CN109920694B - 一种铁路高压接地开关极柱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高压电气设备领域，尤其是一种铁路牵引变高压接地开关极柱。包括开关连接端、接地刀室、拉杆室、接地铜件、接地端子、导电铜件、半导电缓冲层、半导电屏蔽层、内锥底部均匀环、地刀均压件。开关连接端为内锥形接口，内锥底部绝缘层内有内锥底部均压环。导电铜件沉孔与地刀室连接部位有地刀均压件。导电体与固体绝缘材料固封部分之间有半导电缓冲层。固体绝缘材料表面非连接部位，固化有半导电屏蔽层。导电体连接处均设有均匀件，消除局部尖端放电现象。本发明缩小了开关极柱的体积；降低了产品的局部放电量，提高了产品的寿命，提高了可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及高压电气设备领域，尤其是一种铁路高压接地开关极柱。
背景技术
随着中国经济的持续发展，铁道运输在中国交通运输的重要手段发挥着越来越积极的作用，中国铁道建设将进入黄金期，高铁、动车已成为出行的主要交通工具。为电气化机车提供电力的牵引变电站的安全性和可靠性也越来越重要，随着高铁时代的到来，面临市场需求日益旺盛的局面。铁路牵引供电线路实行分段供电，当有机车通过时，该段线路电流较大（如复兴号动车需要的电流达到1000A）；当机车通过后，该段线路的电流急速变小，甚至于降到零。由此对铁路牵引开关设备冲击极大，严重影响开关设备的使用寿命。常规的铁路牵引开关设备以气体绝缘为主，如公开号CN201490613U公开了两相共箱的铁路开关柜。现有气体绝缘开关存在体积大、安全性低（存在气体泄漏、爆燃等风险）。固体绝缘开关设备具有体积小，无燃弧等优点，但在温升控制存在难度，需要解决高低温交变产生的热应力问题，防止绝缘层开裂导致的绝缘失效。
发明内容
本发明的目的是提出一种铁路高压接地开关极柱，体积小、安全性高。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种铁路高压接地开关极柱，包括开关连接端、接地刀室、拉杆室、接地铜件、接地端子、导电铜件、半导电缓冲层、半导电屏蔽层、内锥底部均匀环、地刀均压件。导电体与固体绝缘材料固封部分之间有半导电缓冲层。固体绝缘材料表面非连接部位，固化有半导电屏蔽层，并与壳体连接。导电体连接处均设有均压件，消除局部尖端放电现象。
接地开关极柱有2个开关连接端，上下对称分布。开关连接端中间是铜导电件，铜导电件中间设有沉孔，沉孔内壁有凹槽，内置地刀弹簧触指，沉孔开口朝向地刀室。沉孔与接地刀头配合，通过地刀弹簧触指导通。开关连接端口内的导电铜件上开有2条凹槽，用于放置弹簧触指与断路器连接。开关连接端为内锥形接口，内锥底部绝缘层内有内锥底部均压环，内锥底部均压环可以改善铜导电件与内锥底交界处的电场，避免出现电场集中现象。导电铜件沉孔与地刀室连接部位有地刀均压件，改善地刀室与导电铜件连接处的电场，避免出现电场集中现象。地刀室内壁设有内凹的裙边，增加爬电距离，提高绝缘能力。导电铜件上下两个内锥底部均压环之间和地刀均压件连接部分的表面有半导电缓冲层，可以减小导电铜件温升带来的应力。接地铜件下部有接地端子穿过绝缘层。接地端子在绝缘层内有2条凹槽，用于放置O型圈与绝缘层密封。唇型密封件、密封圈、O型圈共同实现拉杆室的密封，防止水分和灰尘进入拉杆室和地刀室，影响绝缘水平。
半导电缓冲层主要作用是消除导电体表面存在的尖端、毛刺等影响局部放电的因素；同时在导电体发热时，缓冲因热胀冷缩带来的固体绝缘材料与导电体之间的应力，避免产生间隙和固体绝缘材料开裂。半导电缓冲层的电阻值在3000欧姆至6000欧姆之间。半导电缓冲层厚度在0.5-2毫米之间。半导电缓冲层的主要成分为碳粉和硅橡胶。半导电缓冲层采用硅橡胶液体加碳粉混合均匀后，喷涂在导电体固封部位，然后固化，再对固化后的缓冲层外表面喷砂打磨、清洁，最后通过装入压注模具进行固封。
本发明的有益效果是：1、采用固体绝缘材料，缩小了极柱的体积；2、极柱采用了均压件和半导电屏蔽接地层，降低了产品的局部放电量；导电体和固封材料之间采用了半导电缓冲层，提高了产品的绝缘寿命；3、密封设计，提高了拉杆室防尘和水汽的能力，提高了产品的可靠性和安全性。
附图说明
附图1 铁路高压接地开关极柱示意图；
附图2 接地极柱剖视示意图。
附图标号说明： 1、开关连接端，2、导电铜件，2.1、地刀触指凹槽，2.2、开关触指凹槽，2.3、内锥底部均匀环，2.4、地刀均压件，3、极柱法兰，3.1、密封凹槽，4、接地铜件，4.1、接地端子，4.2、O型圈，4.3、导向块，4.4接地触指凹槽，5、半导电缓冲层，6、绝缘层，7、半导电屏蔽层，8、拉杆室，9、地刀室，9.1、裙边，10、加强筋。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案做进一步描述。
实施例1
