CN110137840B - 高压开关设备法兰连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高压电气设备领域，尤其是一种电气化机车高压开关设备法兰连接装置。包括套管、隔离开关，套管中间是铜导电件，铜导电件外部有套管绝缘层，套管绝缘层外部有套管半导电屏蔽层，套管半导电屏蔽层内有外法兰。套管向下法兰的绝缘层为外锥结构，与之对应的隔离开关法兰的绝缘层为内锥结构。隔离开关半导电屏蔽层内有内法兰。外法兰和内法兰采用不锈钢材料焊接而成。本发明通过在法兰内增加不锈钢外法兰和内法兰，增强了连接法兰的强度；降低了产品的局部放电量，提高了产品的寿命。

Description

高压开关设备法兰连接装置
技术领域
本发明涉及高压电气设备领域，尤其是一种高压开关设备法兰连接装置的法兰连接装置。
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。作为电气化机车的配电设备，也随着高铁时代的到来，面临市场需求日益旺盛的局面。常规的开关设备以气体绝缘为主，体积大、安全性低。公开号CN108173159A公开了一种高压开关设备法兰连接装置，包括主隔离开关、备用隔离开关、断路器、接地开关、操动机构、避雷器、电压互感器，以及各部分之间的连接关系。在产品生产过程中发现，由于采用三元乙丙橡胶作为绝缘材料介质，通过法兰连接时法兰面发生形变，其形变量达到了2-5毫米，从而导致法兰连接面中间的硅橡胶绝缘件受力不均，绝缘能力不足。为了提高产品连接时的绝缘能力，有必要改进现有的CN108173159A文献中的法兰连接装置。
发明内容
本发明的目的是提出一种高压开关设备法兰连接装置，强度高、体积小。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高压开关设备法兰连接装置，包括套管、隔离开关，套管中间是铜导电件，铜导电件外部有套管绝缘层，套管绝缘层外部有套管半导电屏蔽层；套管向下和向右方向有连接法兰。套管向下法兰的绝缘层为外锥结构，与之对应的隔离开关法兰的绝缘层为内锥结构。隔离开关的极柱有4个连接法兰，后部是与电缆连接法兰，上部是与套管连接法兰，前面是与操动机构和安装板连接法兰，右侧是与断路器极柱连接法兰。隔离开关中间是隔离真空灭弧室，隔离真空灭弧室静端固定有静端铜导电件，隔离真空灭弧室动端有隔离开关动端铜件，隔离开关动端铜件与隔离真空灭弧室通过软连接导通。套管铜导电件与隔离开关动端铜件通过弹簧触指导通。隔离开关静端铜导电件、隔离真空灭弧室、动端铜导电件外部有隔离开关绝缘层，隔离开关绝缘层外部有隔离开关半导电屏蔽层。套管法兰外锥面与隔离开关法兰内锥面之间是锥形硅橡胶垫，其作用是绝缘和密封。隔离开关法兰内锥面底部的绝缘层内有套管端均压件，套管均压件覆盖内锥面底部的锥形硅橡胶垫，主要作用是均匀套管外锥面底部与内锥面底部的电场，提高绝缘能力，降低局部放电量。套管均压件与隔离开关动端铜件固定并导通。隔离开关极柱与断路器连接端的法兰内部有断路器端均压件，其作用与套管端均压件相同，均匀内锥底部连接部位的电场。
套管连接法兰的半导电屏蔽层上有不锈钢外法兰。外法兰为方形结构，包括外立板和外横隔板，外横隔板固定在外立板中部，外横隔板中间有大于绝缘层的圆孔，外横隔板四个角上固定有通孔嵌件。通孔嵌件的高度低于外立板1-2毫米。外横隔板上开有过孔，便于压注时半导电屏蔽材料通过并包裹住外横隔板。外法兰的外立板内表面、外横隔板、通孔嵌件外表面，均采用喷砂工艺打磨，提高与半导电屏蔽材料的粘合力。通孔嵌件、外立板、外横隔板通过焊接固定。
隔离开关法兰的半导电屏蔽层内有不锈钢内法兰。内法兰为方形结构，其尺寸与外法兰相同。内法兰位于隔离开关法兰的半导电屏蔽层内。内法兰包括内立板、内横隔板、内螺牙嵌件，内横隔板固定在内立板中部，内横隔板四个角上固定有内螺牙嵌件，内螺牙嵌件的高度低于内立板1-2毫米。内横隔板中间有大于绝缘层的圆孔，内横隔板上有内过孔。内立板上有立板过孔。内法兰的内立板表面、内螺牙嵌件外表面、内横隔板表面，均采用喷砂工艺打磨，提高与半导电屏蔽材料的粘合力。内立板、内横隔板、内螺牙嵌件通过焊接固定。
