CN1033676C - 气体绝缘开关装置 - Google Patents

Abstract

一种气体绝缘开关装置包括母线连接导体在一柱形容器中。该导体容器中断路器部分的一端与容器外侧的主母线相连。连接导体倾斜于容器的母线，其与主母线相连的一端更靠近断路器部分的另一端，并且比与断路器部分的一端相连的其另一端径向地更离开断路器部分。这种构造使装置尺寸压缩而不会在断路器部分开路或断开时，由于母线连接导体和断路器另端间的电压而影响其间的绝缘。

Description

气体绝缘开关装置

本发明涉及一种气体绝缘开关装置，更具体地说涉及这样一种气体绝缘开关装置，其中在一装有断路器部分的柱形容器中设置一个将所述气体断路器部分与一主母线导体连在一起的母线连接导体。

日本公开专利申请50-9044和美国专利4,241,379公开了所述类型的传统的气体绝缘开关装置。

上述日本专利申请公开的开关装置示于图7中。在一柱形容器110中并行排列着多个断路器部分120，容器中密封有电绝缘气体，如SF6。各断路器部分120的下端121由绝缘支撑件180通过沿断路器部分120的Z轴方向延伸的可移动侧导体170支撑。虽然图中未示出，但在柱形容器110的侧面每相连接有两个主母线。各断路器部分120通过母线连接导体150和160与相应主母线的主母线  连接导体电连接，母线连接导体150和160沿柱形容器110的径向延伸，其一端151和161分别与主母线相连，而另一端152和162与可移动侧导体170相连。垫片130和140将主母线连接导体150和160与容器110绝缘开，并分别密封开口111和112以将容器110中的气体与邻部分或腔室中的气体隔开。在图示实例中，构成一个三相结构的三个断路器部分120装于一个单独的容器110中，因而就提供了三套同样的结构(其中一套未示出)。

图8到图10示出了所述美国专利4,241,379中所公开的开关装置的结构。图8是结合了一电路的框图。在一封装有电绝缘气体的柱形容器210中装有三个断路器部分220。一变流器290和一个接地开关310连接到断路器部分220的一端221。一个沿柱形容器210径向延伸的母线连接导体250以及一个沿容器210轴向延伸的母线连接导体260连接到断路器部分220的另一端。主母线311和312通过绝缘垫片230和240与柱形容器210的外侧相连。一主母线导体313通过一个隔离开关315与母线连接导体250相连，一主母线导体314通过隔离开关316与母线连接导体260相连。绝缘引线装置或电缆端头318之类的部件和电压互感器319通过隔离开关317与断路器部分220的一端221之一侧相连，与图7所示器件相应的气体绝缘开关装置200的部分201被放大地示于图9。

从图9中可看出断路器部分220的一端222如图7中的结构一样，由绝缘支撑件280通过沿断路器部分220轴向延伸的可移动侧导体270支撑。通过绝缘垫片230连接的主母线311的主母线导体313(双母线之一)利用沿柱形容器210径向延伸的母线连接导体250与断路器部分220电连接，母线连接导体250的一端251与主母线导体313相连，另一端252与可移动侧导体270相连。通过绝缘垫片240连接的主母线312的主母线导体314(双母线中的另一个)利用沿柱形容器210基本径向延伸的母线连接导体260与断路器部分220相连，母线连接导体260的另一端261与主母线导体314相连，另一端262与母线连接导体250相连。图10是沿图9X-X线的平面图，图中示出柱形容器210中容纳着构成一三相结构的三套组合。

在图7所示的传统的气体绝缘开关装置100中，从与各断路器部分120的一端121相连的可移动侧导体170的两个轴向分开的部分向外水平径向延伸的母线连接导体150和160分别与各相的两个主母线相连，主母线与柱形容器121的外侧相连。因此，可移动侧导体170需要使轴向长度大于两套主母线所需的Z轴方向长度，结果，柱形容器110的长度趋于增加，从而导致了气体绝缘开关装置尺寸的增加。

