CN104037011A - 看门狗分界负荷开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种看门狗分界负荷开关，主要由通过航空插座及户外密封控制电缆进行电气连接的断路器本体、故障检测控制器和外置电压互感器组成；航空插座固定安装在断路器本体的底部；其中，断路器本体包括壳体、上盖、进线套管、出线套管、安装在壳体内部的绝缘盒、真空灭弧室和绝缘操作机构；绝缘操作机构包括绝缘拉杆、操作主轴和弹簧操作机构；壳体内的进线导电杆与出线导电杆的两侧分别安装有电流互感器。其结构简单、设计合理、运行稳定、安全可靠，适用于10kV中性点不接地、经消弧线圈接地或经低电阻接地系统的10kV架空配电线路与用户的分界。
Description
技术领域
本发明属于输电线路的应用设备，涉及一种真空断路器，尤其涉及了一种看门狗柱上分解开关断路器。
背景技术
随着电网迅速发展，对安全供电的可靠性要求越来越高，针对电网运行中的薄弱环节，电力生产部门采取有效的治理措施，千方百计减少事故停电，缩小停电范围。10kV馈电架空线路，由于露天架设，其安全运行直接受周围环境和气候条件的影响，存在事故率高、事故查找困难、安全可靠性差的问题。一些架空线路较长的边远山区用户，更是经常受到恶劣气候的影响不能正常用电。
对于远近郊区供电公司来说，在所辖主网主系统中10kV馈电架空线路的安全供电十分重要。但是，目前10kV馈电架空线路结构多样，事故多发，特别是在城近郊区和远郊区地区还存在大量的架空输电线路，这些架空输电线路往往都是多分支线路，安全可靠性差，遇到刮风下雨等恶劣天气，接地和短路故障频发，严重影响了电网的安全可靠供电。究其原因，主要是：
（1）线路结构复杂事故查找困难
用户专线只带一两条支线，有的线路是T接多条支线或多台变压器呈放射状；有的线路短到几十米，有的线路长达几十千米；有的架空线路穿山越岭维护困难，有的配电变压器老化严重；有的全线架空，有的是电缆架空混合线路；有些架空线路临时带有电缆用户、带有临时箱变。架空线路一旦发生故障查找困难，特别是当线路发生单相接地时，由于故障点难以确定，往往延误了事故处理，造成故障扩大，进一步发展为相间短路，或者损坏电气设备。
（2）线路保护配置相对简单
变电站10kV架空线路保护一般只配置过流、速断、重合闸保护，在小电阻接地系统中再配置两段零序保护。因此，为保证继电保护的选择性和灵敏性，就必须使整条线路都处在保护范围之内，要求线路末端故障时，保护应有足够的灵敏度。这样，就会由于一处故障造成全线停电，并且线路上下级保护呈阶梯性相互配合，在线路末端已经没有保护级差时间，只能失去选择性故障掉闸而致使全线掉闸。
（3）不同的10 kV接地方式
对于消弧线圈接地系统，10kV配电线路发生线路单相接地故障时不掉闸，只发接地信号。对于小电阻接地系统，10kV配电线路配置零序保护，单相接地故障时掉闸。
10kV馈线架空线路故障率高、可靠性差，10kV馈线的故障率高，可靠性差。然而随着用户对安全供电的可靠性要求越来越高, 安装带有微机保护测控，以及通讯模块融为一体的用户分界开关，成为解决配电网上述问题的有效方法之一。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单、安全可靠的看门狗分界负荷开关。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种看门狗分界负荷开关，主要由通过航空插座及户外密封控制电缆进行电气连接的断路器本体、故障检测控制器和外置电压互感器组成；所述的航空插座固定安装在断路器本体的底部；其中，所述的断路器本体包括壳体、上盖、分别安装在壳体两侧侧壁上的进线套管和出线套管、以及安装在壳体内部的绝缘盒、真空灭弧室和绝缘操作机构；所述的真空灭弧室安装在绝缘盒内；进线导电杆经进线套管进入壳体内与真空灭弧室的一端相连接，真空灭弧室的另一端与经出线套管进入壳体内的出线导电杆相连接，形成导电回路；所述的绝缘操作机构包括绝缘拉杆、操作主轴和弹簧操作机构；所述的绝缘拉杆的一端与操作主轴连接，另一端连接进线导电杆与真空灭弧室之间的连接开关；所述的操作主轴与弹簧操作机构相连接；壳体内的进线导电杆与出线导电杆的两侧分别安装有电流互感器。