如附图1和图2所示，一种铁路高压接地开关极柱，包括开关连接端1、地刀室9、拉杆室8、接地铜件4、接地端子4.1、导电铜件2、半导电缓冲层5、半导电屏蔽层7、内锥底部均匀环2.3、地刀均压件。导电铜件2与绝缘层6固封部分之间有半导电缓冲层5。接地铜件4位于拉杆室和地刀室之间。地刀室9外部设有加强筋10，提高接地开关极柱的强度。绝缘层6为固体绝缘材料，固体绝缘材料表面非连接部位，固化有半导电屏蔽层7，并与壳体连接。导电体连接处均设有均压件，消除局部尖端放电现象。
接地开关极柱有2个开关连接端1，上下对称分布。开关连接端1中间是导电铜件2，导电铜件2中间设有沉孔，沉孔内壁有凹槽，内置地刀弹簧触指，沉孔开口朝向地刀室。沉孔与接地刀头配合，通过地刀弹簧触指导通。开关连接端口内的导电铜件上开有2条开关触指凹槽2.2，用于放置弹簧触指与断路器连接。开关连接端1为内锥形接口，内锥底部绝缘层内有内锥底部均匀环2.3，内锥底部均匀环2.3可以改善导电铜件2与内锥底交界处的电场，避免出现电场集中现象。导电铜件2沉孔与地刀室9连接部位有地刀均压件2.4，改善地刀室与导电铜件连接处的电场，避免出现电场集中现象。地刀室9内壁设有内凹的裙边9.1，增加爬电距离，提高绝缘能力。导电铜件2上下两个内锥底部均压环之间和地刀均压件连接部分的表面有半导电缓冲层5，可以减小导电铜件温升带来的应力。接地铜件4下部有接地端子4.1穿过绝缘层6。接地端子4.1在绝缘层6内有2条凹槽，用于放置O型圈4.2与绝缘层6密封。接地铜件4中间是通孔，用于穿过地刀，通孔内壁设有接地触指凹槽4.4和导向块4.3。极柱法兰3有密封凹槽3.1，用于放置密封圈与接地开关安装板间的密封。安装板过孔有唇形密封件，用于接地开关地刀的密封。唇型密封件、密封圈、O型圈共同实现拉杆室的密封，防止水分和灰尘进入拉杆室和地刀室，影响绝缘水平。
半导电缓冲层主要作用是消除导电体表面存在的尖端、毛刺等影响局部放电的因素；同时在导电体发热时，缓冲因热胀冷缩带来的固体绝缘材料与导电体之间的应力，避免产生间隙和固体绝缘材料开裂。半导电缓冲层的电阻值在3000欧姆至6000欧姆之间。半导电缓冲层厚度在0.5-2毫米之间。半导电缓冲层的主要成分为碳粉和硅橡胶。半导电缓冲层采用硅橡胶液体加碳粉混合均匀后，喷涂在导电体固封部位，然后固化，再对固化后的缓冲层外表面喷砂打磨、清洁，最后通过装入压注模具进行固封。
本发明的有益效果是：1、采用固体绝缘材料，缩小了极柱的体积；2、极柱采用了均压件和半导电屏蔽接地层，降低了产品的局部放电量；导电体和固封材料之间采用了半导电缓冲层，提高了产品的绝缘寿命；3、密封设计，提高了拉杆室防尘和水汽的能力，提高了产品的可靠性和安全性。
实施例2
固体绝缘材料选用环氧树脂。均压件选用0.5毫米厚的不锈钢网制作。
其余同实施例1。
实施例3
固体绝缘材料选用三元乙丙橡胶。均压件选用碳纤维通过模具加工制作。。
Claims (5)
1.一种铁路高压接地开关极柱，包括开关连接端（1）、地刀室（9）、拉杆室（8）、接地铜件（4）、接地端子（4.1）、导电铜件（2）、半导电缓冲层（5）、绝缘层（6）、半导电屏蔽层（7）、内锥底部均匀环（2.3）、地刀均压件（2.4），其特征在于：导电铜件（2）与绝缘层（6）固封部分之间有半导电缓冲层（5），地刀室（9）外部设有加强筋（10），绝缘层（6）为固体绝缘材料，固体绝缘材料表面非连接部位，固化有半导电屏蔽层（7）；有2个开关连接端（1），上下对称分布；开关连接端（1）中间是导电铜件（2），导电铜件（2）中间设有沉孔，沉孔内壁有凹槽，沉孔开口朝向地刀室；开关连接端口内的导电铜件上开有2条开关触指凹槽（2.2）；开关连接端（1）为内锥形接口，内锥底部绝缘层内有内锥底部均匀环（2.3）；导电铜件（2）沉孔与地刀室（9）连接部位有地刀均压件（2.4）；接地铜件（4）位于拉杆室（8）和地刀室（9）之间，接地铜件（4）中间是通孔，用于穿过地刀，通孔内壁设有接地触指凹槽（4.4）和导向块（4.3）；接地铜件（4）下部有接地端子（4.1）。
2.如权利要求1所述一种铁路高压接地开关极柱，其特征在于：接地端子（4.1）穿过绝缘层（6），接地端子（4.1）在绝缘层（6）内有2条凹槽，凹槽内有O型圈（4.2）。
3.如权利要求1所述一种铁路高压接地开关极柱，其特征在于：绝缘层（6）材料为三元乙丙橡胶或环氧树脂。
4.如权利要求1所述一种铁路高压接地开关极柱，其特征在于：半导电缓冲层（5）的主要成分为碳粉和硅橡胶，半导电缓冲层（5）的电阻值在3000欧姆至6000欧姆之间，半导电缓冲层厚度在0.5-2毫米之间。
5.如权利要求4所述一种铁路高压接地开关极柱，其特征在于：半导电缓冲层采用硅橡胶液体加碳粉混合均匀后，喷涂在导电体固封部位，然后固化，再对固化后的缓冲层外表面喷砂打磨、清洁，最后通过装入压注模具进行固封。
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