CN113161206A - 一种户外深度融合柱上断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种户外深度融合柱上断路器，包括与导电回路相连接的互感器感应区、操作驱动区和传动区，互感器感应区包括固封于不锈钢箱体上进线支柱式固封极柱处的电压传感器和固封于不锈钢箱体上出线支柱式固封极柱处的电流传感器，电压传感器的下端固封有电容取电模块，电容取电模块用于为传动区提供电源；不锈钢箱体内部进线侧安装有零序电流信号区，不锈钢箱体的内部出线侧安装有电流信号区；操作驱动区用于控制导电回路导通或切断，传动区用于将断路器中的信息传输到后台。该户外深度融合柱上断路器，能实现精准传感有效的电流、电压和零序信号，并且能严格判断故障种类，对故障发生在线路侧还是用户侧进行精确分界判断。

Description

一种户外深度融合柱上断路器

技术领域

本发明涉及户外高压配电设备技术领域，特别是涉及一种户外深度融合柱 上断路器。

背景技术

现有ZW20型真空断路器是共箱式，采用真空灭弧及SF6绝缘技术方案。 户外柱上断路器不能将电子式电流传感器和电子电压传感器固封在极柱里面， 只能安装在不锈钢气箱里面，互感器的精度受到开关动作影响，或者受到SF6 气体影响。

此外，ZW32型真空断路器是支柱式，采用真空灭弧及空气绝缘技术方案。 户外柱上断路器将电子式电流传感器和电子电压传感器固封在极柱里面，但是 进出线端都在固封极柱，进出线端受到端子的拉力很大，极柱容易拉裂。

发明内容

本发明的目的是提供一种户外深度融合柱上断路器，以解决上述现有技术 存在的问题，能实现精准传感有效的电流、电压和零序信号，并且能严格判断 故障种类，对故障发生在线路侧还是用户侧进行精确分界判断。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种户外深度融合 柱上断路器，包括与导电回路相连接的互感器感应区、操作驱动区和传动区， 所述互感器感应区包括固封于不锈钢箱体进线支柱式固封极柱处的电压传感 器和固封于不锈钢箱体出线支柱式固封极柱处的电流传感器，所述电压传感器 的下端固封有电容取电模块，所述电容取电模块用于为所述传动区提供电源； 所述不锈钢箱体内部进线侧安装有零序电流信号区，不锈钢箱体的内部出线侧 安装有电流信号区；所述操作驱动区用于控制所述导电回路导通或切断，所述 传动区用于将断路器中的信息传输到后台。

优选地，所述不锈钢箱体的顶部设置有吊环，底部安装有地脚支持座，且 不锈钢箱体为长方体结构，所述操作驱动区安装于所述不锈钢箱体内。

优选地，所述电压传感器、电流传感器、零序电流信号区和电流信号区可 同时使用，也可根据需求选择其中的至少一个使用。

优选地，所述传动区采用航插插座。

优选地，所述操作驱动区包括操作机构模块和储能模块，所述操作机构模 块包括机构后板和机构前板，所述储能模块安装在所述操作机构模块上，所述 储能模块包括传动轴、过渡轴和储能轴，所述过渡轴安装在机构后板和机构前 板之间；

所述传动轴与过渡轴同轴设置，所述过渡轴上的小齿轮与所述储能轴上的 储能轴齿轮啮合传动；储能组件系统包括弹簧挂板和储能弹簧，所述储能弹簧 的两端固定有所述弹簧挂板，一端的弹簧挂板挂在所述储能轴上，另一端的弹 簧挂板挂在机构固定轴销上；

合闸保持掣子和分闸保持掣子通过轴销固定在机构后板和机构前板的中 部位置；凸轮和储能轴保持掣子通过储能轴固定在机构后板和机构前板的中上 位置。

优选地，所述传动轴的动力端安装有储能手柄或通过大齿轮与电机的输出 端传动连接。

优选地，所述操作驱动区还包括合闸模块，所述合闸模块包括合闸环，所 述合闸环位于不锈钢箱体内的一端与合闸弯板传动连接，所述合闸弯板的另一 侧顺次传动连接有合闸连板和合闸保持掣子，所述合闸保持掣子右上方绕过所 述凸轮上的合闸保持凸轮轴承后与储能轴传动连接，储能轴保持掣子通过轴承 镶嵌在所述储能轴上；

