CN104377584B - 固体绝缘组合开关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固体绝缘组合开关设备，它包括主开关组件以及与主开关组件电连接的熔断器组件；所述主开关组件包括对主开关组件的电气模块进行固封的主开关绝缘基体，所述熔断器组件包括对熔断器组件的电气模块进行固封的熔断器绝缘基体，主开关绝缘基体的外表面以及熔断器绝缘基体的外表面均涂覆有接地层。本发明的目的在于提供一种能将开关柜小型化且安全性、连接可靠性强的固体绝缘组合开关设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体绝缘组合开关设备。
背景技术
近几年开关柜小型化是行业内的研究热点。目前国内10kV开关柜多数采用固定模块通过母线连接而成，其空气距离严格按照125mm来实现，因此柜子体积较大，使用环境也受到限制；而小型化开关柜多数采用充气柜方案来满足缩小相间及相对地绝缘距离。由于所充的SF6气体属于温室气体，不属于推广类产品。为了弥补SF6充气柜的温室效应、易漏气等缺点，以及空气绝缘开关柜占地面积大的缺点。当下，有必要开发一种新型开关设备，既能满足小型化要求，又不使用温室气体，符合环保的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能将开关柜小型化且安全性、连接可靠性强的固体绝缘组合开关设备。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种固体绝缘组合开关设备，它包括主开关组件以及与主开关组件电连接的熔断器组件；所述主开关组件包括对主开关组件的电气模块进行固封的主开关绝缘基体，所述熔断器组件包括对熔断器组件的电气模块进行固封的熔断器绝缘基体，主开关绝缘基体的外表面以及熔断器绝缘基体的外表面均涂覆有接地层。
较之现有技术而言，本发明的优点在于：
1.通过环氧树脂或硅橡胶等绝缘材料将开关设备主要电器元件的一次部分(母线、隔离开关触头、接地开关、负荷开关灭弧室或断路器灭弧室或断路器等)一次性压注成型，并在绝缘材料构成的绝缘基体的外表面涂覆接地层或半导体导电层(环氧树脂的外表面涂覆接地层，硅橡胶的外表面涂覆半导体导电层)，达到均匀电场屏蔽并可靠接地的效果，增加人身与设备运行安全可靠性，且其外表可直接触摸，并使两相极柱间即使靠在一起也不会降低相间绝缘，相间距离缩小到极限，因此开关柜内部相间及对地的安全绝缘距离从空气绝缘的125mm缩短到6-8mm，大大减小了开关柜的体积；
2.该固体绝缘组合开关设备能在环境恶劣的地方使用，并且真正做到了免维护；
3.该固体绝缘组合开关设备在使用过程中无任何有毒物质及温室气体的排放，完全符合环保要求；
4.各组件间的接口尺寸通用性强，确保各组件连接关系可方便转换，也可方便地利用现有的通用插接件进行电气连接；
5.模块化的设计能够最合理地减少模具数量，提高产品通用性，方便组合连接。
附图说明
图1是本发明一种实施例的立体结构示意图。
图2是图1实施例的侧视简图。
图3是图1实施例的剖视简图。
图4是主开关组件的剖视简图。
图5是图4的A-A剖视简图。
图6是熔断器组件的一种工作状态的剖视简图。
图7是熔断器组件的另一种工作状态的剖视简图。
图8是母线组件的剖视简图。
标号说明：1主开关组件、11主开关绝缘基体、111传动部容腔、112绝缘端盖、1121密封凸沿、113锥形对接头、114锥形对接头、115环形凸沿、116环形凸沿、12接地层、13隔离开关触头、14负荷开关灭弧室或断路器灭弧室、15软连接导体、16传动绝缘拉杆、161操动机构联动杆、17上导电杆、171带电显示屏蔽环、18下导电杆、181带电显示屏蔽环、19金属屏蔽件、110操动机构、2熔断器组件、21熔断器绝缘基体、211熔断器容腔、212对接头插置腔、213螺纹连接件容置腔、214弹性绝缘堵头、