CN111725728A - 气体绝缘开关设备及筒体组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体绝缘开关设备及筒体组件，气体绝缘筒体组件包括由至少两个筒体围成的封闭气室和设置在封闭气室内的导电杆，气体绝缘筒体组件还包括固定在筒体上以支撑导电杆的绝缘支撑板，筒体上设有与相邻筒体连接的筒体法兰，相连接的筒体法兰密封配合，至少一个筒体的筒体法兰具有与相邻筒体的筒体法兰密封配合的密封配合部和与绝缘支撑板连接的支撑板连接部，所述密封配合部和支撑板连接部沿筒体的径向方向布置，且密封配合部设置在支撑板连接部的外侧。与现有技术中需要保证两个筒体法兰与绝缘支撑板之间两个密封面的密封相比，减少了一个密封面，降低了气室的漏气风险。

Description

气体绝缘开关设备及筒体组件

技术领域

本发明涉及一种气体绝缘开关设备及筒体组件。

背景技术

随着我国电力事业的发展和电网建设步伐的加快，SF₆气体绝缘金属封闭气体绝缘开关设备(以下简称为GIS)也得到了广泛地应用。绝缘支撑板作为GIS设备的关键组件，对产品的长期带电性能影响重大，据统计，由于绝缘件原因导致的停电事故占40％左右。绝缘支撑板一般由中心嵌件、金属法兰和连接中心嵌件与金属法兰的绝缘板等组成，在GIS中主要起到气室区分、导体支撑、耐受主绝缘、耐受正常及短路电流等重要作用。按作用划分，绝缘支撑板主要分为通气式绝缘支撑板和不通气式绝缘支撑板，不通气式绝缘支撑板具备分割相邻气室的作用；按形状划分，绝缘支撑板常规有盆式绝缘支撑板和板式绝缘支撑板两种，盆式绝缘支撑板由于爬电距离较大，一般用于252kV及以上的电压等级的GIS产品；按结构划分，绝缘支撑板有带金属法兰和不带金属法兰的，带金属法兰的绝缘支撑板能保证相邻筒体外壳的可靠导电，便于工程接地设计。

现有的GIS设备中，导电杆均处于充有SF₆气体的筒体内，相邻的导电杆之间通过绝缘支撑板的中心嵌件导电连接和支撑，为方便绝缘支撑板、筒体之间的固定，筒体上设有筒体法兰，绝缘支撑板上设有与筒体法兰对接的支撑板法兰。在进行导电杆的导电连接和固定时，先将绝缘支撑板的中心嵌件分别与两个导电杆导电连接，然后将绝缘支撑板的支撑板法兰固定在两个筒体法兰之间，为保证电网安全，筒体法兰与支撑板法兰对接处均需要保证密封性。而绝缘支撑板的绝缘板存在长期带电老化现象，最终会导致绝缘支撑板沿面闪络、密封面漏气等问题，给电网的安全生产和运行带来风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体绝缘开关设备，以解决现有技术中绝缘支撑板密封面容易漏气，造成电网运行风险高的问题；本发明的目的还在于提供一种解决上述问题的气体绝缘筒体组件。

本发明的气体绝缘筒体组件的技术方案：

气体绝缘筒体组件包括由至少两个筒体围成的封闭气室和设置在封闭气室内的导电杆，气体绝缘筒体组件还包括固定在筒体上以支撑导电杆的绝缘支撑板，筒体上设有与相邻筒体连接的筒体法兰，相连接的筒体法兰密封配合，至少一个筒体的筒体法兰具有与相邻筒体的筒体法兰密封配合的密封配合部和与绝缘支撑板连接的支撑板连接部，所述密封配合部和支撑板连接部沿筒体的径向方向布置，且密封配合部设置在支撑板连接部的外侧。

