CN101001005A - 气体绝缘开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体绝缘开关装置，包括至少两组隔离和接地单元、与隔离和接地单元电气连接的断路器单元、以及容纳所述断路器单元且内充有电绝缘气体的壳体，该壳体轴心呈水平状；所述两组隔离和接地单元分别设置在断路器单元的两侧，为两个隔离和接地功能复合的隔离接地开关，隔离和接地通过一个操动机构驱动实现机械联锁；该两个隔离接地开关分别置于与壳体左右两侧相连的两个隔离接地开关容器中，每个隔离接地开关容器上端竖直连接一个金属密闭容器及一个绝缘套管，绝缘套管垂直倾斜设置；其中左侧的隔离接地开关通过绝缘套管中的联接导体与一根电力架空线实现电气接连；右侧的隔离接地开关通过绝缘套管中的联接导体与一根母线实现电气连接。

Description

气体绝缘开关装置

技术领域

本发明涉及一种输配电用开关装置，特别涉及一种置于户外的，连接架空输电线路与非封闭的空气绝缘母线的气体绝缘开关装置(HGIS)。

背景技术

传统的气体绝缘开关装置(参见图7)是三根套管垂直布置，将断路器立式布置，将两个电流互感器与断路器分开单独布置，三组隔离开关有两组垂直布置，一组水平布置，接地开关与隔离开关均为独立元件，利用不同的机构操动，通过电气方式实现电力系统中对隔离开关和接地开关的联锁要求。

在上述气体绝缘开关装置中，将断路器立式布置，且断路器两个出口不在同一个高度，导致断路器左侧隔离开关、快速接地开关和金属容器的位置抬高，进而导致断路器两侧元件高度不一致，外观不美观，特别是巡检及维护不便。由于将套管垂直布置，为保证架空输电线与最近的一根母线之间和两根母线之间的最小绝缘距离要求，使得总长度不必要的增大，导致零件数量增加、绝缘气体用量增加、需解体运输、在变电站的现场安装施工工作量大周期长，成本较高。

在上述传统的气体绝缘开关装置中，  由于将断路器和两个电流互感器布置于三个容器中，使容器的种类和数量增加，连接面增加，制造成本上升。此外，由于接地开关与隔离开关为相对独立，且利用不同操作机构驱动、通过电气进行联锁，从而存在着零部件数量多、机械复杂、整个装置的尺寸和体积大型化，结果使制造成本也增加了。

发明内容

本发明鉴于现有气体绝缘开关装置所存在的上述问题，提供一种体积小、结构简单紧凑、可整体运输的便于安装的复合型气体绝缘开关装置。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一利气体绝缘开关装置，包括至少两组的隔离和接地单元、与隔离和接地单元电气连接的断路器单元、以及容纳所述断路器单元且内充有电绝缘气体的壳体，该壳体轴心呈水平状；所述两组的隔离和接地单元分别设置在断路器单元的两侧，其特征是，所述断路器单元包括一个断路器和分设在其左右两侧的两个电流互感器，断路器和电流互感器通过连接导体电气连接，并水平布置在轴向壳体内，其中，所述断路器与其左侧的电流互感器为复合设置；所述两组的隔离和接地单元为两个隔离和接地功能复合的隔离接地开关；每个隔离接地开关由动触头、隔离静触头及接地静触头构成；该两个隔离接地开关分别置于与壳体左右两侧相连的两个隔离接地开关容器中，所述每个隔离接地开关容器上端竖直连接一个金属密闭容器及一个绝缘套管，绝缘套管垂直倾斜设置；其中一侧的隔离接地开关的隔离静触头通过绝缘套管中的联接导体与一根电力架空线实现电气接连；另一侧的隔离接地开关的隔离静触头通过绝缘套管中的联接导体与一根母线实现电气连接。

在上述技术方案基础上，本发明还可在断路器单元和其右侧的隔离、接地单元之间再设置一个隔离单元，该隔离单元为一个隔离开关，其与断路器单元的右侧电流互感器和右侧的隔离接地开关电连接，并设置在一个隔离开关容器中，该容器与左侧壳体、右侧隔离接地开关容器相连，并竖直连接一个金属密闭容器及一个绝缘套管，该绝缘套管也垂直倾斜设置；所述隔离开关通过该绝缘套管中的联接导体与第二根母线实现电气连接，该绝缘套管与电力架空线联接导体的绝缘套管为同方向倾斜；该绝缘套管与其相邻的第一根母线联接导体的绝缘套管反方向倾斜。

所述断路器的操动机构为液压弹簧式操动机构，且置于断路器所处壳体的下部，并平行于壳体设置。所述断路器与其左侧的电流互感器的复合设置，电流互感器通过一个连接导体轴向延伸至断路器的静侧气腔，与该静侧气腔中的连接端电连接。