外法兰和内法兰优选304#不锈钢，所用不锈钢板的厚度3-6毫米。不锈钢厚度根据三元乙丙橡胶注塑压力带来的形变和法兰需要的强度综合考虑。通孔嵌件的高度低于外立板1-2毫米和内螺牙嵌件的高度低于内立板1-2毫米，主要是避免注塑过程中的形变，导致外立板和内立板安装时结合不紧密导致出现缝隙。
高压开关设备法兰连接装置的使用方法：首先用无水乙醇清洁隔离开关法兰的内锥绝缘层、套管法兰的外锥绝缘层和锥形硅橡胶垫；接着讲锥形硅橡胶垫涂抹一层绝缘硅脂并放置到隔离开关法兰内锥绝缘层表面；然后在隔离开关动端铜件位于隔离开关内锥中部的凹槽内装上弹簧触指；再将套管法兰的导电铜件安装到隔离开关法兰内，与弹簧触指连接；最后对正外法兰和内法兰，用长杆螺栓穿过通孔嵌件拧入到内螺牙嵌件内，按对角拧入方式缓缓拧紧直至外立板和内立板紧密结合。
由于法兰的半导电屏蔽层里增加了不锈钢外法兰或内法兰，提高了法兰的强度，可以保证外锥面绝缘层和内锥面绝缘层均匀挤压锥形硅橡胶垫，保证锥形硅橡胶垫的绝缘能力。套管均压件均匀了外锥与内锥过渡位置的电场，解决了内锥底部残留空气的电离问题，降低了产品的局部放电值。
隔离开关的极柱的与电缆连接法兰、与套管连接法兰、与操动机构和安装板连接法兰、与断路器极柱连接法兰和对应的电缆连接套管法兰、断路器极柱法兰等均可采用不锈钢外法兰和内法兰组合结构。解决现有三元乙丙橡胶固化后的硬度不足，给组装连接时，锥形硅橡胶垫受力不均导致绝缘能力不足的问题。
本发明的有益效果是：1、采用真空灭弧室和固体绝缘材料，缩小了开关的体积；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，提高了产品的寿命；3、外法兰和内法兰的设计提高了法兰连接的强度。
附图说明
附图1 高压开关设备俯视图；
附图2 高压开关设备正视图；
附图3 高压开关设备A-A剖视图 ；
附图4 外法兰俯视图；
附图5 外法兰B-B剖视图；
附图6 内法兰剖视图。
附图标号说明： 1、套管，1.1、铜导电件，1.2、套管绝缘层，1.3、套管半导电屏蔽层，1.4、外锥2、隔离开关，2.1、内锥，3、外法兰，3.1、外立板，3.2、通孔嵌件，3.3、外横隔板，3.4、过孔，4、内法兰，4.1、内立板，4.2内螺牙嵌件，4.3、内横隔板，4.4、内过孔，4.5、立板过孔，5、隔离开关半导电屏蔽层，6、锥形硅橡胶垫，7、隔离开关绝缘层，8、隔离开关动端铜件，9、套管端均压件，10、断路器端均压件，11、隔离真空灭弧室，12、软连接。
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
如图1、图2、图3所示，一种高压开关设备法兰连接装置，包括套管1、隔离开关2，套管1中间是铜导电件1.1，铜导电件1.1外部有套管绝缘层1.2，套管绝缘层1.2外部有套管半导电屏蔽层1.3；套管向下和向右方向有连接法兰。套管向下法兰的绝缘层1.2为外锥结构，与之对应的隔离开关法兰的绝缘层为内锥结构。外锥1.4和内锥2.1之间是锥形硅橡胶垫6，三者相互配合，起到绝缘和密封作用。隔离开关的极柱有4个连接法兰，后部是与电缆连接法兰，上部是与套管连接法兰，前面是与操动机构和安装板连接法兰，右侧是与断路器极柱连接法兰。隔离开关2中间是隔离真空灭弧室11，隔离真空灭弧室11静端固定有静端铜导电件，隔离真空灭弧室11动端有隔离开关动端铜件8，隔离开关动端铜件8与隔离真空灭弧室11通过软连接12导通。套管铜导电件1.1与隔离开关动端铜件8通过弹簧触指导通。隔离开关静端铜导电件、隔离真空灭弧室11、隔离开关动端铜导电件8外部有隔离开关绝缘层7，隔离开关绝缘层7外部有隔离开关半导电屏蔽层5。隔离开关法兰内锥2.1底部的绝缘层内有套管端均压件9，套管均压件9覆盖内锥面底部的锥形硅橡胶垫及其预留的形变空间，主要作用是均匀套管外锥面底部与内锥面底部的电场，避免残留空气电离从而提高绝缘能力，降低局部放电量。套管均压件9与隔离开关动端铜件8固定并导通。隔离开关极柱与断路器连接端的法兰内部有断路器端均压件10，其作用与套管端均压件9相同，均匀内锥底部连接部位的电场。
