CN101882527A - 采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，安装于一充有绝缘介质的封闭金属接地壳体内，包括有上、下静触头及动触头；所述动触头的触座安装在传动绝缘轴上；传动绝缘轴的下方设有U型导体；所述U型导体与位于开关外部的主回路导体导电连接，该U型导体直接固定在该主回路导体上，或，通过盆式绝缘子固定在壳体底部；所述动触头触座的外廓，纵向置于U型导体的凹槽内，并与其通过导电触指保持电接触。本三工位隔离/接地开关可由操作机构驱动，不存在隔离/接地间的误操作，可节省隔离/接地间的电气操作联锁；而且，由于采用有浮动型自适应导电接触结构，本开关易于加工装配，还可同时大大降低装配中的尺寸精度要求。

Description

采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关

技术领域

本发明涉及一种电力高压开关设备，更具体地说是涉及一种采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关。

背景技术

高压隔离/接地开关是电力系统安全运行及维护的重要保证。高压隔离/接地开关的可靠性关系到电力系统运行的可靠性。高压隔离开关利用明显的可视分段间隙，以此隔离高压电源，保证安全检修。接地开关是在此分段间隙的基础上，使需要检修的部分通过接地开关保持零电位，确保检修工作安全可靠。

常见的三工位高压隔离/接地开关，包括有一个动触头和位于动触头两旁的两个静触头。工作状态下，动触头受操作机构驱动打向不同触头或不同方位时，会使得该三工位开关处于不同的三个工位：工作位置、隔离位置、接地位置。在工作位置时能可靠地通过工作电流和短路故障电流，在隔离位置时利用断口的绝缘能力可使需要检修或分段的线路与带电的线路相互隔离，在接地位置时可使需检修的线路段保持零电位，确保人员及电力系统的安全。

高压开关对绝缘性能的要求很高，所以目前国内外高压开关多采用三工位六氟化硫开关，其动、静触头都安置在密闭的充满SF6气体的封闭体内。这样，在安装调试过程中，由于动、静触头无确定的安装基准，而且动、静触头本身受加工精度所限极可能存在加工误差，加之无法通过测量精确确定安装位置，所以，往往只能在安装完成后，通过电性能检查来判别装配质量的优劣。一旦检出不合格品，就不得不重新拆装，这极其影响生产效率，并易造成相关零部件的损坏。

由于三工位六氟化硫隔离/接地开关在现有的电力系统应用较多，基于上述原因，在装配调试中均存在装配工艺及装配质量问题，甚至，部分设备的装配质量问题，在电性能检查中未能及时发现，使得产品带着隐患进入电力系统运行。

三工位六氟化硫隔离/接地开关，不仅广泛用于HGIS及GIS高压开关组合电器，也见用于气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中。以下，附上HGIS及GIS高压开关组合电器，和气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的相关定义：

GIS(Gas Insulated Switchgear)：即气体绝缘开关设备，指以六氯化硫(SF6)气体作为绝缘介质，将多个设备及母线组合在一起的设备组合体，即SF6全封闭组合电器。它将一座变电站中除变压器等大型的一次设备外，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、进雷器、母线、电缆终端、进出线套管等一次设备，经优化设计有机地组合成一个整体。

HGIS(Hypid Gas Insulated Switchgear)：指以六氯化硫气体作为绝缘介质，将多个设备(根据需要可以有断路器、母线隔离开关、出线隔离开关、互感器、避雷器等)组合在一起的电器，而母线以空气作为绝缘介质，不包括在组合电器中。HGIS的结构与GIS基本相同，但它不包括母线设备。母线不装于SF6气室，是外露的。

GIL(Gas Insulated MetalEnclosed Transmission Line)：即气体绝缘金属封闭输电线路。GIL源于SF6绝缘的金属封闭母线，是一种采用SF6气体或SF6和N2混合气体绝缘、外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备。其电气特性与架空线路相似，无绝缘老化问题，损耗低，安全防护性好，占地空间小，在大容量长距离输电方面具有优势。

