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CN111276896A - 三气室充气式高压开关 - Google Patents

三气室充气式高压开关 Download PDF

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CN111276896A CN202010197244.9A CN202010197244A CN111276896A CN 111276896 A CN111276896 A CN 111276896A CN 202010197244 A CN202010197244 A CN 202010197244A CN 111276896 A CN111276896 A CN 111276896A
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詹永钦
周振业
侯峰
唐韬
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Abstract

本发明公开的是三气室充气式高压开关，包括高压开关气箱、隔离操动机构和断路器操动机构，高压开关气箱分为母线气室、隔离开关气室、断路器气室，断路器气室位于下部，母线气室位于断路器气室左上方，隔离开关气室位于断路器气室右上方。母线气室与隔离开关气室的隔板上固定有母线套管。隔离开关气室和断路器气室的隔板上有隔离套管。母线气室、隔离开关气室、断路器气室通过激光焊接为一个整体，相互密封为独立气室，分别设有泄压口。本发明缩小了开关的体积；三气室结构，提高了气箱整体强度，同时将母线、隔离开关和断路器隔开，提高了开关设备的安全性。

Description

三气室充气式高压开关
技术领域
本发明涉及高压电气设备领域，尤其是三气室充气式高压开关。
背景技术
随着中国经济的持续发展，电力工业得到了长足的发展。高压开关设备作为电力系统负荷分配和保护手段，发挥着越来越积极的作用。我国高压开关设备主要采用两大类绝缘技术，一种是固体绝缘技术，另一种是气体绝缘技术。现有技术中，在输配电网40.5kV电压等级中的开关设备，以气体绝缘技术为主。主要技术方案是将断路器、隔离开关、母线等元器件安装在气箱内，通过向气箱内充入绝缘气体（如六氟化硫气体）实现开关和相间的绝缘。由于40.5kV充气式高压开关柜，体积较大，短路器动作瞬间电动力较大，导致气箱容易发生形变，影响母线的连接可靠性，现场安装要求也较高。
发明内容
本发明的目的是提出一种三气室充气式高压开关，体积小、连接可靠、安全性高。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种三气室充气式高压开关，包括高压开关气箱、隔离操动机构和断路器操动机构，高压开关气箱分为母线气室、隔离开关气室、断路器气室，断路器气室位于下部，母线气室位于断路器气室左上方，隔离开关气室位于断路器气室右上方。母线气室与隔离开关气室的隔板上固定有母线套管。隔离开关气室和断路器气室的隔板上有隔离套管。隔离操动机构位于隔离气室右侧外部，断路器操动机构位于断路器气室右侧外部。高压开关气箱采用不锈钢板通过激光焊接工艺焊接。母线气室、隔离开关气室、断路器气室通过激光焊接为一个整体，相互密封为独立气室，分别设有泄压口。
母线气室有母线气室泄压口、母线联接座、母线和母线套管，母线联接座、母线和母套管分别有A、B、C三相，母线与母线气室前后的母联座连接，并与母线套管的母线铜端子连接。母线采用铜排或圆形铜导线折弯而成。
隔离开关气室有气室泄压口、隔离开关，隔离开关通过隔离套管与断路器气室中部的断路器动端连接，断路器尾部的静端通过出线铜排与断路器气室下部的内锥套管的进线铜端子连接。
母线套管内有母线铜端子、内锥形空腔、绝缘层、嵌件、接地均压环、高压均压环。母线套管外部中间位置有法兰。母线套管法兰面上有嵌件，嵌件外有密封凹槽。母线套管穿过隔板，隔板上嵌件对应位置有连接孔，螺丝穿过隔板，拧入嵌件内，将母线套管固定在隔板上。母线套管通过法兰面上凹槽内的O型圈与隔板实现密封。母线套管内有接地均压环和高压均压环，覆盖法兰面，其作用是解决法兰与隔板交接处的电场集中问题，消除电晕现象。接地均压环和高压均压环位于母线套管绝缘层内，接地均压环与高压均压环之间的绝缘层厚度大于20毫米。接地均压环与母线套管外表面的绝缘层厚度大于3毫米。高压均压环与母线套管中部内锥面之间的绝缘层厚度大于3毫米。接地均压环外沿向外翻，高压均压环外沿向内翻，目的是避免边沿的封边和毛刺影响电场均压分布。接地均压环与嵌件连接，通过隔板及箱体与接地线导通。高压均压环与母线铜端子外沿连接。
绝缘层为固体绝缘材料，优选环氧树脂或三元乙丙橡胶。
接地均压环、高压均压环可以采用金属网状材质制作，如不锈钢网、铁丝网、铜丝网；还可以采用半导电材料制作，如尼龙加碳纤维或玻璃纤维加碳粉通过模具压铸。
隔离开关包括固定铜导电件、滑动铜导电件、接地端、绝缘丝杆。固定铜导电件为T型空心圆柱体，内有凹槽，水平方向通过弹簧触指与滑动铜导电件连接；垂直方向通过弹簧触指与隔离套管上端的铜件连接。滑动铜导电件上有导向槽与固定铜导电件内的导向块配合，目的是防止滑动铜导电件与绝缘丝杆同步转动。滑动铜导电件中间为丝牙孔与绝缘丝杆的丝牙配合。
隔离开关的工作原理：滑动铜导电件装入固定铜导电件内，将绝缘丝杆旋入滑动铜导电件，通过隔离操动机构正向或反向旋转，推动滑动铜导电件前进或后退；当滑动铜导电件伸入到母线铜端子内与弹簧触指连接上时，实现母线与断路器的连接；当滑动铜导电件退出母线套管时，处于隔离状态；当滑动铜导电件与接地端内的弹簧触指连接时，实现断路器与地的连接。