215堵头固定件、216连接部容腔、217锥形对接头、22接地层、23熔断器单元、231进线导电屏蔽座、2311屏蔽凸沿、232进线导电接头、233熔断器、234出线导电屏蔽座、2341屏蔽凸沿、2342屏蔽凸沿、235出线导电接头、236撞击器、237表带触指、238对接头导电固定座、24接地开关、241长导电杆、2411带电显示屏蔽环、242接地连杆、243弹性绝缘柱塞、244接地端盖、2441固定嵌件、2442导电端头、2443弹性导电触片、245绝缘连杆、3母线组件、31铜母线、32弹性绝缘基体、33半导体导电层、4开关柜体。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明内容进行详细说明：
如图1至图8所示为本发明提供的一种固体绝缘组合开关设备的实施例示意图。
一种固体绝缘组合开关设备，其特征在于：它包括主开关组件1以及与主开关组件1电连接的熔断器组件2；所述主开关组件1包括对主开关组件1的电气模块进行固封的主开关绝缘基体11，所述熔断器组件2包括对熔断器组件2的电气模块进行固封的熔断器绝缘基体21，主开关绝缘基体11的外表面以及熔断器绝缘基体21的外表面均涂覆有接地层12、22。主开关绝缘基体11和熔断器绝缘基体21一般采用环氧树脂等固体绝缘材料制成；接地层12、22一般为喷锌层等金属涂层。主开关绝缘基体11和熔断器绝缘基体21的外表面采用涂覆金属粒子涂层与地电位可靠相连，高压导体通过合理设计形成均压的电极结构，与外部接地层12、22形成高低压两个电位，中间通过一定厚度的固体绝缘基体形成稳定可靠的高压绝缘。因此，固体绝缘设计使得整体结构体积比原有的空气式结构减小2/3，同时绝缘性能不因海拔高度及其它外界环境因素的影响而改变。
所述主开关组件1还包括嵌设于主开关绝缘基体11内的隔离开关触头13、与隔离开关触头13并排嵌设于主开关绝缘基体11内的负荷开关灭弧室或断路器灭弧室14、连接于隔离开关触头13的动端和负荷开关灭弧室或断路器灭弧室14的动端之间且中部固定于主开关绝缘基体11上的软连接导体15、两根分别与隔离开关触头13的动端和负荷开关灭弧室或断路器灭弧室14的动端对应连接的传动绝缘拉杆16、与隔离开关触头13的静端电连接的上导电杆17以及与负荷开关灭弧室或断路器灭弧室14的静端电连接的下导电杆18；所述隔离开关触头13的接地端伸出主开关绝缘基体11外。上导电杆17和下导电杆18嵌设于主开关绝缘基体11内。隔离开关触头13的接地端与设于开关柜体4内的接地排电连接。隔离开关触头13采用真空灭弧室结构固封在主开关绝缘基体11中，通过操动机构110带动传动绝缘拉杆16(一般是环氧树脂一次成型制成)进行联动控制，满足合闸、隔离、接地三个工位操作。负荷开关灭弧室或断路器灭弧室14同样采用真空灭弧室结构平行放置在隔离开关触头13下端，通过软连接导体15将隔离开关触头13与之串连，满足电气回路开断能力的需求。所述隔离开关触头13可采用真空灭弧室结构进行真空绝缘处理。
所述主开关绝缘基体11前端开设有容置软连接导体15和传动绝缘拉杆16的传动部容腔111；所述传动部容腔111的外端口设有封闭传动部容腔111的绝缘端盖112，所述绝缘端盖112上设有供与传动绝缘拉杆16连接的操动机构110的联动杆161穿过的通孔。通过绝缘端盖112将传动部容腔111与外部环境相隔离，保证传动部容腔111内的空气条件的稳定，使主开关组件1能在任何环境下正常工作，不受外部恶劣环境影响。所述传动部容腔111也保证了容置于其中的电气元件与外部环境间适合的安全距离。
为提高密封性并使绝缘端盖112更好地密封定位，所述绝缘端盖112设有嵌入位于主开关绝缘基体11上的凹槽内的密封凸沿1121。