发明内容

本发明的目的，即在于提供一种可由一台操作机构驱动，不存在常规的隔离/接地间的误操作，节省了隔离/接地间的电气操作联锁；而且，加工工艺简化，易于装配的采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关。

以下是本发明采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关的技术方案：

本发明采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，包括有上、下静触头，及位于上、下静触头之间的动触头；所述上静触头，用于与线路侧电路进行电连接；所述下静触头，用于连接接地回路；所述动触头，用于将主回路与线路侧电路或接地回路进行电切换连接，包括有连为一体的触座和触刀，所述触座直接或间接地电连接至主回路，所述触刀可选择地与所述上、下静触头进行电接触；该三工位高压隔离/接地开关，安装于一封闭的金属接地壳体内，该壳体内充有气态或液态绝缘介质；其特别之处在于：

所述动触头的触座，为板状，且，通过其中部的轴孔安装在一根横向设置于所述壳体内的传动绝缘轴上；随着所述传动绝缘轴的转动，所述触刀可选择地与所述上、下静触头进行电接触，或者，均不接触；

所述传动绝缘轴的一端，通过轴承固定于所述壳体的一侧内壁上；其另一端，通过轴承及固定在所述壳体的另一侧内壁上的法兰盘，伸出壳体外并与外部的操作机构相连；

所述传动绝缘轴的下方，设有一个与所述传动绝缘轴呈直角安装的U型导体；所述U型导体，包括有U型凹槽；所述动触头触座的板状外廓，纵向嵌置于该U型凹槽内，并通过设在该U型凹槽内的导电触指与所述U型导体保持电接触；所述U型导体的U型凹槽底部，直接或通过导电体间接地安装于固定在所述壳体底部的盆式绝缘子上，或者是，通过导电体穿过所述壳体底部，固定在本开关外部的主回路导体上；

所述下静触头，直接或通过导电体间接地固定于所述壳体上；所述上静触头，直接或通过导电体间接地安装于固定在所述壳体内腔上部的盆式绝缘子上，或者是，通过导电体穿过所述壳体内腔上部，紧固于固定在本开关上部的线路侧接线端子上。

上述方案中充于壳体内的绝缘介质，可为二氧化碳、惰性气体、氮气或六氟化硫等。

上述方案中的所述主回路导体，包括但不限于管道母线，断路器的出线端，或，连接电缆的导电锥。

上述方案中的所述导电触指，优选采用表带型导电触指或螺旋弹簧导电触指。

所述上、下静触头，可采用本领域常规结构，也可采用如下结构：在所述上、下静触头上，设有与动触头触刀相适应的U形凹槽；该U形凹槽的两内侧壁上，设置有表带型导电触指或螺旋弹簧导电触指。

为进一步降低本开关组装时的工艺难度，同时，便于动静触头间的可靠电接触，本发明人利用花键联接所具有的轴向导向性好的特点，对上述方案作了进一步优化：所述动触头与所述传动绝缘轴之间采用花键联接。

显然，上述采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，和现有技术中的三工位六氟化硫隔离/接地开关一样，完全适用于HGIS高压开关组合电器及GIS高压开关组合电器中；同理，也适用于气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中。

相对于现有技术，本发明采用浮动结构及自适应导电接触的三工位高压隔离/接地开关具有如下明显的特点和优点：

1、隔离开关与接地开关机构合二为一，动触头公用。动触头为刀板结构，通过旋转动触头实现主回路关合，隔离绝缘及接地回路关合，实现三工位的电气性能。各工位的切换可由一台操作机构驱动。因此，该三工位高压隔离/接地开关，不存在常规的隔离/接地间的误操作，节省了隔离/接地间的电气操作联锁，使运行可靠性显著提高。

2、通过U型导体U型凹槽内的导电触指将主回路电流引入动触头，不论U型导体是固定在所述壳体底部的盆式绝缘子上还是通过导电体穿过所述壳体底部固定在本开关外部的主回路导体上，均可实现自适应导电接触，降低对工件加工精度及装配精度的要求。

