CN108922816A - 六极牵引整流变压器隔离接地系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六极牵引整流变压器隔离接地系统包括柜体；六极隔离接地装置设于柜体内部的下部，电动操作机构箱设于柜体内部的上部；所述电动操作机构箱用于对隔离开关转轴和接地开关转轴提供转动的动力。本发明可通过电动操作机构箱带动隔离开关转轴和接地开关转轴转动，从而实现隔离开关和接地开关的分合闸，进而实现牵引整流变压器输出端电源的送电与停电以及输出端电源电路保护接地线的连接与拆除，以保证设备的电气安全和人员的生命安全；同时还能通过数字通讯技术与远端控制中心实现实时通讯，完成“远方控制”的功能，并传送本发明的实时状态到中心控制室进行实时监控。

Description

六极牵引整流变压器隔离接地系统

技术领域

本发明涉及城市轨道交通牵引供电系统的检修，具体涉及到一种六极牵引整流变压器隔离接地系统。

背景技术

目前,在城市轨道交通DC1500V牵引供电系统中，从牵引整流变压器输出六相AC1180V的交流工频电源，经六极电缆输送到1500V直流开关柜中的整流柜，经整流柜进行整流输出DC1500V的直流电源，供轨道交通运行系统中各种设备运行使用。由于轨道交通DC1500V的牵引供电系统是国家一级负荷，为了保证直流供电系统的连续性﹑稳定性和安全性，针对系统中的关键设备“牵引整流变压器”，各设备管理部门均严格定期检修维护。目前，针对牵引整流变压器输出六相AC1180V的交流工频电源电路，人们在检修维护的过程中均是按以下步骤操作：

1、断电

35KV电源断电后，通过人力将牵引整流变压器输出端六相AC1180V的交流工频电源电路的隔离开关断开。

2、挂接地线

停电以后，经检查确认无电以后，通过人力用手动挂接地线，将牵引整流变压器的六相AC1180V的交流工频电源电路的一次回路与保护接地线连接，用以保护检修维护人员的安全。

3、检修维护

保护接地线挂接好后，经检查无误后实施检修维护。

4、试验验收

检修维护完后，应按维护检修规程做相应的试验，测得相应的数据以判定检修维护是否合格。

5、拆接地线

试验验收合格后，再通过人力拆掉牵引整流变压器输出端的六相AC1180V的交流工频电源电路的保护接地线。

6、送电

拆掉保护接地线以后经检查无误后，应先分别合上输出端隔离开关和输入端隔离开关，然后再合上35KV馈电柜的断路器进行送电。

7、送电以后，操作人员观察无异常情况后，才正式投入运行，由此完成检修维护操作流程。

人们在通过多次的牵引整流变压器检修维护操作流程中，逐渐发现存在以下几个问题：

1、牵引整流变压器输出端的隔离开关相距太远，分断和合上隔离开关比较麻烦费时。

2、检修维护中，电气绝缘安全要求高，在操作过程中容易损坏高压电缆及高压绝缘端子的电气绝缘，恢复难度大，恢复时间长，恢复经费高。

3、牵引整流变压器在检修维护过程中，挂接和拆除保护接地线的工作强度大，可靠度低，工作时间长，导致效率很低；而且保护接地线的接触好坏只能凭肉眼观察判定，可靠性较差。

4、在牵引整流变压器的检修维护过程中，人员的现场情况和设备的安全闭锁实时状态不能传到远方实现远方实时监控；同时，也不能由远方控制中心直接根据现场情况控制操作设备的运作。

发明内容

本发明提供了六极牵引整流变压器隔离接地系统，用以在对牵引整流变压器进行检修维护时实现牵引整流变压器输出端电源的送电与断电以及输出端电源电路保护接地线的连接与拆除，以保证设备的电气安全和人员的生命安全。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种六极牵引整流变压器隔离接地系统包括柜体；六极隔离接地装置设于柜体内部的下部，电动操作机构箱设于柜体内部的上部；

所述六极隔离接地装置包括与柜体连接的底座框架，底座框架上并排设有六个动触开关，每一个动触开关对应连接到六相电源中的其中一相；所述动触开关包括上静触头、隔离动触刀、下静触头和接地动触刀；横向设置的第二支撑绝缘子的一端连接到底座框架的顶端，另一端的端部连接有上静触头；隔离开关转轴设于底座框架的中部；隔离杆设于第二支撑绝缘子的下方，其一端铰接到第一拐臂的一端，第一拐臂的另一端与隔离开关转轴固定连接；隔离杆的另一端铰接到隔离动触刀的中部，隔离动触刀的一端与第三支撑绝缘子的一端铰接，第三支撑绝缘子横向设置于隔离杆的下方且第三支撑绝缘子的另一端连接到底座框架；下静触头设于第三支撑绝缘子远离底座框架的一端的端部；接地开关转轴设于底座框架的底部，与接地保护线连接的接地动触刀的一端与接地开关转轴固定连接；