储能轴保持掣子和操作机构输出传动轴扣接在一起，操作机构输出传动轴 与绝缘拉杆传动连接，所述绝缘拉杆的另一端顺次传动连接有塑料传动拐臂、 轴销和真空灭弧动端螺杆，所述真空灭弧动端螺杆用于使真空灭弧室合闸，所 述真空灭弧室用于控制所述导电回路导通。

优选地，所述操作驱动区还包括分闸模块，所述分闸模块包括分闸环，所 述分闸环位于不锈钢箱体内的一端与分闸弯板传动连接，所述分闸弯板的另一 端顺次传动连接有分闸连板和分闸保持掣子，所述分闸保持掣子的右上方绕过 储能轴保持掣子与储能轴传动连接；

储能轴保持掣子和操作机构输出传动轴扣接在一起，操作机构输出传动轴 与绝缘拉杆传动连接，所述绝缘拉杆的另一端顺次传动连接有塑料传动拐臂、 轴销和真空灭弧动端螺杆，所述真空灭弧动端螺杆用于使真空灭弧室分闸，所 述真空灭弧室用于控制所述导电回路切断。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明实现了共箱式，真空灭弧与SF6绝缘技术和支柱式结合的技术方 案；通过进线和出线端采用支柱式固封极柱，将电子式电流传感器和电子式电 压传感器有效固封在极柱里的技术方案，使得柱上断路器具有功耗低，准确度 高，测量保护高度集成的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的 前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是户外深度融合柱上断路器轴测图；

附图2是户外深度融合柱上断路器正视图；

附图3是户外深度融合柱上断路器俯视图；

附图4是户外深度融合柱上断路器仰视图；

附图5是户外深度融合柱上断路器俯视图3的A-A剖视图；

附图6是户外深度融合柱上断路器隐藏不锈钢壳体内部布局图；

附图7是户外深度融合柱上断路器内部核心单元俯视图；

附图8是户外深度融合柱上断路器内部核心单元正视图；

附图8是户外深度融合柱上断路器内部核心单元正视图；

附图9是内部核心单元俯视图7中B-B剖视图；

附图10是户外深度融合柱上断路器操作机构正视图；

附图11是户外深度融合柱上断路器操作机构俯视图；

附图12是图11中C-C剖视图，即合闸系统；

附图13是图11中D-D剖视图，即分闸系统；

附图14是图11中E-E剖视图，即储能系统；

其中，1是进线支柱式固封极柱；2是法兰压盖；3是不锈钢箱体；4是吊 环；5是出线支柱式固封极柱；6是箱体地脚支持座；7是分闸环；8是合闸环； 9是分合指示；10是储能指示；11是储能手柄；12是箱体前封板；13是航插 插座；14是箱体底封板密封件；15是箱体底封板；16是进线表带触指；17 是进线密封套；18是进线母线；19是出线密封套；20是出线母线；21是出 线表带触指；23是真空灭弧室固封极柱；24真空灭弧室；25是软连接；26 是真空灭弧动端螺杆；27是轴销；28是塑料传动拐臂；29是绝缘拉杆动端螺 杆；30是绝缘拉杆；31是绝缘拉杆嵌件；32是操作机构输出拐臂；33是操作 机构输出传动轴；34是操作机构分闸组件系统；35是操作机构模块；36是机 构后板；37是机构前板；38是操作机构储能组件系统；39是储能电机；40 是合闸弯板；41是合闸电磁铁；42是合闸连板；43是合闸保持掣子；44是合 闸保持凸轮轴承；45是凸轮；46是分闸电磁铁；47是分闸弯板；48是分闸连 板；49是分闸保持掣子；50是储能轴保持掣子；51是电机；52是过渡轴；53 是过渡轴大齿轮；54是过渡轴小齿轮；55是储能轴齿轮；56是储能轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种户外深度融合柱上断路器，以解决上述现有技术 存在的问题，能实现精准传感有效的电流、电压和零序信号，并且能严格判断 故障种类，对故障发生在线路侧还是用户侧进行精确分界判断。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-14所示，本实施例提供一种户外深度融合柱上断路器，包括与导 电回路M相连接的互感器感应区、操作驱动区和传动区，互感器感应区包括 固封于不锈钢箱体进线支柱式固封极柱处的电压传感器和固封于不锈钢箱体 出线支柱式固封极柱处的电流传感器，电压传感器的下端固封有电容取电模 块，电容取电模块用于为传动区提供电源；不锈钢箱体内部进线侧安装有零序 电流信号区，不锈钢箱体的内部出线侧安装有电流信号区；操作驱动区用于控 制导电回路导通或切断，传动区用于将断路器中的信息传输到后台。