所述绝缘套管垂直倾斜角度为25°-40°。

本发明气体绝缘开关装置还可在左侧隔离接地开关的联接导体进线侧设置一个快速接地开关。

本发明与现有的气体开关装置相比，其有益效果是：

1)整个断路器为水平轴向式布置，相应也使除套管外的单元与之相适应轴向布置，电流路径为直线性，在大电流下的稳定性能高。这种布置方式有效的降低了断路器、电流互感器、隔离接地开关、金属密闭容器及联接导体的高度。方便巡检和维护，外形美观，且减少零部件数量，安装、维修、操作方便。此外，断路器配用可靠性高、性能稳定的液压弹簧式操动机构，且置于断路器位置的壳体下部，并平行于壳体，有效的降低了断路器的高度，缩小了开关装置的空间。

2)断路器左侧的电流互感器的连接导体充分利用了断路器的静侧气腔空间，既连接了电流互感器，又保证了断路器静侧气腔的空间尺寸要求；同时，本发明将两个电流互感器和断路器水平布置于同一个轴向容器内的结构，不但减少了产品的零部件数量，降低了成本，而且缩短了整个装置的尺寸，并使装配的工作量也大为下降。

3)将原来单独的隔离开关和接地开关共四个元件复合为两个隔离接地开关。隔离与接地开关复合化后共用一个隔离接地开关容器、共用一个导电的可动触头，上述可动导电触头在与主导电回路导通时即与接地回路断开，在与接地回路导通时即与主导电回路断开，从而避免了两个回路同时接通而造成事故的操作发生，实现了隔离与接地的内部机械联锁，避免电气联锁时导线脱落、二次元件不可靠引起的联锁失败，可提高电力系统的运行安全性。

4)由于采用了复合化，各零部件内部回路的连接环节大大减少，气密性、通电可靠性均提高了。

5)现有的气体绝缘开关装置是将三根套管垂直布置(参见图7)。为保证架空输电线与单母线之间，双母线相互之间的最小绝缘距离要求，使得总长度不必要的增大。本发明的气体绝缘开关装置采用将三根套管垂直倾斜布置的方式，既保证了架空输电线与单母线之间和双母线相互之间的最小绝缘距离要求，又节约了空间，减少零件数量、降低绝缘气体用量、可整体运输、在变电站的现场安装施工工作量减少，缩短周期，节约成本。

根据本发明的HGIS，因为在HGIS具有的电流互感器与卧式布置的断路器复合化，隔离开关与接地开关复合化，套管垂直倾斜布置，整体底架运输，可以实现气体绝缘开关装置的小型化，降低制造成本，减少绝缘气体的用量，利于环保，大大减少现场安装工作量，提高可靠性，方便巡检、维护。

附图说明

图1为本发明气体绝缘开关装置的第一实施例的剖面结构图。

图2为图1实施例的电路图。

图3为本发明气体绝缘开关装置的第二实施例的剖面结构图。

图4为本发明气体绝缘开关装置的第三实施例的剖面结构图。

图5为图4实施例的电路图。

图6为本发明气体绝缘开关装置的第四实施例的剖面结构图。

图中：1a/1b/1c、电力系统的架空线和母线；2a/2b/2c、绝缘套管；3a/3b/3c、套管内的联接导体；4a/4b/4c、金属密闭容器；5a/5b、隔离接地开关容器；6a/6b、隔离接地开关；7、电流互感器8a连接端；8a/8b、电流互感器；9、断路器左侧连接端；10、支撑板；11、断路器；12、断路器11和电流互感器8a/8b的公用壳体；13、断路器右侧连接端；14、电流互感器8b连接端；15、隔离开关；16a/16b、隔离接地开关的隔离静触头；17a/17b、隔离接地开关的动触头；18a/18b、隔离接地开关的接地静触头；19隔离开关的连接端；20、断路器和电流互感器8b之间的连接导体；21、绝缘支撑筒；22、断路器的传动装置；23、断路器的操动装置；24、断路器动侧装置；25、断路器静侧装置；26、断路器和电流互感器8a之间的连接导体；27a/27b/27c/27d/27e/27f、绝缘盆子；28、快速接地开关；L、开关装置的总长，L1、架空输电线1a与母线1b之间的距离；L2、母线1b与母线1c之间的距离，H、开关装置的高度。

图7为一种现有气体绝缘开关装置剖面图。

图8为图7的电路图。

图中，29a/29b/29c、绝缘套管；30、金属密闭容器及导电体；31a/31b/31c、隔离开关；32a/32b、接地开关动触头；33a/33b、接地开关；34a/34b、电流互感器；35、断路器；36、电流互感器和断路器之间的连接导体；37a/37b、隔离开关动触头；38、断路器连接端；39、断路器和电流互感器之间的连接导体；40、快速接地开关。

