CN110350437B - 气体绝缘开关设备及其绝缘间隔件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体绝缘开关设备，包括：壳体，具有内部填充的绝缘气体和封装多个设备部件，所述设备部件包括：多个开关单元，每一个开关单元内包括多个开关装置，所述多个开关装置的布置方向与所述壳体的轴向方向平行；绝缘间隔件，设置在每两相邻的所述开关单元之间，且所述绝缘间隔件与所述绝缘间隔件两侧的所述开关装置保持间隔空间；其中，所述绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层和至少一层第二绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间。

Description

气体绝缘开关设备及其绝缘间隔件

技术领域

本发明涉及输电领域，更具体地涉及一种气体绝缘开关设备及其绝缘间隔件。

背景技术

柜式气体绝缘金属封闭开关设备(Cubicle Gas-Insulated Switchgear)简称为C-GIS，是高压GIS产品在中压领域的拓展。它是采用低气压的SF6气体、N2气体或混合气体作为开关设备的绝缘介质，用真空或SF6为灭弧介质，将母线、断路器、隔离开关等中压元件集中密闭在箱体中，综合运用现代绝缘技术、开断技术、制造技术、传感技术、数字技术生产的集智能控制、保护、监视、测量、通讯于一体的高新技术产品。具有体积小、重量轻、安全性好、可靠性高、能适应恶劣环境条件下使用等优点。

目前的气体绝缘开关是三相设置在一个封闭的气箱内，需要进行三相内部IAC额定值测试，需要增加相之间的距离提高VI/开关开断能力，需要增加导体的使用降低气箱内的导体的温度上升气箱。

常规的气体绝缘开关设备为在封闭的气箱内设置三相导体和开关，SF6气体或其他绝缘气体，其中，SF6等绝缘气体具有较强的绝缘性能，用于实现相与相之间和相与地之间的绝缘。为了减小相之间的距离，需要气箱内的各角落和相与相之间的电磁场最优化。也有在局部区域安装绝缘体/隔离件，这类绝缘体/隔离件不能阻止相之间电磁场给设备带来的不良影响，对于这种类型的气体绝缘开关设备，如果SF6等绝缘气体泄漏或类似原因，特别是一些新的包括SF6的混合气体泄漏，会因为绝缘性能大大降低导致相之间的短路，非常巨大能量的内部故障，需要开关具有高IAC承受额定值。

现有技术存在发生三相内部故障的可能，产生巨大能量，对操作者产生操作危险。开关断开能力受到相之间电磁场的影响。气箱箱内不良的气体循环，需要增加导体以满足热性能，以及气箱内无气体流动会容易导致混合气体分层。

发明内容

本发明一方面提供一种气体绝缘开关设备，包括：壳体，封装有多个设备部件，所述设备部件包括：多个开关单元，每一个所述开关单元与不同的一电气相关联；绝缘间隔件，设置在每两相邻的所述开关单元之间，且所述绝缘间隔件与所述绝缘间隔件两侧的所述开关单元保持间隔空间；其中，所述绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层和至少一层第二绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间。

本发明一方面提供一种气体绝缘开关设备，包括：壳体，封装有多个设备部件，所述设备部件包括：多个开关单元，每一个所述开关单元与不同的一电气相关联；绝缘间隔件，设置在每两相邻的所述开关单元之间，且所述绝缘间隔件与所述绝缘间隔件两侧的所述开关单元保持间隔空间；其中，所述绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层、至少一层第二绝缘材料层和至少一层中间绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，与所述至少一层中间绝缘材料层交错贴合形成复合层，所述复合层夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间。

本发明通过在相与相之间增加了三明治结构的绝缘间隔件，通过本发明这样的设置，可以实现内部故障仅发生在单相的相与地之间，最小内部故障能量，以及降低操作员的工作风险和财产损失。不仅如此，本发明提供的间隔件同时可以通过阻止相与相之间的相互电磁影响，降低相之间开关的断开过程的电弧扩散。

进一步地，每一个所述开关单元包括呈直线布置的多个开关装置，所述直线布置的方向与所述壳体的轴向方向平行。

进一步地，所述金属材料层具有向所述轴向方向的第一方向延伸的多个第一金属端子和向与所述第一方向相反的第二方向延伸的多个第二金属端子，所述第一金属端子和所述第二金属端子设置在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间夹置的区域之外。

