CN102280819B

CN102280819B - 用于地面配电线路的开关设备

Info

Publication number: CN102280819B
Application number: CN201110163237.8A
Authority: CN
Inventors: 李在杰
Original assignee: LS Industrial Systems Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2031-06-09
Also published as: CN102280819A; KR20110135709A; KR101100710B1; US8462485B2; US20110304956A1

Abstract

本发明公开了一种用于地面配电线路的开关设备，其包括：底架；多个真空开关单元，每一个真空开关单元安装在所述底架上并且通过将第一真空断续器和第二真空断续器放置在环氧树脂塑模内构造而成，所述第一真空断续器断开或闭合电源侧和负载侧之间的主电路，而所述第二真空断续器断开或闭合接地电路；主电路接口，其从各个真空开关单元的一侧突出；以及相连接器接口，其从各个真空开关单元的另一侧沿与所述主电路接口相同的方向突出。

Description

用于地面配电线路的开关设备

技术领域

本说明书涉及一种开关设备，其可接触地安装在地面配电线路中并且具有如下的功能：线路分支、电路切换以及当在线路上或负载侧检测到故障电流时切断线路或电负载侧和电源侧之间的电路，并且特别地，本说明书涉及一种用于地面配电线路的开关设备，该开关设备通过如下方式构造而成：使用环氧树脂或硅作为绝缘材料来使导体绝缘并且在每个开关单元中采用真空断续器。

背景技术

通常，在发电站产生的电力由具有超高电压的远程输送经由输电线路来进行输送，并且超高输送电压在变电所处降低至配电电压(例如22.9千伏)的状态下经由配电系统提供给用户。电力系统的配电系统分为架空配电系统和地面配电系统。

用于地面配电线路的开关设备是用于对输电系统和配电系统的地面配电系统的地面线路执行若干功能的设备，所述功能例如为分支线路、断开或闭合电路，或者当检测到故障电流时切断系统。

应用于配电系统的开关设备连接至三相高压配电线路中的多个分支电路以切断故障电流并且切换电路，因此使用将三个以上或四个以上的三相开关安置在一个产品中的多路开关设备。因此，六氟化硫(SF₆)气体被用于开关之间的绝缘和相之间的绝缘。作为外壳的箱体被制成以便在其中容纳开关，并且使箱体填充有绝缘气体以进行密封。用于将开关切换至通路位置或断路位置的切换机构固定在箱体的外侧。而且，为了将箱体内的导体连接至外部电缆，使用在其中具有导体的套管，并且套管的外侧通过使用绝缘材料模制而成。箱体由钢铁制成。箱体被接地以确保使用者的安全。现有技术的具有这种结构的用于地面配电线路的开关设备使用绝缘气体在相之间进行绝缘，因此也可以将其称为气体绝缘式开关设备。

电力消耗量的增加导致气体绝缘式开关设备的使用显著增加并且SF₆气体的使用也相应地增加。然而，已经指出SF₆气体是作为产生全球变暖气体的主要因素之一。由于SF₆气体导致的地球温室效应比二氧化碳严重23900多倍。因此，在世界范围内，SF₆气体的使用正受到管理或将受到管理。

在下文中，将给出根据现有技术的气体绝缘式开关设备的典型构造的描述。

图1是示意性地示出根据现有技术的气体绝缘式开关设备的立体图，图2是开关单元和母线连接到图1的气体绝缘式开关设备的立体图，而图3是图1的单个开关单元的图。

参照图1至图3，现有技术的气体绝缘式开关设备包括：箱体1，在其中包含SF₆气体并且箱体1限定了外壳；切换机构2，其用于驱动开关设备到三个位置之一，即，闭合位置、断开位置或接地位置；接地模制锥体3，其用作安全元件以使在箱体1内的每个开关单元(包括用于每个相的活动接触器和固定接触器，见图3)的导体中充电的电流接地；元件4，其用于将从电源侧提供给开关设备的电压变换为用于控制器的直流电源；绝缘电缆5，其用于外壳的电源套管的连接；公共母线6，其用于为R、S和T相中的每一相连接开关单元内的各个接触器。

