CN112435890A - 固体全密封全绝缘断路器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体全密封全绝缘断路器装置，其包括呈筒状的本体结构，本体结构的筒腔内从上到下依次布置有绝缘拉杆、动触座、真空灭弧室和三相一体式嵌件，绝缘拉杆的上端与本体结构之间通过弹性件密封连接，绝缘拉杆的下端通过导电杆与真空灭弧室上端的动触头连接，导电杆与动触座滑动连接，动触座上设有用于连接隔离开关的插孔，插孔与本体结构的筒壁外侧相通，真空灭弧室的下端与三相一体式嵌件连接，三相一体式嵌件与本体结构外侧相通。其目的是为了提供一种固体全密封全绝缘断路器装置，其具有高开断、高绝缘性和高智能化，同时还具有高压大容量、自能化、小型化、组合化、智能化和高可靠性。

Description

固体全密封全绝缘断路器装置

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种40.5kV表面可触摸型固体绝缘全密封断路器装置。

背景技术

固体绝缘全密封断路器装置在正常运行时具有闭合、承载和开断回路中电流，并能在电力系统出现短路电流和故障电流时，进行短时间内承载、关合、开断异常情况，确保供电线路安全运行。

在目前国内电力系统中，40.5kV开关设备主要以KYN61-40.5和GIS气体绝缘开关设备为主导。由于KYN61-40.5开关设备体积大、占地面积大、重量大，因此对其运输和安装都非常不方便，环境适应能力较差。GIS气体绝缘开关设备需要充SF6气体进行绝缘，SF6气体不环保，能够产生温室效应，同时在开关设备发生故障时，SF6气体在高温下会分解出有毒气体，同时在高海拔地区会产生涨箱漏气。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种固体全密封全绝缘断路器装置，其具有高开断、高绝缘性和高智能化，同时还具有高压大容量、自能化、小型化、组合化、智能化和高可靠性。

本发明固体全密封全绝缘断路器装置，包括呈筒状的本体结构，所述本体结构的筒腔内从上到下依次布置有绝缘拉杆、动触座、真空灭弧室和三相一体式嵌件，所述绝缘拉杆的上端与本体结构之间通过弹性件密封连接，所述绝缘拉杆的下端通过导电杆与真空灭弧室上端的动触头连接，所述导电杆与动触座滑动连接，所述动触座上设有用于连接隔离开关的插孔，所述插孔与本体结构的筒壁外侧相通，所述真空灭弧室的下端与三相一体式嵌件连接，所述三相一体式嵌件与本体结构外侧相通。

本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述本体结构的上端固定设有支撑架，所述支撑架上设有横向滑槽和竖向滑槽，所述绝缘拉杆的上端与连板的下端通过第一铰接轴铰接，所述连板的上端与连杆通过第二铰接轴铰接，所述第一铰接轴位于竖向滑槽内，所述第二铰接轴位于横向滑槽内。

本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述弹性件为弹性材料制成的环形密封圈，所述绝缘拉杆的上端设有周向布置的第一密封槽，所述本体结构的上端设有周向布置的第二密封槽，所述环形密封圈的内边缘连接于第一密封槽处，所述环形密封圈的外边缘连接于第二密封槽处。

本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述本体结构的与绝缘拉杆相对应的筒腔为绝缘拉杆腔，所述绝缘拉杆腔的上部内侧壁上设有内伞裙，所述绝缘拉杆腔下部的本体结构筒壁内设有第一屏蔽网。

本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述动触座上设有竖向通孔，所述竖向通孔内设有弹簧触指，所述导电杆穿插于竖向通孔内。

本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述本体结构的外筒壁上设有筒状凸起，所述筒状凸起的筒腔为容纳隔离开关的隔离内腔，所述动触座的插孔与隔离内腔相通。

本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述动触座的竖向通孔外围设有第二屏蔽网，所述第二屏蔽网位于本体结构的筒壁内，动触座的插孔与隔离内腔的相接处设有第三屏蔽网，所述第三屏蔽网位于筒状凸起的筒壁内。

本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述三相一体式嵌件包括相互连接的第一嵌件、第二嵌件和第三嵌件，所述第一嵌件、第二嵌件和第三嵌件均与本体结构外侧相通，所述第一嵌件位于本体结构的筒腔内，所述第二嵌件和第三嵌件分别位于第一嵌件相对两侧的本体结构筒壁内，所述第一嵌件与真空灭弧室的下端连接，所述第一嵌件与真空灭弧室的连接处设有第四屏蔽网，所述第四屏蔽网位于本体结构的筒壁内。