进一步地，每一个所述第一金属端子与所述壳体内的顶部对应位置的第一固定座连接，每一个所述第二金属端子与所述壳体内的底部对应位置的第二固定座连接。

本发明通过在绝缘间隔件的内部设置金属材料层，可以实现将气箱内的热量通过气箱壳体带到外部环境中，从而改善热容量。

进一步地，所述壳体内部还包括绝缘气体，每一个所述绝缘间隔件设置有多个开口，以供所述壳体内部的所述绝缘气体的内部循环。

进一步地，还包括每一个所述绝缘间隔件的每两相邻所述第一金属端子之间的区域形成第一开口，和每两相邻所述第二金属端子之间的区域形成第二开口。

进一步地，还包括在所述绝缘间隔件上设置多个第三开口，所述多个第三开口的布置与至少一个所述开关装置的位置大致上在同一水平面上。

本发明通过在间隔件的顶部和底部设置开口，用于实现气体绝缘开关设备的气箱内的气体循环，从而避免混合气体沉积，改善气箱内的气流以降低温度。

本发明另一方面提供一种气体绝缘开关设备，包括：壳体，封装有多个设备部件，所述设备部件包括：多个开关单元，每一个所述开关单元与不同的一电气相关联；绝缘间隔件，设置在每两相邻的所述开关单元之间，且所述绝缘间隔件与所述绝缘间隔件两侧的所述开关单元保持间隔空间；其中，所述绝缘间隔件包括多个子绝缘间隔件，所述多个子绝缘间隔件之间通过电连接接地；每一个所述子绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层和至少一层第二绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间。

本发明另一方面提供一种气体绝缘开关设备，包括：壳体，封装有多个设备部件，所述设备部件包括：多个开关单元，每一个开关单元内包括多个开关单元，每一个所述开关单元与不同的一电气相关联；绝缘间隔件，设置在每两相邻的所述开关单元之间，且所述绝缘间隔件与所述绝缘间隔件两侧的所述开关单元保持间隔空间；其中，所述绝缘间隔件包括多个子绝缘间隔件，所述多个子绝缘间隔件之间通过电连接接地；其中，每一个所述子绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层、至少一层第二绝缘材料层和至少一层中间绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，与所述至少一层中间绝缘材料层交错贴合形成复合层，所述复合层夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间。

进一步地，每一个所述开关单元包括呈直线布置的多个开关装置，所述直线布置的方向与所述壳体的轴向方向平行。

进一步地，所述绝缘间隔件包括设置在上端的第一子绝缘间隔件，所述第一子绝缘间隔件包括的金属材料层具有向沿所述轴向的第一方向上延伸的多个第一金属端子，且所述第一金属端子设置在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间夹置的区域之外。

进一步地，所述绝缘间隔件包括设置在下端的第二子绝缘间隔件，所述第二子绝缘间隔件包括的金属材料层具有向与所述第一方向相反的第二方向上延伸的多个第二金属端子，且所述第二金属端子在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间夹置的区域之外。

进一步地，所述第一金属端子与所述壳体内的顶部对应位置的所述第一固定座连接，所述第二金属端子与所述壳体内的底部对应位置的第二固定座连接。

进一步地，所述壳体内部还包括绝缘气体，多个子绝缘间隔件之间形成多个开口，以供所述壳体内部的所述绝缘气体的内部循环。

进一步地，设置的多个子绝缘间隔件之间形成多个开口的位置与至少一个所述开关装置的位置大致上在同一水平面上。

进一步地，还包括每一个所述绝缘间隔件的两相邻的所述第一金属端子之间的区域形成第一开口，和两相邻的所述第二金属端子之间的区域形成第二开口。

进一步地，每一个所述子绝缘间隔件的端角部具有金属接触部。

进一步地，还包括金属固定件，用于连接两相邻的所述子绝缘间隔件且电连接接地，所述金属固定件包括金属块和多个螺栓，所述金属块包括第一开口槽和第二开口槽，所述第一开口槽和所述第二开口槽分别容纳相对设置连接的两个所述子绝缘间隔件；以及在所述第一开口槽中设置第一孔，和在所述第二开口槽中设置第二孔，其中，所述多个螺栓分别穿过所述第一孔和所述第二孔与对应地所述子绝缘间隔件的所述金属接触部连接。