开关设备进一步包括：套管7，其布置在开关设备的外表面处并且连接到朝向使用者的电缆，以保持与箱体1的绝缘并且同时保持气密状态，以便在将箱体1内的导体电连接到外部导体时防止漏气；以及多个开关单元8，各个开关单元具有灭弧能力，以便熄灭在断开或闭合电路时产生的电弧，并且各个开关单元具有活动接触器9和主电路固定接触器11或接地电路固定接触器12。参照图3，活动接触器9与固定接触器11或12接触(即，移动到闭合位置或接地位置)或与固定接触器11或12分离(即，移动到断开位置)，从而通过公共母线6将输入电流传递到负载侧或停止通过公共母线6将输入电流传递到负载侧。附图标记10表示用于公共母线6的连接的母线。

在图3的开关单元的结构中，主电路固定接触器11连接到套管7，而接地电路固定接触器12连接到接地套管，即，模制锥体3。这里，当活动接触器9连接到接地电路固定接触器12时，在导体中充电的电流被放电到地面。

现有技术的气体绝缘式开关设备包括布置在箱体1中的用于三相或四相的3个或4个开关单元8。开关单元8，即，用于三相R、S和T的开关单元8分别连接至公共母线6，并且用于驱动各个开关单元8的活动接触器9的驱动轴连接至切换机构2，从而操作(驱动)各个开关单元8的活动接触器9至三个位置之一，即，闭合位置、断开位置或接地位置。用于各个开关单元8的切换机构2附着在箱体1的外侧，并且开关设备具有用于通知相应的开关单元8的位置(闭合位置、断开位置或接地位置)的显示器。箱体1填充有SF₆气体，因此，当开关单元8断开负载时产生的电弧被熄灭并且保持了箱体1内部的导体之间的绝缘。SF₆气体的注入压力为6至10psi。防爆板安置在箱体的下侧以防止由箱体1的爆炸所引起的损坏，箱体1的爆炸是由于在箱体1中发生故障电流断路时产生的高压引起的。

然而，现有技术的气体绝缘式开关设备具有以下问题。

首先，影响全球变暖的SF₆气体的使用在未来将在使用量上受到限制。

第二，由于在包含高压气体的箱体中发生故障电流断路时瞬时压力增加，箱体会处于爆炸的危险之中。

第三，气体压力影响绝缘能力和灭弧能力，因此需要对漏气进行维护，这产生了人力和成本的要求。

第四，为了制造开关单元，应当将用于构成传导部分、绝缘部分和灭弧部分的多个组成元件进行装配，并且这种装配需要额外的时间。

第五，由于即使为了局部的简单修理和维护也需要拆卸箱体，因此多个电路气密地容纳在一个箱体中的结构会使得难以对箱体进行修理和维护。

第六，相之间的绝缘和箱体内的每个基于相的开关单元和地面之间的绝缘完全取决于气体的绝缘能力。因此，在发生接地故障或相之间的短路时，箱体内局部的绝缘问题会影响到整个产品，这会使得产品完全无法使用。

发明内容

因此，详细说明书的一个方案在于通过以下方式构造一种用于一个三相电路的断续部分：将接地开关和主电路开关放置在与环氧树脂一起模制成的固体绝缘子内以形成单个的一相开关单元，并且将三个开关单元与一个切换机构组合在一起，并且该方案在于提供一种通过组合多个这种断续部分构造而成的用于地面配电线路的开关设备。

详细说明书的另一个方案在于提供一种通过如下方式能够使维护成本和时间最小化的用于地面配电线路的开关设备：在修理和维护时部分更换有错误的开关单元；使一相开关单元具有用于断开或闭合主电路的真空断续器和用于断开或闭合接地电路的真空断续器，并且使用两个真空断续器形成一个环氧树脂绝缘真空开关单元，以便使得各个相开关单元是独立的。