第一支撑绝缘子固定于动触开关下方的柜体上，第一支撑绝缘子远离柜体的端部连接有出线母排，出线母排连接到下静触头，同时出线母排与直流整流柜的输入端相连；

进线母排通过电压传感器固定于柜体内，进线母排连接到上静触头，同时进线母排与牵引整流变压器的六相电源的输出端相连；

所述电动操作机构箱用于对隔离开关转轴和接地开关转轴提供转动的动力。

根据上述方案，所述电动操作机构箱包括一上一下安装在其内的接地开关电动操作机构和隔离开关电动操作机构；接地开关电动操作机构和隔离开关电动操作机构的结构完全相同，仅输出旋转扭矩；

接地开关电动操作机构的输出轴与接地开关传动轴的一端连接，接地开关传动轴的另一端通过接地开关机构拐臂与接地开关拉杆的一端连接，接地开关拉杆的另一端通过接地开关拐臂连接到接地开关转轴的一端从而带动接地开关转轴转动；隔离开关电动操作机构的输出轴与隔离开关传动轴的一端连接，隔离开关传动轴的另一端通过隔离开关机构拐臂与隔离开关拉杆的一端连接，隔离开关拉杆的另一端通过隔离开关拐臂连接到隔离开关转轴的一端从而带动隔离开关转轴转动。

进一步的，所述电动操作机构箱还设有可通过数字通讯技术实现远程状态监视和控制六极隔离接地装置分合闸操作的仪表控制面板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：可通过电动操作机构箱带动隔离开关转轴和接地开关转轴转动，从而实现隔离开关和接地开关的分合闸，进而实现牵引整流变压器输出端电源的送电与停电以及输出端电源电路保护接地线的连接与拆除，以保证设备的电气安全和人员的生命安全；同时还能通过数字通讯技术与远端控制中心实现实时通讯，完成“远方控制”的功能，并传送本发明的实时状态到中心控制室进行实时监控。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的左视结构示意图；

图3为本发明中柜体的正视结构示意图；

图4为图3的左视结构示意图；

图5为本发明中六极隔离接地装置的结构示意图；

图6为图5的左视结构示意图，亦用于表示动触开关的结构示意图；

图7为本发明中接地开关电动操作机构或隔离开关电动操作机构的正视结构示意图；

图8为图7的左视结构示意图；

图9为本发明中仪表控制面板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，图中各标号的释义为：1-柜体，2-六极隔离接地装置，3-接地开关电动操作机构，4-隔离开关电动操作机构，5-隔离开关拉杆，6-接地开关拉杆，7-仪表控制面板，8-隔离开关拐臂，9-接地开关拐臂，10-出线母排，11-进线母排，12-电压传感器，13-第一支撑绝缘子，14-接地开关传动轴，15-隔离开关传动轴，16-进线电缆，17-出线电缆，18-工业连接器，19-分合闸显示窗，20-手动模式插口，21-模式转换手柄，22-外壳，23-输出轴，1a-骨架，1b-前上门，1c-前下门，1d-上侧板，1e-下侧板，1f-眉头，1g-吊环，2a-底座框架，2b-隔离开关转轴，2c-接地开关转轴，2d-上静触头，2e-第二支撑绝缘子，2f-第一拐臂，2g-隔离杆，2h-隔离动触刀，2j-下静触头，2k-接地动触刀，2m-第三支撑绝缘子，7a-仪表面板，7b-输出端带电显示器，7c-输入端带电显示器，7d-铰链，7e-智能综合测控装置，7f-模式转换开关，7g-照明辅助电源开关，7k-隔离开关分合闸显示灯，7m-接地开关分合闸显示灯，7n-总电源控制开关。

本发明安装在牵引整流变压器的六相电源输出端，额定电压AC1180V，额定电流为2000A。本发明包括柜体1，六极隔离接地装置2设于柜体1内部的下部，电动操作机构箱设于柜体1内部的上部。