另一方面，在图9所示的开关装置200中，母线连接导体260被弯曲成其一端261被置于断路器部分220的一端221一侧(其另一端262与断路器部分220的另一端222的一侧电气相连)。因此，柱形容器210的轴向长度被减小，气体绝缘开关装置200可以是紧凑型的。然而，在断路器部分220的开路状态，在母线连接导体260和断路器部分220的一端221间加有一外电极电压，因此，为绝缘的目的，导体260和端部221间要隔开一预定距离。此外，为绝缘目的，也必须考虑母线连接导体260和柱形容器210间有一定的距离。因此，在开关装置200中，必须增加柱形容器210的直径。

本发明的目的是提供一种气体绝缘开关装置，其中可在轴向和径向减小柱形容器的尺寸。

根据本发明，上述目的通过这样一个气体绝缘开关装置实现，它包括：一在柱形容器中的母线连接导体，它将置于容器中的断路器部分的一端，与装在容器外侧上的一主母线相连，母线连接导体对于容器的轴线以这样一种方式倾斜，即其与主母线相连的一端更靠近断路器部分的另一端，并且径向地比其与断路器部分的一端相连的另一端更向外。由于母线连接导体的这种倾斜，该装置尺寸可以很小而不会由于断路器部分的开路状态时加在母线连接导体和断路器另一端间的电压影响它们之间的绝缘。

图1是根据本发明的最佳实施例的气体绝缘开关装置主要部分沿图2中I-I线的垂直正剖视图；

图2是沿图1II-II线的水平剖视图；

图3是沿图1III-III线的垂直侧剖图；

图4是图1开关装置一部分的放大剖视图；

图5和图6分别是根据本发明的其它实施例的气体绝缘开关装置的正剖图；

图7是一传统的气体绝缘开关装置的垂直正剖视图；

图8是另一传统的气体绝缘开关装置的正剖视图；

图9是图8开关装置的一个主要部分的放大剖视图；

图10是图9开关装置的平面剖视图。

首先参照图1-4说明根据本发明的一个最佳实施例的气体绝缘开关装置90。

如图1和2所示，三个基本上柱形的断路器部分2以这样的方式置于一柱形容器1中，即：各断路器部分2的轴线平行于沿Z方向沿伸的容器1的轴线。三个断路器部分2分别相应于三条相线。断路器部分2是一个利用气体的所谓大功率断路器(例如：吹气式断路器)。各断路器部分2由一相对短的可移动侧导体7和一与导体7同轴放置的绝缘或介电支撑件8支撑。如图4所示，一(可沿Z方向移动的)吹气缸31与和可移动导体7形成整体的吹气活塞33滑动接触，因此一个可移动的电极或触头30与导体7形成电接触。一个用于三相交流电的双母线系统的两组母线34和35与柱形容器1的外侧在连接部分36和37处相连(图1中看不到三相成中另一线的母线)，连接部分36和37分别有沿径向(Y方向)从柱形容器1向外延伸的各自的柱形延伸部38和39，以及各自的绝缘垫片3和4。绝缘垫片3装在延伸部38和容纳有主母线34的容器部分40之间，而绝缘垫片4装在延伸部39和容纳主母线35的容器部分41之间。绝缘垫片3和4将容器1，40和41与母线34和35等电气绝缘，并将双母线系统中的三相母线34或35相互电气绝缘，同时将容器1中的气态空气与各容器40和41中的气态空气隔开。更详细地说，靠近下主母线34的绝缘垫片3与可移动侧导体7大致上为径向相对安置，靠近上主母线35的绝缘垫片4置于绝缘垫片3之上。因此，柱形容器1轴向(Z方向)尺寸小于图7所示的气体绝缘开关装置的柱形容器110。