为了实现这些和其他优势并且根据本说明书的目的，如这里所具体化和广泛描述的，一种用于地面配电线路的开关设备，包括：

底架；

多个真空开关单元，每一个真空开关单元安装在所述底架上并且通过将第一真空断续器和第二真空断续器放置在环氧树脂塑模内构造而成，所述第一真空断续器断开或闭合电源侧和负载侧之间的主电路，而所述第二真空断续器断开或闭合接地电路；

主电路接口，其从各个真空开关单元的一侧突出；以及

相连接器接口(换句话说，母线接口)，其从各个真空开关单元的另一侧沿与所述主电路接口相同的方向突出。

在用于地面配电线路的开关设备的构造中，所述主电路接口和所述相连接器接口可朝向所述开关设备的前表面突出，并且所述第一真空断续器和所述第二真空断续器可分别布置在连接到所述主电路接口的连接导体的上方和下方。

所述开关设备可进一步包括：相连接器构件，其被构造为连接所述多个真空开关单元中的具有相同相的真空开关单元；电压互感器(PT)，其被构造为根据预定比率将输入电力的电压降压至低电压并且将所述低电压作为电源提供；以及PT连接构件，其具有连接到所述PT的一端和连接到所述相连接器构件的另一端。优选地，所述PT连接构件的中间部由柔性材料制成。

所述PT连接构件可以包括：

连接到所述相连接器构件的相连接器连接部；

连接到所述PT的PT连接部；以及

中间连接部，其被构造为将所述相连接器连接部和所述电压互感器连接部彼此连接，其中，所述中间连接部可以由柔性材料形成。

通过下文中给出的详细描述，本申请的进一步的应用范围将变得更加明显。然而，应当理解的是，由于对于本领域的技术人员来说，通过详细的描述，在本发明的精神和范围内的各种变化和改进将变得显而易见，因此尽管指出了本发明的优选实施例，但是给出的详细描述和特定示例只是通过阐释的方式。

附图说明

被包括以提供对本发明的进一步了解的附图，合并入本说明书并构成了本说明书的一部分，其图示了示例性实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

在图中：

图1是示意性地示出根据现有技术的气体绝缘式开关设备的立体图；

图2是示出图1的开关布置和母线的连接状态的部分立体图；

图3是在图1的构造中的开关单元的主视图；

图4是根据本发明的优选实施例的用于地面配电线路的开关设备的主视图；

图5是根据本发明的优选实施例的用于地面配电线路的开关设备的侧视图；

图6是根据本发明的优选实施例的包括在用于地面配电线路的开关设备中的真空开关单元的纵向剖视图；

图7是示出根据本发明的优选实施例的包括在用于地面配电线路的开关设备中的PT连接构架的立体图；以及

图8是处于图7的PT连接构件的连接状态的根据本发明的优选实施例的用于地面配电线路的开关设备的部分主视图。

具体实施方式

现在将结合附图给出示例性实施例的详细描述。为了结合附图进行简洁的描述，相同或等同的组件将被设置有相同的附图标记，并且将不重复其描述。

图4和图5分别是示出根据此说明书的用于地面配电线路的开关设备的主视图和侧视图。

如图4和图5所示，开关设备100可包括切换机构和连杆装配件部分A、开关部分B、相连接器部分C、电压互感器(PT)连接部分D以及PT 19。图4中的附图标记“E”指示在开关设备的主视图上以虚线划分出的一组前操纵部、三相开关部分B和三相连接器部分C，其中前操纵部具有主电路操纵单元14和接地电路操纵单元15。

