CN103681093A - 户外固体绝缘开关 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种户外固体绝缘开关。该户外固体绝缘开关包括：壳体；开关极柱，所述开关极柱包括环氧树脂本体、真空灭弧室、进线电缆、出线电缆和连接组件，所述真空灭弧室具有静端和动端，所述进线电缆与所述真空灭弧室的静端相连，所述出线电缆通过所述连接组件与所述真空灭弧室的动端相连；驱动部件，所述驱动部件的一部分设在所述壳体内以驱动所述真空灭弧室的动端与所述真空灭弧室的静端分离或接合。根据本发明实施例的户外固体绝缘开关，开关极柱通过“APG”工艺压注一体成型，制造过程简单，使得开关极柱的体积变小，重量变轻，性能稳定可靠，进而提高了户外固体绝缘开关电气安全性能。

Description

户外固体绝缘开关

技术领域

本发明涉及电力中压开关，具体涉及一种户外固体绝缘开关。

背景技术

户外固体绝缘开关是供电行业的关键设备之一。用于发电站发电机组的安全运行的保护，用作于输变电线路的开关，是继电保护中的关键部件之一，起到安全送电的作用，矿山、油田、企业用作于工业配电和电气牵引的设备，由此看来电力开关起着分配电能、保护配电设备的重要作用。

当前使用的电力开关及与其配套使用的开关柜体积较为偏大，并大量使用SF6气体，能给环境带来严重的污染、就电力开关的本身来讲可扩展性差、安装也不方便，有时因安装场所的限制，电力开关和开关柜的实际安装或更换都有一定的难度。也因为绝缘性能、材料材质、使用环境等因素使电力开关和开关柜可靠性较差，从而使制造成本和运行维护成本大大增加。

目前的开关设备为了提高用户供电可靠性和供电质量，确定了电网装备向无油化、高安全性、高可靠性、小型化、集成化方向发展，简化电压等级，建设双环网，使高电压深入负荷中心，加强城网结构的技术方案。因此，需要一种全绝缘的开关和开关柜应具有全绝缘、结构紧凑、体积小、可扩展、全天候、安装方便、无需维护、符合环保要求等优越的性能和特点来满足城、农网供电的要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种户外固体绝缘开关，该户外绝缘开关结构紧凑、体积小、运行维护成本低、不受运行环境影响、能够明显减少电力设施投资和输、配电线路损耗。

根据本发明实施例的户外固体绝缘开关包括：壳体；开关极柱，所述开关极柱包括环氧树脂本体、真空灭弧室、进线电缆、出线电缆和连接组件，所述真空灭弧室具有静端和动端，所述进线电缆与所述真空灭弧室的静端相连，所述出线电缆通过所述连接组件与所述真空灭弧室的动端相连；驱动部件，所述驱动部件的一部分设在所述壳体内以驱动所述真空灭弧室的动端与所述真空灭弧室的静端分离或接合。

根据本发明实施例的户外固体绝缘开关，开关极柱通过“APG”工艺压注一体成型，制造过程简单，使得开关极柱的体积变小，重量变轻，性能稳定可靠，进而提高了户外固体绝缘开关电气安全性能。

另外，根据本发明实施例的户外固体绝缘开关，还可以具有如下附加技术特征：

所述户外固体绝缘开关还包括：电流互感器，所述电流互感器设在所述环氧树脂本体内；电压互感器，所述电压互感器设在所述环氧树脂本体内。

所述连接组件包括：软连接线、出线端子和出线连接部，所述出线连接部可拆卸地固定在所述环氧树脂本体上以在所述环氧树脂本体与所述出线连接部之间限定出密闭的且用于安装所述电流互感器的密封空腔，所述出线端子与所述出线连接部相连，所述软连接线的两端分别与所述真空灭弧室的动端以及所述出线端子相连，所述出线连接部与所述出线电缆相连。

所述环氧树脂本体与所述出线连接部通过螺栓紧固，所述出线端子嵌设配合在所述出线连接部内，所述出线电缆压接在所述出线连接部上。

所述真空灭弧室水平布置，所述电压互感器设在所述真空灭弧室的正下方。

所述环氧树脂本体通过压注成型，所述进线电缆与所述真空灭弧室的静端通过螺钉紧固且在压注形成所述环氧树脂本体时与所述环氧树脂本体固定成一体结构。

所述户外固体绝缘开关还包括：开关箱体，所述开关箱体密封地连接在所述环氧树脂本体的底部，所述驱动部件的一部分伸入到所述环氧树脂本体内且另一部分位于所述开关箱体内。

所述驱动部件包括：绝缘拨叉，所述绝缘拨叉的上端与所述真空灭弧室的动端相连，所述绝缘拨叉的下端伸入到所述开关箱体内；拨叉销轴，所述拨叉销轴贯穿所述绝缘拨叉的中部，所述绝缘拨叉绕所述拨叉销轴可转动以接合或分离所述真空灭弧室的静端与动端。