本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述第一嵌件上连接有第一内锥，所述第一内锥位于本体结构的筒腔底端，所述第二嵌件上连接有第二内锥，所述第三嵌件上连接有第三内锥，所述第二内锥和第三内锥均与本体结构外侧相通，所述第一嵌件与第一内锥的连接处、第二嵌件与第二内锥的连接处以及第三嵌件与第三内锥的连接处分别设有第五屏蔽网，所述第五屏蔽网位于本体结构的筒壁内。

本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述绝缘拉杆的下端连接有位移传感器，所述第一内锥、第二内锥或第三内锥外围的本体结构筒壁内设有温度传感器，所述本体结构的外筒壁上涂覆有导电材料。

本发明固体全密封全绝缘断路器装置包括呈筒状的本体结构，本体结构的筒腔内从上到下依次布置有绝缘拉杆、动触座、真空灭弧室和三相一体式嵌件，绝缘拉杆的上端与本体结构之间通过弹性件密封连接，绝缘拉杆的下端通过导电杆与真空灭弧室上端的动触头连接，导电杆与动触座滑动连接，动触座上设有用于连接隔离开关的插孔，真空灭弧室的下端与三相一体式嵌件连接。从以上本发明的具体结构可以看出，本发明具有高开断、高绝缘性和高智能化，同时还具有高压大容量、自能化、小型化、组合化、智能化和高可靠性。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明固体全密封全绝缘断路器装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明固体全密封全绝缘断路器装置包括呈筒状的本体结构27，所述本体结构27的筒腔内从上到下依次布置有绝缘拉杆7、动触座8、真空灭弧室21和三相一体式嵌件，所述绝缘拉杆7的上端与本体结构27之间通过弹性件密封连接，所述绝缘拉杆7的下端通过导电杆24与真空灭弧室21上端的动触头连接，所述导电杆24与动触座8滑动连接，所述动触座8上设有用于连接隔离开关的插孔11，所述插孔11与本体结构27的筒壁外侧相通，所述真空灭弧室21的下端与三相一体式嵌件连接，所述三相一体式嵌件与本体结构27外侧相通。

下面介绍一下绝缘拉杆7的下端通过导电杆24与真空灭弧室21上端的动触头连接的具体方式。如图1所示，导电杆24呈柱状，导电杆24的上端设有柱状内腔，下端设有圆台状内腔，圆台状内腔与真空灭弧室21的动触头外形相匹配。绝缘拉杆7的下端与一导电螺杆的上端固定连接，导电螺杆的下端从导电杆24的柱状内腔穿插到圆台状内腔，并与真空灭弧室21的动触头固定连接，导电螺杆上套装有螺母，螺母位于导电杆24的上方，转动螺母向下运动并使螺母拧紧贴靠在导电杆24上，这样导电杆24的圆台状内腔就与真空灭弧室21的动触头相贴紧。由于导电杆24与真空灭弧室21的动触头之间采用斜面连接，大大提高了接触面积，有利于解决温升问题。

如图1所示，本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述本体结构27的上端固定设有支撑架4，所述支撑架4上设有横向滑槽2和竖向滑槽5，横向滑槽2位于竖向滑槽5的左上方，所述绝缘拉杆7的上端与连板3的下端通过第一铰接轴29铰接，所述连板3的上端与连杆1通过第二铰接轴30铰接，所述第一铰接轴29位于竖向滑槽5内，所述第二铰接轴30位于横向滑槽2内。竖向滑槽5与真空灭弧室21均沿本体结构27的轴向布置，这样有利于确保真空灭弧室21的竖直运动，解决真空灭弧室21在合闸过程弹跳大问题。

如图1所示，本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述弹性件为弹性材料制成的环形密封圈28，所述绝缘拉杆7的上端设有周向布置的第一密封槽，所述本体结构27的上端设有周向布置的第二密封槽，所述环形密封圈28的内边缘连接于第一密封槽处，所述环形密封圈28的外边缘连接于第二密封槽处。制成环形密封圈28的弹性材料可以为橡胶，当然也可以为其他弹性材料。在环形密封圈28密封时，环形密封圈28的内边缘通过连接于第一密封槽的方式抱紧安装在绝缘拉杆7上，实现绝缘拉杆7与环形密封圈28连接处的全绝缘全密封；环形密封圈28的外边缘通过连接于第二密封槽的方式密封于本体结构27的上端并用支撑架4压紧，实现本体结构27上端的全密封全绝缘，同时也实现了整个绝缘拉杆腔(即本体结构27的与绝缘拉杆7相对应的筒腔)的全密封全绝缘。