在开关设备100中，开关部分B安装在用于三相中的每一相的底架13上。假定三个开关部分B为一组，则设置了四组开关部分B，即，总共设置了12个开关部分B。切换机构和连杆装配件(所谓的驱动力传递元件)可分别连接至主电路操纵单元14和接地电路操纵单元15，图5中在由虚线限定的矩形框A内示意性地示出了切换机构和连杆装配件的外形，主电路操纵单元14和接地电路操纵单元15作为分开的驱动电源连接到各组开关部分B，从而驱动用于断开或闭合主电路的真空断续器至电路闭合位置或断开位置，并且驱动用于断开或闭合接地电路的真空断续器至电路闭合位置或断开位置，其中用于断开或闭合主电路的真空断续器将随后进行说明。

图6是示出真空开关单元16的剖视图，真空开关单元16包括在用于地面配电线路的开关设备中。真空开关单元16可以通过如下方式构造而成：将用于断开或闭合主电路的第一真空断续器25和用于断开或闭合接地电路的第二真空断续器24都放置(安装)在一个环氧树脂塑模内，将这两个真空断续器24和25连接到一个连接导体26的上部位置和下部位置。这种构造可以允许一个真空开关单元16对于每一相断开和闭合主电路和接地电路。

另外，用于断开或闭合接地电路的第二真空断续器24可以布置在开关设备100的前侧，即开关设备100的前部，以便于连接到布置在开关设备100的前部的接地部(未给出附图标记，但可以参照由图1的附图标记3指示的部件)，输入配电线路和输出配电线路连接到开关设备100的前部。当从开关设备朝向负载分支线路或安装线路时，导体部的荷电流(即使在断开主电路后(即，驱动至断开位置)仍余留的荷电流)可以通过驱动第二真空断续器24至闭合位置(即，接地位置)而被释放，从而保护操作者免于电气故障。为便于开关设备内的真空开关单元16与相同相之间的连接，即，真空开关单元16和安装在图5的下侧的相连接器构件17之间的连接，第一真空断续器25的相连接器接口(母线接口)28可面向与主电路接口27相同的方向，并且同时为从真空开关单元16的纵向方向弯曲90°的方向。

开关设备100可以包括PT 19，输入电源电压通过PT 19根据预定比率被转换为低电压，并且经转换的低电压被提供给控制器(未示出)。例如，PT 19使得几十至几百千伏的输入超高电压降低至220伏特的水平，其与由典型的电度表所测量的一样低。

将一个相连接器构件17连接至PT 19的专用PT连接构件18可以用于为控制器提供电源。

参照图8，通过PT连接构件18和相连接器构件17在开关设备的前部彼此连接的结构，开关设备可以允许对其进行容易的装配和维护。

返回再参照图4，多个真空开关单元16的具有相同相的真空开关单元之间的连接可以通过使用相连接器构件17为三相R、S和T的每一相交流电(AC)进行实施。相连接器构件17可以通过使用铝进行制造并且通过连接到四组三相真空开关单元16而分支为四个电路。而且，相连接器构件17的表面可以由硅或橡胶模制以便成为半导体。可以将半导体的表面部接地以将荷电流放电到地面，从而提高使用者的安全性。

相连接器构件17的与真空开关单元16连接的连接部可以具有垂直管。垂直管的两个端部的上端，即，相连接器构件17的连接部，可以连接到真空开关单元16的相连接器接口28，而垂直管的下端可以通过使用绝缘塞绝缘从而允许相连接器接口28的电连接以及与下外侧的电绝缘。

图7是示出PT连接构件18的外形的立体图，图8示出了PT连接构件18连接到PT 19和相连接器构件17的装配状态。

参照图7和图8，PT连接构件18可以包括连接到相连接器构件17的相连接器连接部31、连接到PT 19的PT连接部33和分别垂直于相连接器连接部31和PT连接部33的中间连接部32。中间连接部32的一端可以垂直地连接到在下侧的相连接器连接部31，而其另一端可以垂直地连接到在上侧的PT连接部33。而且，相连接器连接部31和PT连接部33可以彼此垂直。即使PT连接构件18具有如下的结构：与连接器构件17的连接方向不同于与PT 19的连接方向(即，两个方向彼此具有90°的差)，PT连接构架18的中间连接部32也可以由柔性材料形成以便于它的装配。