本发明的有益效果：相邻的筒体法兰通过密封配合部连接并密封配合，绝缘支撑板通过支撑板连接部固定在密封配合部内侧，在进行绝缘支撑板、筒体之间的固定时，先将绝缘支撑板固定在筒体法兰的支撑板连接部，然后将两个筒体法兰密封配合固定。只需保证两个筒体法兰连接处的密封性，即可保证气室的密封性，不需要对绝缘支撑板和筒体法兰连接处进行密封。与现有技术相比，减少了一个密封面，降低了气室的漏气风险。另外，绝缘支撑板与筒体法兰之间不存在密封关系，也会相对降低对绝缘支撑板与筒体法兰连接面加工精度要求。解决了现有技术中绝缘支撑板的密封面容易漏气，造成电网运行风险高的问题。

为方便绝缘支撑板与支撑板连接部的固定连接，本方案中相邻筒体法兰围成有容纳绝缘支撑板的容纳槽，相邻筒体法兰中至少一个上设有围成所述容纳槽的缺口，绝缘支撑板固定在容纳槽的侧壁上，与绝缘支撑板固定的容纳槽的侧壁构成所述的支撑板连接部。在筒体法兰上设置缺口，不需要在筒体或筒体法兰上增加其他用于固定绝缘支撑板的固定结构，筒体的加工方便。

为方便绝缘支撑板与筒体法兰的固定，本方案中与绝缘支撑板连接的筒体法兰上设置有所述的缺口。绝缘支撑板连接在缺口处，方便对绝缘支撑板进行定位和固定。

为增加绝缘支撑板与筒体法兰电气连接的稳定性，本方案中所述绝缘支撑板包括绝缘板和与绝缘板连接的金属连接板，所述绝缘支撑板通过金属连接板与支撑板连接部连接。绝缘板固定在金属连接板上，金属连接板与筒体法兰固定连接，实现绝缘支撑板与筒体稳定的电气连接。

考虑到绝缘支撑板与筒体法兰连接处的结构强度，本方案中所述绝缘板与金属连接板可拆连接。金属连接板与绝缘板分体设置，可有效保证绝缘板与金属连接板连接处的稳定性，增加连接处的结构强度。

为方便金属连接板与绝缘板、支撑板连接部的连接，本方案中所述金属连接板上与支撑板连接部连接的支撑板连接部配合面和与绝缘板连接的绝缘板配合面处于金属连接板的同一侧。这样安装人员在金属连接板的同侧即可进行金属连接板与筒体法兰、绝缘板与筒体法兰的连接，连接方便。

为防止金属连接板与绝缘板、筒体法兰连接处的尖端放电现象，本方案中所述金属连接板上设有供固定连接金属连接板与绝缘板的螺纹紧固件穿过的绝缘板连接孔和供固定连接金属连接板与筒体法兰的螺纹紧固件穿过的法兰连接孔，所述绝缘板连接孔和法兰连接孔中至少一个为沉孔结构。沉孔结构可避免螺纹紧固件外漏，避免尖端放电现象，保证所述筒体组件的电气性能。

为节省材料，本方案中所述导电杆通过绝缘支撑板吊装在密封气室内，这样绝缘支撑板只需设置为块状结构，不需要加工为环形结构，减少了绝缘支撑板的材料，且减少了筒体法兰与绝缘支撑板的连接面，相应减少了连接结构数量。

为保证绝缘支撑板的结构强度，本方案中所述绝缘支撑板沿筒体轴向方向的投影为扇形，以使绝缘支撑板两侧的筒体连通，绝缘支撑板的形状可有效保证绝缘支撑板的结构强度，保证绝缘支撑板对导电杆的稳定支撑。

本发明的气体绝缘开关设备的技术方案：

气体绝缘开关设备包括开关主体和筒体组件，所述筒体组件包括由至少两个筒体围成的封闭气室和设置在封闭气室内的导电杆，所述筒体组件还包括固定在筒体上以支撑导电杆的绝缘支撑板，筒体上设有与相邻筒体连接的筒体法兰，相连接的筒体法兰密封配合，至少一个筒体的筒体法兰具有与相邻筒体的筒体法兰密封配合的密封配合部和与绝缘支撑板连接的支撑板连接部，所述密封配合部设置在支撑板连接部的外侧。

