CN104319161A - 一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，包括箱体及安装于其正面的机构罩，所述箱体包括设置于其顶面的吊架、分别设置于其左面和右面对应三相的进线端子组件和出线端子组件及设置于其底面的安装底座，所述箱体还包括充灌于其内部的等大气压纯SF6气体、安装于其左面内壁与所述进线端子组件内侧导电体连接的微型电压取能装置、安装于其内部且套装于所述出线端子组件上、以出线端子组件绝缘体作为高压主绝缘的穿心式电流互感器、安装于其底面内壁两端分别与所述进线端子组件和出线端子组件内侧导电体连接的真空灭弧室组件及与真空灭弧室组件动端连接的传动机构组件。

Description

一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备

技术领域

 本发明涉及ZW20系列户外柱上真空断路器领域，具体为一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备。

背景技术

目前配电网领域中的10kV户外柱上断路器通常需要配套电压互感器（提供电源和电压信号）、控制器（提供控制信号）以及三者之间的连接电缆后才能实现自动化功能。上述集成方式由于各部件分散安装，需要现场进行机械和电气上的连接，耗费的安装金具和连接金具相对更多，导致出现设备总体成本高、运行维护复杂，可靠性低，并且可能存在相互不匹配的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，其具有体积小、重量轻、成本低、寿命长、安全性好等特点，非常适合低功耗的紧凑型开关成套设备使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，包括箱体及安装于其正面的机构罩，所述箱体包括设置于其顶面的吊架、分别设置于其左面和右面对应三相的进线端子组件和出线端子组件及设置于其底面的安装底座，所述箱体还包括充灌于其内部的等大气压纯SF6气体、安装于其左面内壁与所述进线端子组件内侧导电体连接的微型电压取能装置、安装于其内部且套装于所述出线端子组件上、以出线端子组件绝缘体作为高压主绝缘的穿心式电流互感器、安装于其底面内壁两端分别与所述进线端子组件和出线端子组件内侧导电体连接的真空灭弧室组件及与真空灭弧室组件动端连接的传动机构组件。

作为上述技术方案的改进，所述机构罩包括设置于其内部的电动弹簧操动机构、与电动弹簧操动机构连接且安装于机构罩正面的用于手动储能的储能手柄、从机械上触发电动弹簧操动机构发出合闸分闸动作的合分闸手柄、从机械上映射断路器储能状态的储能指针及从机械上映射断路器合分状态的合分闸指针，其中所述电动弹簧操动机构与传动机构组件连接后驱动所述真空灭弧室组件的合闸分闸，所述电动弹簧操动机构包括从电气上触发电动弹簧操动机构发出合闸动作的合闸线圈、从电气上触发电动弹簧操动机构发出分闸动作的分闸线圈、从电气上映射断路器合分状态的开关辅助触点、从电气上映射断路器储能状态的储能辅助触点。

作为上述技术方案的改进，所述微型电压取能装置包括其一端分别与三相高压线中的一相连接的高压电容，所述每个高压电容的另一端分别连接一相序低压电容，所述每个相序低压电容分别并联一低压变压器，所述每个低压变压器分别连接一整流桥。

作为上述技术方案的改进，所述微型电压取能装置的高压电容采用以稀土陶瓷为介质、银质薄膜为极板构造而成的高压电容芯子。

作为上述技术方案的改进，所述每个相序低压电容共同连接有与地连接的零序低电容后形成零序电压信号输出端。

作为上述技术方案的改进，所述微型电压取能装置的低压变压器通过其一次侧绕组的两端与对应相序低压电容并联，所述一次侧绕组的一端还与对应的低压引线端连接，其另一端与零序低电容连接。

作为上述技术方案的改进，所述微型电压取能装置的整流桥包括四个封装的整流二极管，其中两个整流二极管的正极连接在一起形成正输出端，另外两个整流二极管的负极连接在一起形成负输出端，所述四个整流二极管所形成的另外两个连接端分别与对应低压变压器的二次侧绕组连接。