柜体1由金属钢板经剪切、钻孔、折弯、焊接而成，表面做了防腐处理，它的防护等级为IP4X。柜体1包括骨架1a，前上门1b设于骨架1a的前侧的上部，前下门1c设于骨架1a的前侧的下部，上侧板1d设于骨架1a的两侧方的上部，下侧板1e设于骨架1a的两侧方的下部，骨架1a的顶部设有眉头1f和吊环1g。

六极隔离接地装置2为本发明的关键零部件，它主要完成牵引整流变压器电源输出端1180V六相交流电路的电气连接和电气分断隔离，以及在检修维护过程中牵引整流变压器的输出端1180V六相交流电路的保护接地线的连接和拆除。

六极隔离接地装置2包括通过螺栓连接于柜体1的底座框架2a，底座框架2a上并排设有六个动触开关，每一个动触开关对应连接到六相电源中的其中一相。动触开关包括上静触头2d、第二支撑绝缘子2e、第一拐臂2f、隔离杆2g、隔离动触刀2h、下静触头2j、第三支撑绝缘子2m和接地动触刀2k。隔离开关转轴2b和接地开关转轴2c均同时与六个动触开关连接，使得六个动触开关的开合动作实现一致。

横向设置的第二支撑绝缘子2e的一端连接到底座框架2a的顶端，另一端的端部连接有上静触头2d。隔离开关转轴2b设于底座框架2a的中部；隔离杆2g设于第二支撑绝缘子2e的下方，其一端铰接到第一拐臂2f的一端，第一拐臂2f的另一端与隔离开关转轴2b固定连接；隔离杆2g的另一端铰接到隔离动触刀2h的中部，隔离动触刀2h的一端与第三支撑绝缘子2m的一端铰接，第三支撑绝缘子2m横向设置于隔离杆2g的下方且第三支撑绝缘子2m的另一端连接到底座框架2a。下静触头2j设于第三支撑绝缘子2m远离底座框架2a的一端的端部。接地开关转轴2c设于底座框架2a的底部，与接地保护线连接的接地动触刀2k的一端与接地开关转轴2c固定连接。

第一支撑绝缘子13固定于动触开关下方的柜体1上，第一支撑绝缘子13远离柜体1的端部连接有出线母排10，出线母排10连接到下静触头2j，同时出线母排10经出线电缆17与1500V直流整流柜的输入端相连。

进线母排11通过电压传感器12固定于柜体1内，进线母排11连接到上静触头2d，同时进线母排11通过进线电缆16与牵引整流变压器的六相AC1180V电源的输出端相连。

出线母排10和进线母排11均由金属铜排经剪切、钻孔、折弯再镀锡而成。进线电缆16和出线电缆17均为铜芯铠装电缆，它们需要满足1180V、2000A的技术条件和绝缘要求。

电压传感器12由高压电容式电压元件制成，对1180V一次回路是否有电进行取样，它需满足交流1180V电压等级的绝缘要求。

上静触头2d、下静触头2j和可转动的隔离动触刀2h组成隔离开关，完成牵引整流变压器六相输出端电源电路的连接和分断隔离功能，它需满足额定电压1180V，额定电流2000A的电气要求，它与相关零部件均需满足AC1180V电压绝缘要求。隔离开关转轴2b的转动带动第一拐臂2f的转动，进而通过隔离杆2g带动隔离动触刀2h向上运动与上静触头2d接触，从而实现电源的连通；隔离开关转轴2b的反向转动即可使隔离动触刀2h与上静触头2d脱离接触，从而实现电源的断开。

下静触头2j和可转动的接地动触刀2k组成接地开关，完成牵引整流变压器六相1180V电源输出端电路的保护接地线的连接和拆除功能，它需保证接地的连续性接触电阻≤100mΩ，短时接地电流≥16A/2S。接地开关转轴2c的转动带动接地动触刀2k向上运动与下静触头2j接触，从而实现保护接地线的连接；接地开关转轴2c的反向运动即可使接地动触刀2k与下静触头2j脱离接触，从而实现保护接地线的拆除。

底座框架2a由金属薄板经剪切、钻孔、焊接、表面做防腐处理而成。

上静触头2d、隔离动触刀2h、下静触头2j和接地动触刀2k均由金属铜材料经剪切折弯铣切后再镀银而成。

隔离开关转轴2b与接地开关转轴2c均由金属圆钢经车削、调质、再镀锌而成，它们是隔离开关和接地开关的转轴，它们需要足够的机械强度和一定的韧性。

第一支撑绝缘子13、第二支撑绝缘子2e和第三支撑绝缘子2m均由环氧树脂浇铸而成，它们对1180V一次电路元件进行绝缘支撑并提供绝缘要求，它们需要满足交流1180V电压等级的绝缘要求。

