CN106099656B - 高压交流开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压交流开关柜，包括真空开关和集成开关，集成开关置于主母线、真空开关以及预接地母线之间；真空开关与分支主母线电连接，分支主母线与预接地母线电连接；集成开关可将真空开关与主母线接通，或将预接地母线接地；集成开关将真空开关与主母线接通时，集成开关、真空开关以及分支主母线构成主回路；集成开关将预接地母线接地时，真空开关与主母线隔离，且集成开关与预接地母线构成接地回路。本发明仅包括真空开关和集成开关两个开关元件，减少了开关元件数量，简化了电路结构，缩小了高压交流开关柜的整体体积，提高了高压交流开关柜的可靠性，同时不需要使用联锁装置，因而不存在发生联锁装置拒动和误动的故障等问题。

Description

高压交流开关柜

技术领域

本发明涉及高压交流开关柜技术领域，尤其是电压范围在3-40.5KV的用于接受和分配电能的高压交流开关柜。

背景技术

高压交流开关柜作为一种将各种高压电器元件以及控制、测量、保护等装置组装在金属封闭柜体内的成套设备，其功能是通过高压开关的分合来实现高压电路的控制、保护、隔离、接地，以及完成对电能的输送。

电能输送的可靠性、安全性要求很高，高压交流开关柜中的断路器、负荷开关、隔离开关、接地开关是完成电能输送的最基本高压元件，在以使用真空灭弧室作为灭弧元件的断路器或负荷开关(以下简单统称“真空开关”)构成的高压交流开关柜中，要在真空开关与主母线之间安装隔离开关，在真空开关与分支主母线连接的一侧安装接地开关，如图1所示。

图1的设计目的：一是使用隔离开关分闸来形成绝缘隔离断口以保证分支主母线回路开断时对仍带电的主母线有足够的断口绝缘水平，二是因为真空开关是高压交流开关柜最主要的需要维护元件，在维护时，既要保持主母线带电，以避免影响其他设备正常运行，又要保证维护操作的安全，所以通过隔离开关将主母线与真空开关断开，形成安全断口的同时通过接地开关将真空开关及分支主母线接地，以保证处理真空开关时的作业安全。这种设计一直是高压交流开关柜的标准设计，以目前的技术标准要求，比如绝缘距离必须满足标准规定的尺寸，要再缩小高压交流开关柜的体积已相当困难。

在上述标准设计中，要使用联锁装置将隔离开关、真空开关、接地开关的分合闸以一种标准的安全操作规范程序进行操作，以防止因开关分合闸程序错误导致电网和高压交流开关柜出现事故；在标准的安全操作规范程序中，操控隔离开关、接地开关分合闸程序的联锁装置是要控制在隔离开关分闸后接地开关才能合闸以及接地开关分闸后隔离开关才能合闸，以防止误操作造成电网接地事故，但在以往的使用中会发生联锁装置拒动和误动的故障。

此外，图1中的真空开关与隔离开关之间的电连接需要通过四个连接头实现，即真空开关的动导电杆与真空开关的固定端子柔性连接，真空开关的固定端子再通过导体与隔离开关连接，连接头较多导致产生的电阻较高，因此发热也较多，对高压交流开关柜的可靠性造成不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提出一种开关元件减少的高压交流开关柜，既能提高可靠性，又能缩小整体体积，解决减小体积与提高可靠性之间的矛盾，并且无需使用现有的隔离开关与接地开关之间的联锁装置，进一步提高了高压交流开关柜可靠性。

为了实现以上目的，本发明提出的一种高压交流开关柜，包括真空开关和集成开关，集成开关置于主母线、真空开关以及预接地母线之间；真空开关与分支主母线电连接，分支主母线与预接地母线电连接；集成开关可将真空开关与主母线接通，或将预接地母线接地；集成开关将真空开关与主母线接通时，集成开关、真空开关以及分支主母线构成主回路；集成开关将预接地母线接地时，真空开关与主母线隔离，且集成开关与预接地母线构成接地回路。

本发明的一方案中，所述集成开关包括触头支架、固定在触头支架上的带有三相动触头的绝缘转轴，以及固定在触头支架上且位于绝缘转轴外围的上部主静触头、下部主静触头、预接地静触头、接地静触头；所述上部主静触头与主母线电连接，下部主静触头与真空开关电连接，预接地静触头与预接地母线电连接，接地静触头接地；所述绝缘转轴通过转动形成工作、隔离、接地三个位置状态；在工作位置状态，绝缘转轴的三相动触头连通上部主静触头和下部主静触头，使主回路接通；在隔离位置状态，绝缘转轴的三相动触头与上部主静触头、下部主静触头保持一定距离，使主回路断开；在接地位置状态，绝缘转轴的三相动触头连通预接地静触头和接地静触头，使接地回路接通。