作为上述技术方案的改进，所述电流互感器为三相零序一体式电流互感器，其包括绝缘体，以及安装于绝缘体内且相互绝缘的对应三相的相绕组和零序绕组，所述三相相绕组和零序绕组的其中一端连接在一起形成电流公共端，另外一端形成三相和零序电流信号输出端。

作为上述技术方案的改进，所述机构罩下端安装有航空插座及与航空插座连接的控制单元，所述控制单元包括航空连接器及安装于所述航空连接器内与整流桥正/负输出端连接的电源输入模块、与电流互感器电流公共端、三相和零序电流信号输出端连接的电流输入模块、与零序电压信号输出端连接的零序电压输入模块、与开关辅助触点和储能辅助触点连接的开入模块、与合闸线圈和分闸线圈连接的控出模块、故障翻牌指示模块、具有GPRS通信功能的通信模块以及主控模块。

作为上述技术方案的改进，所述控制单元的航空连接器包括航空插头、圆筒形密闭容器、作为故障翻牌指示模块观察窗的圆锥形密闭窗口，其中所述航空插头、密闭容器与密闭窗口之间采用防渗水式密封连接。

本发明带来的有益效果有：

本发明的微型电压取能装置采用三相电容分压的原理从线路上获取电能以及零序电压信号提供给户外开关成套设备控制单元使用，提供稳定电压，同时亦可充分减小装置体积使其整体可内置在开关设备之内，降低成本，提升使用寿命，使得本产品相比现有技术具有体积小，重量轻，成本低，寿命长，安全性好等特点，且不受铁磁谐振、线路电流、环境等因素的影响，投入运行后不会导致线路容性电流出现不平衡，非常适合低功耗的紧凑型开关成套设备使用。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明的结构剖视图；

附图3是本发明的结构局部剖视图；

附图4是本发明的电气原理示意图。

具体实施方式

参照附图1至附图4，本发明为一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，包括箱体1、安装于箱体1正面的机构罩2、安装于机构罩2下端的航空插座3及与航空插座3连接的控制单元4。

其中，箱体1包括设置在其顶面的吊架11、分别设置在左面和右面对应三相的进线端子组件12和出线端子组件13及设置在底面的安装底座14，此箱体1还包括充灌在箱体1内部的等大气压纯SF6气体、安装于箱体1左面内壁与三相进线端子组件12内侧导电体连接的微型电压取能装置5、安装于箱体1内部且套装在出线端子组件13上并以出线端子组件13绝缘体作为高压主绝缘的穿心式电流互感器6、安装于箱体1底面内壁两端分别与三相进线端子组件12和出线端子组件13内侧导电体连接的真空灭弧室组件15以及与真空灭弧室组件15动端连接的传动机构组件16。

同时，机构罩2包括设置在机构罩2内部的电动弹簧操动机构21、与电动弹簧操动机构21连接并安装于机构罩2正面的用于手动储能的储能手柄22、从机械上触发电动弹簧操动机构21发出合闸分闸动作的合分闸手柄23、从机械上映射断路器储能状态的储能指针24、从机械上映射断路器合分状态的合分闸指针25，其中的电动弹簧操动机构21与传动机构组件16连接后驱动上述的真空灭弧室组件15的合闸和分闸，电动弹簧操动机构21还包括从电气上触发电动弹簧操动机构21发出合闸动作的合闸线圈26、从电气上触发电动弹簧操动机构21发出分闸动作的分闸线圈27、从电气上映射断路器合分状态的开关辅助触点28及从电气上映射断路器储能状态的储能辅助触点29。

特别的，本发明的微型电压取能装置5包括其一端分别与三相高压线中的一相连接的高压电容51，每个高压电容51的另一端分别连接一相序低压电容52，而每个相序低压电容52又分别并联一低压变压器53，每个低压变压器53分别连接一整流桥54，其中的每个相序低压电容52共同连接与地连接的零序低电容55后可形成零序电压信号输出端。