所述主开关组件1还包括环绕于软连接导体15外且嵌设于主开关绝缘基体11内的金属屏蔽件19，所述金属屏蔽件19为封闭式结构且与软连接导体15电连接。由于软连接导体15所在处是传动绝缘拉杆16、隔离开关触头13的动端、负荷开关灭弧室或断路器灭弧室14的动端以及软连接导体15相互交接处其尖端较多，金属屏蔽件19的设置能够均匀该处的电场分布，提高安全系数。所述金属屏蔽件19可以是网状结构。
所述主开关绝缘基体11，其位于上导电杆17接口和下导电杆18接口的两端头均为采用标准外锥式结构构成的锥形对接头113、114，锥形对接头113、114的外表面未涂覆接地层12。所述锥形对接头113、114的底部设有环形凸沿115、116。所述锥形对接头113、114与主开关绝缘基体11主体的交接处设有环绕上导电杆17或下导电杆18且嵌设于主开关绝缘基体11内的带电显示屏蔽环171、181。由于锥形对接头113、114采用标准外锥式结构，因此其能很方便的依需求与其它电气部件(如电缆接头)进行连接拓展。环形凸沿115、116设于锥形对接头113、114的底部且靠近接地层12处，其起到均匀接地层12与未涂覆接地层12的交界处的电场的作用。利用带电显示屏蔽环171、181感应获取电容量信号以实现检测带电情况的功能。
如图2和图4，考虑到主开关绝缘基体11内的两个电气元件能够根据一次系统的接线方式任意变换组合，主开关绝缘基体11的外形可呈对称性平行布置，锥形接头113、114完全上下对称设置，达到一副模具实现两种电气元件根据需要自由组合的方式，同时与其它电气组件插拔连接方便。
所述熔断器组件2包括设于熔断器绝缘基体21内且与主开关组件1电连接的熔断器单元23以及设于熔断器绝缘基体21内且与熔断器单元23电连接的接地开关24。
所述熔断器绝缘基体21开设有容置熔断器单元23的熔断器容腔211；所述熔断器单元23包括镶嵌于熔断器容腔211后端壁面上的进线导电屏蔽座231、套设于进线导电屏蔽座231内且与进线导电屏蔽座231电连接的进线导电接头232、进线端与进线导电接头232插接的熔断器233、位于熔断器233出线端且镶嵌于熔断器容腔211壁面上的出线导电屏蔽座234、套接于熔断器233出线端外且与出线导电屏蔽座234电连接的出线导电接头235以及与熔断器233出线端对应配合且封闭熔断器容腔211外端口的撞击器236。若熔断器233熔断，撞击器236中部撞针将快速弹出带动操动机构110脱扣使负荷开关灭弧室或断路器灭弧室14分闸。
为方便熔断器233的安装及检修，进线导电接头232和熔断器233进线端之间、出线导电接头235和熔断器233出线端之间以及出线导电接头235和出线导电屏蔽座234之间都通过表带触指237进行电连接。
为提高屏蔽效果，减少尖端放电且使电场更为均匀，所述进线导电接头232和出线导电接头235的边缘均为光顺的圆角，所述进线导电屏蔽座231的前端外边缘、出线导电屏蔽座234的前端外边缘和出线导电屏蔽座234的后端外边缘均设有外表光顺的屏蔽凸沿2311、2341、2342，且进线导电屏蔽座231和出线导电屏蔽座234的边缘均为光顺的圆角，避免浇注熔断器绝缘基体21时熔断器绝缘基体21与进线导电屏蔽座231或出线导电屏蔽座234之间出现间隙。
所述熔断器单元23还包括与进线导电屏蔽座231电连接且嵌置于熔断器绝缘基体21内的对接头导电固定座238；所述熔断器绝缘基体21，其位于对接头导电固定座238的两端分设有对接头插置腔212和螺纹连接件容置腔213。所述主开关组件1的锥形对接头114插置于对接头插置腔212内，螺纹连接件插入螺纹连接件容置腔213内并穿过对接头导电固定座238将嵌设于主开关组件的锥形对接头的下导电杆18和对接头导电固定座238连接固定以形成电连接。
所述螺纹连接件容置腔213通过弹性绝缘堵头214进行填塞密封，弹性绝缘堵头214的外表面涂覆有半导体导电层；所述弹性绝缘堵头214通过堵头固定件215进行固定，所述堵头固定件215顶靠在弹性绝缘堵头214的外端部且钩挂固定于熔断器绝缘基体21外。通过弹性绝缘堵头214能对连接部起到良好的密封屏蔽作用。