进一步说明，所述的弹簧操作机构主要由凸轮组、大齿轮、小齿轮、平键、卡簧、传动轴六角套、传动轴、前轴套、电机连接构成；当弹簧操作机构电动操作时，电机通电，带动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮转动，大齿轮通过平键与传动轴相连，使传动轴随大齿轮转动，与传动轴相连的传动轴六角套和前轴套也转动，实现“合”、“分”、“接地”操作。弹簧操作机构的结构设计主要还是采用本领域的常规设计，其主要是电机接收不同的工作指令进行相应转动，从而带动传动轴实现不同的工作状态。。
进一步说明，所述的壳体的面板外侧安装有弹簧储能手柄、储能指示针、分合闸手柄和分合闸指示针；所述的上盖上设有防爆装置和起吊装置。
进一步说明，所述的壳体和上盖采用冲压成型槽密封，且壳体内充有SF6气体。
进一步说明，所述的进线套管和出线套管均环氧树脂和硅橡胶整体浇注成型。
进一步说明，所述的进线套管和出线套管的数量均为三个，且它们两边伸出壳体部分均向外拐角，成“八”字形。
本发明中的进、出线套管采用环氧树脂和硅橡胶整体浇注，为减少开关体积，A、C两相采用拐角套管，保证良好的外绝缘；内部采用复合绝缘结构，在不充SF6气体的情况下，也能达到相应的绝缘水平。
本发明中的绝缘操作机构为电动储能、电动分合，同时具有手动储能、手动分合功能。
电动储能原理：电动机将输出扭矩作用于机构的小齿轮，经链条，传动至主轴上的大链轮，从而带动拐臂旋转，使合闸弹簧储能，当拐臂上的螺丝压下行程开关时，切断电动机电源、弹簧储能完毕。
手动储能原理：由手动储能传动机构输出轴，通过输出轴上的小齿轮将旋转扭矩传递给小齿轮，充分啮合的大齿轮（位于主轴上，并与大链轮铆紧），从而带动拐臂旋转，使合闸弹簧储能。
电动合闸：机构接到合闸信号以后，合闸电磁铁的动铁心向上运动，推动合闸脱扣杆向上运动，使合闸半轴逆时针方向旋转，解除对合闸挚子的约束；与此同时，合闸挚子受滚子的压迫而逆时针转动，解除储能维持，位于主轴上的凸轮因合闸弹簧的释放产生冲击力，撞上手动储能轴（即输出轴）上的摇臂，通过连杆传动给开关，从而完成合闸操作。
手动合闸：拉动合闸手动手柄，施加外力（约为80~120N）带动合闸半轴上的拔插逆时针转动时，带动合闸半轴沿逆时针方向旋转，从而产生与合闸电磁铁操作同样的效果。
重合闸操作：机构释放储能弹簧的能量后，完成合闸操作；在合闸状态下，机构再进行储能操作，完成储能操作，机构处于合闸已储能状态；在此状态一旦接到正确的信号，机构便能实现一次自动重合闸操作。
电动分闸：机构接到分闸信号后，分闸电磁铁的动铁心向上运动，推动分闸脱扣杆作向上运动，使分闸半轴逆时针方向旋转，解除对分闸挚子的约束。与此同时，分闸挚子受滚子的压迫而逆时针转动，摇臂因受开关内部分闸弹簧的推动而逆时针方向旋转，从而完成分闸操作。
手动分闸：拉动分闸手动手柄，施加外力（约为80~120N）带动分闸半轴上的拔插逆时针转动时，带动分闸半轴沿逆时针方向旋转，从而产生与分闸电磁铁操作同样的效果。
本发明的控制器的保护工作原理：
中性点不接地或中性点经消弧线圈接地系统线路正常时，变电站出线开关的分界断路器均处于合闸状态，一旦用户界内发生单相接地故障，分界断路器内置的零序互感器检测到的零序电流接近于全网的零序电流，超过事先整定的参数，经延时，判断为界内永久性单相接地故障，分界断路器自动分闸，将故障区隔离开。使用手机短信息通信的，还会上报事故信息。其它相邻用户和主线路的单相接地故障则属于界外故障，该断路器零序电流互感器检测到的零序电流远小于整定值，断路器不动作。中性点经小电阻接地系统在中性点经小电阻接地系统中，变电站虽有零序保护，但只要是该用户界内发生单相接地故障，该用户的分界断路器与变电站保护依靠动作时限配合，分界断路器先于变电站开关动作，从而切断了单相接地故障。保证其它用户安全用电。
