窗观察断路器内部，传输图像数据至所述上位机；

42、s2，需要执行异物清理时，所述升降结构、所述旋转结构、所述360°旋转摄像装置的操动机构接收所述上位机的指令并执行，将机器人的高度升高d，与断路器腔体持平，转动机槽，使机器人置于的路线初始位置，所述360°旋转摄像装置面向断路器筒体内部；

43、s3，机器人(3)和所述牵引机构接收所述上位机的指令并执行，机器人(3)执行预设路线并清理断路器内异物，同时所述牵引机构放线缆；

44、s4，机器人(3)执行清理工作结束后，按照所述预设路线倒退回机巢(1)内，同时所述牵引机构收线缆；

45、s5，上位机根据机槽中后侧槽壁(64)的观察相机(67)传输的数据确认机器人(3)到达机巢(1)内，所述升降结构、所述旋转结构、所述360°旋转摄像装置的操动机构接收所述上位机的指令并执行，将机器人(3)的高度下降d，使顶盖高度与断路器腔体持平，转动机槽，使顶盖的观察窗置于初始观察位置，所述360°旋转摄像装置回转至初始位置；

46、另外，当机器人(3)因故障不能倒退归位时，所述牵引机构接收所述上位机的指令并执行，通过收线缆的方式拖拽机器人(3)归位。

47、一种sf6断路器，为充满sf6气体的密封器件，包括sf6断路器本体和前述的断路器运行状态下异物处置装置；所述sf6断路器本体包括水平设置的主筒体以及与所述主筒体相贯连接的至少一个相贯筒体，第一相贯筒体与地面垂直设置、底部具有外缘台，所述第一相贯筒体内用于置放所述断路器运行状态下异物处置装置，所述外缘台与所述断路器运行状态下异物处置装置的底座通过螺栓连接、且外部连接部位使用螺纹胶固定；

48、机器人(3)上升到指定高度、以及在主筒体内工作过程中，机槽屏蔽盖(11)的高度低于屏蔽环的高度；

49、主筒体的前、后端盖各安装一个外围相机(10)，所述外围相机面向筒体内部、与上位机相连接向上位机直接传输图像数据；

50、主筒体侧边具有观察窗；

51、外围相机(10)通过线缆连接到所述上位机、受所述上位机控制。

52、一种断路器带压状态下异物处置系统，包括上位机以及前述的sf6断路器；

53、所述上位机用于：

54、s1，上位机接收360°旋转摄像装置、外围相机(10)传输的图像数据；

55、s2，根据图像数据判断出需要执行异物清理时，发送执行给升降结构、旋转结构、360°旋转摄像装置的操动机构，将机器人的高度升高d，与断路器腔体持平，转动机槽，使机器人置于的路线初始位置，所述360°旋转摄像装置面向断路器筒体内部；

56、s3，设定预设路线发送至机器人(3)、同时控制牵引机构，机器人(3)执行预设路线并清理断路器内异物，同时所述牵引机构放线缆；

57、s4，机器人(3)执行清理工作结束后，上位机控制机器人(3)按照所述预设路线倒退回机巢(1)内，同时控制所述牵引机构收线缆；

58、s5，上位机根据机槽中后侧槽壁64的观察相机67)传输的数据确认机器人(3)到达机巢(1)内，控制所述升降结构、所述旋转结构、所述360°旋转摄像装置的操动机构，将机器人(3)的高度下降d，使顶盖高度与断路器腔体持平，转动机槽，使顶盖的观察窗置于初始观察位置，所述360°旋转摄像装置回转至初始位置；

59、另外，当机器人(3)因故障不能倒退归位时，控制所述牵引机构通过收线缆的方式拖拽机器人(3)归位。

60、由上述技术方案可知，本发明实施例提供的断路器运行状态下异物处置装置、sf6断路器及系统。系统包括：上位机和sf6断路器，sf6断路器中安装有断路器运行状态下异物处置装置；装置包括：机巢、底座和机器人；机巢包括机槽屏蔽盖、外壳，外壳内部设置升降机构、旋转机构、机槽，机槽内用于置放机器人；底座上开设一组螺栓孔，用于与sf6断路器进行螺栓连接；底座上安装航插和牵引机构；牵引机构连接机器人，用于为机器人传输信号以及牵引动力；航插外接外部电气线缆、内接机巢中的各个线控设备；在上位机的控制下，升降机构将机器人送至sf6断路器的主腔体内，旋转机构和牵引机构配合机器人执行上位机的指令、在主腔体内巡检及吸附异物。本发明的系统可实现断路器内部异物快速检测清理，提高异物处理效率。