本发明再一方面提供一种绝缘间隔件，用于设置在多相气体绝缘开关设备的每两相邻相之间，包括：所述绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层和至少一层第二绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间。

本发明又一方面提供一种绝缘间隔件，用于设置在多相气体绝缘开关设备的每两相邻相之间，包括：所述绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层、至少一层第二绝缘材料层和至少一层中间绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，与所述至少一层中间绝缘材料层交错贴合形成复合层，所述复合层夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间。

进一步地，所述金属材料层具有向第一方向延伸的第一金属端子和向与所述第一方向相反的第二方向延伸的第二金属端子，所述第一金属端子和所述第二金属端子设置在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间夹置的区域之外。

进一步地，所述绝缘间隔件的端角部具有金属接触部。

进一步地，其中，所述金属材料层采用材料为铝、不锈钢、非晶合金。

进一步地，所述绝缘材料层采用材料为环氧玻璃布层压板、环氧树脂、SMC复合材料或塑料。

附图说明

从本发明的各个方面的接合附图的以下详细说明中将更清楚地理解本发明的上述以及其他特征、方面和优势，其中：

图1A是根据本发明一实施例中气体绝缘开关设备立体结构示意图；

图1B是根据本发明另一实施例中气体绝缘开关设备立体结构示意图；

图2是根据本发明图1A的中的气体绝缘开关设备的平面结构示意图；

图3是根据本发明图2中的气体绝缘开关设备的局部结构放大示意图；

图4是根据本发明绝缘间隔件的立体结构示意图；

图5A是根据本发明图4一实施例中的绝缘间隔件沿X-X’剖线方向的剖面结构示意图；

图5B是根据本发明图4中另一实施例中的绝缘间隔件沿X-X’剖线方向的剖面结构示意图；

图6是根据本发明又一实施例中气体绝缘开关设备平面结构示意图；

图7A是根据本发明再一实施例中绝缘间隔件的立体结构示意图；

图7B是根据本发明一实施例的绝缘间隔件的平面结构示意图；

图7C是根据本发明图7B中绝缘间隔件的金属固定件部分的局部放大的侧面结构示意图；

图8A是根据本发明又一实施例中绝缘间隔件的平面结构示意图；

图8B是根据本发明图8A中绝缘间隔件的侧面结构示意图；

图9是根据本发明各个实施例中气体绝缘开关设备的三相总线的热量分布图。

具体实施方式

以下参照附图中示出的非限制性示例更加全面地说明本发明的实施例及其一些特征、优势和细节。众所周知的材料、加工技术等等的说明被省略以免非必要地使本发明的细节模糊。然而，应该理解的是详细说明和特定示例虽然示出了本发明的实施例，但是其仅以例示方式而非通过限制方式给出。在下述发明构思的精神和/或范围内，本领域技术人员从本发明中将更清楚地理解各种替代、改进、增加和/或布置。

如将从以下描述中理解的，本发明的提供的技术适用于1kV及以上的多相共箱式气体绝缘开关设备，与现有技术中采用单独的气箱封装以实现多相之间的电气绝缘高压设备相比，本发明提供的设备内部布置紧凑，产品尺寸相对较小，成本大幅减少。本发明提供的这种技术可以提供与现有共箱式气体绝缘设备相比具有最小化的内部故障功率。

图1A是根据本发明一实施例中气体绝缘开关设备立体结构示意图。结合参考平面图2，本发明提供一种气体绝缘开关设备，应用于输配电系统，其包括壳体100，以及封装有多个设备部件，所述设备部件包括第一开关单元211，第二开关单元212，第三开关单元213，每一个开关单元211，212，213与不同的一电气相关联，其中，每一个所述开关单元211，212，213包括呈直线布置的多个开关装置，所述直线布置的方向与所述壳体100的轴向方向平行。如图1A中所示，所述轴向方向可以是壳体100的水平轴方向D1，也可以是壳体100的垂直轴方向D2。

其中，所述壳体100可包括绝缘性气体250，所述绝缘性气体250可选择地为采用低气压的SF6气体、N2气体或混合气体，但本发明的所述壳体100内的填充气体不限于此，可替换地采用真空或空气等绝缘介质也可以应用于本发明的上述实施例中。