分别将置于断路器部分2的一端42之下的可移动侧导体7与主母线导体34(通过绝缘垫片3)相连的母线连接导体5基本上沿柱形容器1的径向Y放置。构成三相线的三个断路器部分2置于容器1中，因此，三个相线的三个母线连接导体5a，5b和5c中的二个(5a和5c)被稍微弯曲(如图3所示)，以便两个导体5a和5c可与另一导体5b为电绝缘目的而分隔开，三个导体5a，5b和5c的空间布置相应于嵌入垫片3的嵌入式导体(未示出，但相似于嵌入绝缘垫片4的嵌入式导体44)的布置。另一方面，分别将置于断路器部分2之下的可移动侧导体7和主母线导体35通过绝缘垫片4连接起来的母线连接导体6相对于柱形容器1的Z轴方向倾斜。更具体地说，各母线连接导体6以这样一种方式倾斜：其下部朝向趋向于相应断路器部分2或相应可移动侧导体7，而其上部径向地离开相应断路器部分2的另一端，换句话说，母线连接导体6的一端47与置于断路器部分2低端42之下的可移动侧导体7相连，同时其另一端48(被置于47端之上)通过嵌在垫片4中的嵌入式导体44与主母线导体35相连，母线导体6以这样一种方式倾斜；其另一端48径向向外地置于端47之上。

从电绝缘的观点看，这样倾斜排列的母线连接导体6是合乎要求的。即，如图4所示，主母线导体35和母线连接导体6间的连接建立在柱形容器1的延伸部或分支部39上形成的连接部分37上。由于这一分支部39的存在，在柱形容器1上形成了一个直角拐角A。在图8-10的传统装置的情况下，形成了一个由虚线或点划成所示的相应拐角B，在拐角B和母线连接导体260(虚线所示)之间必须有一绝缘距离L₂，因为在具有拐角B的传统柱形容器210和母线连接导体260之间形成一个大致上直角的弯曲空间(如图4所示)。

另一方面，在本实施例中，如图4中实线所示，由于母线连接导体6以这样一种方式倾斜以便当导体6向下延伸时，相对于相应的断路器部分2更径向地向内靠近可移动侧导体7，拐角A和母线连接导体6之间的距离大于图8-10所示传统装置中的情况，在具有拐角A的柱形容器1和母线导体6间形成的空间49以相应于倾斜的母线连接导体6的角度E的钝角弯曲。结果，空间49中的电场被削弱。因此，可以减小柱形容器的拐角A和母线连接导体6间的距离L₁，柱形容器1的直径D1可以比传统柱形容器210的直径D2小。如图1虚线所示，容器1的拐角A可做成园角。

图4示出了一个断路器部分2的开路状态，其中触头30与固定触头或电极20空间上分开。当断路器部分2处于合闸状态。即动触头30与固定触头20接触时，由于柱形容器1的直径D减小，断路器部分2的上端46(当有固定触头20时)与母线连接导体6间的距离被减小；然而，在这种合闸状态，母线连接导体6和固定触头20处于同一电位，从而不存在绝缘问题。另一方面，在图4所示的开路状态，电极20和30间的电压也被加到端46(当有固定触头20时)和母线连接导体6之间；然而，这种电极间的电压对这种开关装置90不会产生任何问题。其原因如下。在开路状态，固定触头20的端部电场基本上由固定触头端部的位置和用于防止发生局部电场过强或增加的电场释放或削弱罩21决定，罩21置于固定触头20的背后并具有与触头20相同的电位。如果忽略母线连接导体6，与电场垂直的高电位线或面将会向下凹地弯曲，如虚线50所示。如上所述，母线连接导体6以这样一种方式倾斜以便径向地向外离开其上端，这导致母线连接导体6基本上沿曲线50弯曲。因此，母线连接导体6不会干扰固定触头20端部形成的电场，但可多少以这样一种方式将电场校正成所需的状态以防止电场的集中，特别是电力线的集中。