在壳体内的U型导体是采用通过导电体穿过所述壳体底部固定在本开关外部的主回路导体上的情形：由主回路(例如断路器)引进本开关的U型导体通过导电触指将电流引入动触头，动触头在传动绝缘轴的旋转外力作用下，与上静触头接触构成高压隔离开关的电流主回路，与下静触头接触构成高压接地开关的接地回路。此时，由于U型导体除与动触头通过导电触指接触外，不与壳体内任何机构接触，形成了“浮动型”联接，因而可实现U型导体和动触头间的装配调整余量。又由于动触头与绝缘轴为花键轴滑动连接，故与两个静触头接触时会自动滑动切入接触，实现了“自适应导电接触”。由于采用了该“浮动型”联接结构和“自适应导电接触”结构，U型导体在装配过程中，装配基准来自主回路导体(如断路器导电接线座)，动触头的装配基准来自壳体铸件的机加工基准，因而，可从根本上解决隔离/接地开关壳体的机加工基准，与主回路导体(如断路器)装配中导电接线座装配基准不统一的矛盾。

由上述分析可知，本发明采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，不但可提高分合闸动作的精度，降低了组装时的工艺要求，还可降低加工成本和材料费用，提高了装配与维修时的灵活性。

附图说明

图1是本发明采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关的一个实施例的结构示意图。

图2是本发明采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关的一个实施例的传动绝缘轴、静/动触头、U型导体间的装配关系示意图。

1.金属接地壳体     2.绝缘瓷套管   3.传动绝缘轴       4.动触头

4-1.触座           4-2.触刀       9.花键             17.密封圈固定架

5-1.上静触头       5-2.下静触头   6.U型导体          7.地刀法兰

8.绝缘轴法兰盘     10.屏蔽环      11.深沟球轴承      112.深沟球轴承2

13.过渡密封法兰    14.套管法兰    15.线路侧接线端子  16-杆形导电支座

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关作进一步地说明。

如图1和图2所示，本发明采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关安装于一充有六氟化硫的封闭金属接地壳体1内。壳体1内腔中部，横向设置有传动绝缘轴3。传动绝缘轴3的一端，通过屏蔽环10、轴承12固定于所述壳体的一侧内壁上；其另一端，通过轴承11及固定在所述壳体的另一侧内壁上的法兰盘8，伸出壳体1外并与外部的操作机构相连。

三工位高压隔离/接地开关的动触头4的触座，通过其中部的轴孔，以花键9联接的方式安装在传动绝缘轴3上。动触头4的上方和侧下方，设有上、下静触头5-1和5-2；上静触头5-1，通过架空于过渡密封法兰13、绝缘瓷套管2、套管法兰14内的导电棒，固定在壳体3内腔上方，并与线路侧接线端子15相连；下静触头5-2，固定在壳体3内腔侧壁的地刀法兰7上。

传动绝缘轴3及动触头4的正下方，设有U型导体6。图示中的U型导体6，包括有U型凹槽，U型凹槽下部带有杆形导电支座16，该杆形导电支座16直接固定到主回路导体上。安装时，U型导体6可从本三工位开关外部的主回路导体(例如管道母线，断路器的出线端，或，连接电缆的导电锥)上引进本开关壳体内部。

当然，也可在壳体1底部安装一盆式绝缘子，该杆形支座通过安装在该盆式绝缘子上，进而同时固定在壳体上。

动触头4板状触座4-1的外廓，纵向嵌置于该U型凹槽内，并通过设在该U型凹槽内的表带型导电触指或螺旋弹簧触指，与U型导体6保持可靠的电接触；

图中的上、下静触头5-1和5-2上，设有与动触头4触刀4-2相适应的U形凹槽，该U形凹槽的两内侧壁上，亦设置有导电触指，使得动触头4旋转端落入该U形凹槽时，可与所述上、下静触头保持可靠的电接触。显然，本发明的上、下静触头，也可根据本领域一般技术人员的常识，采用其它可与所述动触头保持可靠的电接触的结构。

