CN105048295B - 一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置及方法，断路器的灭弧室与支撑部分之间设置有箱体，该箱体包括第一连接法兰、第二连接法兰、采集单元以及绝缘环。绝缘环位于采集单元的外侧，且恰好置于一个环状空间内用于隔绝电流；第一连接法兰与第二连接法兰之间的第一紧固连接面位于采集单元的内侧，用于导通电流；第一紧固连接面的紧固位置位于该面上以确保该面紧固力的均匀，为此在第一连接法兰上设置了沉头孔结构。采集单元通过光纤将信号引出，光纤的中间部分埋入支柱绝缘子中，光纤的上端部分穿过光纤孔与采集单元连接。本发明将光纤式电流互感器完全与断路器集成为一体式结构，减少了占地空间，符合高压电器小型化、集成化发展趋势。

Description

一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置及方法

【所属技术领域】

本发明属于高压断路器领域，具体涉及一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置及安装方法。

【背景技术】

为了减少变电站的占地空间，高压电器设备的小型化、集成化已成为其主要的发展方向。如发明专利(授权号：CN 203367765 U)公开了一种电子式电流互感器与断路器的连接结构，将电子式电流互感器嵌入了断路器内部，减少了占地空间，但在断路器旁边增加了外罩和光纤绝缘子。

【发明内容】

本发明提供了一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置及方法，将光纤式电流互感器与断路器集成在一起，提高了光纤式电流互感器与断路器的集成度。

本发明采用以下技术方案：

一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置，断路器的灭弧室和断路器的支撑部分之间设置有箱体，箱体的中心设置有通孔，拉杆通过该通孔贯穿该箱体的中心，操动拉杆实现断路器的分合闸操作；所述箱体顶部与灭弧室法兰紧固连接，实现与断路器的灭弧室集成，箱体底部与支柱绝缘子紧固连接，实现与断路器的支撑部分集成。所述箱体内设置有采集单元，该采集单元采集到的信号通过光纤引出至数据处理单元。

本发明进一步的改进在于：所述箱体包括第一连接法兰、第二连接法兰、采集单元，以及绝缘环，所述第一连接法兰和第二连接法兰的紧固连接面位于整个箱体的中心且与通孔相邻设置，容置采集单元的环形槽与该紧固连接面相邻且位于该紧固连接面的外侧，所述绝缘环与环形槽相邻且位于环形槽的外侧。

本发明进一步的改进在于：所述第一连接法兰的外侧圆环面和第二连接法兰的外侧圆环面之间有环状空间，绝缘环恰好以间隙配合的方式填充该环状空间；绝缘环与第一连接法兰和第二连接法兰均以凸起和凹槽的结构安装配合。

本发明进一步的改进在于：当采集单元安装在环形槽内后，所述采集单元的外侧和内侧均留有空间，多余的光纤与采集单元盘绕放置，以防止损伤光纤。

本发明进一步的改进在于：所述第一连接法兰以通孔中心为轴，对称设置有若干沉头孔，第二连接法兰上以通孔中心为轴，对称设置有若干螺纹孔，第一螺栓组穿过沉头孔并拧入螺纹孔，实现第一连接法兰与第二连接法兰的紧固连接，紧固位置位于第一紧固连接面上，以确保第一紧固连接面贴合受力均匀、导电通畅。

本发明进一步的改进在于：所述第一连接法兰以通孔中心为轴，对称设置有若干沉头孔，第二连接法兰上以通孔中心为轴，对称设置有若干螺纹孔，第一螺栓组穿过沉头孔并拧入螺纹孔，实现第一连接法兰与第二连接法兰的紧固连接，紧固位置位于第一紧固连接面上，以确保第一紧固连接面贴合受力均匀、导电通畅。

本发明进一步的改进在于：所述光纤包括中间部分，该中间部分埋入支柱绝缘子内部，上部露出部分通过光纤孔与采集单元相连，下部露头部分与数据处理单元相连，实现采集数据的传输。

