CN105551876A - 一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关 - Google Patents
一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及高压开关电气领域中的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,特别是含有双腔真空灭弧室。该高压户外真空开关包括:把进、出线侧绝缘导线,进、出线侧电流互感器,双腔真空灭弧室等零部件一次浇注在内的固态绝缘浇注体;保证绝缘拉杆始终处在真空环境的绝缘拉杆腔。本发明可将大部分导电体都埋在绝缘体中,电场可以比较均匀,放电量小,安全性高;全密封绝缘结构,减小了体积和重量,提高了设备的应用能力;把操作用的绝缘拉杆密封在真空腔内,极大地减小了体积,提高可靠性;软连接或滑动触指被密封在灭弧室内,被氧化腐蚀的程度降低,使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及高压(3.6kV~40.5kV)户外真空开关,特别是含有双腔真空灭弧室的户外真空开关。
背景技术
户外高压真空开关设备是电力系统中的重要组成部分,是保障配电电网运行安全的核心设备,户外高压真空开关设备性能的优劣直接影响到配电网乃至整个电力系统的运行安全。由于户外高压真空开关设备具有品种杂、数量大、涉及面广和运行环境恶劣等特点,设备的运行可靠性与运行寿命一直偏低,已不能满足智能电网发展的需求。目前,公知的户外真空开关特征如下:
(1)把真空灭弧室封闭在一个金属壳内,用六只绝缘套管把导电体引出壳外;
(2)灭弧室固定在壳内后,用绝缘件把各相导体间、对地间隔开,保证足够的绝缘强度;
(3)灭弧室动触头用绝缘拉杆操作其合闸、分闸;
(4)把电源变压器也放在壳内,用导线直接与两相或三相电源连接起来,取电源或电压信号用;
(5)金属壳内如果充入SF6气体加强绝缘,整个壳体可以减小,但是SF6气体对环境危害十分巨大,属限制使用气体。如果是普通空气,则体积就要很大;
(6)由于绝缘介质中既有固体的也有气体的,这会造成电场分布不均匀,容易发生局部放电,不利于安全;
(7)为了操动灭弧室动触头动作,需要使用绝缘拉杆,既要保证足够的绝缘强度,还要保证带电体对地的距离。所以占用的体积很大,使整个成套设备的体积也会很大;
(8)与动触头联动的动导电杆既要运动,还要保证与引出线之间的电连续性,这就要使用软连接或滑动触指。而这些零部件要暴露在真空腔之外,受环境影响,容易氧化,造成接触不良;
(9)在全绝缘结构中,由于动导电杆无法密封在固态绝缘体中,只能暴露在空气中(也有可能是液体或其它气体),这就容易对空气或大地放电,诱发绝缘事故。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关(也可以是断路器,也可以是负荷开关),该户外高压真空开关能大幅提高运行可靠性与运行寿命。
为了实现上述发明目的,本发明采取如下技术方案:
该新型户外高压真空开关包括:绝缘浇注体;双腔真空灭弧室;电压互感器(六只);电流互感器(六只);引出线;传动零部件等。
上述的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,其特征在于:除真空灭弧室内的导电件外,大部分的高压导电零部件全部一次浇注在一个固态的绝缘体中,另一部分依靠椎体界面密封起来,没有暴露在空气中(或SF6气体中)的高压带电体。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明将大部分导电体都埋在绝缘体中,另一部分依靠椎体界面密封起来,不再暴露在空气中(进、出线端除外),相间绝缘、对地绝缘(绝缘体外表面屏蔽接地)全部由固体绝缘介质承担,电场可以比较均匀,放电量小,安全性高;
2、本发明的这种全密封绝缘结构,大幅度降低了体积和重量,就可以内置电源变压器或多个电压互感器,提高了设备的应用能力;
3、本发明把操作用的绝缘拉杆密封在真空腔内,极大地减小了体积,提高可靠性;
4、本发明的软连接或滑动触指被密封在灭弧室内,没有了与大气的接触,被氧化腐蚀的程度降低,大幅提高了使用寿命。
附图说明
图1为本发明的户外高压真空开关的主剖视图;
图2为本发明的双腔真空灭弧室的主剖视图;
图3为本发明的双腔真空灭弧室A-A向剖视图;
其中:1-进线侧绝缘导线,2-绝缘浇注体,3-进线侧电流互感器,4-进线侧电压互感器,5-主轴,6-拐臂(开关合闸位置),7-拐臂(开关分闸位置),8-触头压簧,9-凸轮(隔离分闸位置),10-滚子,11-凸轮(开关分闸位置),12-传动拐臂,13-凸轮(开关合闸位置),14-凸轮轴,15-出线侧电流互感器,16-出线侧绝缘导线,17-传动杆(隔离分闸位置),18-传动杆(开关分闸位置),19-传动杆(开关合闸位置),20-出线侧电压互感器,21-电源变压器,22-快速熔断器,23-双腔真空灭弧室,24-静端接线板,25-真空灭弧腔,26-屏蔽筒,27-静触头,28-瓷壳,29-动触头,30-波纹管,31-滑动触指,32-动出线端,33-动导电杆,34-紧固螺母,35-绝缘拉杆,36-真空绝缘拉杆腔,37-导向套,38-传动杆,39-静导电杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