电动操作机构箱是本发明的关键设备，它为六极隔离接地装置2提供分合闸的动力，它主要由仪表控制面板7、隔离开关电动操作机构4和接地开关电动操作机构3组成。

隔离开关电动操作机构4和接地开关电动操作机构3一下一上地安装在电动操作机构箱的内部。隔离开关电动操作机构4和接地开关电动操作机构3的结构完全相同，是本发明的动力源泉，它将电机的旋转运动，经涡轮机构改变方向和力矩放大，再经传动杆为六极隔离接地装置2的分合闸提供动力和力矩，完成六极隔离接地装置2的隔离开关和接地开关的分闸和合闸。它的辅助电源有AC220V和DC220V/110V，功率500W。它有电动操作方式和应急手动操作模式。它主要由工业连接器18、分合闸显示窗19、外壳22、输出轴23、手动模式插口20和模式装换手柄21等组成。其中，外壳22由铝型材经钻孔、铣切、表面防腐处理而成，它对电动机构进行外壳防护。电动机构的辅助电源经工业连接器18与外部相连。分合闸显示窗19可以观察电动机构的实时状态。模式转换手柄21用于在应急手动操作时旋转打开手动模式插口20，以便用手动操作手柄插入进行手动分合闸。输出轴23是电动机构的旋转力矩的输出端。

其中，隔离开关电动操作机构4的输出轴与隔离开关传动轴15的一端连接，隔离开关传动轴15的另一端通过隔离开关机构拐臂与隔离开关拉杆5的一端连接，隔离开关拉杆5的另一端通过隔离开关拐臂8连接到隔离开关转轴2b的一端从而带动隔离开关转轴2b转动；接地开关电动操作机构3的输出轴与接地开关传动轴14的一端连接，接地开关传动轴14的另一端通过接地开关机构拐臂与接地开关拉杆6的一端连接，接地开关拉杆6的另一端通过接地开关拐臂9连接到接地开关转轴2c的一端从而带动接地开关转轴2c转动。

仪表控制面板7由金属薄板通过剪切、钻孔、焊接表面做防腐处理而成，它是整个装置的操作面板和显示面板，它包括仪表面板7a、输出端带电显示器7b、输入端带电显示器7c、铰链7d、智能综合测控装置7e、模式转换开关7f、照明辅助电源开关7g、隔离开关分合闸显示灯7k、接地开关分合闸显示灯7m和总电源控制开关7n。输出端带电显示器7b是牵引整流变压器电源输出端六相AC1180V的带电显示器。输入端带电显示器7c是牵引整流变压器电源输入端三相AC35KV的带电显示器。铰链7d用于将仪表控制面板7铰接到柜体1的上部。智能综合测控装置7e是微电脑控制中心，它一方面控制六极隔离接地装置2的分合闸操作以及系统之间的相互闭锁；另一方面还要通过数字通讯技术与远端控制中心实现实时通讯，完成“远方控制”的功能，并传送本发明的实时状态到中心控制室进行实时监控。模式转换开关7f是“远方/就地”模式转换开关。照明辅助电源开关7g是照明等辅助电源的开关。隔离开关分合闸显示灯7k是六极隔离接地装置2的隔离开关的分合闸指示灯。接地开关分合闸显示灯7m是六极隔离接地装置2的接地开关的分合闸指示灯。总电源控制开关7n是本发明的控制电源和动力电源的控制总开关。

隔离开关拉杆5由金属圆管经切割、焊接、镀锌而成，它与隔离开关机构拐臂和隔离开关拐臂8配合将隔离开关电动操作机构4的转矩稳定可靠地传给六极隔离接地装置2中的隔离开关进行分合闸操作，调节它的长短可以调节隔离开关的起始位置，从而保证隔离开关连接时的良好接触性。

接地开关传动杆6由金属圆管经切割、焊接、镀锌而成，它与接地开关机构拐臂和接地开关拐臂9配合将接地开关电动操作机构3的转矩稳定可靠地传给六极隔离接地装置2中的接地开关进行分合闸操作，调节它的长短可以调节接地开关的起始位置，保证接地开关接地时的良好接触性。

隔离开关拐臂8由金属材料经切割、钻孔、镀锌而成，调节它的长短可以调节隔离开关的分合闸行程和改变隔离开关电动操作机构4输出轴力矩的大小，通过调整它能够满足六极隔离接地装置2中隔离开关的分合闸的技术需要。