如图1A所示，本发明的设备部件包括每一开关单元内主要设置的开关装置220和导体221，其中，开关装置220包括隔离接地开关131和断路器132，导体221包括连接母线套管141中的母线、铜排142和连接出线套管144中的引出线等各功能元件。其中，所述断路器132可选择为真空断路器，母线141套管包括连接导电材料的母线和母线外部包覆绝缘材料的套管，出现套管144包括连接导电材料的引出线和引出线的外部包覆绝缘材料的套管(图未示)。所有的功能部件都密封在充有绝缘气体的壳体内，不易受外界环境的影响。

通常地三相气体绝缘开关设备的包括隔离接地开关131、断路器132的开关装置220、以及包括母线和铜排142，以及引出线的导体221等功能元件相对壳体呈左、中、右结构平行布置，且沿壳体100的轴向D方向上呈线型布置，可替换地，也可以布置为垂直与所述轴向D方向上呈线型布置。本发明提供的气体绝缘开关设备常规的实施方式中可通过断路器132可以绕一主轴旋转来实现线路的隔离和接地，实现了隔离接地开关131和断路器132的一体化结构设计。

图1B是根据本发明另一实施例中气体绝缘开关设备立体结构示意图；该实施例提供的气体绝缘开关设备结构与上述实施例结构大体结构相同，其区别在于开关装置220的替换为负荷开关133相关的功能元件。然而可理解的是，图1A和图1B的实施例用于说明本发明气体绝缘开关设备的特征，本发明不限于图1A和1B中示出的开关装置220的构造。

更详细地，本发明上述实施例中的气体绝缘开关设备都包括多个绝缘间隔件110，120，绝缘间隔件120设置在两相邻的第一开关单元211和第二开关单元212之间，绝缘间隔件120设置在两相邻的第二开关单元212和第三开关单元213之间。

图2是根据本发明图1A的中的气体绝缘开关设备的平面结构示意图。请参见图2，设置在第一开关单元211和第二开关单元212之间的绝缘间隔件110，120包括第一绝缘材料层321，金属材料层322和第二绝缘材料层323依次紧密贴合，且所述绝缘间隔件110，120与第一开关单元211的开关装置220保持第一间隔空间331，且与第二开关单元212的开关装置220保持第二间隔空间332。其中，每一个所述绝缘间隔件110，120中的金属材料层322以及气体绝缘开关设备的壳体100连接接地GND。

结合参见图2和图3，所述金属材料层322具有向所述轴向方向的第一方向延伸的多个第一金属端子261和向与所述第一方向相反的第二方向延伸的多个第二金属端子262，所述多个第一金属端子261和所述多个第二金属端子262在所述第一绝缘材料层321和所述第二绝缘材料层323之间夹置的区域之外。

其中，每一个所述第一金属端子与所述壳体内的顶部对应位置的第一固定座271连接，每一个所述第二金属端子与所述壳体内的底部对应位置的第二固定座272连接。可选择地，所述连接的方式可以是焊接或螺栓连接等固定连接方式。

本发明通过设置绝缘间隔件中的金属材料层接地，可以实现当气体泄漏或混合气体沉积等情况发生时，仅会导致三相中的一相对地故障，产生的故障能量小，以及开关能快速打开以避免三相接地内部故障。本发明提供的技术对气体绝缘开关设备强度要求降低，可以减少成本和提升安全性能。

不仅如此，本发明通过在气体绝缘开关设备的三相之间设置绝缘间隔件中的金属材料层接地，接地的金属材料层322可以切断相与相之间电磁场230中的电磁线，还可以实现相邻的相之间开关断开产生的电弧240不会扩散，从而使开关的断开能力大幅提升。同时，由于绝缘间隔件强大的绝缘能力，以及仅引起单相对地电压，因此不会增加气体绝缘开关设备的体积。

反观常规的气体绝缘开关设备，包括三相共箱式封装全部功能电子气件的封闭气箱壳体，内部充满绝缘气体，如果发生气体泄漏或混合气体沉积，将导致三相之间和三相分别对地的短路而引起的内部故障，将产生非常巨大的能量，以及开关必须具备较高的电弧耐受额定值。