本发明的有益效果：相邻的筒体法兰通过密封配合部连接并密封配合，绝缘支撑板通过支撑板连接部固定在密封配合部内侧，在进行绝缘支撑板、筒体之间的固定时，先将绝缘支撑板固定在筒体法兰的支撑板连接部，然后将两个筒体法兰密封配合固定。只需保证两个筒体法兰连接处的密封性，即可保证气室的密封性，不需要对绝缘支撑板和筒体法兰连接处进行密封。与现有技术相比，减少了一个密封面，降低了气室的漏气风险。另外，绝缘支撑板与筒体法兰之间不存在密封关系，也会相对降低对绝缘支撑板与筒体法兰连接面加工精度要求。解决了现有技术中绝缘支撑板的密封面容易漏气，造成电网运行风险高的问题。

为方便绝缘支撑板与支撑板连接部的固定连接，本方案中相邻筒体法兰围成有容纳绝缘支撑板的容纳槽，相邻筒体法兰中至少一个上设有围成所述容纳槽的缺口，绝缘支撑板固定在容纳槽的侧壁上，与绝缘支撑板固定的容纳槽的侧壁构成所述的支撑板连接部。在筒体法兰上设置缺口，不需要在筒体或筒体法兰上增加其他用于固定绝缘支撑板的固定结构，筒体的加工方便。

为方便绝缘支撑板与筒体法兰的固定，本方案中与绝缘支撑板连接的筒体法兰上设置有所述的缺口。绝缘支撑板连接在缺口处，方便对绝缘支撑板进行定位和固定。

为增加绝缘支撑板与筒体法兰电气连接的稳定性，本方案中所述绝缘支撑板包括绝缘板和与绝缘板连接的金属连接板，所述绝缘支撑板通过金属连接板与支撑板连接部连接。绝缘板固定在金属连接板上，金属连接板与筒体法兰固定连接，实现绝缘支撑板与筒体稳定的电气连接。

考虑到绝缘支撑板与筒体法兰连接处的结构强度，本方案中所述绝缘板与金属连接板可拆连接。金属连接板与绝缘板分体设置，可有效保证绝缘板与金属连接板连接处的稳定性，增加连接处的结构强度。

为方便金属连接板与绝缘板、支撑板连接部的连接，本方案中所述金属连接板上与支撑板连接部连接的支撑板连接部配合面和与绝缘板连接的绝缘板配合面处于金属连接板的同一侧。这样安装人员在金属连接板的同侧即可进行金属连接板与筒体法兰、绝缘板与筒体法兰的连接，连接方便。

为防止金属连接板与绝缘板、筒体法兰连接处的尖端放电现象，本方案中所述金属连接板上设有供固定连接金属连接板与绝缘板的螺纹紧固件穿过的绝缘板连接孔和供固定连接金属连接板与筒体法兰的螺纹紧固件穿过的法兰连接孔，所述绝缘板连接孔和法兰连接孔中至少一个为沉孔结构。沉孔结构可避免螺纹紧固件外漏，避免尖端放电现象，保证所述筒体组件的电气性能。

为节省材料，本方案中所述导电杆通过绝缘支撑板吊装在密封气室内，这样绝缘支撑板只需设置为块状结构，不需要加工为环形结构，减少了绝缘支撑板的材料，且减少了筒体法兰与绝缘支撑板的连接面，相应减少了连接结构数量。

为保证绝缘支撑板的结构强度，本方案中所述绝缘支撑板沿筒体轴向方向的投影为扇形，以使绝缘支撑板两侧的筒体连通，绝缘支撑板的形状可有效保证绝缘支撑板的结构强度，保证绝缘支撑板对导电杆的稳定支撑。