所述熔断器绝缘基体21前端开设有与熔断器单元23并排设置的连接部容腔216；所述接地开关24包括与熔断器单元23的出线端电连接且前端与连接部容腔216后端相连的长导电杆241、穿设于连接部容腔216内且活动穿接于长导电杆241内的接地连杆242、套设于接地连杆242外的弹性绝缘柱塞243、位于连接部容腔216外端口的接地端盖244以及活动穿设于接地端盖244和弹性绝缘柱塞243内且与接地连杆242固定连接的绝缘连杆245；接地端盖244与长导电杆241通过由绝缘连杆245拉动的接地连杆242形成电连接。接地开关24在操动机构110的带动下与主开关组件1同步接地。接地时，绝缘连杆245被拉出形成可见断口。
所述接地端盖244包括镶嵌于连接部容腔216前端壁面上的固定嵌件2441、与固定嵌件2441螺纹连接配合且带有绝缘连杆245穿设孔的导电端头2442以及设于绝缘连杆245穿设孔内且与导电端头2442电连接的弹性导电触片2443；当接地连杆242被拉出时，接地连杆242通过顶靠在接地连杆242上的弹性导电触片2443与导电端头2442电连接。
为了挤压出连接部容腔216内的空气，所述导电端头2442顶压弹性绝缘柱塞243；当绝缘连杆245插入弹性绝缘柱塞243时，绝缘连杆245与弹性绝缘柱塞243为过盈配合。弹性绝缘柱塞243外表面带有一定的锥度，当绝缘连杆245插入弹性绝缘柱塞243时，绝缘拉杆245与弹性绝缘柱塞243相接触的部分带有一定锥度，从而实现绝缘连杆245与弹性绝缘柱塞243之间的过盈配合。
所述熔断器绝缘基体21，其位于长导电杆241后端的端头为采用标准外锥式结构构成的锥形对接头217，锥形对接头217的外表面未涂覆接地层22。所述锥形对接头217的底部设有环形凸沿218。所述锥形对接头217与熔断器绝缘基体21主体的交接处设有环绕长导电杆241且嵌设于熔断器绝缘基体21内的带电显示屏蔽环2411。
如图3所示，为保证熔断器233更换方便可靠，熔断器单元23可采用与负荷开关灭弧室或断路器灭弧室14相平行的方式安装在熔断器绝缘基体21的熔断器容腔211内，出线导电屏蔽座234与长导电杆241在浇注过程中是一体成型，使得熔断器单元23与接地开关24间的电气连接与故障率可大大降低。接地开关24的动作与主开关组件1的接地工位联动，确保熔断器233更换时其两端同时接地，同时也能满足开关设备合分操作时具备可见断口的要求，安全可靠性增强。
所述固体绝缘组合开关设备包括与主开关组件1电连接的母线组件3；所述母线组件3包括铜母线31以及对铜母线31进行固封的弹性绝缘基体32；所述弹性绝缘基体32的外表面喷涂有半导体导电层33。母线组件3是采用预制好的圆形铜母线经过硅橡胶等绝缘材料压注成型后外表喷涂半导体导电层33来实现屏蔽功能。母线组件一般分为主母线和支母线，二者通过表带进行插接连接，实现相邻开关设备与本台设备主开关间方便的电气连接。
主开关组件1、熔断器组件2和母线组件3的电气接口部分均采用标准外锥式结构便于电气连接。
Claims (8)
1.一种固体绝缘组合开关设备，其特征在于：它包括主开关组件（1）以及与主开关组件（1）电连接的熔断器组件（2）；所述主开关组件（1）包括对主开关组件（1）的电气模块进行固封的主开关绝缘基体（11），所述熔断器组件（2）包括对熔断器组件（2）的电气模块进行固封的熔断器绝缘基体（21），主开关绝缘基体（11）的外表面以及熔断器绝缘基体（21）的外表面均涂覆有接地层（12、22）；所述熔断器组件（2）包括设于熔断器绝缘基体（21）内且与主开关组件（1）电连接的熔断器单元（23）；所述熔断器绝缘基体（21）开设有容置熔断器单元（23）的熔断器容腔（211）；所述熔断器单元（23）包括镶嵌于熔断器容腔（211）后端壁面上的进线导电屏蔽座（231）、套设于进线导电屏蔽座（231）内且与进线导电屏蔽座（231）电连接的进线导电接头（232）、进线端与进线导电接头（232）插接的熔断器（233）、位于熔断器（233）出线端且镶嵌于熔断器容腔（211）壁面上的出线导电屏蔽座（234）、套接于熔断器（233）出线端外且与出线导电屏蔽座（234）电连接的出线导电接头（235）以及与熔断器（233）出线端对应配合且封闭熔断器容腔（211）外端口的撞击器（236）。