户外高压真空开关包括:
(1)进线侧绝缘导线1-与外部导线连接用;
(2)绝缘浇注体2-绝缘及支撑用;
(3)进线侧电流互感器3-检测一次电流用;
(4)进线侧电压互感器4-检测一次电压及零序电压用;
(5)主轴5-开关传动用;
(6)拐臂(开关合闸位置)6-传动用;
(7)拐臂(开关分闸位置)7-传动用;
(8)触头压簧8-保证开关动、静触头有足够的压力;
(9)凸轮(隔离分闸位置)9-传动用;
(10)滚子10-传动用;
(11)凸轮(开关分闸位置)11-传动用;
(12)传动拐臂12-传动用;
(13)凸轮(开关合闸位置)13-传动用;
(14)凸轮轴14-传动用;
(15)出线侧电流互感器15-检测一次电流用;
(16)出线侧绝缘导线16-与外部导线连接用;
(17)传动杆(隔离分闸位置)17-传动用;
(18)传动杆(开关分闸位置)18-传动用;
(19)传动杆(开关合闸位置)19-传动用;
(20)出线侧电压互感器20-检测一次电压及零序电压用;
(21)电源变压器21-取电源用;
(22)快速熔断器22-保护电源变压器21用;
(23)双腔真空灭弧室23-用于熄灭电弧、加强绝缘用;
(24)静端接线板24-引出线用;
(25)真空灭弧腔25-保持该腔有足够的真空度,以利于熄灭电弧;
(26)屏蔽筒26-吸敷灭弧过程中产生的金属颗粒、均匀电场,以利于多次灭弧;
(27)静触头27-与动触头29连接形成导电回路用;
(28)瓷壳28-密封真空腔使其保证足够的真空度,同时起到支撑和绝缘的作用;
(29)动触头29-与静触头27连接形成导电回路,快速分离、接合起到灭弧的作用;
(30)波纹管30-当动导电杆33及传动杆38运动时,仍保证真空灭弧腔25、绝缘拉杆腔36处在真空中,同时也阻断真空灭弧腔25产生的金属颗粒飞溅到绝缘拉杆腔36内;
(31)滑动触指31-保证动出线端32与动导电杆33之间的电连续性;
(32)动出线端32-与外部导线连接用;
(33)动导电杆33-连接动触头29动作,以及与动出线端32电连接用;
(34)紧固螺母34-连接紧固用;
(35)绝缘拉杆35-操动动触头29动作,并起到绝缘的作用;
(36)真空绝缘拉杆腔36-保持该腔有足够的真空度,以保证内部的绝缘强度;
(37)导向套37-对传动杆38起到导向的作用;
(38)传动杆38-操动绝缘拉杆35用;
(39)静导电杆39-连接静触头27,以及与静端接线板24连接用。
下面结合附图1~3及实施例对本发明作进一步说明:
1、总体结构原理
进、出线侧绝缘导线1、16,进、出线侧电流互感器3、15,双腔真空灭弧室23等零部件一次浇注在固态绝缘体2中,使大部分高压带电体不再暴露在空气中。需要与高压带电体连接的高压带电元件(如电源变压器21、电压互感器4、电压互感器20等),连接部位依靠内、外锥体面密封,预防放电发生。
2、真空灭弧室的工作原理
①在真空腔25内,动触头29快速运动与静触头27接触,使静出线端24与动出线端32接通,形成导电回路。由于触头相对运动速度快,燃弧的时间缩短,减少了触头的烧蚀程度,更重要的是:在真空当中,绝缘强度很高,预击穿的时间很短,触头烧蚀小。同样,分闸时,触头相对运动速度快,燃弧的时间缩短,真空中,绝缘强度恢复得快,保证可以成功开断短路电流;
②由于真空灭弧腔25与绝缘拉杆腔36各自独立,触头每次开断或关合时产生的金属蒸汽颗粒大部分会飞溅到屏蔽筒26上,绝不会飞溅到绝缘拉杆腔36内,保证绝缘拉杆35不会被损坏;
③由于真空中的绝缘强度是空气中的十倍以上,绝缘拉杆35处在绝缘拉杆腔36中,其外表面需要的爬电距离、带电体安全距离都可以很小,使得整个开关设备的体积设计得很小。尤其用固态绝缘材料全包裹的绝缘方式效果更加明显;
④动导电杆33被密封在动出线端32内部(不一定处在真空中),依靠滑动触指31与动出线端32保持电连接。由于没有导电的运动部件,所以可以把整个灭弧室(传动杆38除外)及导电回路全部用固态绝缘材料密封起来,减少局部放电量,提高可靠性。
综合上述原理,使用这种灭弧室后,可以极大地减小整个开关设备的体积和重量,还可以保证更高的绝缘性能。尤其在户外使用,优势更加明显。
3、开关分闸过程
图1所示为开关合闸后状态,见拐臂(开关合闸位置)6、凸轮(开关合闸位置)13。当主轴5逆时针转动一定角度后(见拐臂(开关分闸位置)7),带动传动拐臂12、传动杆从传动杆19位置快速运动到传动杆18位置,动触头29与静触头27分离,开关分闸完成。
4、隔离分闸过程