附图说明

图1为本发明的气体绝缘筒体组件的具体实施例的结构示意图；

图2为图1中的A向视图；

图3为图1中B处的局部放大图；

图4为图1中绝缘板的结构示意图；

图5为图4的左视图的剖视图；

图6为图1中金属连接板的结构示意图；

图7为图6的左视图的剖视图。

图中：1-第一筒体，2-第二筒体，3-筒体连接螺栓，4-L形缺口，5-绝缘支撑板，6-第一触指座，7-第二触指座，8-第一导电杆，9-第二导电杆，10-金属连接板，11-密封圈，12-绝缘板连接螺栓，13-法兰连接螺栓，14-第一筒体法兰，21-第二筒体法兰，51-中心嵌件，52-嵌装螺母，53-绝缘板，101-绝缘板连接孔，102-法兰连接孔，103-密封槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的气体绝缘筒体组件的具体实施例，如图1所示，气体绝缘筒体组件包括由第一筒体1和第二筒体2围成的封闭气室，第一筒体1和第二筒体2内分别设有第一导电杆8和第二导电杆9。气体绝缘筒体组件还包括固定在筒体上以支撑两导电杆的绝缘支撑板5，如图4和图5所示，绝缘支撑板5包括绝缘板53和嵌装在绝缘板53上的中心嵌件51，第一导电杆8和第二导电杆9通过中心嵌件51导电连接。第一筒体1上设有与第二筒体2连接的第一筒体法兰14，第二筒体2上对应设有与第一筒体法兰14连接的第二筒体法兰21。第一筒体法兰14具有密封配合部和设置在密封配合部内侧的支撑连接部，绝缘支撑板5连接在第一筒体法兰14的支撑连接部上，第二筒体法兰21与第一筒体法兰14的密封配合部通过筒体连接螺栓3连接并密封配合，以保证封闭气室的密封性。在进行绝缘支撑板、筒体之间的固定时，先将绝缘支撑板固定在筒体法兰的支撑板连接部，然后将两个筒体法兰密封配合固定。只需保证两个筒体法兰连接处的密封性，即可保证气室的密封性，不需要对绝缘支撑板和筒体法兰连接处进行密封。与现有技术相比，减少了一个密封面，降低了气室的漏气风险。另外，绝缘支撑板与筒体法兰之间不存在密封关系，也会相对降低对绝缘支撑板与筒体法兰连接面加工精度要求。显著降低了现有技术中绝缘支撑板的密封面的漏气风险，解决了现有技术中绝缘支撑板密封面容易漏气，造成电网运行风险高的问题。

如图1所示，为方便两导电杆与绝缘支撑板5的导电连接，本实施例中第一导电杆8与中心嵌件51之间导电连接有第一触指座6，第一触指座6与第一导电杆8之间设有弹簧触指；第二导电杆9与中心嵌件51之间导电连接有第二触指座7，第二触指座7与第二导电杆9之间设有弹簧触指。具体的，中心嵌件51与第一触指座6、中心嵌件51与第二触指座7分别通过螺纹紧固件固定，实现中心嵌件51与第一触指座、第二触指座7的导电连接；第一导电杆8与第一触指座6、第二导电杆9与第二触指座7之间分别通过相应的弹簧触指导电连接，实现第一导电杆8和第二导电杆9之间的导电连接。上述螺纹紧固件具体的可为螺钉或螺栓。

在其他实施例中导电杆可直接与中心嵌件导电连接。本实施例中，触指座与导电杆的接触面采用镀银工艺处理，减小中心嵌件和触指座间的接触电阻，从而可以承受长期电流而不至于发热严重；触指座和导电杆需要镀银以满足通流要求；同时为便于装配，弹簧触指也可由梅花触指等导流元件代替；另外，导电杆的端部应圆滑过渡，防止其对绝缘支撑板5造成尖端放电。