进一步，所述下部主静触头与真空开关的电连接具体是，下部主静触头通过柔性母线与真空开关的动导电杆电连接。

本发明的另一方案中，所述集成开关包括触头支架，以及固定在触头支架上的上部主静触头、预接地静触头、接地静触头、触头座、固定在触头座上且可基于固定点转动的三相动触头；所述上部主静触头与主母线电连接，预接地静触头与预接地母线电连接，接地静触头接地，触头座与真空开关电连接，三相动触头与触头座电连接；所述三相动触头通过转动形成工作、隔离、接地三个位置状态；在工作位置状态，三相动触头连通上部主静触头和触头座，使主回路接通；在隔离位置状态，三相动触头与上部主静触头保持一定距离，使主回路断开；在接地位置状态，三相动触头一端与预接地静触头电连接，另一端与接地静触头电连接，使接地回路接通。

进一步，所述触头座与真空开关的电连接具体是，触头座通过柔性母线与真空开关的动导电杆电连接。

本发明至少具备以下有益效果：

1、现有技术(图1)中的高压交流开关柜包括真空开关、隔离开关以及接地开关三个开关元件，本发明仅包括真空开关和集成开关两个开关元件便可实现现有技术中前述三个开关元件才能实现的功能，因此减少了开关元件数量，简化了电路结构，缩小了高压交流开关柜的整体体积，提高了高压交流开关柜的可靠性，即解决减小体积与提高可靠性之间的矛盾。

2、集成开关可将真空开关与主母线接通，使集成开关、真空开关以及分支主母线构成主回路；或者集成开关将预接地母线接地，使真空开关与主母线隔离，且集成开关与预接地母线构成接地回路；也即在主回路接通时预接地母线不会接地，同样，预接地母线接地时主回路不会接通，因此可防止误操作造成电网接地事故，而且不需要使用联锁装置，因而不存在发生联锁装置拒动和误动的故障等问题，进一步提高了高压交流开关柜可靠性。

3、本发明进一步方案中，柔性母线的连接方式减少了集成开关与真空开关之间的连接头(仅两个连接头)，从而减小了回路电阻，降低了开关柜温升，提高了开关柜可靠性。

附图说明

图1是现有技术中高压交流开关柜的基本电路原理示意图。

图2是实施例一提出的高压交流开关柜的基本电路原理示意图。

图3是与图2对应的高压交流开关柜具体结构示意图。

图4是实施例二提出的高压交流开关柜的基本电路原理示意图。

图1中：1－主母线，2－隔离开关，3－真空开关，4－接地开关，5－分支主母线。

图2及图3中：10－集成开关，11－触头支架，12－三相动触头，13－绝缘转轴，14－上部主静触头，15－下部主静触头，16－预接地静触头，17－接地静触头，20－真空开关，21－动导电杆，30－主母线，40－预接地母线，50－分支主母线，60－柔性母线，100－封闭金属柜体。

图4中：10’－集成开关，18－触头座，20－真空开关，30－主母线，40－预接地母线，50－分支主母线。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。

实施例一

请参阅图2，实施例一提出的一种高压交流开关柜，电路部分主要包括真空开关20和集成开关10，集成开关10置于主母线30、真空开关20以及预接地母线40之间；真空开关20与分支主母线50电连接，分支主母线50与预接地母线40电连接；集成开关10可将真空开关20与主母线30接通，或将预接地母线40接地；集成开关10将真空开关20与主母线30接通时，集成开关10、真空开关20以及分支主母线50构成主回路；集成开关10将预接地母线40接地时，真空开关20与主母线30隔离，且集成开关10与预接地母线40构成接地回路。因此，本实施例中，在主回路接通时预接地母线40不会接地，同样，预接地母线40接地时主回路不会接通，可防止误操作造成电网接地事故，而且不需要使用联锁装置。

请继续参阅图3，图3示出了实施例一在具体应用中的一种结构：高压交流开关柜的外壳为一封闭金属柜体100，集成开关10、真空开关20、主母线30、预接地母线40以及分支主母线50布置在封闭金属柜体100的内部。

图3中的集成开关10具有双断口，其包括触头支架11、固定在触头支架11上的带有三相动触头12的绝缘转轴13，以及固定在触头支架11上且位于绝缘转轴13外围的上部主静触头14、下部主静触头15、预接地静触头16、接地静触头17；上部主静触头14与主母线30电连接，下部主静触头15与真空开关20电连接，预接地静触头16与预接地母线40电连接，接地静触头17接地；绝缘转轴13通过转动形成工作、隔离、接地三个位置状态；在工作位置状态，绝缘转轴13的三相动触头12连通上部主静触头14和下部主静触头15，使主回路(集成开关10、真空开关20以及分支主母线50)接通；在隔离位置状态，绝缘转轴13的三相动触头12与上部主静触头14、下部主静触头15保持一定距离，使主回路断开，真空开关20与主母线30之间形成双断口隔离状态；在接地位置状态，绝缘转轴13的三相动触头12连通预接地静触头16和接地静触头17，使接地回路(集成开关10与预接地母线40)接通。其中，接地位置状态中真空开关20与主母线30之间同样处于隔离状态，也即接地位置状态为一种特殊的隔离位置状态。