此外，常规的气体绝缘设备中的开关在打开时，在三相的功能元件之间会产生电弧扩散，或者是由于强大的电磁场效应导致开关打开失败，甚至是导致电气元件被烧损。

再参见图2，本发明提供的气体绝缘设备中，在两开关单元之间设置的每一个所述绝缘间隔件布置有多个开口281，282，283，284，以供所述壳体内部的相之间的所述绝缘气体的内部循环。作为一实施例，每一个所述绝缘间隔件110，120沿第一方向延伸的至少两个第一金属端子261之间的第一区域S1形成第一开口281，所述绝缘间隔件110，120沿与第一方向相反的第二方向延伸的至少两个第二金属端子262之间的第二区域S2形成第二开口282。

可选择地，本发明还可以包括在所述绝缘间隔件上设置任意形状的多个第三开口，所述第三开口与至少一个所述开关装置220的位置大致上在同一水平面上。

本发明通过在气体绝缘开关设备的壳体的顶部和底部设开口的绝缘间隔板，可实现更好地利于壳体的气体流通，避免混合气体沉积，改善壳体内气流动减小温度上升。不仅如此，绝缘间隔板包括的金属材料板还可以将壳体内的热量通过传导形式传达到壳体将热量散发到周围大气中，实现设备的热容量改进。

反观常规的气体绝缘开关设备，包括三相共箱式封装全部功能电子气件的封闭气箱壳体，内部充满绝缘气体，设备的相之间电磁相互影响，邻近效应造成电流传导效率低，温升高，同时，气流集中在整个气箱内部，无压力差，无明显气流循环，易使绝缘气体分层、沉降或分解，从而导致其绝缘性能下降。

图4是根据本发明一实施例的绝缘间隔件的立体结构示意图。如图4所示，本发明提供的绝缘间隔件110，具有三明治结构绝缘接地绝缘间隔件，根据气体绝缘开关设备内部空间设计，可以任意裁剪所需的平面形状。

图5A是根据本发明图4一实施例中的绝缘间隔件沿X-X’剖线方向的剖面结构示意图。结合参考图4和图5A，每一个绝缘间隔件110可选择地包括所述金属材料层522具有在所述第一绝缘材料层521和所述第二绝缘材料层523之间夹置的区域之外，向所述轴向D方向的第一方向延伸的在两端角设置的两个第一金属端子411，412，和向与所述第一方向相反的第二方向延伸在两端角设置的两个第二金属端子413，414。所述金属材料层522连接接地GND。

作为本发明的另一实施例，如图5B所示，本发明提供的绝缘间隔件110可选择地包括第一绝缘材料层531，中间绝缘材料层533和第二绝缘材料层535，以及两层金属材料层532，534，其中，两层金属材料层532，534与中间绝缘材料层533紧密贴合形成复合件，所述复合件夹置于所述第一绝缘材料层531和所述第二绝缘材料层535之间。所述两层金属材料层532，534用于连接气箱壳体接地。

然而上述实施例公开的绝缘间隔件并不作为本发明请求保护范围的限制，在本发明的各个实施例中使用的绝缘间隔件也可以是中间有多层绝缘层、或多层金属板，在外面两侧是绝缘材压制、浇注等的绝缘层。由于绝缘材料层，如环氧玻璃布层压制的金属材料层不能太厚，太厚的话双面的绝缘层粘合强度上不去，不是保证粘合。金属板过薄在内部故障电流大的情况下会烧穿，因此采用两层或多层金属板可以避免烧穿金属板造成相间燃弧而导致事故范围扩大。

在本发明的各个实施例中，所述绝缘材料层采用的绝缘材料为环氧树脂。固体绝缘层采用环氧玻璃布层压板、环氧、SMC等热固性材料、或塑料等热缩性材料，具有足够的绝缘强度>20KV/mm，耐热F级(>155度)及以上、阻燃V0级及抗电弧性能好的材料。所述金属材料层采用非导磁金属材料，铝、不锈钢、非晶合金等。

在本发明的各个实施例中，所述绝缘材料层的制作通常在至少一层以上的金属材料层两侧设置至少一层以上的绝缘材料层，所述金属材料层和所述绝缘材料层通过大型的层压设备将多层层压在一起。该层压设备必须保证在多层材料层的每两层之间没有任何气体。可以减少部分放电效应，以及在电气和机械性能方面有非常好的绝缘性能。