本发明进一步的改进在于：所述光纤孔位于第三密封槽的外侧，该第三密封槽内容置有第三密封垫用以实现第二连接法兰与支柱绝缘子之间的密封。

本发明进一步的改进在于：所述绝缘环与第一连接法兰、第二连接法兰的接缝处外侧均匀涂抹防水胶。

本发明还提供了一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置的集成方法，采用以下安装步骤：

1)将光纤的中间部分预埋在支柱绝缘子内；

2)将第二连接法兰与支柱绝缘子通过第三螺栓组紧固连接；

3)将光纤的上部露头部分穿入光纤孔，然后与采集单元紧固连接；

4)通过第二螺栓组将采集单元紧固连接在第二连接法兰上，多余的光纤盘绕放置，以防止损伤光纤；

5)将绝缘环通过第二凹槽套在第二连接法兰上，然后通过第一螺栓组将第二连接法兰与第一连接法兰紧固连接；

6)将组装好的包括灭弧室法兰和灭弧室套管的灭弧室通过第四螺栓组与第一连接法兰紧固连接，最后均匀涂抹防水胶，完成光纤式电流互感器与断路器的集成安装。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明在断路器的灭弧室和断路器的支撑部分之间设置有箱体，箱体的中心设置有通孔，拉杆通过该通孔贯穿该箱体的中心，操动拉杆实现断路器的分合闸操作；所述箱体顶部与灭弧室法兰紧固连接，实现与断路器的灭弧室集成，箱体底部与支柱绝缘子紧固连接，实现与断路器的支撑部分集成。所述箱体内设置有采集单元，该采集单元采集到的信号通过光纤引出至数据处理单元。如此，本发明将光纤式电流互感器与断路器集成在一起，且提高了光纤式电流互感器与断路器的集成度。

【附图说明】

图1为本发明电子式电流互感器与断路器集成的整体布局结构图。

其中，1为采集单元，2为光纤，2-1为光纤上端露出部分，2-2为光纤中间部分，2-3为光纤下部露出部分，3为数据处理单元，4为箱体，4-1为第一连接法兰，4-2为第二连接法兰，4-3为绝缘环，5为环形槽，6为断路器套管，7为支柱绝缘子，8为通孔，9为拉杆，10-1为第一外侧圆环面，10-2为第二外侧圆环面，11-1为第一紧固连接面，11-2为第二紧固连接面，11-3为第三紧固连接面，12-1为第一密封槽，12-2为第二密封槽，12-3为第三密封槽，13-1为第一密封圈，13-2为第二密封圈，13-3为第三密封圈，14为灭弧室法兰，15为沉头孔，15-1为第一螺钉组，16为螺纹孔，17为第二螺栓组，18为第四螺栓组，19为第三螺栓组，20为光纤孔，21-1为断路器的灭弧室，21-2为断路器的支撑部分，22为防水胶。

图2为绝缘环与第一连接法兰配合的放大图。

其中，4-1-1为第一连接法兰上的第一凹槽，4-2-1为第二连接法兰上的第二凸起，4-3-1为绝缘环的第一凸起，4-3-2为绝缘环上的第二凹槽。

图3为箱体的局部图。

其中，23为环形空间。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

请参阅图1至图3所示，本发明针对光纤式电流互感器与断路器的集成问题，提出了一种有效的集成装置和方法，具体实施方式如下：

第一，在不影响断路器基本功能的前提下，实现光纤式电流互感器采集单元与断路器的整体结构集成：在断路器的灭弧室21-1和断路器的支撑部分21-2之间设置一个箱体4，箱体4的中心设置有通孔8，拉杆9通过该通孔贯穿该箱体的中心，操动拉杆9实现断路器的分合闸操作。箱体4内包括第一连接法兰4-1、第二连接法兰4-2、采集单元1以及绝缘环4-3。箱体4顶部与灭弧室法兰14连接(具体地说，第一连接法兰4-1与灭弧室法兰14通过第四螺栓组18紧固连接)，实现与断路器的灭弧室21-1集成一体，箱体4底部与支柱绝缘子7连接(具体地说，第二连接法兰4-2与支柱绝缘子7通过第三螺栓组19紧固连接)，实现与断路器的支撑部分21-2集成一体。

第二，在整体结构集成的基础上，实现光纤式电流互感器的功能：

箱体4内的绝缘环4-3位于采集单元1的外侧，第一连接法兰4-1与第二连接法兰4-2接触的面为第一紧固连接面11-1，该第一紧固连接面11-1位于采集单元1的内侧，用于导通电流。由于导通电流的第一紧固连接面11-1在采集单元1的内侧，采集单元1可以有效实时地监测其电流数据。

光纤2的中间部分2-2埋入支柱绝缘子7内部，上部露出部分2-1通过光纤孔20与采集单元1相连，下部露头部分2-3与数据处理单元3相连，实现采集数据的传输。

第三，在整体结构与功能集成的基础上，考虑集成后的可靠性：

1)第一连接法兰4-1以通孔8中心为轴，对称设置有若干沉头孔15，第二连接法兰4-2上以通孔8中心为轴，对称设置有若干螺纹孔16，第一螺栓组15-1穿过沉头孔15并拧入螺纹孔16，实现第一连接法兰4-1与第二连接法兰4-2的紧固连接，该紧固连接的紧固位置位于第一紧固连接面11-1上，以确保第一紧固连接面11-1贴合受力均匀、导电通畅。