当用户界内发生相间故障时，分界断路器检测到短路电流，当短路电流超过过流定值时，经过延时，确认为永久性过电流故障后，断路器分闸。假如短路电流超过速断电流定值时，断路器立即分闸。断路器将故障区隔离后，使用手机短信息通信的，还会以短信方式上报事件。
本发明的安装步骤：
第一步：安装断路器支架，及PT支架
第二步：起吊
吊装前将开关置于分闸位置；
注意事项：
*钩挂在勾钩上的线绳长度应为0.8m；
*起吊过程中注意保护开关不要发生碰撞以免伤外壳和套管；
*开关允许稍有倾斜。
第三步：固定
把断路器起吊至比安装架水平横担略高位置后，将断路器放置在安装架水平横担上，并用四组M17x60的不锈钢螺栓螺母紧固。确认固定完好后，解开起吊线绳。将外置式PT置于断路器下部PT安装架上，用4组M14x40的不锈钢螺栓，螺母紧固。
第四步：一次电缆的连接
1)当一次线路不需要安装隔离刀闸时，可直接用线夹将分界开关两侧出线与线路相连接，如果一次线路需要安装隔离刀闸，则出线电缆使用铜端子与隔离刀闸出线侧相连。
2)用两根约10平方以上绝缘高压导线一头接在电源侧的AB相，另一头并接在PT的高压侧接线端子上.
注意事项：
*注意各相电缆之间的绝缘间距保持至少100mm以上； *断路器离地面不小于6.5米 *PT与断路器的间距不小于1.5米
*请务必在开关每一相的两侧安装避雷器以防雷击对设备的损坏。 *控制器离地面不小于2.5米
控制器的安装
控制器的外形尺寸及安装方式
金具的加工及安装附件的准备
控制器在出厂时“安装挂钩”已随货附送，安装时用户只需准备固定金具即可，固定金具的加工依照安装点的不同也不一样。一般情况下控制器安装在圆柱形的电线杆上，固定金具(抱箍)根据圆柱形电线杆的直径进行准备。
用户自备的附件数量(以下是安装一台控制器所需的)；
1.抱箍2个，具体尺寸依据电杆的大小而定；
2.接地线一根，线径不小于16mm2，线的长度依据现场安装情况而定。
本发明的优点：
1.结构简单、设计合理、运行稳定、安全可靠；在运行中可以自动断开用户侧相间短路故障、自动切除用户侧接地故障，并可用于操作断开故障电流；在故障跳闸时带有电压判断和故障记忆，具备跳闸闭锁功能；断路器本体具有良好的绝缘性能；适用于10 kV中性点不接地、经消弧线圈接地或经低电阻接地系统的10 kV架空配电线路与用户的分界。
2.自动切除单相接地故障：当用户支线发生单相接地故障时，分界开关自动分闸，甩掉故障支线，保证变电站及馈线上的其它分支用户安全运行。
3.自动断开相间短路故障：当用户支线发生相间短路故障时，分界断路器立即分闸甩掉故障线路。故障线路被隔离，使馈线上的其它分支用户迅速恢复供电。
4.快速定位故障点：用户支线故障造成分界开关动作后，仅责任用户停电，并可主动上报故障信息，使电力公司能迅速明确事故点，及时进行现场处理，使故障线路尽早恢复供电。
5.监控用户负荷：分界断路器可将检测数据传送电力管理中心，实现对远方负荷的实时监控。
附图说明
图1是本发明一实施例中断路器本体的局剖后结构示意图。
图2是本发明一实施例中断路器本体的主视图。
图3是本发明一实施例中断路器本体的俯视图。
图4是本发明一实施例的使用安装示意图。
附图标记：1-壳体，2-上盖，3-防爆装置，4-起吊装置，5-操作主轴，6-出线套管，7-电流互感器，8-真空灭弧室，9-绝缘盒，10-绝缘拉杆，11-进线套管，12-储能手柄，13-储能指示针，14-分合闸手柄，15-分合闸指示针，16-航空插座，17-断路器本体，18-外置电压互感器，19-故障检测控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但是本发明的保护范围不仅仅局限于以下实施例。
实施例1：