如图1和图2所示，支撑板连接部为设置在第一筒体法兰14上的缺口，第二筒体法兰21与第一筒体法兰14的缺口围成容纳绝缘支撑板5的容纳槽。为方便绝缘支撑板5与支撑板连接部的连接，本实施例中的缺口为L形缺口4，绝缘支撑板5固定在L形缺口4的平行于第一筒体1的径向方向的面上。通过在第一筒体法兰14上设置L形缺口4，避免了在筒体或筒体法兰上增加其他用于固定绝缘支撑板5的固定结构，方便筒体的加工。另外，绝缘支撑板5连接在L形缺口4处，方便对绝缘支撑板5进行定位。在其他实施例中，第一筒体法兰上的缺口也可为弧形缺口；也可在第一筒体法兰和第二筒体法兰上均设置围成容纳槽的缺口；也可在筒体上设置沿筒体法兰延伸并伸入密封气室内的法兰连接板，绝缘支撑板连接在法兰连接板上；第一筒体法兰和第二筒体法兰上也可不设置容纳槽，绝缘支撑板直接连接在第一筒体法兰或第二筒体法兰的内侧壁上；绝缘支撑板也可连接在围成容纳槽的第二筒体法兰上。

如图3所示，本实施例中的绝缘支撑板还包括与绝缘板53可拆连接的金属连接板10，绝缘支撑板5通过金属连接板10与L形缺口4连接。如图6和图7所示，金属连接板10上设有绝缘板连接孔101和法兰连接孔102，绝缘板53上嵌装有嵌装螺母52，L形缺口4处设有螺纹孔。在进行金属连接板10与绝缘板53的连接时，绝缘板连接孔101和嵌装螺母52对齐并将绝缘板连接螺栓12连接在嵌装螺母52上；在进行金属连接板10与第一筒体法兰14的连接时，法兰连接孔102与螺纹孔对齐并将法兰连接螺栓13连接在螺纹孔上。通过金属连接板10与第一筒体法兰14固定连接，可实现绝缘支撑板5与第一筒体法兰14稳定的电气连接。绝缘板53与金属连接板10分体设置，可有效保证绝缘板53与金属连接板10连接处的稳定性，增加连接处的结构强度。金属连接板10与绝缘板53分体设置，可避免在绝缘板上加工直接与法兰连接部连接的连接结构，保证金属连接板10和绝缘板53连接处的结构强度。在其他实施例中，缺口上也可不设置螺纹孔，而在缺口上固定与法兰连接螺栓连接的紧固螺母；金属连接板可嵌装固定在绝缘板上；绝缘支撑板也可通过绝缘板直接与筒体法兰的支撑板连接部连接。

为方便绝缘支撑板5的加工设计，本实施例中的嵌装螺母52、中心嵌件51和绝缘板53为一体浇注成型结构。另外，为方便金属连接板10与绝缘板53、L形缺口4的连接，本实施例中的嵌装螺母52和螺纹孔均处于金属连接板10的同一侧。这样安装人员在金属连接板10的同侧即可进行金属连接板10与第一筒体法兰14、绝缘板53与第一筒体法兰14的连接，连接方便。在其他实施例中，支撑板连接部配合面和绝缘板配合面可处于金属连接板的不同侧。如图6所示，考虑到金属连接板10与绝缘支撑板5、第一筒体法兰14连接处可能有尖端放电现象，本实施例中绝缘板连接孔101和法兰连接孔102均为沉孔结构。沉孔结构可避免连接螺栓外漏，避免尖端放电现象。在其他实施例中，绝缘板连接孔和法兰连接孔可为普通的通孔结构。

如图2所示，为节省材料，本实施例中的绝缘支撑板5沿筒体轴向方向的投影为扇形，两个导电杆通过绝缘支撑板吊装在密封气室内。这样绝缘支撑板5只需设置为块状结构，不需要加工为环形结构，减少了绝缘支撑板5的材料，且减少了绝缘支撑板5与L形缺口4的连接面，相应减少了连接结构数量。绝缘支撑板5的形状具有较好的结构强度，保证绝缘支撑板5对两导电杆的稳定支撑。在其他实施例中，绝缘支撑板在筒体轴向方向的投影也可为矩形或椭圆形等其他形状；绝缘支撑板也可为现有技术中的环形绝缘支撑板。为增加筒体法兰的密封性，本实施例中的第一筒体法兰14的密封配合部上设有用于安装密封件的密封槽103，密封槽103内设有密封圈11。在其他实施例中，可不设置密封槽，通过筒体法兰的对接面密封配合；也可在筒体法兰的密封配合部上设置密封脂进行密封。