2)第一连接法兰4-1的外侧圆环面10-1和第二连接法兰4-2的外侧圆环面10-2之间有环状空间23，绝缘环4-3恰好能以间隙配合的方式填充该环状空间；绝缘环4-3朝向第一连接法兰的面上设置有第一凸起4-3-1，第一连接法兰4-1在对应位置设置有第一凹槽4-1-1，绝缘环4-3朝向第二连接法兰的面上设置有第二凹槽4-3-2，第二连接法兰4-2在对应位置上设置有第二凸起4-2-1，第一凸起4-3-1与第一凹槽4-1-1、第二凸起4-2-1与第二凹槽4-3-2恰能配合安装。该方式一方面可以实现防止绝缘环的窜动，另一方面可以防止雨水进入环形槽5。

3)采集单元1通过第二螺栓组17安装在箱体4的环形槽5内；且当采集单元1安装在环形槽5内后，所述采集单元的外侧和内侧均留有空间，多余的光纤与采集单元盘绕放置，防止光纤损坏。

4)灭弧室法兰14与第一连接法兰4-1的顶面密封连接，第一连接法兰4-1的底面与第二连接法兰4-2的顶面密封连接，第二连接法兰4-2的底面与支柱绝缘子7的顶面密封连接。其中采用密封槽加密封圈的结构实现上述密封，具体方式为：第一连接法兰4-1与第二连接法兰4-2之间的第一紧固连接面11-1上设置有第一密封槽12-1，用以安置第一密封圈13-1；所述第一连接法兰4-1与灭弧室法兰14之间的第二紧固连接面11-2上设置有第二密封槽12-2，用以安置第二密封圈13-2；所述第二连接法兰4-2与支柱绝缘子7之间的第三紧固连接面11-3上设置有第三密封槽12-3，用以安置第三密封圈13-3。上述第一密封槽与第二密封槽，都位于箱体(4)的中心线与第一螺栓组(15-1)之间，或都位于第一螺栓组(15-1)的外侧。

5)光纤孔20位于第三密封槽12-3的外侧。

6)绝缘环4-3与第一连接法兰4-1、第二连接法兰4-2的接缝处外侧均匀涂抹防水胶22，以防止雨水渗入。

最后，在上述三方面的基础上，考虑其安装顺序：

1)将光纤2的中间部分2-2预埋在支柱绝缘子7内；

2)将第二连接法兰4-2与支柱绝缘子7通过第三螺栓组19紧固连接；

3)将光纤2的上部露头部分2-1穿入光纤孔20，然后与采集单元1连接；

4)通过第二螺栓组17将采集单元1紧固连接在第二连接法兰4-2上，多余的光纤盘绕放置，以防止损伤光纤；

5)将绝缘环4-3通过第二凹槽4-3-2套在第二连接法兰4-2上，然后通过第一螺栓组15-1将第二连接法兰4-2与第一连接法兰4-1紧固连接；

6)最后将组装好的包括灭弧室法兰14和灭弧室套管6的灭弧室21-1通过第四螺栓组18与第一连接法兰4-1紧固连接，最后均匀涂抹防水胶22，完成光纤式电流互感器与断路器的集成安装。

Claims (10)

1.一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置，其特征在于：断路器的灭弧室(21-1)和断路器的支撑部分(21-2)之间设置有箱体(4)，箱体(4)的中心设置有通孔(8)，拉杆(9)通过该通孔(8)贯穿该箱体(4)的中心，操动拉杆(9)实现断路器的分合闸操作；所述箱体(4)顶部与灭弧室法兰(14)紧固连接，实现与断路器的灭弧室(21-1)集成，箱体(4)底部与支柱绝缘子(7)紧固连接，实现与断路器的支撑部分(21-2)集成；所述箱体(4)内设置有采集单元(1)，该采集单元(1)采集到的信号通过光纤引出至数据处理单元(3)；所述箱体(4)包括第一连接法兰(4-1)、第二连接法兰(4-2)、采集单元(1)，以及绝缘环(4-3)；所述第一连接法兰(4-1)的外侧圆环面(10-1)和第二连接法兰(4-2)的外侧圆环面(10-2)之间有环状空间(23)，绝缘环(4-3)恰好以间隙配合的方式填充该环状空间，保证两个连接法兰之间仅采用一组螺栓组实现紧固连接。