如图1-4所示，一种看门狗分界负荷开关，主要由通过航空插座16及户外密封控制电缆进行电气连接的断路器本体17、故障检测控制器19和外置电压互感器18组成；所述的航空插座16固定安装在断路器本体17的底部；其中，所述的断路器本体17包括壳体1、上盖2、分别安装在壳体1两侧侧壁上的进线套管11和出线套管6、以及安装在壳体1内部的绝缘盒9、真空灭弧室8和绝缘操作机构；所述的真空灭弧室8安装在绝缘盒9内；进线导电杆经进线套管11进入壳体1内与真空灭弧室8的一端相连接，真空灭弧室8的另一端与经出线套管6进入壳体1内的出线导电杆相连接，形成导电回路；所述的绝缘操作机构包括绝缘拉杆10、操作主轴5和弹簧操作机构；所述的绝缘拉杆10的一端与操作主轴5连接，另一端连接进线导电杆与真空灭弧室8之间的连接开关；所述的操作主轴5与弹簧操作机构相连接；壳体1内的进线导电杆与出线导电杆的两侧分别安装有电流互感器7。
所述的弹簧操作机构主要由凸轮组、大齿轮、小齿轮、平键、卡簧、传动轴六角套、传动轴、前轴套、电机连接构成；当弹簧操作机构电动操作时，电机通电，带动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮转动，大齿轮通过平键与传动轴相连，使传动轴随大齿轮转动，与传动轴相连的传动轴六角套和前轴套也转动，实现“合”、“分”、“接地”操作。
所述的壳体1的面板外侧安装有弹簧储能手柄、储能指示针、分合闸手柄和分合闸指示针；所述的上盖2上设有防爆装置3和起吊装置4。所述的壳体1和上盖2采用冲压成型槽密封，且壳体1内充有SF6气体。所述的进线套管11和出线套管6均环氧树脂和硅橡胶整体浇注成型。所述的进线套管11和出线套管6的数量均为三个，且它们两边伸出壳体1部分均向外拐角，成“八”字形。
该实施例的看门狗分界负荷开关结构简单、设计合理、运行稳定、安全可靠，适用于10 kV中性点不接地、经消弧线圈接地或经低电阻接地系统的10 kV架空配电线路与用户的分界。
Claims (6)
1. 一种看门狗分界负荷开关，主要由通过航空插座（16）及户外密封控制电缆进行电气连接的断路器本体（17）、故障检测控制器（19）和外置电压互感器（18）组成；所述的航空插座（16）固定安装在断路器本体（17）的底部；其特征在于：所述的断路器本体（17）包括壳体（1）、上盖（2）、分别安装在壳体（1）两侧侧壁上的进线套管（11）和出线套管（6）、以及安装在壳体（1）内部的绝缘盒（9）、真空灭弧室（8）和绝缘操作机构；所述的真空灭弧室（8）安装在绝缘盒（9）内；进线导电杆经进线套管（11）进入壳体（1）内与真空灭弧室（8）的一端相连接，真空灭弧室（8）的另一端与经出线套管（6）进入壳体（1）内的出线导电杆相连接，形成导电回路；所述的绝缘操作机构包括绝缘拉杆（10）、操作主轴（5）和弹簧操作机构；所述的绝缘拉杆（10）的一端与操作主轴（5）连接，另一端连接进线导电杆与真空灭弧室（8）之间的连接开关；所述的操作主轴（5）与弹簧操作机构相连接；壳体（1）内的进线导电杆与出线导电杆的两侧分别安装有电流互感器（7）。
2. 根据权利要求1所述的看门狗分界负荷开关，其特征在于：所述的弹簧操作机构主要由凸轮组、大齿轮、小齿轮、平键、卡簧、传动轴六角套、传动轴、前轴套、电机连接构成；当弹簧操作机构电动操作时，电机通电，带动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮转动，大齿轮通过平键与传动轴相连，使传动轴随大齿轮转动，与传动轴相连的传动轴六角套和前轴套也转动，实现“合”、“分”、“接地”操作。
3. 根据权利要求1所述的看门狗分界负荷开关，其特征在于：所述的壳体（1）的面板外侧安装有弹簧储能手柄、储能指示针、分合闸手柄和分合闸指示针；所述的上盖（2）上设有防爆装置（3）和起吊装置（4）。
4. 根据权利要求1所述的看门狗分界负荷开关，其特征在于：所述的壳体（1）和上盖（2）采用冲压成型槽密封，且壳体（1）内充有SF6气体。
5. 根据权利要求1所述的看门狗分界负荷开关，其特征在于：所述的进线套管（11）和出线套管（6）均环氧树脂和硅橡胶整体浇注成型。
6. 根据权利要求1或5所述的看门狗分界负荷开关，其特征在于：所述的进线套管（11）和出线套管（6）的数量均为三个，且它们两边伸出壳体（1）部分均向外拐角，成“八”字形。
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