技术特征：

1.一种断路器运行状态下异物处置装置，其特征在于，用于安装在sf6断路器的腔体内，支持在气体封闭环境内的进行异物清理，装置包括：机巢(1)、底座(2)和机器人(3)；

2.如权利要求1所述的断路器运行状态下异物处置装置，其特征在于：

3.如权利要求2所述的断路器运行状态下异物处置装置，其特征在于，旋转机构(5)包括旋转驱动电机(51)，以及从内到外同轴嵌套设置的轴(52)、轴承(55)、齿轮板(54)，轴承(55)与轴(52)、齿轮板(54)之间均为转动连接关系；轴(52)的一端固定连接在槽型顶座(42)上表面、另一端置于轴承(55)内；

4.如权利要求3所述的断路器运行状态下异物处置装置，其特征在于，机槽(6)包括固定连接在齿轮板(54)的上表面的槽底(61)，以及与槽底(61)固定连接且共同围成一个单侧开口置物空间的左侧槽壁(62)、右侧槽壁(63)、后侧槽壁(64)，左侧槽壁(62)、右侧槽壁(63)、后侧槽壁(64)上表面均与机槽屏蔽盖(11)固定连接；槽底(61)上具有双滑槽结构(65)用于引导机器人(3)归位；左侧槽壁(62)、右侧槽壁(63)的后侧外表面各固定安装一个具有补光灯的360°旋转摄像装置(66)；两个360°旋转摄像装置(66)分别位于两个观察窗下方，旋转摄像装置(66)的补光灯所采用的光源为白光光源或紫光光源；

5.如权利要求4所述的断路器运行状态下异物处置装置，其特征在于，机器人(3)：

6.如权利要求5所述的断路器运行状态下异物处置装置，其特征在于，牵引机构(7)由牵引电机(71)、链传动组件、收卷组件组成：

7.如权利要求6所述的断路器运行状态下异物处置装置，其特征在于：

8.如权利要求6所述的断路器运行状态下异物处置装置，其特征在于，在断路器的异物处理方面，具体流程为：

9.一种sf6断路器，其特征在于，为充满sf6气体的密封器件，包括sf6断路器本体和权利要求1-8任一项所述的断路器运行状态下异物处置装置；所述sf6断路器本体包括水平设置的主筒体以及与所述主筒体相贯连接的至少一个相贯筒体，第一相贯筒体与地面垂直设置、底部具有外缘台，所述第一相贯筒体内用于置放所述断路器运行状态下异物处置装置，所述外缘台与所述断路器运行状态下异物处置装置的底座通过螺栓连接、且外部连接部位使用螺纹胶固定；

10.一种断路器带压状态下异物处置系统，包括上位机以及权利要求9所述的sf6断路器；

技术总结
本发明提供一种断路器运行状态下异物处置装置、SF6断路器及系统，属于断路器异物清理技术领域。系统包括：上位机和SF6断路器，SF6断路器中安装有断路器带压状态下异物处置装置；装置包括：机巢、底座和机器人；机巢包括机槽屏蔽盖、外壳，外壳内部设置升降机构、旋转机构、机槽，机槽内用于置放机器人；底座上开设一组螺栓孔，用于与SF6断路器进行螺栓连接；底座上安装航插和牵引机构；牵引机构连接机器人，用于为机器人传输信号以及牵引动力；航插外接外部电气线缆、内接机巢中的各个线控设备；在上位机的控制下，升降机构将机器人送至SF6断路器的主腔体内，旋转机构和牵引机构配合机器人执行上位机的指令、在主腔体内巡检及吸附异物。

技术研发人员：牛勃,马飞越,张民,倪辉,王琼,刘威峰,相中华,孙尚鹏,于家英,刘涛,马思鹏
受保护的技术使用者：国网宁夏电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5