如图1所示，本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述本体结构27的与绝缘拉杆7相对应的筒腔为绝缘拉杆腔，所述绝缘拉杆腔的上部内侧壁上设有内伞裙6，增加爬电距离(解决断路器动端的绝缘问题)。所述绝缘拉杆腔下部的本体结构27筒壁内设有第一屏蔽网26。在绝缘拉杆腔的下部取消伞裙并设置上述的第一屏蔽网26，能够避免出现小的气隙(提高绝缘拉杆腔的绝缘性)，第一屏蔽网26的设计，是对真空灭弧室21裸漏高压端部(即上端部)的电场屏蔽。

如图1所示，本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述动触座8上设有竖向通孔，所述竖向通孔内设有弹簧触指23，所述导电杆24穿插于竖向通孔内。导电杆24与动触座8中的弹簧触指23连接，实现电流的传输。采用弹簧触指23设计大大减小了动触座8的体积，降低了断路器的成本，同时可以实现大电流的传输。

如图1所示，本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述本体结构27的外筒壁上设有筒状凸起9，所述筒状凸起9的筒腔为容纳隔离开关的隔离内腔10，所述动触座8的插孔11与隔离内腔10相通，实现了上述的插孔11与本体结构27的筒壁外侧相通。导电杆24实现了真空灭弧室21与动触座8电流传输的连接，动触座8通过隔离内腔10与隔离开关连接，同时隔离内腔10采用模块化设计，实现了模块之间的即插即用。

如图1所示，本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述动触座8的竖向通孔外围设有第二屏蔽网22，所述第二屏蔽网22位于本体结构27的筒壁内，动触座8的插孔11与隔离内腔10的相接处设有第三屏蔽网12，所述第三屏蔽网12位于筒状凸起9的筒壁内。

如图1所示，本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述三相一体式嵌件包括相互连接的第一嵌件14、第二嵌件20和第三嵌件15，所述第一嵌件14、第二嵌件20和第三嵌件15均与本体结构27外侧相通，所述第一嵌件14位于本体结构27的筒腔内，所述第二嵌件20和第三嵌件15分别位于第一嵌件14相对两侧的本体结构27筒壁内，所述第一嵌件14与真空灭弧室21的下端连接，所述第一嵌件14与真空灭弧室21的连接处设有第四屏蔽网13，所述第四屏蔽网13位于本体结构27的筒壁内。

如图1所示，本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述第一嵌件14上连接有第一内锥18，所述第一内锥18位于本体结构27的筒腔底端，所述第二嵌件20上连接有第二内锥19，所述第三嵌件15上连接有第三内锥16，所述第二内锥19和第三内锥16均与本体结构27外侧相通，所述第一嵌件14与第一内锥18的连接处、第二嵌件20与第二内锥19的连接处以及第三嵌件15与第三内锥16的连接处分别设有第五屏蔽网，所述第五屏蔽网位于本体结构27的筒壁内。

真空灭弧室21的上端设有第二屏蔽网22，下端设有第四屏蔽网13，实现对真空灭弧室21端部金属的高压屏蔽(由于高压端部的形状不规则，容易产生电场不均匀及场强集中)。同时，真空灭弧室21外表面包裹硅橡胶，解决陶瓷表面与环氧树脂结合不好问题，同时在断路器的固封过程中，环氧树脂注塑需要很大的注塑压力，硅橡胶能够起到缓冲作用，防止真空灭弧室21被压裂。

真空灭弧室21下端与三相一体式嵌件连接，三相一体式嵌件连接表面采用硅橡胶包裹，主要消除三相一体式嵌件在装模具时产生的内应力(内应力可导致环氧注塑成型后开裂问题)，同时提高了界面间的结合问题和电场分布问题。三相一体式嵌件连接设计中采用柔性连接，避免三相一体式嵌件装模时产生应力。三相一体式嵌件下面设有标准Ⅲ号内锥和Ⅱ号内锥，也就是说第一内锥18、第二内锥19和第三内锥16即采用Ⅲ号内锥和Ⅱ号内锥。采用Ⅲ号内锥和Ⅱ号内锥设计可以实现电缆与断路器设备连接的稳定性和可靠性，同时内锥设计可以承载大电流电缆安装；采用Ⅲ号内锥和Ⅱ号内锥设计可以根据用户的实际情况进行选配电缆和避雷器。Ⅲ号内锥和Ⅱ号内锥下端可连接避雷器和两路出线电缆，实现了电路的传输与分配。