所述驱动部件进一步包括：拉杆，所述拉杆的一端与所述绝缘拨叉的下端相连；旋转臂，所述旋转臂的一端与所述拉杆的另一端相连，所述旋转臂的另一端固定有操作机构，所述操作机构向外伸出所述开关箱体。

所述驱动部件还包括：第一弹簧座、第二弹簧座和弹簧，所述第一弹簧座固定在所述拉杆上且邻近所述旋转臂，第二弹簧座套在所述拉杆上且适于抵靠所述绝缘拨叉的下端，所述弹簧套在所述拉杆上且所述弹簧的两端分别弹性地抵压所述第一弹簧座与第二弹簧座。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的户外固体绝缘开关的剖视图。

图2是图1中A区域的局部放大图。

图3是图1中B区域的局部放大图。

图4是根据本发明一个实施例的户外固定绝缘开关包括三个开关极柱的结构示意图。

附图标记：

户外固体绝缘开关100；

壳体10；开关箱体11；

开关极柱（201、202、203）；环氧树脂本体21；真空灭弧室22；静端221；动端222；进线电缆23；出线电缆24；连接组件25；软连接线251；出线端子252；出线连接部253；硅橡胶26；安装支架27；

驱动部件30；绝缘拨叉31；拨叉销轴32；拉杆33；旋转臂34；第一弹簧座35；第二弹簧座36；弹簧37；

电流互感器40；

电压互感器50；

螺栓60；

操作机构70。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照图1-图4描述根据本发明实施例的户外固体绝缘开关100。户外固体绝缘开关100主要用于供电行业中，其中，户外固体绝缘开关100可以包括三相开关极柱，三相开关极柱可以分别与三相交流电连接。如图1-图3所示，户外固体绝缘开关100包括：壳体10、开关极柱201和驱动部件30。

开关极柱201包括：环氧树脂本体21、真空灭弧室22、进线电缆23、出线电缆24和连接组件25。真空灭弧室22、进线电缆23、出线电缆24和连接组件25可经“APG”工艺压注一体成型，这样，真空灭弧室22、进线电缆23、出线电缆24和连接组件25都被环氧树脂间隔且包围。由此，可以提高真空灭弧室22、进线电缆23、出线电缆24和连接组件25的绝缘性能，且开关极柱201模块化设计、结构简单、可靠性高。其中，“APG”指的是环氧树脂压力凝胶工艺技术，该工艺技术已为现有技术，这里不再详细说明。可选地，在进线电缆23和出线电缆24的环氧树脂上可以设有硅橡胶26，由此，可以进一步提高进线电缆23和出线电缆24的绝缘性能。

真空灭弧室22采用水平布置，真空灭弧室22具有静端221（如图1和图2中的左端）和动端222（如图1和图2中的右端）。进线电缆23与真空灭弧室22的静端221相连，出线电缆24通过连接组件25与真空灭弧的动端222相连。

驱动部件30的一部分设在壳体10内以驱动真空灭弧室22的动端222与真空灭弧室22的静端221分离或接合。在真空灭弧的静端221与真空灭弧的动端222接合时，从进线电缆23输入的电流流经真空灭弧室22，通过出线电缆24传递给外接的线路，最终形成电气一次回路。在真空灭弧的动端222与真空灭弧室22的静端221分离情况下，可以对线路进行维修或检测。

根据本发明实施例的户外固体绝缘开关100，开关极柱201通过“APG”工艺压注一体成型，制造过程简单，使得开关极柱201的体积变小，重量变轻，性能稳定可靠，进而提高了户外固体绝缘开关100电气安全性能。

在本发明的一些具体实施例中，户外固体绝缘开关100还可以包括：电流互感器40、电压互感器50和开关箱体11，电流互感器40和电压互感器50均设在环氧树脂本体21内。其中，开关箱体11由金属板材加工成型，起到密封、支撑和安装开关极柱的作用。