不仅PT连接构件18和相连接器构件17之间的连接可以在开关设备的前表面实现，而且PT连接构件18和PT 19之间的连接也可以在开关设备的前表面实现，从而使因PT 19的安装和维护的工作时间和成本最小化。

如上所述，用于地面配电线路的开关设备可以具有环氧树脂固体绝缘构造，以便具有可以不使用SF₆气体的优点，SF₆气体作为地球变暖的主要因素，其使用受到限制。

用于地面配电线路的开关设备可以具有环氧树脂固体绝缘构造，因此它可以显示出无爆炸的危险。

用于地面配电线路的开关设备可以具有环氧树脂固体绝缘构造，因此它可以不需要人力和成本来进行与漏气有关的修理和维护。

在用于地面配电线路的开关设备的构造中，各个开关单元被布置为真空断续器和环氧树脂一起模制而成的单元。因此，开关设备可需要更少的组成元件，这允许在安装时进行简单的装配并且在维护时容易更换。

而且，在用于地面配电线路的开关设备的构造中，各个开关单元被布置为真空断续器和环氧树脂一起模制而成的单元。因此，相连接器构件和PT连接构件可以实施为模件，因此在局部简单维护时，相应的模件可以被容易有效地更换。

而且，用于地面配电线路的开关设备可以具有如下的构造：基于相的开关单元、相连接器构件和PT连接构件可以全部与环氧树脂一起模制而成或涂覆有半导体层，从而使接地故障或相之间的短路发生的可能性最小化。而且，通过更换相应的部分可以简单地克服局部绝缘。

前述实施例和优势仅仅是示例性的，并且不应被解释为限制本公开。本教导可容易地应用于其他类型的装置。此说明书意图是阐释性的，并且不限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员来说，许多替代、改进和变型将是明显的。这里所描述的示例性实施例的特征、结构、方法以及其它特性可以多种方式组合以获得另外的和/或可替代的示例性实施例。

由于本特征可以在不背离其特性的情况下以若干形式实施，还应当理解的是，上述实施例不限于前述说明书的任何细节，除非另外说明，而是应当在所附的权利要求限定的范围内进行广泛的解释，因此所有落入权利要求的范围内或者这种范围的等同范围内的变化和改进都由所附的权利要求涵盖。

Claims

1.一种用于地面配电线路的开关设备，其特征在于所述开关设备包括：

底架；

主电路接口，其从各个真空开关单元的一侧突出；

相连接器接口，其从各个真空开关单元的另一侧沿与所述主电路接口相同的方向突出；

相连接器构件，其被构造为连接所述多个真空开关单元中的具有相同相的真空开关单元；

电压互感器，其被构造为根据预定比率将输入电力的电压降低至低电压，并且将所述低电压作为电源提供；以及

电压互感器连接构件，其具有一端连接到所述电压互感器并且另一端连接到所述相连接器构件，

其中，所述电压互感器连接构件的中间部由柔性材料制成。

2.根据权利要求1所述的开关设备，其中，所述主电路接口和所述相连接器接口朝向所述开关设备的前表面突出。

3.根据权利要求1所述的开关设备，其中，所述第一真空断续器和所述第二真空断续器分别布置在连接到所述主电路接口的连接导体的上方和下方。

4.根据权利要求1所述的开关设备，其中，所述电压互感器连接构件包括：

连接到所述相连接器构件的相连接器连接部；

连接到所述电压互感器的电压互感器连接部；以及

中间连接部，其被构造为将所述相连接器连接部和所述电压互感器连接部彼此连接，

其中，所述中间连接部由柔性材料形成。