图6是根据本发明又一实施例中气体绝缘开关设备平面结构示意图。该实施例提供的气体绝缘开关设备与上述实施例提供的设备结构大致相同，相同部分的结构不再赘述。其区别仅在于绝缘间隔件的结构不同。下面对该实施例中布置的绝缘间隔件作详细描述。

该实施例提供的气体绝缘开关设备包括：具有内部填充绝缘气体的壳体，以及封装多个设备部件，所述设备部件包括：多个开关单元(图未示)，每一个开关单元内包括所述呈线型布置两个开关装置，例如，隔离接地开关131和断路器132，且与所述壳体的轴向方向平行。

更为详细地，如图6所示，设置在两相邻的所述开关单元之间的绝缘间隔件，具有分级设置的第一子绝缘间隔件610和第二子绝缘间隔件620，所述多个子绝缘间隔件之间由金属固定件(图未示)连接接地，以及每一个所述绝缘间隔件包括的分级设置的第一子绝缘间隔件610和第二子绝缘间隔件620之间形成分级开口661，662。

其中，由于开关发热功率最大，因此分级设置的两个子绝缘间隔件之间形成的分级开口的位置与至少一个所述开关装置的位置大致上在同一水平面上，该设置位置内部故障风险小，且使发热大的元件热量导向到外侧冷却。并且不会对相间导体产生的电磁场屏蔽产生影响，同时可以供所述壳体内部的所述绝缘气体的内部循环。

作为一实施例，所述第一子绝缘间隔件610沿所述第一方向延伸的两个金属端子之间的第一区域S1形成第一开口633，634，所述第一子绝缘间隔件610沿所述第一方向相反的第二方向延伸的两个金属端子之间的第二区域S2形成第二开口631，632。

图7A是根据本发明再一实施例中绝缘间隔件的立体结构示意图。该实施例提供的绝缘间隔件与上述实施例提供的绝缘间隔件的层间结构设置大致相同，相同部分的结构不再赘述。下面详细描述本实施例中的绝缘间隔件的不同之处。

结合参考图7A和图7B，本发明该实施例提供的绝缘间隔件包括分级设置在上端的第一子绝缘间隔件710，所述第一子绝缘间隔件包括的金属材料层具有在所述第一绝缘材料层(图未示)和所述第二绝缘材料层(图未示)之间夹置的区域之外，向沿所述轴向的第一方向上延伸的两个第一金属端子741，742。

并且所述绝缘间隔件包括分级设置在下端的第二子绝缘间隔件720，所述第二子绝缘间隔件720包括的金属材料层(图未示)具有在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间夹置的区域之外，向与所述第一方向相反的第二方向上延伸的多个第二金属端子743，744。

再回参见图6，所述第一金属端子741，742与所述壳体内的顶部对应位置的所述第一固定座(图未示)连接，所述第二金属端子743，744与所述壳体内的底部对应位置的第二固定座(图未示)连接。可选择地，所述连接的方式可以是焊接或螺栓连接等固定连接方式。

图7B是根据本发明图7中绝缘间隔件的平面结构示意图。如图7所示，作为一实施例，每一个所述子绝缘间隔件的用于相互连接的端角部的所述绝缘材料层被去除以露出金属材料层的区域形成金属接触部751，752，以及在两个相对设置的所述金属接触部751，752之间，两个对接的所述子绝缘间隔件相对区间形成分级开口760。

图7C是根据本发明图7中绝缘间隔件中的金属固定件部分的局部结构放大示意图。如图7C所示，所述金属固定件包括金属块730和多个螺栓733，734，所述金属固定块730包括朝所述第一方向凹入的第一开口槽732，和朝所述第二方向凹入的第二开口槽731，所述第一开口槽732和所述第二开口槽731分别容纳相对设置连接的所述第一子绝缘间隔件710和所述第二子绝缘间隔件720；以及在所述第一开口槽732的外侧设置第一孔(图未示)，和在所述第二开口槽的外侧设置第二孔(图未示)，所述螺栓733穿过所述第一孔与相应地第一子绝缘间隔件710的所述金属接触部751连接，以及所述螺栓734穿过所述第二孔与相应地第二子绝缘间隔件720的所述金属接触部752连接，可选择地，第一孔或第二孔为螺纹孔。