具体地，电压互感器50设在真空灭弧室22的正下方。电流互感器40设在真空灭弧室22的一侧例如右侧。开关箱体11密封地连接在环氧树脂本体21的底部，驱动部件30的一部分伸入到环氧树脂本体21内且另一部分位于开关箱体11内。电流互感器40和电压互感器50的二次引线进入开关箱体11内，且连接在开关箱体11内的测量仪表或继电保护上。由于将电压互感器50和电流互感器40设在环氧树脂本体21内，且只有二次引线从环氧树脂本体21内向外延伸出。这样，可以有效防止电气一次通路的高压电流通过电压互感器50或电流互感器40向外泄露，提高电气的安全性能。

这里需要说明的是，电流互感器40是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，电流互感器40将高电流按比例转换成低电流。电压互感器50是电力系统中用来给测量仪表和继电保护等二次设备获取电气一次回路电压信息的传感器，电压互感器50将高电压按比例转换成低电压。

另外，开关极柱形成的电气一次回路不进入金属封闭的开关箱体11内，避免了单相接地故障或三相接地故障，从而进一步提高了户外固体绝缘开关100的电气安全性能。

现以户外固体绝缘开关100的其中一相开关极柱为例，描述根据本发明实施例的户外固体绝缘开关100的工作过程。在真空灭弧室22的动端222与真空灭弧室22的静端221接合状态下，外引电流通过进线电缆23将电流传递给真空灭弧室22静端221，同时分压连接到电压互感器室内的电压互感器50，电流从真空灭弧室22的静端221流经到真空灭弧室22动端222，再从出线电缆24流出，输送至下一级开关或用电设备。这样，形成完整的电气一次通路，且可以对电路中的电流或电压有效地监控。

在本发明的一些实施例中，连接组件25包括：软连接线251、出线端子252和出线连接部253。其中，出线连接部253可拆卸地固定在环氧树脂本体21上以在环氧树脂本体21与出线连接部253之间限定出密闭的且用于安装电流互感器40的密封空腔，出线端子252与出线连接部253相连，软连接线251的两端分别与真空灭弧室22的动端222以及出线端子252相连，出线连接部253与出线电缆24相连。

可选地，环氧树脂本体21与出线连接部253通过螺栓60紧固，出线端子252嵌设配合在出线连接部253内，出线电缆24压接在出线连接部253上。这样，便于操作人员检查或维修密封空腔内的电流互感器40。例如，若电流互感器40出线故障时，可以通过拧松螺栓60，将密封空腔内的电流互感器40及时更换。

可选地，环氧树脂本体21通过压注成型，进线电缆23与真空灭弧室22的静端221通过螺钉紧固且在压注形成环氧树脂本体21时与环氧树脂本体21固定成一体结构。由此，可以提高进线电缆23与真空灭弧室22之间的连接强度。但本发明并不限于此。

根据本发明的另一些实施例，驱动部件30包括：绝缘拨叉31、拨叉销轴32、拉杆33、旋转臂34第一弹簧座35、第二弹簧座36和弹簧37。

绝缘拨叉31的上端与真空灭弧室22的动端222相连，绝缘拨叉31的下端伸入到开关箱体11内。拨叉销轴32贯穿绝缘拨叉31的中部，绝缘拨叉31绕拨叉销轴32可转动以接合或分离真空灭弧室22的静端221与动端222。拉杆33的一端与绝缘拨叉31的下端相连。旋转臂34的一端与拉杆33的另一端相连，旋转臂34的另一端固定有操作机构70，操作机构70向外伸出开关箱体11。如图1所示，在环氧树脂本体21内设有安装支架27，在安装支架27上设有拨叉销轴32，绝缘拨叉31的中部可转动地设在拨叉销轴32上。绝缘拨31叉的上端与真空灭弧室22的动端222相连，绝缘拨叉31的下端与拉杆33的右端相连。

第一弹簧座35固定在拉杆33上且邻近旋转臂34，第二弹簧座36套在拉杆33上且适于抵靠绝缘拨叉31的下端，弹簧37套在拉杆33上且弹簧37的两端分别弹性地抵压第一弹簧座35与第二弹簧座36。其中，第一弹簧座35位于拉杆33的左端，第二弹簧座36位于拉杆33的右端。

驱动部件30的工作过程如下：技术工人可在壳体10外部手动转动操作机构70，例如沿图1中的顺时针方向转动操作机构70，操作机构70将带动旋转臂34绕操作机构70的中心轴线顺时针摆动，旋转臂34进而拉动拉杆33向下向靠近操作机构70中心轴线的方向运动，拉杆33进一步拉动绝缘拨叉31，使得绝缘拨叉31以拨叉销轴35为枢转中心沿图1中的顺时针方向枢转，从而将真空灭弧室22的动端222与静端221分离。在此过程中，弹簧37伸缩。