如图1所示，本发明固体全密封全绝缘断路器装置，其中所述绝缘拉杆7的下端连接有位移传感器25，绝缘拉杆7向下运动的合闸或向上运动的分闸机械特性参数通过位移传感器25采集并传出，实现对真空灭弧室21各项参数进行在线监测，根据采集的数据对真空灭弧室21进行智能化控制。

如图1所示，第一内锥18、第二内锥19或第三内锥16外围的本体结构27筒壁内设有温度传感器17。在本实施例中，温度传感器17设于第一内锥18的外围。温度传感器17可以时刻监测电路中温度变化，确保线路的安全运行。

本体结构27的外筒壁上涂覆有导电材料。在本发明在使用的时候，使本体结构27外筒壁上的导电材料接地，避免了相间短路故障的发生，大大提高了设备的运行安全性。同时表面涂敷技术大大缩小了开关设备的整体体积和重量，降低用户的基建成本，同时安装运输都很方便。采用表面涂敷技术，实现了真正意义上的固体绝缘技术。采用全绝缘全密闭的设计，提高了开关设备的环境适应性。

如图1所示，本发明固体全密封全绝缘断路器装置包括呈筒状的本体结构27，本体结构27的筒腔内从上到下依次布置有绝缘拉杆7、动触座8、真空灭弧室21和三相一体式嵌件，绝缘拉杆7的上端与本体结构27之间通过弹性件密封连接，绝缘拉杆7的下端通过导电杆24与真空灭弧室21上端的动触头连接，导电杆24与动触座8滑动连接，动触座8上设有用于连接隔离开关的插孔11，真空灭弧室21的下端与三相一体式嵌件连接。从以上本发明的具体结构可以看出，本发明具有高开断、高绝缘性和高智能化，同时还具有高压大容量、自能化、小型化、组合化、智能化和高可靠性。

如图1所示，本发明在关合过程中的传动方式如下：开关设备断路器机构收到关合信号时，断路器机构推动连杆1，连杆1向右推动连板3的上端，连板3的上端沿支撑架4的横向滑槽2从左向右滑动(即第二铰接轴30在横向滑槽2内从左向右滑动)，连板3的下端沿支撑架4的竖向滑槽5从上向下滑动(即第一铰接轴29在竖向滑槽5内从上向下滑动)。在连板3的推动下，绝缘拉杆7在绝缘拉杆腔内从上向下运动，绝缘拉杆7向下运动带动导电杆24在动触座8中向下滑动，导电杆24带动真空灭弧室21的动触头向下运动实现与静触头接触，从而实现整个线路的关合。

如图1所示，本发明在开断过程中的传动方式如下：开关设备断路器机构收到开断信号时，断路器机构拉动连杆1，连杆1向左拉动连板3的上端，连板3的上端沿支撑架4的横向滑槽2从右向左滑动(即第二铰接轴30在横向滑槽2内从右向左滑动)，连板3的下端沿支撑架4的竖向滑槽5从下向上滑动(即第一铰接轴29在竖向滑槽5内从下向上滑动)。在连板3的拉动下，绝缘拉杆7在绝缘拉杆腔内从下向上运动，绝缘拉杆7向上运动带动导电杆24在动触座8中向上滑动，导电杆24带动真空灭弧室21的动触头向上运动实现与静触头分离，从而实现整个线路的开断。

本发明具有以下优点：

(1)采用了先进的固封极柱技术，将电缆内锥与固封极柱直接相连，增强了绝缘水平。

(2)断路器装置表面采用涂敷接地层技术处理，实现固体绝缘断路器表面接地，断路器表面接地技术运用大大缩小整柜体积，实现了固体柜小型化和轻量化设计。

(3)真空灭弧室21和导电件(三相一体式嵌件)表面采用硅橡胶包裹技术，解决了在环氧固封时应为模具尺寸误差，引起的内应力造成环氧树脂的开裂，同时提高硅橡胶与真空灭弧室21和导电件结合性，提高产品质量；同时真空灭弧室21固封后不受外界环境影响，提高了环境适应能力。

(4)断路器装置的上端部通过环形密封圈28实现了绝缘拉杆腔的全密封，绝缘拉杆7在带动真空灭弧室21分、合闸时，同时带动环形密封圈28上、下运动(由于环形密封圈28采用弹性材料制成，因此环形密封圈28在保持密封连接的状态下能够随着绝缘拉杆7作上下运动)。