因此，虽然母线连接导体6和电场削弱罩21间的距离减小了，电位分布得到了改善，因此，不会出现电绝缘的问题。

在以上实施例中，虽然用于三相交流三线的断路器部分2a，2b和2c都装在单个容器中，它们也可分别装在几个容器中。此外，一个单相交流电而不是三相交流电的两个断路器部分可装在一个单个的容器中或分别装在各自的容器中(从图1-4可很容易理解，因此图中未示出)。

在上述实施例中，参考号51，52和53表示为改变双母线的连接以及在维护等时刻接地而提供的隔离开关。

在图1-4所示的开关装置中，各母线连接导体还专门有一与可移动侧导体7连接的内水平延伸部54，一与绝缘垫片4中相应的嵌入式导体44连接的外水平延伸部55，以及一延伸到两水平延伸部54和55之间的直的倾斜延伸部56。根据邻接件的排列，直的倾斜延伸部56可以是弯曲的。

下面将参照图5和图6分别说明本发明的另外两个实施例。图5和图6中相应于图1-4的部件分别相同的参考号表示。

图5是根据本发明的另一实施例的气体绝缘开关装置60的局部正剖视图，它示出了一个相关的电路结构(为图示简单起见，只示出了三相和双母线系统中的一个相线)。在此实施例中，倾斜的母线连接导体6的下端部61被伸直并与一可移动侧导体7相连，侧导体7支撑与其共轴线的断路器部分2。即，在图5所示装置60中，没有提供内水平延伸部54(图1)，而是将倾斜部分56直接延伸到可移动侧导体7。水平延伸的将下主母线34与断路器部分2的下端42相连的母线连接导体5与可移动侧导体7的连接位置和母线连接导体6的下端61与可移动侧导体7的连接位置大致相同。显然，此装置具有与图1-4所示装置90同样的优点。同时，如图5虚线62所示，倾斜的母线连接导体6的下端63可直接与母线连接导体5相连而不是与可移动侧导体7相连。

图6是本发明又一实施例的气体绝缘开关装置的正剖视图，示出了一个与图5相似的电路结构。

在此实施例中，将靠近断路器部分2的上主母线35与断路器部分2的下端42相连的母线连接导体6以下述方式相对于柱形容器1的轴向Z倾斜：母线连接导体6朝向断路器部分2弯曲，其与上主母线35相连的一端48在径向上比其另一端或低端更远离断路器部分2，如图1-4中的装置90。另一方面，将断路器部分2与在柱形容器1的外侧处并行排列的双主母线34和35的低端(34)相连的母线连接导体5相对于柱形容器1的Z轴方向以这样一种方式倾斜：它与向上延伸的导体6相反，而沿断路器部分2向下延伸，其与主母线34相连的一端71在径向上比其另一端或高端更远离断路器2。

在此实施例的装置70中，柱形容器的轴向长度略长于图1所示装置90者；然而，它可获得和装置90同样的优点。此外，与柱形容器1的分支部分39的拐角A和母线连接导体6间的区域处的相同的改进电位分布效应也可在分支部分38的拐角C和母线连接导体5间获得。

在上述所有实施例中，都应用了双母线系统，并且对每条传输线提供了两组主母线34和35。然而，在传输线只用主母线35的单母线系统中，例如，当由于其它设备存在而没有主母线34的空间时，也可同样获得装置90，60和70中利用倾斜的母线连接导体6所获得的有利的电位分配效果。

本发明并不局限于上述实施例。

如上所述，在本发明中，由于将断路器部分之一端与主母线相连的母线连接导体以这样一种方式倾斜，即：它朝断路器部分的另一端弯曲，并且从断路器部分的另一端向外，装有断路器部分的柱形容器的轴向长度和直径被减小而不影响电位的分布。

Claims (8)