本实施例中的采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，在操作机构的带动下，动触头4和上静触头5-1连接时，开关位于工作位置，此时工作主回路闭合，工作电流和短路故障电流可顺利流过本三工位开关；动触头4和下静触头5-2连接时，开关位于接地位置，用于确保检修人员的安全；动触头4和上、下静触头5-1和5-2均不接触时，开关位于隔离位置，利用断口的绝缘能力可使需要检修或分段的线路与带电的线路相互隔离。

上述实施方式的本发明采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，目前已通过型式试验，相关数据表明，的确减少了U型导体的加工工序、降低了组装时的工艺要求、提高了装配的灵活性，降低了加工成本和材料费用，同时，还提高了分合闸动作的精度。

Claims (9)

1.采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，包括有上、下静触头，及位于上、下静触头之间的动触头；所述上静触头，用于与线路侧电路进行电连接；所述下静触头，用于连接接地回路；所述动触头，用于将主回路与线路侧电路或接地回路进行电切换连接，包括有连为一体的触座和触刀，所述触座直接或间接地电连接至主回路，所述触刀可选择地与所述上、下静触头进行电接触；

该三工位高压隔离/接地开关，安装于一封闭的金属接地壳体内，该壳体内充有气态或液态绝缘介质；其特征在于：

所述动触头的触座，为板状，且，通过其中部的轴孔安装在一根横向设置于所述壳体内的传动绝缘轴上；随着所述传动绝缘轴的转动，所述触刀可选择地与所述上、下静触头进行电接触，或者，均不接触；

所述传动绝缘轴的一端，通过轴承固定于所述壳体的一侧内壁上；其另一端，通过轴承及固定在所述壳体的另一侧内壁上的法兰盘，伸出壳体外并与外部的操作机构相连；

所述传动绝缘轴的下方，设有一个与所述传动绝缘轴呈直角安装的U型导体；所述U型导体，包括有U型凹槽；所述动触头触座的板状外廓，纵向嵌置于该U型凹槽内，并通过设在该U型凹槽内的导电触指与所述U型导体保持电接触；所述U型导体的U型凹槽底部，直接或通过导电体间接地安装于固定在所述壳体底部的盆式绝缘子上，或者是，通过导电体穿过所述壳体底部，固定在本开关外部的主回路导体上；

所述下静触头，直接或通过导电体间接地固定于所述壳体上；所述上静触头，直接或通过导电体间接地安装于固定在所述壳体内腔上部的盆式绝缘子上，或者是，通过导电体穿过所述壳体内腔上部，紧固于固定在本开关上部的线路侧接线端子上。

2.根据权利要求1所述的采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，其特征在于：所述动触头与所述传动绝缘轴之间采用花键联接。

3.根据权利要求1所述的采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，其特征在于：所述绝缘介质为氮气或六氟化硫。

4.根据权利要求1所述的采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，其特征在于：所述主回路导体，包括但不限于管道母线，断路器的出线端，或，连接电缆的导电锥。

5.根据权利要求1至4之一所述的采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，其特征在于：所述导电触指，为表带型导电触指或螺旋弹簧导电触指。

6.根据权利要求1至4之一所述的采用浮动结构及自适应导电接触的三工位隔离/接地开关，其特征在于：所述上、下静触头上，设有与动触头触刀相适应的U形凹槽；该U形凹槽的两内侧壁上，设置有表带型导电触指或螺旋弹簧导电触指。

7.一种HGIS高压开关组合电器，其特征在于：包括有如权利要求1至4之一所述的三工位隔离/接地开关。

8.一种GIS高压开关组合电器，其特征在于：包括有如权利要求1至4之一所述的三工位隔离/接地开关。

9.气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)，其特征在于：包括采用有如权利要求1至4之一所述的三工位隔离/接地开关。

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