(5)出线端采用三个内锥方案设计，便于满足客户的不同方案要求，可根据额定电流大小来选配三根电缆、两根电缆+避雷器、一根电缆+避雷器+封堵方案。

(6)安装有位移传感器25和温度传感器17，提高了智能化水平，一次设备和二次信号、二次保护装置完美结合成统一体，最大限度的实现功能集中，为客户提供设备全寿命周期的感知。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种固体全密封全绝缘断路器装置，其特征在于：包括呈筒状的本体结构，所述本体结构的筒腔内从上到下依次布置有绝缘拉杆、动触座、真空灭弧室和三相一体式嵌件，所述绝缘拉杆的上端与本体结构之间通过弹性件密封连接，所述绝缘拉杆的下端通过导电杆与真空灭弧室上端的动触头连接，所述导电杆与动触座滑动连接，所述动触座上设有用于连接隔离开关的插孔，所述插孔与本体结构的筒壁外侧相通，所述真空灭弧室的下端与三相一体式嵌件连接，所述三相一体式嵌件与本体结构外侧相通。

2.根据权利要求1所述的固体全密封全绝缘断路器装置，其特征在于：所述本体结构的上端固定设有支撑架，所述支撑架上设有横向滑槽和竖向滑槽，所述绝缘拉杆的上端与连板的下端通过第一铰接轴铰接，所述连板的上端与连杆通过第二铰接轴铰接，所述第一铰接轴位于竖向滑槽内，所述第二铰接轴位于横向滑槽内。

3.根据权利要求1或2所述的固体全密封全绝缘断路器装置，其特征在于：所述弹性件为弹性材料制成的环形密封圈，所述绝缘拉杆的上端设有周向布置的第一密封槽，所述本体结构的上端设有周向布置的第二密封槽，所述环形密封圈的内边缘连接于第一密封槽处，所述环形密封圈的外边缘连接于第二密封槽处。

4.根据权利要求3所述的固体全密封全绝缘断路器装置，其特征在于：所述本体结构的与绝缘拉杆相对应的筒腔为绝缘拉杆腔，所述绝缘拉杆腔的上部内侧壁上设有内伞裙，所述绝缘拉杆腔下部的本体结构筒壁内设有第一屏蔽网。

5.根据权利要求4所述的固体全密封全绝缘断路器装置，其特征在于：所述动触座上设有竖向通孔，所述竖向通孔内设有弹簧触指，所述导电杆穿插于竖向通孔内。

6.根据权利要求5所述的固体全密封全绝缘断路器装置，其特征在于：所述本体结构的外筒壁上设有筒状凸起，所述筒状凸起的筒腔为容纳隔离开关的隔离内腔，所述动触座的插孔与隔离内腔相通。

7.根据权利要求6所述的固体全密封全绝缘断路器装置，其特征在于：所述动触座的竖向通孔外围设有第二屏蔽网，所述第二屏蔽网位于本体结构的筒壁内，动触座的插孔与隔离内腔的相接处设有第三屏蔽网，所述第三屏蔽网位于筒状凸起的筒壁内。

8.根据权利要求7所述的固体全密封全绝缘断路器装置，其特征在于：所述三相一体式嵌件包括相互连接的第一嵌件、第二嵌件和第三嵌件，所述第一嵌件、第二嵌件和第三嵌件均与本体结构外侧相通，所述第一嵌件位于本体结构的筒腔内，所述第二嵌件和第三嵌件分别位于第一嵌件相对两侧的本体结构筒壁内，所述第一嵌件与真空灭弧室的下端连接，所述第一嵌件与真空灭弧室的连接处设有第四屏蔽网，所述第四屏蔽网位于本体结构的筒壁内。

9.根据权利要求8所述的固体全密封全绝缘断路器装置，其特征在于：所述第一嵌件上连接有第一内锥，所述第一内锥位于本体结构的筒腔底端，所述第二嵌件上连接有第二内锥，所述第三嵌件上连接有第三内锥，所述第二内锥和第三内锥均与本体结构外侧相通，所述第一嵌件与第一内锥的连接处、第二嵌件与第二内锥的连接处以及第三嵌件与第三内锥的连接处分别设有第五屏蔽网，所述第五屏蔽网位于本体结构的筒壁内。

10.根据权利要求9所述的固体全密封全绝缘断路器装置，其特征在于：所述绝缘拉杆的下端连接有位移传感器，所述第一内锥、第二内锥或第三内锥外围的本体结构筒壁内设有温度传感器，所述本体结构的外筒壁上涂覆有导电材料。

Images