2.根据权利要求1所述的固体绝缘组合开关设备，其特征在于：所述主开关组件（1）还包括嵌设于主开关绝缘基体（11）内的隔离开关触头（13）、与隔离开关触头（13）并排嵌设于主开关绝缘基体（11）内的负荷开关灭弧室或断路器灭弧室（14）、连接于隔离开关触头（13）的动端和负荷开关灭弧室或断路器灭弧室（14）的动端之间且中部固定于主开关绝缘基体（11）上的软连接导体（15）、两根分别与隔离开关触头（13）的动端和负荷开关灭弧室或断路器灭弧室（14）的动端对应连接的传动绝缘拉杆（16）、与隔离开关触头（13）的静端电连接的上导电杆（17）以及与负荷开关灭弧室或断路器灭弧室（14）的静端电连接的下导电杆（18）；所述隔离开关触头（13）的接地端伸出主开关绝缘基体（11）外。
3.根据权利要求2所述的固体绝缘组合开关设备，其特征在于：所述主开关绝缘基体（11）前端开设有容置软连接导体（15）和传动绝缘拉杆（16）的传动部容腔（111）；所述传动部容腔（111）的外端口设有封闭传动部容腔（111）的绝缘端盖（112），所述绝缘端盖（112）上设有供与传动绝缘拉杆（16）连接的操动机构（110）的联动杆（161）穿过的通孔。
4.根据权利要求2所述的固体绝缘组合开关设备，其特征在于：所述主开关绝缘基体（11），其位于上导电杆（17）接口和下导电杆（18）接口的两端头均为采用标准外锥结构构成的锥形对接头（113、114），锥形对接头（113、114）的外表面未涂覆接地层（12）。
5.根据权利要求4所述的固体绝缘组合开关设备，其特征在于：所述锥形对接头（113、114）的底部设有环形凸沿（115、116）。
6.根据权利要求1所述的固体绝缘组合开关设备，其特征在于：所述进线导电屏蔽座（231）的前端外边缘、出线导电屏蔽座（234）的前端外边缘和出线导电屏蔽座（234）的后端外边缘均设有外表光顺的屏蔽凸沿（2311、2341、2342），且进线导电屏蔽座（231）和出线导电屏蔽座（234）的边缘均为光顺的圆角。
7.根据权利要求1所述的固体绝缘组合开关设备，其特征在于：所述熔断器组件（2）包括设于熔断器绝缘基体（21）内且与熔断器单元（23）电连接的接地开关（24）；所述熔断器绝缘基体（21）前端开设有与熔断器单元（23）并排设置的连接部容腔（216）；所述接地开关（24）包括与熔断器单元（23）的出线端电连接且前端与连接部容腔（216）后端相连的长导电杆（241）、穿设于连接部容腔（216）内且活动穿接于长导电杆（241）内的接地连杆（242）、套设于接地连杆（242）外的弹性绝缘柱塞（243）、位于连接部容腔（216）外端口的接地端盖（244）以及活动穿设于接地端盖（244）和弹性绝缘柱塞（243）内且与接地连杆（242）固定连接的绝缘连杆（245）；接地时，接地端盖（244）与长导电杆（241）通过由绝缘连杆（245）拉动的接地连杆（242）形成电连接。
8.根据权利要求7所述的固体绝缘组合开关设备，其特征在于：所述接地端盖（244）包括镶嵌于连接部容腔（216）前端壁面上的固定嵌件（2441）、与固定嵌件（2441）螺纹连接配合且带有绝缘连杆（245）穿设孔的导电端头（2442）以及设于绝缘连杆（245）穿设孔内且与导电端头（2442）电连接的的弹性导电触片（2443）；当接地连杆（242）被拉出时，接地连杆（242）通过顶靠在接地连杆（242）上的弹性导电触片（2443）与导电端头（2442）电连接。
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