接地开关拐臂9由金属材料经切割、钻孔、镀锌而成，调节它的长短可以调节接地开关的分合闸行程和改变接地开关电动操作机构3输出轴力矩的大小，通过调整它能够满足六极隔离接地装置2中接地开关的分合闸的技术需要。

接地开关传动轴14由金属圆钢经切割、焊接、镀锌而成，它与隔离开关机构拐臂以及接地开关传动杆6配合将接地开关电动操作机构3的转矩稳定可靠地传给接地开关进行分合闸操作，调节它的长短可以调节六极隔离接地装置2中的接地开关的起始位置，从而保证六极隔离接地装置2中的接地开关接地时接触良好可靠。

隔离开关传动轴15由金属圆钢经切割、焊接、镀锌而成，它与接地开关机构拐臂以及隔离开关拉杆5配合将隔离开关电动操作机构4的转矩稳定可靠地传给隔离开关进行分合闸操作，调节它的长短可以调节六极隔离接地装置2中的隔离开关的起始位置，从而保证六极隔离接地装置2中的隔离开关的接触良好可靠性。

Claims (3)

1.一种六极牵引整流变压器隔离接地系统，其特征在于：包括柜体(1)；六极隔离接地装置(2)设于柜体(1)内部的下部，电动操作机构箱设于柜体(1)内部的上部；

所述六极隔离接地装置(2)包括与柜体(1)连接的底座框架(2a)，底座框架(2a)上并排设有六个动触开关，每一个动触开关对应连接到六相电源中的其中一相；所述动触开关包括上静触头(2d)、隔离动触刀(2h)、下静触头(2j)和接地动触刀(2k)；横向设置的第二支撑绝缘子(2e)的一端连接到底座框架(2a)的顶端，另一端的端部连接有上静触头(2d)；隔离开关转轴(2b)设于底座框架(2a)的中部；隔离杆(2g)设于第二支撑绝缘子(2e)的下方，其一端铰接到第一拐臂(2f)的一端，第一拐臂(2f)的另一端与隔离开关转轴(2b)固定连接；隔离杆(2g)的另一端铰接到隔离动触刀(2h)的中部，隔离动触刀(2h)的一端与第三支撑绝缘子(2m)的一端铰接，第三支撑绝缘子(2m)横向设置于隔离杆(2g)的下方且第三支撑绝缘子(2m)的另一端连接到底座框架(2a)；下静触头(2j)设于第三支撑绝缘子(2m)远离底座框架(2a)的一端的端部；接地开关转轴(2c)设于底座框架(2a)的底部，与接地保护线连接的接地动触刀(2k)的一端与接地开关转轴(2c)固定连接；

第一支撑绝缘子(13)固定于动触开关下方的柜体(1)上，第一支撑绝缘子(13)远离柜体(1)的端部连接有出线母排(10)，出线母排(10)连接到下静触头(2j)，同时出线母排(10)与直流整流柜的输入端相连；

进线母排(11)通过电压传感器(12)固定于柜体(1)内，进线母排(11)连接到上静触头(2d)，同时进线母排(11)与牵引整流变压器的六相电源的输出端相连；

所述电动操作机构箱用于对隔离开关转轴(2b)和接地开关转轴(2c)提供转动的动力。

2.根据权利要求1所述的一种六极牵引整流变压器隔离接地系统，其特征在于：所述电动操作机构箱包括一上一下安装在其内的接地开关电动操作机构(3)和隔离开关电动操作机构(4)；接地开关电动操作机构(3)和隔离开关电动操作机构(4)的结构完全相同，仅输出旋转扭矩；

接地开关电动操作机构(3)的输出轴与接地开关传动轴(14)的一端连接，接地开关传动轴(14)的另一端通过接地开关机构拐臂与接地开关拉杆(6)的一端连接，接地开关拉杆(6)的另一端通过接地开关拐臂(9)连接到接地开关转轴(2c)的一端从而带动接地开关转轴(2c)转动；隔离开关电动操作机构(4)的输出轴与隔离开关传动轴(15)的一端连接，隔离开关传动轴(15)的另一端通过隔离开关机构拐臂与隔离开关拉杆(5)的一端连接，隔离开关拉杆(5)的另一端通过隔离开关拐臂(8)连接到隔离开关转轴(2b)的一端从而带动隔离开关转轴(2b)转动。

3.根据权利要求2所述的一种六极牵引整流变压器隔离接地系统，其特征在于：所述电动操作机构箱还设有可通过数字通讯技术实现远程状态监视和控制六极隔离接地装置(2)分合闸操作的仪表控制面板(7)。