长方体结构的不锈钢箱体3的顶部设置有吊环4，箱体的底部安装有地脚 支持座6，箱体内部安装有图7中的柱上断路器内部核心单元；然后封上箱体 前封板12以及箱体底封板密封件14、箱体底封板15；再装上进线支柱式固封 极柱1、法兰压盖2、出线支柱式固封极柱5组成的一个户外深度融合柱上断 路器，通过航插插座13将电流、电压、分闸、合闸、储能结合户外柱上断路 器控制保护软件(V2.0)传到后台，供自动化电网的应用。

如图6所示，本发明中的户外深度融合柱上断路器，由导电回路M区、 互感器(传感器)感应区N区、操作驱动区X区和传动区Y区四大功能区域 组成。

具体地，M区实现导电回路导通与切断功能；N区分为N1，N2，N3， N4四大模块，N1，N4区域为感应电流电压传感器信号；按照《T/CES 018配 电网10kV及20kV交流传感器技术条件》标准要求，设计制造传感器，N1处 为电压传感器，电压传感器采用了聚丙烯铝箔符合膜电容，长期稳定性好，最 小输出功率不小于1.2W，输出内阻小，适用各种电缆，克服电缆造成的误差， 电缆互感误差小；具有受环境温度影响精度变化极小的特点误差变化量小于0.25％，完全满足标准规定的0.5级传感精度指标要求。N4处为电流传感器， 电流传感器采用独立铁芯绕制；零序电流通过电流合成获得，相电流和零序电 流之间没有相互影响，零序电流输出在一次电流的误差小于0.1％，在10倍过 流时误差小于1％，采用低温漂铁芯研制而成，在-40°-70°温度范围内，误 差满足标准要求，采样电阻100％经过老化试验，长期使用稳定性高。电流、 电压传感器分别固封在进、出线支柱式固封极柱中，具有一体化固封高精度、 宽范围的电压传感器、电流传感器以及电容取电模块，且电压传感器、电流传 感器同时满足故障检测、测量、保护的特点。

电容取电模块固封在电压传感器下端，与电压传感器和电流传感器没有任 何关系，是独立的一个电源装置。电容取电模块中的电容由电极(金属)介质材 料构成，当10kV通上电以后，通过电容给传动区Y区提供电源，当传动区Y 区不需要电源时，作为一个电能储存器。

N2区域为零序电流信号区，可以是电子式的，也可以是普通电磁式的来 实现，安装在箱体内部进线侧；N3区域为电流信号区，可以是电子式的，也 可以是普通电磁式的来实现，安装在箱体内部出线侧；N1，N2，N3，N4四 大模块可以同时使用，也可以根据实际方案灵活选择使用。

例如方案1：N1处为电压传感器，电容取电模块；N2为电子式零序电流 互感器，N4处为电流传感器，这种方案是户外深度融合柱上断路器的经典方 案；例如方案2：N2为电磁式零序电流互感器，N3为电磁式电流互感器，外 置电压互感器，是户外柱上断路器的常规方案；例如方案3：N3为电磁式电 流互感器，外置电压互感器，是户外柱上断路器的普通方案。

操作驱动区X区，该区域进行靠远方或者就地实现储能，分闸，合闸操 作，从而实现导电回路M区导通与切断功能；传动区Y区将电流、电压、分 闸、合闸、储能等遥测，遥信，遥控等传输到后台。