断路器由断路器极柱和断路器操动机构组成，位于断路器气室左侧板的两边。断路器极柱包括真空灭弧室、静端铜件、绝缘层、动端铜件等。动端铜件位于断路器极柱中部，连接端向上，与隔离套管通过弹簧触指连接。静端铜件位于断路器极柱尾部，通过铜排与内锥套管的进线铜端子连接。真空灭弧室位于断路器极柱内，外部是绝缘层。真空灭弧室的静端与静端铜件连接，真空灭弧室动端与动端铜件连接。
内锥套管呈纵向分布，位于断路器气室的下部。内锥套管口面向气箱下部。内锥套管的进线铜端子与内锥面过渡区域的绝缘层内有均压件。均压件与进线铜端子连接，其作用是消除内锥面与电缆套管连接时的电场集中现象，均匀内锥套管内的电场分布。
本发明的有益效果是：1、断路器采用真空灭弧室，通过绝缘支架固定，有利于散热，缩小了开关的体积；2、三气室结构，提高了气箱整体强度，同时将母线、隔离开关和断路器通过气室隔开，提高了开关设备的安全性；3、提高了母线室气室的强度，降低了母线联接的难度。
附图说明
附图1 三气室充气式高压开关示意图
附图标号说明：1、母线气室 ，1.1、母线联接座，1.2、母线连接铜排，2、隔离开关气室，3、断路器气室，4、隔离开关，4.1、滑动铜导电件，4.2、接地端，4.3、绝缘丝杆，5、断路器，6、内锥套管，6.1、均匀件，6.2、进线铜端子，7、隔离操动机构，8、断路器操动机构，9、母线套管，9.1、接地均压环，9.2、高压均压环，9.3绝缘层，9.4、母线铜端子，10、隔离套管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案做进一步描述。
实施例1
附图1是本发明的右视示意图，为了便于说明，去掉了高压开关气箱的左侧封板，对内锥套管6和母线套管9做了剖视处理。如附图1所示，一种三气室充气式高压开关，开关额定电压40.5kV，额定电流2500A-4000A，气箱宽度800mm。一种三气室充气式高压开关，包括高压开关气箱、隔离操动机构7和断路器操动机构8，高压开关气箱分为母线气室1、隔离开关气室2、断路器气室3，断路器气室3位于下部，母线气室1位于断路器气室3左上方，隔离开关气室2位于断路器气室3右上方。母线气室1与隔离开关气室2的隔板上固定有母线套管9。隔离开关气室2和断路器气室3的隔板上有隔离套管10。隔离操动机构7位于隔离气室2右侧外部，断路器操动机构8位于断路器气室3右侧外部。高压开关气箱采用不锈钢板通过激光焊接工艺焊接。母线气室、隔离开关气室、断路器气室通过激光焊接为一个整体，相互密封为独立气室，分别设有泄压口。
母线气室1有母线气室泄压口、母线联接座1.1、母线1.2和母线套管9。母线联接座1.1、母线1.2和母套管9分别有A、B、C三相，母线1.2与母线气室前后的母联座1.1连接，并与母线套管9的母线铜端子9.4连接。
隔离开关气室2有气室泄压口、隔离开关4，隔离开关4通过隔离套管10与断路器气室3中部的断路器5的动端连接，断路器5尾部的静端通过出线铜排与断路器气室3下部的内锥套管6的进线铜端子6.2连接。
母线套管9内有母线铜端子9.4、内锥形空腔、绝缘层9.3、嵌件、接地均压环9.1、高压均压环9.2。母线套管9外部中间位置有法兰。母线套管9法兰面上有嵌件，嵌件外有密封凹槽。母线套管穿过隔板，隔板上嵌件对应位置有连接孔，螺丝穿过隔板，拧入嵌件内，将母线套管固定在隔板上。母线套管9通过法兰面上凹槽内的O型圈与隔板实现密封。母线套管9内有接地均压环9.1和高压均压环9.2，覆盖法兰面，其作用是解决法兰与隔板交接处的电场集中问题，消除电晕现象。接地均压环9.1和高压均压环9.2位于母线套管绝缘层9.3内，接地均压环9.1与高压均压环9.2之间的绝缘层厚度大于20毫米。接地均压环9.1与母线套管外表面之间的绝缘层厚度大于3毫米。高压均压环9.2与母线套管中部内锥面之间的绝缘层厚度大于3毫米。接地均压环9.1外沿向外翻，高压均压环9.2外沿向内翻，目的是避免边沿的封边和毛刺影响电场均压分布。接地均压环9.1与嵌件连接，通过隔板及箱体与接地线导通。高压均压环9.2与母线铜端子外沿连接。
隔离开关4包括固定铜导电件、滑动铜导电件4.1、接地端4.2、绝缘丝杆4.3。固定铜导电件为T型空心圆柱体，内有凹槽，水平方向通过弹簧触指与滑动铜导电件连接；垂直方向通过弹簧触指与隔离套管上端的铜件连接。滑动铜导电件上有导向槽与固定铜导电件内的导向块配合，目的是防止滑动铜导电件与绝缘丝杆同步转动。滑动铜导电件中间为丝牙孔与绝缘丝杆的丝牙配合。绝缘丝杆4.3穿过接地端4.2与隔离操动机构7连接。
隔离开关的工作原理：滑动铜导电件4.1装入固定铜导电件内，将绝缘丝杆4.3旋入滑动铜导电件，通过隔离操动机构7正向或反向旋转，推动滑动铜导电件4.1前进或后退；当滑动铜导电件4.1伸入到母线铜端子9.4内与弹簧触指连接上时，实现母线与断路器的连接；当滑动铜导电件4.1退出母线套管时，处于隔离状态；当滑动铜导电件4.1与接地端4.2内的弹簧触指连接时，实现断路器与地的连接。
断路器5由断路器极柱和断路器操动机构8组成，位于断路器气室3左侧板的两边。断路器极柱包括真空灭弧室、静端铜件、绝缘层、动端铜件等。动端铜件位于断路器极柱中部，连接端向上，与隔离套管10通过弹簧触指连接。静端铜件位于断路器极柱尾部，通过铜排与内锥套管的进线铜端子连接。真空灭弧室位于断路器极柱内，外部是绝缘层。真空灭弧室的静端与静端铜件连接，真空灭弧室动端与动端铜件连接。
内锥套管6呈纵向分布，位于断路器气室的下部。内锥套管6口面向气箱下部。内锥套管的进线铜端子6.2与内锥面过渡区域的绝缘层内有均压件6.1。均压件6.1与进线铜端子6.2连接，其作用是消除内锥面与电缆套管连接时的电场集中现象，均匀内锥套管内的电场分布。
本发明的有益效果是：1、断路器采用真空灭弧室，通过绝缘支架固定，有利于散热，缩小了开关的体积；2、三气室结构，提高了气箱整体强度，同时将母线、隔离开关和断路器通过气室隔开，提高了开关设备的安全性；3、提高了母线室气室的强度，降低了母线联接的难度。