作为本发明的优选实施方式，微型电压取能装置5的高压电容51采用以稀土陶瓷为介质、银质薄膜为极板构造而成的高压电容芯子，微型电压取能装置5的低压变压器53通过其一次侧绕组的两端与对应相序低压电容52并联，该一次侧绕组的一端还与对应的低压引线端连接，其另一端与零序低电容55连接。同时，微型电压取能装置5的整流桥54包括四个封装的整流二极管，其中两个整流二极管的正极连接在一起形成正输出端，另外两个整流二极管的负极连接在一起形成负输出端，而四个整流二极管所形成的另外两个连接端则分别与对应低压变压器53的二次侧绕组连接。

关于电流互感器6，其可以为三相零序一体式电流互感器或两相零序一体式电流互感器，主要包括绝缘体及安装于绝缘体内且相互绝缘的对应三相的相绕组61和零序绕组62，其中三相相绕组61和零序绕组62的其中一端连接在一起形成电流公共端，另外一端形成三相和零序电流信号输出端。

此外，本发明的控制单元4包括航空连接器7及安装于航空连接器7内与整流桥54正/负输出端连接的电源输入模块41、与电流互感器6电流公共端、三相和零序电流信号输出端连接的电流输入模块42、与零序电压信号输出端连接的零序电压输入模块43、与开关辅助触点28和储能辅助触点29连接的开入模块44、与合闸线圈26和分闸线圈27连接的控出模块45、故障翻牌指示模块46、具有GPRS通信功能的通信模块47以及主控模块48。航空连接器7包括航空插头71、圆筒形密闭容器72、作为故障翻牌指示模块46观察窗的圆锥形密闭窗口73，其中所述航空插头71、密闭容器72与密闭窗口73之间采用防渗水式密封连接，密闭容器72可以采用非圆筒形的其他形状，密闭窗口73亦可以采用非圆锥形的其他形状。

在本发明中，微型电压取能装置5采用三相电容分压的原理从线路上获取电能以及零序电压信号提供给户外开关成套设备控制单元4使用，提供稳定电压。取能装置的每相高压电容51只需要一个陶瓷电容芯子即可满足要求，无需再进行串联和并联，同时，亦可充分减小装置体积使其整体可内置在开关设备之内，降低成本，提升使用寿命。因此，相比现有技术，本发明具有体积小，重量轻，成本低，寿命长，安全性好等特点，且不受铁磁谐振、线路电流、环境等因素的影响，投入运行后不会导致线路容性电流出现不平衡，非常适合低功耗的紧凑型开关成套设备使用。

其次，本发明控制单元4所采用的新型航空连接器7可以降低电力装置工程安装的复杂程度，实现免安装工具，对配电设备可靠性的提升也尤为明显，因其彻底解放了连接电缆等附件，实现免电缆连接，使得该连接器对环境的适应能力得到改善，间接提升了设备使用寿命，同时减少加工成本，具有较高的市场推广价值。

最后，本发明将电源装置、电压信号取样装置、电流信号取样装置、控制单元4有机集成在一起，不仅降低了产品成本、减轻了安装、运行、维护的复杂程度，而且提高了产品的可靠性。控制单元4采用配电开关设备的微能量存储与分配方法，可充分利用智能配电网技术，构建能量优化管理系统，实现对微能量的高效采集与储存，优化能量的分配，解决微能量情况下控制器的取电问题，使得该方法集能量优化管理系统、微能量存储算法、能量分配算法于一体，实现整个配电开关设备功能及能效极大化，可靠且实用。

需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，包括箱体（1）及安装于其正面的机构罩（2），所述箱体（1）包括设置于其顶面的吊架（11）、分别设置于其左面和右面对应三相的进线端子组件（12）和出线端子组件（13）及设置于其底面的安装底座（14），其特征在于：

所述箱体（1）还包括充灌于其内部的等大气压纯SF6气体、安装于其左面内壁与所述进线端子组件（12）内侧导电体连接的微型电压取能装置（5）、安装于其内部且套装于所述出线端子组件（13）上、以出线端子组件（13）绝缘体作为高压主绝缘的穿心式电流互感器（6）、安装于其底面内壁两端分别与所述进线端子组件（12）和出线端子组件（13）内侧导电体连接的真空灭弧室组件（15）及与真空灭弧室组件（15）动端连接的传动机构组件（16）。