本发明提供的气体绝缘筒体组件中的绝缘支撑板不同于以往的通气式绝缘支撑板结构，针对材料成本高、环氧材料密封面易漏气等问题。提出了相关的解决措施，本结构可以灵活应用于GIS气体绝缘开关设备中，实现可靠的绝缘裕度、机械抗震性能、通流能力、密封性能等，另外还可以推广到三相共箱设备中，形成系列化的结构相似产品，对降低生产成本，提高电网安全具有重要意义。本结构还可以灵活应用于GIL母线输电系统中，同样实现可靠的绝缘裕度、机械抗震性能、通流能力、密封性能等。

本发明的气体绝缘开关设备的具体实施例，本实施例中的气体绝缘开关设备包括开关主体和筒体组件，所述筒体组件与上述气体绝缘筒体组件的具体实施例中所述的气体绝缘筒体组件的结构相同，不再赘述。

Claims (10)

1.气体绝缘筒体组件，包括由至少两个筒体围成的封闭气室和设置在封闭气室内的导电杆，气体绝缘筒体组件还包括固定在筒体上以支撑导电杆的绝缘支撑板，筒体上设有与相邻筒体连接的筒体法兰，其特征是，相连接的筒体法兰密封配合，至少一个筒体的筒体法兰具有与相邻筒体的筒体法兰密封配合的密封配合部和与绝缘支撑板连接的支撑板连接部，所述密封配合部和支撑板连接部沿筒体的径向方向布置，且密封配合部设置在支撑板连接部的外侧。

2.根据权利要求1所述的气体绝缘筒体组件，其特征是，相邻筒体法兰围成有容纳绝缘支撑板的容纳槽，相邻筒体法兰中至少一个上设有围成所述容纳槽的缺口，绝缘支撑板固定在容纳槽的侧壁上，与绝缘支撑板固定的容纳槽的侧壁构成所述的支撑板连接部。

3.根据权利要求2所述的气体绝缘筒体组件，其特征是，与绝缘支撑板连接的筒体法兰上设置有所述的缺口。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的气体绝缘筒体组件，其特征是，所述绝缘支撑板包括绝缘板和与绝缘板连接的金属连接板，所述绝缘支撑板通过金属连接板与支撑板连接部连接。

5.根据权利要求4所述的气体绝缘筒体组件，其特征是，所述绝缘板与金属连接板可拆连接。

6.根据权利要求5所述的气体绝缘筒体组件，其特征是，所述金属连接板上与支撑板连接部连接的支撑板连接部配合面和与绝缘板连接的绝缘板配合面处于金属连接板的同一侧。

7.根据权利要求5所述的气体绝缘筒体组件，其特征是，所述金属连接板上设有供固定连接金属连接板与绝缘板的螺纹紧固件穿过的绝缘板连接孔和供固定连接金属连接板与筒体法兰的螺纹紧固件穿过的法兰连接孔，所述绝缘板连接孔和法兰连接孔中至少一个为沉孔结构。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的气体绝缘筒体组件，其特征是，所述导电杆通过绝缘支撑板吊装在密封气室内。

9.根据权利要求8所述的气体绝缘筒体组件，其特征是，所述绝缘支撑板沿筒体轴向方向的投影为扇形，以使绝缘支撑板两侧的筒体连通。

10.气体绝缘开关设备，包括开关主体和筒体组件，其特征是，所述筒体组件为权利要求1-9中任意一项所述的气体绝缘筒体组件。

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