本发明在增加绝缘接地间隔件，可以带来以下技术效果：壳体内部的三相内，如果气体泄漏或混合气体沉积会引起三相之间短路从而导致内部故障和巨大的能量，需要开关必须具有耐受电弧的额定值。

本发明通过增加接地间隔件，可以实现当气体泄漏或混合气体沉积等情况发生时，仅会导致一相对地故障，能量小，以及开关能快速打开以避免三相接地内部故障。由此开关设备强度要求降低，可以减少成本和提升安全性能。

在常规的气体绝缘开关中，在开关断开时，电弧可能扩散，以及由于电磁效应产生开关断开失败。本发明通过在封闭的三相之间增加绝缘接地间隔件，接地导电层可以切断电磁线，由此电弧不会影响临近的相，可以改善断开容量。

图8A是根据本发明又一实施例中绝缘间隔件的平面结构示意图。结合参考图8A和图8B，该实施例提供的绝缘间隔件与上述实施例提供的绝缘间隔件的层间结构设置大致相同，相同部分的结构不再赘述。其不同之处在于该实施例提供的绝缘间隔件为两个分级设置，其包括，第一子绝缘间隔件710，中间绝缘间隔件700和第二子绝缘间隔件720，所述第一子绝缘间隔件710与所述中间绝缘间隔件700之间通过金属固定件730连接接地，且在以及在两个相对设置的所述金属接触部751，752之间，两个对接的所述第一子绝缘间隔件710与所述中间绝缘间隔件700之间相对区间形成第一分级开口771。

所述第二子绝缘间隔件720与所述中间绝缘间隔件700之间通过金属固定件740连接接地。且在以及在两个相对设置的所述金属接触部753，754之间，两个对接的所述第二子绝缘间隔件720与所述中间绝缘间隔件700之间相对区间形成第二分级开口772。

同样地，由于开关发热功率最大，因此分级设置的多个子绝缘间隔件之间形成多个分级开口的位置与至少一个所述开关装置的位置大致上在同一水平面上，该设置位置内部故障风险小，且使发热大的元件热量导向到外侧冷却。并且不会对相间导体产生的电磁场屏蔽产生影响，同时可以供所述壳体内部的所述绝缘气体的内部循环。

本发明通过设置分级开口可以实现气体流动，用于更好的减少开关和母线的温度。改善混合气体的绝缘性能以避免混合气体的沉积和分解。在相之间设置的导体材料层板同时可以更好的吸收热量，以及将热量通过气箱的表面散布到外部环境中。

图9是根据本发明各个实施例中气体绝缘开关设备的三相总线的热量分布图。结合参考图2和图8，本发明提供的气体绝缘开关设备包括的第一电气相，第二电气相，第三电气相中包括的总线所产生的热量如图中曲线所示，其中，中间第二开关单元212产生的热量聚集最高。

同时，当相邻相中的导体221流过电流时，会产生可变磁场，从而形成邻近效应，如果邻近效应发生在绕组层间时，其危害性是很大的。邻近效应中的涡流是由相邻绕组层电流的可变磁场引起的，而且涡流的大小随绕组层数的增加按指数规律递增。

本发明通过设置绝缘隔离层，其包括的金属材料层可切断电磁线，降低邻近效应的影响，提高导电效率，降低温升。此外，还可以实现开关开断能力得到改善，且只可能发生相对地短路/内部故障，不会发生三相短路、三相内部燃弧故障。不需要采用太多的导体用于散热问题，由此可以降低成本。

虽然本发明已结合仅有限数量的实施例进行了详细说明，但是应该易于理解的是本发明不限于这些公开的实施例。相反地，本发明可被改进以结合之前未描述但与本发明的精神和范围相匹配的任何数量的变动、改变、替代物或等同装置。另外，虽然已经对本发明的各个实施例进行了说明，但是可以理解，本发明的方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明不视为由上述说明书限制，而仅由随附权利要求书的范围所限制。

该书面说明书利用示例，包括最佳方式，并且还使得本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可获得专利的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有并非不同于权利要求的字面语言的构造元件，或者这些其他示例包括与权利要求的字面语言无实质性区别的等同构造元件，则这些其他示例确定为在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种气体绝缘开关设备，其特征是，所述气体绝缘开关设备包括：