2.根据权利要求1所述的一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置，其特征在于：所述第一连接法兰(4-1)和第二连接法兰(4-2)的第一紧固连接面(11-1)位于整个箱体的中心且与通孔(8)相邻设置，容置采集单元(1)的环形槽(5)与该紧固连接面(11-1)相邻且位于该紧固连接面的外侧，所述绝缘环与环形槽相邻且位于环形槽的外侧。

3.根据权利要求1所述的一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置，其特征在于：所述绝缘环(4-3)与第一连接法兰(4-1)和第二连接法兰(4-2)均以凸起和凹槽的结构安装配合。

4.根据权利要求1所述的一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置，其特征在于：当所述采集单元安装在环形槽内后，所述采集单元的外侧和内侧均留有空间，多余的光纤与采集单元盘绕放置，以防止损伤光纤。

5.根据权利要求2所述的一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置，其特征在于：所述第一连接法兰(4-1)以通孔(8)中心为轴，对称设置有若干沉头孔(15)，第二连接法兰(4-2)上以通孔(8)中心为轴，对称设置有若干螺纹孔(16)，第一螺栓组(15-1)穿过沉头孔(15)并拧入螺纹孔(16)，实现第一连接法兰(4-1)与第二连接法兰(4-2)的紧固连接，紧固位置位于第一紧固连接面(11-1)上，以确保第一紧固连接面(11-1)贴合受力均匀、导电通畅。

6.根据权利要求2所述的一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置，其特征在于：所述第一连接法兰(4-1)与第二连接法兰(4-2)之间的第一紧固连接面(11-1)上设置有第一密封槽(12-1)，用以安置第一密封圈(13-1)；所述第一连接法兰(4-1)与灭弧室法兰(14)之间的第二紧固连接面(11-2)上设置有第二密封槽(12-2)，用以安置第二密封圈(13-2)；所述第二连接法兰(4-2)与支柱绝缘子(7)之间的第三紧固连接面(11-3)上设置有第三密封槽(12-3)，用以安置第三密封圈(13-3)；所述第一密封槽(12-1)与第二密封槽(12-2)，都位于箱体(4)的中心线与第一螺栓组(15-1)之间，或都位于第一螺栓组(15-1)的外侧，所述第一螺栓组(15-1)贯穿第一紧固连接面(11-1)用以实现第一连接法兰和第二连接法兰的紧固连接。

7.根据权利要求1所述的一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置，其特征在于：所述光纤包括中间部分(2-2)，该中间部分埋入支柱绝缘子(7)内部，上部露出部分(2-1)通过光纤孔(20)与采集单元(1)相连，下部露头部分(2-3)与数据处理单元(3)相连，实现采集数据的传输。

8.根据权利要求7所述的一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置，其特征在于：所述光纤孔(20)位于第三密封槽(12-3)的外侧，该第三密封槽(12-3)内容置有第三密封垫用以实现第二连接法兰(4-2)与支柱绝缘子(7)之间的密封。

9.根据权利要求2所述的一种光纤式电流互感器与断路器的集成装置，其特征在于：所述绝缘环(4-3)与第一连接法兰(4-1)、第二连接法兰(4-2)的接缝处外侧均匀涂抹防水胶(22)。

10.一种基于权利要求1至9中任意一项所述的光纤式电流互感器与断路器的集成装置的集成方法，其特征在于：采用以下安装步骤：

1)将光纤(2)的中间部分(2-2)预埋在支柱绝缘子(7)内；

2)将第二连接法兰(4-2)与支柱绝缘子(7)通过第三螺栓组(19)紧固连接；

3)将光纤(2)的上部露头部分(2-1)穿入光纤孔(20)，然后与采集单元(1)紧固连接；

4)通过第二螺栓组(17)将采集单元(1)紧固连接在第二连接法兰(4-2)上，多余的光纤盘绕放置，以防止损伤光纤；

5)将绝缘环(4-3)通过第二凹槽(4-3-2)套在第二连接法兰(4-2)上，然后通过第一螺栓组(15-1)将第二连接法兰(4-2)与第一连接法兰(4-1)紧固连接；

6)将组装好的包括灭弧室法兰(14)和灭弧室套管(6)的灭弧室(21-1)通过第四螺栓组(18)与第一连接法兰(4-1)紧固连接，最后均匀涂抹防水胶(22)，完成光纤式电流互感器与断路器的集成安装。