实施例一的进一步优选方案中，下部主静触头15与真空开关20的电连接具体是，下部主静触头15通过柔性母线60与真空开关20的动导电杆21电连接。由于动导电杆21在工作时会往复运动，柔性母线60的柔性特征可与其相适用。

当然，图3仅是实施例一的一种具体应用方案的结构示意，在实施例一的构思上还可以有其他变形设计，同时在该具体应用中还可采用一些现有的高压交流开关柜较通用的电路设计及结构特征，譬如将封闭金属柜体100分隔成三层，以及真空开关20的具体结构设计等等，这里不作赘述。

实施例二

请参阅图4，实施二的基本构思与实例一一致，区别点仅在于集成开关的具体结构设计上，即实施例一的集成开关10为双断口设计，而实施例二的集成开关10’为单断口设计，具体是：实施例一的集成开关10具有上部主静触头14、下部主静触头15、绝缘转轴13以及三相动触头12，绝缘转轴13转动至非工作位置状态(即隔离位置状态或接地位置状态)时，绝缘转轴13两端上的两处三相动触头12分别与主静触头14、下部主静触头15隔开一定距离，也即形成双断口；而实施例二中不具有下部主静触头，而是采用一触头座18以及一三相动触头12’(参考图4)，该触头座18为支撑三相动触头12’的导电体，该三相动触头12’固定在该触头座18上且可转动(可以没有绝缘转轴，由三相动触头12’进行转动；或者将三相动触头12’安装在绝缘转轴上，由绝缘转轴驱动其转动)，而触头座18与真空开关电连接(也即三相动触头12’与真空开关始终连接)，因此三相动触头12’转动时只会与上部主静触头形成一断口，也即单断口。

实施例二同样可一并参考图3，其除了上述区别点之外，其他均可与实施例一类似。实施例二区别于实施例一的内容的具体描述如下：

集成开关包括触头支架，以及固定在触头支架上的上部主静触头、预接地静触头、接地静触头、触头座、固定在触头座上且可基于固定点转动的三相动触头；所述上部主静触头与主母线电连接，预接地静触头与预接地母线电连接，接地静触头接地，触头座与真空开关电连接，三相动触头与触头座电连接；三相动触头通过转动形成工作、隔离、接地三个位置状态；在工作位置状态，三相动触头连通上部主静触头和触头座，使主回路(集成开关、真空开关以及分支主母线)接通；在隔离位置状态，三相动触头与上部主静触头保持一定距离，使主回路断开；在接地位置状态，三相动触头一端与预接地静触头电连接，另一端与接地静触头电连接，使接地回路(集成开关与预接地母线)接通。其中，接地位置状态中真空开关与主母线之间同样处于隔离状态，也即接地位置状态为一种特殊的隔离位置状态。

实施例二的进一步优选方案中，触头座与真空开关的电连接具体是，触头座通过柔性母线与真空开关的动导电杆电连接，以适应动导电杆在工作时的往复运动。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种高压交流开关柜，其特征在于，包括真空开关和集成开关，集成开关置于主母线、真空开关以及预接地母线之间；真空开关与分支主母线电连接，分支主母线与预接地母线电连接；集成开关可将真空开关与主母线接通，或将预接地母线接地；集成开关将真空开关与主母线接通时，集成开关、真空开关以及分支主母线构成主回路；集成开关将预接地母线接地时，真空开关与主母线隔离，且集成开关与预接地母线构成接地回路；

所述集成开关包括触头支架、固定在触头支架上的带有三相动触头的绝缘转轴，以及固定在触头支架上且位于绝缘转轴外围的上部主静触头、下部主静触头、预接地静触头、接地静触头；所述上部主静触头与主母线电连接，下部主静触头与真空开关电连接，预接地静触头与预接地母线电连接，接地静触头接地；所述绝缘转轴通过转动形成工作、隔离、接地三个位置状态；在工作位置状态，绝缘转轴的三相动触头连通上部主静触头和下部主静触头，使主回路接通；在隔离位置状态，绝缘转轴的三相动触头与上部主静触头、下部主静触头保持一定距离，使主回路断开；在接地位置状态，绝缘转轴的三相动触头连通预接地静触头和接地静触头，使接地回路接通。

2.如权利要求1所述的高压交流开关柜，其特征在于，所述下部主静触头与真空开关的电连接具体是，下部主静触头通过柔性母线与真空开关的动导电杆电连接。