套管连接法兰的套管半导电屏蔽层1.3上有不锈钢外法兰3。如图4和图5所示，外法兰3为方形结构，包括外立板3.1和外横隔板3.3，外横隔板3.3固定在外立板3.1中部，外横隔板3.3中间有大于绝缘层的圆孔，外横隔板3.3四个角上固定有通孔嵌件3.2。通孔嵌件3.2的高度低于外立板3.1高度1-2毫米。外横隔板3.3上开有过孔3.4，便于压注时半导电屏蔽材料通过并包裹住外横隔板3.3。外法兰3的外立板3.1内表面、通孔嵌件3.2外表面、外横隔板3.3，均采用喷砂工艺打磨，提高与半导电屏蔽材料的粘合力。外立板3.1、通孔嵌件3.2、外横隔板3.3通过焊接固定。
隔离开关法兰的隔离开关半导电屏蔽层5内有不锈钢内法兰4。内法兰4为方形结构，其尺寸与外法兰3相同。内法兰4位于隔离开关半导电屏蔽层5内。如图6所示，内法兰4包括内立板4.1、内螺牙嵌件4.2、内横隔板4.3，内横隔板4.3固定在内立板4.1中部，内横隔板4.3四个角上固定有内螺牙嵌件4.2，内螺牙嵌件4.2的高度低于内立板1-2毫米。内横隔板4.3中间有大于绝缘层的圆孔，内横隔板4.3上有内过孔4.4。内立板4.1上有立板过孔4.5。内法兰4的内立板4.1表面、内螺牙嵌件4.2外表面、内横隔板4.3表面，均采用喷砂工艺打磨，提高与半导电屏蔽材料的粘合力。内立板4.1、内螺牙嵌件4.2、内横隔板4.3通过焊接固定。
外法兰3和内法兰4优选304#不锈钢，外立板3.1、外横隔板3.3、内立板4.1和内横隔板4.3所用不锈钢板的厚度3毫米。外法兰3高度30毫米，宽度210毫米。通孔嵌件3.2高度28毫米，内径12毫米。内螺牙嵌件4.2内径10毫米。外横隔板3.3中间的圆孔直径70毫米。内横隔板4.3中间的圆孔直径180毫米。
高压开关设备法兰连接装置的使用方法：首先用无水乙醇清洁隔离开关法兰的内锥绝缘层、套管法兰的外锥绝缘层和锥形硅橡胶垫；接着将锥形硅橡胶垫涂抹一层绝缘硅脂并放置到隔离开关法兰内锥绝缘层表面；然后在隔离开关动端铜件位于隔离开关内锥中部的凹槽内装上弹簧触指；再将套管法兰的导电铜件安装到隔离开关法兰内，与弹簧触指连接；最后对正外法兰和内法兰，用长杆螺栓穿过通孔嵌件拧入到内螺牙嵌件内，按对角拧入方式缓缓拧紧直至外立板和内立板紧密结合。
本发明的有益效果是：1、采用真空灭弧室和固体绝缘材料，缩小了开关的体积；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，提高了产品的寿命；3、外法兰和内法兰的设计提高了法兰连接的强度。
实施例2
外法兰3和内法兰4优选304#不锈钢，外立板3.1、外横隔板3.3、内立板4.1和内横隔板4.3所用不锈钢板的厚度6毫米。外法兰3高度30毫米，宽度210毫米。外横隔板3.3中间的圆孔直径140毫米。内法兰高度50毫米，宽度210毫米，内横隔板4.3中间的圆孔直径160毫米。
其余同实施例1。

Claims (2)

1.一种高压开关设备法兰连接装置，包括套管（1）、隔离开关（2），锥形硅橡胶垫（6），其特征在于：套管（1）中间是铜导电件（1.1），铜导电件（1.1）外部有套管绝缘层（1.2），套管绝缘层（1.2）外部有套管半导电屏蔽层（1.3）；套管半导电屏蔽层（1.3）内有外法兰（3），隔离开关半导电屏蔽层（5）内有内法兰（4）；外法兰（3）和内法兰（4）为方形结构，外形尺寸相同；外法兰（3）的套管绝缘层（1.2）为外锥结构，与之对应的内法兰（4）的隔离开关绝缘层（7）为内锥结构；外锥（1.4）和内锥（2.1）之间是锥形硅橡胶垫（6）；外法兰（3）包括外立板（3.1）、外横隔板（3.3）和通孔嵌件（3.2）；外横隔板（3.3）固定在外立板（3.1）中部，外横隔板（3.3）中间有大于套管绝缘层（1.2）的圆孔，外横隔板（3.3）四个角上固定有通孔嵌件（3.2）；内法兰（4）包括内立板（4.1）、内螺牙嵌件（4.2）、内横隔板（4.3），内横隔板（4.3）固定在内立板（4.1）中部，内横隔板（4.3）四个角上固定有内螺牙嵌件（4.2），内螺牙嵌件（4.2）的高度低于内立板（4.1）高度1-2毫米；内横隔板（4.3）中间有大于隔离开关绝缘层（7）的圆孔，内横隔板（4.3）上有内过孔（4.4）；内立板（4.1）上有立板过孔（4.5）。
2.如权利要求1所述高压开关设备法兰连接装置，其特征在于：通孔嵌件（3.2）的高度低于外立板（3.1）高度1-2毫米。
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