具体实施方式

一种气体绝缘开关装置，包括至少两组隔离和接地复合单元、断路器和电流互感器复合的断路器单元、以及进出线套管单元。该装置(除进出线套管单元)轴心呈一字形水平状；所述两组隔离和接地复合单元分别设置在断路器单元的两侧，所述断路器和分设在其左右两侧的两个电流互感器共用一个壳体，左侧电流互感器通过一个连接导体轴向延伸至断路器的静侧气腔。此结构简单，外形美观。所述两组的隔离和接地复合单元为隔离和接地功能复合的隔离接地开关；每个隔离接地开关由共用的一个动触头、隔离静触头及接地静触头构成，并置于同一个容器中，隔离和接地共用一个操动机构实现机械联锁，可称之为具有隔离、接地及中间三个位置的三工位隔离接地开关，并且所述每个隔离接地开关容器上端竖直连接一个金属密闭容器及一个绝缘套管，绝缘套管垂直倾斜设置；其中左侧的隔离接地开关的隔离静触头通过绝缘套管中的联接导体与一根电力架空线实现电气接连；右侧的隔离接地开关的隔离静触头通过绝缘套管中的联接导体与一根母线实现电气连接。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

图1示出了本发明的第一实施例的气体绝缘开关装置(HGIS)的剖面结构。图2为该HGIS的电路示意图。该实施例应用于电力系统中的双母线电站。

该实施例断路器11与电流互感器8a、8b水平设置于一个轴向延长的壳体12内，隔离接地开关6a、与隔离开关15连接的隔离接地开关6b分别置于断路器11左右两侧的隔离接地开关容器5a和5b中。

壳体12由铝材制成水平状圆筒，其轴心呈水平状。该壳体两端安装着绝缘盆子27b、27c；分别连接隔离接地开关容器5a和隔离开关容器50的左侧，容器50的右侧通过绝缘盆子27d连接隔离接地开关容器5b；壳体12内封入0.5MPa压力的电气绝缘气体SF₆。断路器11和电流互感器8a左侧设置隔离接地开关6a，右侧设置隔离开关15和隔离接地开关6b。容器5a上端通过绝缘盆子27a与金属密闭容器4a连接，容器5a中的隔离接地开关6a依次连接一个快速接地开关28、绝缘套管2a内联接导体3a，联接导体3a和电力系统架空线1a连接。容器50上端通过绝缘盆子27e与金属密闭容器4b连接，容器50中的隔离开关15上端连接绝缘套管2b内联接导体3b，联接导体3b和母线1b连接。容器5b上端通过绝缘盆子27f与金属密闭容器4b连接，容器5b中的隔离接地开关6b上端连接绝缘套管2c内联接导体3c，联接导体3c与母线1c相连。本实施例的三根绝缘套管2a/2b/2c垂直倾斜设置，倾斜角度为25°-40°。其中，绝缘套管2a与2b同方向左倾斜；绝缘套管2c与2a、2b反方向倾斜，即绝缘套管2c向右倾斜。

断路器11包括静侧装置25、动侧装置24、传动机构22、绝缘支撑筒21、操动机构23、支撑板10。整个断路器11为水平轴向式布置，电流从断路器11的左侧连接端9流入(流出)，经过由支撑板10支撑的静侧装置25，再流经呈水平轴线开合时的动侧装置24、绝缘支撑筒21支撑的传动机构22、经断路器11的右侧连接端13流出(流入)。断路器11的操动机构23为液压弹簧式操动机构，且置于断路器11所处壳体12的下部，并平行于壳体12。其内部传动结构采用了由垂直运动转换为水平运动的设计。

电流互感器8a与断路器11的连接导体26轴向延伸至断路器11的静侧气腔通过连接端9与断路器11连接。电流由电流互感器8a的连接端7流入(流出)，经连接导体26、断路器11、连接导体20，从电流互感器8b连接端14流出(流入)。

隔离接地开关6a由动触头17a、隔离静触头16a及接地静触头18a构成。隔离接地开关6a是将现有技术(图9)中的隔离开关31a和接地开关33a复合而成的一个隔离接地开关元件。隔离接地开关6a将现有技术中的隔离开关动触头37a和接地开关动触头32a简化成一个隔离接地开关动触头17a。动触头17a做直线运动，当向上运动与隔离静触头16a接触，接地开关断开，此时，隔离接地开关6a作为隔离开关；当向下运动与接地静触头18a接触，接地开关闭合，隔离开关断开且实现机械联锁，此时，隔离接地开关6a作为接地开关。隔离接地开关6b由动触头17b、隔离静触头16b及接地静触头18b构成。隔离接地开关6b将现有技术(图9)中的隔离开关31c和接地开关33b复合成一个隔离接地开关元件。隔离接地开关6b将现有技术中的隔离开关动触头37b和接地开关动触头32b设计成一个隔离接地开关动触头17b。动触头17b做直线运动，当向上运动与隔离静触头16b接触，隔离开关闭合，接地开关断开。当向下运动与接地静触头18b接触，接地开关闭合，隔离开关断开且实现机械联锁。