Claims (6)

1.三气室充气式高压开关，包括高压开关气箱、隔离操动机构（7）和断路器操动机构（8），其特征在于：高压开关气箱分为母线气室（1）、隔离开关气室（2）、断路器气室（3），断路器气室（3）位于下部，母线气室（1）位于断路器气室（3）左上方，隔离开关气室（2）位于断路器气室（3）右上方；母线气室（1）与隔离开关气室（2）的隔板上固定有母线套管（9）；隔离开关气室（2）和断路器气室（3）的隔板上有隔离套管（10）；隔离操动机构（7）位于隔离气室（2）右侧外部，断路器操动机构（8）位于断路器气室（3）右侧外部。
2.如权利要求1所述三气室充气式高压开关，其特征在于：高压开关气箱、母线气室（1）、隔离开关气室（2）、断路器气室（3）用不锈钢板焊接而成。
3.如权利要求1所述三气室充气式高压开关，其特征在于：母线气室（1）有母线气室泄压口、母线联接座（1.1）、母线（1.2）和母线套管（9）；母线（1.2）与母线气室前后的母联座（1.1）连接，并与母线套管（9）的母线铜端子（9.4）连接。
4.如权利要求1所述三气室充气式高压开关，其特征在于：母线套管（9）内有母线铜端子（9.4）、内锥形空腔、绝缘层（9.3）、嵌件、接地均压环（9.1）、高压均压环（9.2）；母线套管（9）外部中间位置有法兰，法兰面上有嵌件，嵌件外有密封凹槽；接地均压环（9.1）和高压均压环（9.2）位于母线套管绝缘层（9.3）内，覆盖法兰面。
5.如权利要求4所述三气室充气式高压开关，其特征在于：接地均压环9.1与高压均压环9.2之间的绝缘层厚度大于20毫米，接地均压环9.1与母线套管外表面之间的绝缘层厚度大于3毫米，高压均压环9.2与母线套管中部内锥面之间的绝缘层厚度大于3毫米。
6.如权利要求1所述三气室充气式高压开关，其特征在于：隔离开关（4）包括固定铜导电件、滑动铜导电件（4.1）、接地端（4.2）、绝缘丝杆（4.3）；固定铜导电件为T型空心圆柱体，内有凹槽，水平方向通过弹簧触指与滑动铜导电件连接；固定铜导电件垂直方向通过弹簧触指与隔离套管（10）上端的铜件连接；滑动铜导电件（4.1）上有导向槽与固定铜导电件内的导向块配合；滑动铜导电件（4.1）中间为丝牙孔与绝缘丝杆（4.3）的丝牙配合。
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