壳体，封装有多个设备部件，所述设备部件包括：

多个开关单元，所述多个开关单元中的每一个开关单元与不同的一电气相关联；

绝缘间隔件，设置在每两相邻的所述开关单元之间，且所述绝缘间隔件与所述绝缘间隔件两侧的所述开关单元保持间隔空间；

其中，所述绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层和至少一层第二绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间，并且

其中，所述至少一层金属材料层具有向所述壳体的轴向方向的第一方向延伸的多个第一金属端子和向与所述第一方向相反的第二方向延伸的多个第二金属端子。

2.一种气体绝缘开关设备，其特征是，所述气体绝缘开关设备包括：

壳体，封装有多个设备部件，所述设备部件包括：

多个开关单元，所述多个开关单元中的每一个开关单元与不同的一电气相关联；

绝缘间隔件，设置在每两相邻的所述开关单元之间，且所述绝缘间隔件与所述绝缘间隔件两侧的所述开关单元保持间隔空间；

其中，所述绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层、至少一层第二绝缘材料层和至少一层中间绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，与所述至少一层中间绝缘材料层交错贴合形成复合层，所述复合层夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间。

3.根据权利要求1或2所述的气体绝缘开关设备，其特征是，所述多个开关单元中的每一个开关单元包括呈直线布置的多个开关装置，所述直线布置的方向与所述壳体的所述轴向方向平行。

4.根据权利要求3所述的气体绝缘开关设备，其特征是，所述第一金属端子和所述第二金属端子设置在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间夹置的区域之外。

5.一种气体绝缘开关设备，其特征是，所述气体绝缘开关设备包括：

壳体，封装有多个设备部件，所述设备部件包括：

多个开关单元，所述多个开关单元中的每一个开关单元与不同的一电气相关联；

绝缘间隔件，设置在每两相邻的所述开关单元之间，且所述绝缘间隔件与所述绝缘间隔件两侧的所述开关单元保持间隔空间；

其中，所述绝缘间隔件包括多个子绝缘间隔件，所述多个子绝缘间隔件之间通过电连接接地；

所述多个子绝缘间隔件中的每一个子绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层、至少一层第二绝缘材料层和至少一层中间绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，与所述至少一层中间绝缘材料层交错贴合形成复合层，所述复合层夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间。

6.根据权利要求5所述的气体绝缘开关设备，其特征是，所述多个开关单元中的每一个开关单元包括呈直线布置的多个开关装置，所述直线布置的方向与所述壳体的轴向方向平行。

7.根据权利要求5所述的气体绝缘开关设备，其特征是，所述绝缘间隔件包括设置在上端的第一子绝缘间隔件，所述第一子绝缘间隔件包括的金属材料层具有向沿所述壳体的轴向方向的第一方向上延伸的多个第一金属端子，且所述第一金属端子设置在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间夹置的区域之外。

8.根据权利要求5所述的气体绝缘开关设备，其特征是，所述绝缘间隔件包括设置在下端的第二子绝缘间隔件，所述第二子绝缘间隔件包括的金属材料层具有向与所述壳体的轴向方向的第一方向相反的第二方向上延伸的多个第二金属端子，且所述第二金属端子在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间夹置的区域之外。

9.一种绝缘间隔件，其特征是，所述绝缘间隔件用于设置在多相气体绝缘开关设备的每两相邻相之间，并且所述绝缘间隔件包括：

所述绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层和至少一层第二绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间，并且

其中，所述至少一层金属材料层具有向壳体的轴向方向的第一方向延伸的多个第一金属端子和向与所述第一方向相反的第二方向延伸的多个第二金属端子。

10.一种绝缘间隔件，其特征是，所述绝缘间隔件用于设置在多相气体绝缘开关设备的每两相邻相之间，并且所述绝缘间隔件包括：

所述绝缘间隔件包括至少一层第一绝缘材料层、至少一层第二绝缘材料层和至少一层中间绝缘材料层，以及至少一层金属材料层，与所述至少一层中间绝缘材料层交错贴合形成复合层，所述复合层夹置在所述至少一层第一绝缘材料层和所述至少一层第二绝缘材料层之间。

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