如图2所示，本实施例的HGIS通过架空线1a、隔离接地开关6a、电流互感器8a、断路器11、电流互感器8b、隔离开关15、母线1b构成导电通路。或通过架空线1a、隔离接地开关6a、电流互感器8a、断路器11、电流互感器8b、隔离开关15、隔离接地开关6b、母线1c构成导电通路。其中，隔离接地开关6a进线侧可通过一个快速接地开关28构成接地回路。

由于采用如上结构，在保证距离L1和L2的绝缘要求及距离L1+L2不变的情况下，有效地将总距离L尺寸缩小；由于断路器11水平布置，绝缘套管3a/3b/3c垂直倾斜布置，使高度H的尺寸也大为减少，可以实现HGIS整体的小型化及整体运输。

实施例2

图3是本发明的第二实施例的HGIS的剖面图。

根据电力系统的需要有时在进线侧不需要设置图1中的快速接地开关28，本实施例中除没有设置该快速接地开关28外，其余配置和结构同实施例1相同。

实施例3

图4和图5是本发明的第三实施例的HGIS的剖面图和电路图。

该实施例应用于电力系统中单母线接线的电站。该实施例的HGIS通过电力系统架空线1a、隔离接地开关6a、电流互感器8a、断路器11、电流互感器8b、隔离接地开关6b、母线1b构成导电通路。其结构与第一实施例不同的是，省略了隔离开关15、隔离开关容器50以及金属密闭容器4b；壳体12右侧通过绝缘盆子27c直接与容器5b连接，电流互感器8b连接端14与隔离接地开关6b的动触头17b直接连接，其余结构同与第一实施例相同。

实施例4

图6是本发明的第4实施例的HGIS的剖面图。

本实施例除没有在进线侧设置快速接地开关28外，其余同第三实施例相同。

Claims (6)

1.一种气体绝缘开关装置，包括至少两组隔离和接地单元、与隔离和接地单元电气连接的断路器单元、以及容纳所述断路器单元且内充有电绝缘气体的壳体，该壳体轴心呈水平状；所述两组隔离和接地单元分别设置在断路器单元的两侧，其特征是，所述断路器单元包括一个断路器和分设在其左右两侧的两个电流互感器，断路器和电流互感器通过连接导体电气连接，并水平布置在轴向壳体内，其中，所述断路器与其左侧的电流互感器为复合设置；所述两组隔离和接地单元为两个隔离和接地功能复合的隔离接地开关；每个隔离接地开关由动触头、隔离静触头及接地静触头构成；该两个隔离接地开关分别置于与壳体左右两侧相连的两个隔离接地开关容器中，所述每个隔离接地开关容器上端竖直连接一个金属密闭容器及一个绝缘套管，绝缘套管垂直倾斜设置；其中一侧隔离接地开关的隔离静触头通过绝缘套管中的联接导体与一根电力架空线实现电气接连；另一侧隔离接地开关的隔离静触头通过绝缘套管中的联接导体与一根母线实现电气连接。

2.根据权利要求1所述的气体绝缘开关装置，其特征是，在断路器单元和其右侧的隔离、接地单元之间增加设置一个隔离单元，该隔离单元为一个隔离开关，其与断路器单元的右侧电流互感器和右侧的隔离接地开关电连接，并设置在一个隔离开关容器中，该容器与左侧壳体、右侧隔离接地开关容器相连，并竖直连接一个金属密闭容器及一个绝缘套管，该绝缘套管也垂直倾斜设置；所述隔离开关通过该绝缘套管中的联接导体与第二根母线实现电气连接，该绝缘套管与电力架空线联接导体的绝缘套管为同方向倾斜；该绝缘套管与其相邻的第一根母线联接导体的绝缘套管反方向倾斜。

3.根据权利要求1或2所述的气体绝缘开关装置，其特征是，所述断路器的操动机构为液压弹簧式操动机构，且置于断路器所处壳体的下部，并平行于壳体设置。

4.根据权利要求1或2所述的气体绝缘开关装置，其特征是，所述断路器与其左侧的电流互感器的复合设置为，电流互感器通过一个连接导体轴向延伸至断路器的静侧气腔，与该静侧气腔中的连接端电连接。

5.根据权利要求1或2所述的气体绝缘开关装置，其特征是，所述绝缘套管垂直倾斜角度为25°-40°。

6.根据权利要求1或2所述的气体绝缘开关装置，其特征是，该装置在其左侧隔离接地开关的联接导体进线侧设置一个快速接地开关。

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