开关分闸后,凸轮仍在凸轮(开关合闸位置)13位置。如果需要隔离分闸,则凸轮轴14首先逆时针转动到凸轮(开关分闸位置)11位置,这时,凸轮与滚子10刚好接触,但并未传动,继续逆时针转动到凸轮(隔离分闸位置)9位置,这个过程中凸轮会驱动滚子10带动传动拐臂12逆时针转动(同时触头压簧8也被压缩),再带动传动杆38向右移动到传动杆(隔离分闸位置)17位置,增大了动、静触头29、27之间的开距,视为产生了一个隔离断口,保证了安全,也就完成了隔离分闸过程。
5、隔离合闸过程
凸轮处在凸轮(隔离分闸位置)9位置,在凸轮轴14的驱动下,顺时针转动到凸轮(开关分闸位置)11位置,传动拐臂12在触头压簧8的作用下顺时针转动,再带动传动杆38移到传动杆18位置而停止,这时,凸轮轴14继续逆时针转动,一直带动凸轮到达凸轮(开关合闸位置)13位置,完成隔离合闸。
6、开关合闸过程
主轴5在操动机构带动下快速顺时针转动,带动拐臂从拐臂(开关分闸位置)7位置转动到拐臂(开关合闸位置)6位置,通过传动拐臂12带动传动杆38从传动杆(开关分闸位置)18位置快速移到传动杆(开关合闸位置)19位置,使动触头29与静触头27接触,同时,触头压簧8被压缩,使其之间保持一定的接触压力。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换,但这些变更、修改或者等同替换,均在申请特批的权利要求保护范围之内。
Claims (11)
1.一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,所述户外真空开关包括与所述户外真空开关进线侧绝缘导线(1)同轴向并与其出线侧绝缘导线(16)轴向平行设置有动导电杆(33)的双腔真空灭弧室(23),所述双腔真空灭弧室(23)位于所述户外真空开关的中心,其特征在于,动出线端(32)横向将所述动导电杆(33)分成分别同轴心设置于瓷壳(28)内的两部分;其中:
位于所述进线侧部分包括:同轴向设置的静导电杆(39)和一部分动导电杆(33);
位于所述出线侧部分包括:同轴向设置的动导电杆(33)的另一部分和传动杆(38)。
2.如权利要求1所述的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,其特征在于,所述静导电杆(39)一端与静端接线板(24)连接,另一端与静触头(27)连接;所述动导电杆(33)一端与动触头(29)连接,另一端与绝缘拉杆(35)连接。
3.如权利要求2所述的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,其特征在于,所述绝缘拉杆(35)右端与所述传动杆(38)连接。
4.如权利要求2所述的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,其特征在于,所述静触头(27)与所述动触头(29)相对放置于屏蔽筒(26)内;静触头(27)、动触头(29)和波纹管(30)设置在真空灭弧腔(25)内。
5.如权利要求1所述的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,其特征在于,所述双腔真空灭弧室(23)包括真空灭弧腔(25)和绝缘拉杆腔(36);所述绝缘拉杆腔(36)是真空或非真空的。
6.如权利要求1所述的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,其特征在于,所述户外真空开关包括:位于所述双腔真空灭弧室(23)上方的触头压簧(8)和位于所述双腔真空灭弧室(23)下方的快速熔断器(22)。
7.如权利要求1所述的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,其特征在于,所述进线侧绝缘导线(1)、出线侧绝缘导线(16)、进线侧电流互感器(3)、出线侧电流互感器(15)以及所述双腔真空灭弧室(23)是一次浇注在固态绝缘浇注体(2)内的。
8.如权利要求1所述的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,其特征在于,所述户外真空开关包括:与快速熔断器(22)连接的电源变压器(21)。
9.如权利要求1所述的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,其特征在于,所述户外真空开关包括:分别位于所述进线侧和出线侧的电压互感器(4)和电压互感器(20)。
10.如权利要求8所述的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,其特征在于,所述电源变压器(21)采用的是内锥式接头。
11.如权利要求9所述的一种基于双腔真空灭弧室的全绝缘户外真空开关,其特征在于,所述电压互感器(4)和电压互感器(20)采用的是内锥式结构。
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