而在真空灭弧室22的动端222与静端221接合时，弹簧37处于压缩状态，弹簧37通过第二弹簧座36施加给绝缘拨叉31的下端一个弹力，在该弹力的作用下，可以保证真空灭弧室22的动端222与静端221处于接合状态。

根据本发明实施例的户外固体绝缘开关100，通过设置驱动部件30实现真空灭弧室22的动端222与静端221的接合或分离，提高了户外固体绝缘开关100的可靠性。由于开关极柱201采用环氧树脂压注一体形成，户外固体绝缘开关100在运行中不受周围环境、凝露和污秽的影响。因此，根据本发明实施例的户外固体绝缘开关100整体防护严密，没有气体和液体泄露的危险，不会给环境造成污染，不会受外界电磁干扰，也不会干扰其他设备。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种户外固体绝缘开关，其特征在于，包括：

壳体；

开关极柱，所述开关极柱包括环氧树脂本体、真空灭弧室、进线电缆、出线电缆和连接组件，所述真空灭弧室具有静端和动端，所述进线电缆与所述真空灭弧室的静端相连，所述出线电缆通过所述连接组件与所述真空灭弧室的动端相连；

驱动部件，所述驱动部件的一部分设在所述壳体内以驱动所述真空灭弧室的动端与所述真空灭弧室的静端分离或接合。

2.根据权利要求1所述的户外固体绝缘开关，其特征在于，还包括：

电流互感器，所述电流互感器设在所述环氧树脂本体内；

电压互感器，所述电压互感器设在所述环氧树脂本体内。

3.根据权利要求2所述的户外固体绝缘开关，其特征在于，所述连接组件包括：

软连接线、出线端子和出线连接部，所述出线连接部可拆卸地固定在所述环氧树脂本体上以在所述环氧树脂本体与所述出线连接部之间限定出密闭的且用于安装所述电流互感器的密封空腔，所述出线端子与所述出线连接部相连，所述软连接线的两端分别与所述真空灭弧室的动端以及所述出线端子相连，所述出线连接部与所述出线电缆相连。

4.根据权利要求3所述的户外固体绝缘开关，其特征在于，所述环氧树脂本体与所述出线连接部通过螺栓紧固，所述出线端子嵌设配合在所述出线连接部内，所述出线电缆压接在所述出线连接部上。

5.根据权利要求2所述的户外固体绝缘开关，其特征在于，所述真空灭弧室水平布置，所述电压互感器设在所述真空灭弧室的正下方。

6.根据权利要求1所述的户外固体绝缘开关，其特征在于，所述环氧树脂本体通过压注成型，所述进线电缆与所述真空灭弧室的静端通过螺钉紧固且在压注形成所述环氧树脂本体时与所述环氧树脂本体固定成一体结构。

7.根据权利要求1所述的户外固体绝缘开关，其特征在于，还包括：开关箱体，所述开关箱体密封地连接在所述环氧树脂本体的底部，所述驱动部件的一部分伸入到所述环氧树脂本体内且另一部分位于所述开关箱体内。

8.根据权利要求7所述的户外固体绝缘开关，其特征在于，所述驱动部件包括：

绝缘拨叉，所述绝缘拨叉的上端与所述真空灭弧室的动端相连，所述绝缘拨叉的下端伸入到所述开关箱体内；

拨叉销轴，所述拨叉销轴贯穿所述绝缘拨叉的中部，所述绝缘拨叉绕所述拨叉销轴可转动以接合或分离所述真空灭弧室的静端与动端。

9.根据权利要求8所述的户外固体绝缘开关，其特征在于，所述驱动部件进一步包括：

拉杆，所述拉杆的一端与所述绝缘拨叉的下端相连；

旋转臂，所述旋转臂的一端与所述拉杆的另一端相连，所述旋转臂的另一端固定有操作机构，所述操作机构向外伸出所述开关箱体。

10.根据权利要求9所述的户外固体绝缘开关，其特征在于，所述驱动部件还包括：第一弹簧座、第二弹簧座和弹簧，所述第一弹簧座固定在所述拉杆上且邻近所述旋转臂，第二弹簧座套在所述拉杆上且适于抵靠所述绝缘拨叉的下端，所述弹簧套在所述拉杆上且所述弹簧的两端分别弹性地抵压所述第一弹簧座与第二弹簧座。

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