1.一种气体绝缘开关装置，包括：

一柱形容器(1)，其中封有绝缘气体；

至少一个断路器部分(2)安装在所述柱形容器(1)中；

所述至少一个断路器部分(2)的轴线与所述容器的轴线大致平行放置；

至少一个主母线(35)，与所述容器(1)的一侧相连；以及

至少一个母线连接导体(6)，装在所述容器(1)中，并将所述主母线(35)与所述断路器(2)之一端(42)连接，所述母线连接导体(6)相对于所述容器的轴线倾斜；其特征在于：

与所述主母线(35)相连的所述母线连接导体(6)的一端(48)和所述至少一个断路器部分之间的距离小于所述母线连接导体(6)的所述端(48)和所述断路器(2)的所述一端(42)间的距离，所述母线连接导体(6)的所述一端(48)比与所述断路器(2)的所述一端相连的母线连接导体(6)的另一端(47)径向上更向外离开所述断路器部分(2)。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于所述柱形容器(1)有一个从周壁向外径向延伸的分支部分，所述至少一个母线连接导体和所述至少一个主母线在所述分支部分建立连接关系。

3.根据权利要求2的装置，其特征在于：所述至少一个断路器部分(2)在其另一端(46)有一固定触头(20)。

4.根据权利要求1的气体绝缘开关装置还包括：

至少一对母线(34，35)，包括一个与所述柱形容器(1)的一侧(3，4)相连的双母线系统，并在所述柱形容器(1)的所述轴向上相互分开；

至少一对置于所述柱形容器(1)中的母线连接导体(5，6)，分别将所述一对主母线(34，35)的相应母线与所述断路器部分(2)的一端(42)相连，所述一对主母线连接导体之一(6)与所述一对主母线(34，35)中的一个(35)相连，并置于靠近所述断路器部分(2)的另一端(46)，所述至少一对母线连接导体(5，6)之一(6)与所述断路器部分(2)的一端(42)相连，并相对于所述柱形容器(1)倾斜；其中与所述至少一对主母线(34，35)之一(35)相连的所述至少一对母线连接导体(5，6)之一(6)的一端(48)被置于比所述断路器部分(2)的所述一端(42)更靠近所述断路器部分(2)的另一端(46)，并且比与所述断路器部分(2)的所述一端相连的所述至少一对母线连接导体之一(6)的另一端(47)径向地更向外离开所述断路器部分(2)。

5.根据权利要求4的装置，其特征在于：所述柱形容器(1)有一个从其周壁径向向外延伸的分支部分(39)，所述至少一对母线连接导体(5，6)之一(6)和所述至少一对主母线(34，35)之一(35)之间的连接建立在所述分支部分(39)。

6.根据权利要求5的装置，其特征在于：所述至少一对母线连接导体(5，6)之一(6)有一部分(54)，靠近与所述断路器部分(2)的所述一端(42)相连的其另一端(47)，所述部分沿与所述柱形容器(1)的轴线基本上垂直的方向延伸。

7.根据权利要求5的装置，其特征在于：所述的至少一对母线连接导体(5，6)之一(6)从所述另一端(47(61))延伸并与所述至少一个断路器部分(2)的所述一端(42)相连，所述至少一对母线连接导体的所述之一(6)相对于所述柱形容器(1)的轴线倾斜。

8.根据权利要求5的装置，其中，与所述至少一对主母线(34，35)中的另一个(34)相连的所述至少一对母线连接导体中的另一个(5)将靠近所述至少一个断路器部分(2)的所述一端(42)，所述至少一对母线连接导体(5，6)中的另一个(5)相对于所述柱形容器的所述轴线倾斜；其中与所述至少一对主母线(34，35)中的另一个(34)相连的所述至少一对线连接导体(5，6)中的另一个(5)的一端(71)相对于所述至少一个断路器部分(2)的所述一端(42)在所述柱形容器(1)的所述轴向上位于与所述断路器部分(2)之另一端(46)相对之处，所述至少一对母线连接导体(5，6)的另一个(5)在所述至少一个断路器部分(2)的径向向外离开所述断路器部分(2)的一端(42)。

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