2.根据权利要求1所述的一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，其特征在于：

所述机构罩（2）包括设置于其内部的电动弹簧操动机构（21）、与电动弹簧操动机构（21）连接且安装于机构罩（2）正面的用于手动储能的储能手柄（22）、从机械上触发电动弹簧操动机构（21）发出合闸分闸动作的合分闸手柄（23）、从机械上映射断路器储能状态的储能指针（24）及从机械上映射断路器合分状态的合分闸指针（25），其中所述电动弹簧操动机构（21）与传动机构组件（16）连接后驱动所述真空灭弧室组件（15）的合闸分闸，所述电动弹簧操动机构（21）包括从电气上触发电动弹簧操动机构（21）发出合闸动作的合闸线圈（26）、从电气上触发电动弹簧操动机构（21）发出分闸动作的分闸线圈（27）、从电气上映射断路器合分状态的开关辅助触点（28）、从电气上映射断路器储能状态的储能辅助触点（29）。

3.根据权利要求2所述的一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，其特征在于：所述微型电压取能装置（5）包括其一端分别与三相高压线中的一相连接的高压电容（51），所述每个高压电容（51）的另一端分别连接一相序低压电容（52），所述每个相序低压电容（52）分别并联一低压变压器（53），所述每个低压变压器（53）分别连接一整流桥（54）。

4.根据权利要求3所述的一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，其特征在于：所述微型电压取能装置（5）的高压电容（51）采用以稀土陶瓷为介质、银质薄膜为极板构造而成的高压电容芯子。

5.根据权利要求4所述的一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，其特征在于：所述每个相序低压电容（52）共同连接有与地连接的零序低电容（55）后形成零序电压信号输出端。

6.根据权利要求5所述的一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，其特征在于：所述微型电压取能装置（5）的低压变压器（53）通过其一次侧绕组的两端与对应相序低压电容（52）并联，所述一次侧绕组的一端还与对应的低压引线端连接，其另一端与零序低电容（55）连接。

7.根据权利要求6所述的一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，其特征在于：所述微型电压取能装置（5）的整流桥（54）包括四个封装的整流二极管，其中两个整流二极管的正极连接在一起形成正输出端，另外两个整流二极管的负极连接在一起形成负输出端，所述四个整流二极管所形成的另外两个连接端分别与对应低压变压器（53）的二次侧绕组连接。

8.根据权利要求7所述的一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，其特征在于：所述电流互感器（6）为三相零序一体式电流互感器，其包括绝缘体，以及安装于绝缘体内且相互绝缘的对应三相的相绕组（61）和零序绕组（62），所述三相相绕组（61）和零序绕组（62）的其中一端连接在一起形成电流公共端，另外一端形成三相和零序电流信号输出端。

9.根据权利要求8所述的一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，其特征在于：所述机构罩（2）下端安装有航空插座（3）及与航空插座（3）连接的控制单元（4），所述控制单元（4）包括航空连接器（7）及安装于所述航空连接器（7）内与整流桥（54）正/负输出端连接的电源输入模块（41）、与电流互感器（6）电流公共端、三相和零序电流信号输出端连接的电流输入模块（42）、与零序电压信号输出端连接的零序电压输入模块（43）、与开关辅助触点（28）和储能辅助触点（29）连接的开入模块（44）、与合闸线圈（26）和分闸线圈（27）连接的控出模块（45）、故障翻牌指示模块（46）、具有GPRS通信功能的通信模块（47）以及主控模块（48）。

10.根据权利要求9所述的一种自供电源的户外柱上智能断路器成套设备，其特征在于：所述控制单元（4）的航空连接器（7）包括航空插头（71）、圆筒形密闭容器（72）、作为故障翻牌指示模块（46）观察窗的圆锥形密闭窗口（73），其中所述航空插头（71）、密闭容器（72）与密闭窗口（73）之间采用防渗水式密封连接。