本发明中户外深度融合柱上断路器的储能、合闸和分闸过程如下：

储能：

拉动储能手柄11，储能手柄11的传动轴与过渡轴52是同轴，过渡轴52 带动过渡轴大齿轮53转动，从而带动过渡轴52上的过渡轴小齿轮54转动， 过渡轴小齿轮54带动储能轴56上储能轴齿轮55转动，储能轴齿轮55和储能 轴65通过健和键槽配合，进一步带动储能轴56旋转，再带动操作机构储能组 件系统38转动，操作机构储能组件系统38由储能弹簧及两端的弹簧挂板组成， 弹簧挂板一段挂在储能轴56上，一端挂在机构固定轴销上。

操作机构模块35，是通过机构后板36和机构前板37采用螺柱将各个功 能单元固定在这两个板之间。过渡轴52，过渡轴大齿轮53，过渡轴小齿轮54 固定在机构后板36和机构前板37的左上方；合闸保持掣子43和分闸保持掣 子49径向通过轴销固定在机构后板36和机构前板37的中部位置；凸轮45 和储能轴保持掣子50，通过储能轴56固定在机构后板36和机构前板37中上 位置。

进线储能，当操作机构储能组件系统38在弹簧纵向180°时，储能轴56 进行离合。过渡轴小齿轮54带动储能轴56上储能轴齿轮55转动，促使储能 轴56带动操作机构储能组件系统38中的储能弹簧旋转拉伸，当储能到位时， 在超越离合器的作用下，储能轴齿轮55离合，凸轮45上的合闸保持凸轮轴承 44扣接在合闸保持掣子43上，此时显示已储能。

储能轴56自身带有六个楔形槽口，内装六个滚珠轴承，根据超越离合器 原理，储能轴56转动到操作机构储能组件系统38储能弹簧拉伸到最大位置时 候，储能轴56自动产生离合，离合以后显示已储能状态。凸轮45上的合闸保 持凸轮轴承44顶住合闸保持掣子43，储能指示10显示储能已到位。同理： 电动储能是电机51带动过渡轴大齿轮53转动从而实现电动储能。

合闸：

手动向下拉动合闸环8，合闸环8通过轴销驱动合闸弯板40向右移动， 推动合闸连板42也向右移动，拉动合闸保持掣子43向右移动，合闸保持掣子 43右上方绕过凸轮45上的合闸保持凸轮轴承44，从而带动储能轴56转动， 储能轴56带动储能轴保持掣子50逆向转动，储能轴保持掣子50通过轴承镶 嵌在储能轴56上。从而让开了操作机构输出传动轴33上的限位轴承，操作机 构输出传动轴33整体发生顺时针转动，储能轴保持掣子50和操作机构输出传 动轴33扣接在一起，操作机构储能组件系统38释放的能力来驱动的，推动绝 缘拉杆30向左移动，进一步带动塑料传动拐臂28向左移动，通过轴销27， 利用杠杆原理，推动真空灭弧动端螺杆26向右移动，实现真空灭弧室24合闸， 从而使整个导电回路M区导通：实现进线支柱式固封极柱1，进线表带触指 16，进线母线18，软连接25，真空灭弧室24，真空灭弧室固封极柱23中上 部母线，出线母线20，出线表带触指21，出线支柱式固封极柱5全部导通， 合闸操作完成；同理：电动操作，合闸电磁铁41推动合闸弯板40向右移动实 现电动合闸功能。

其中真空灭弧室固封极柱23，是将真空灭弧室24及上部母线固封在一起 一个整体，采用螺钉；软连接25固定在真空灭弧室固封极柱23底端，起到动 态情况下“软”连接作用，轴销27是通过当卡固定在真空灭弧室固封极柱23 底板两个“耳朵”上，起到杠杆作用。进线支柱式固封极柱1内部采用进线密 封套17处理绝缘措施；外部通过法兰压盖2用落实紧固；出线支柱式固封极 柱5内部采用进线密封套19处理绝缘措施；外部通过法兰压盖2用落实紧固。

分闸：

手动拉动分闸环7向下运动，分闸弯板47向右移动，推到分闸连板48 也向右移动，拉动分闸保持掣子49向右移动，分闸保持掣子49右上方绕过储 能轴保持掣子50，从而带动储能轴56转动，储能轴56带动储能轴保持掣子 50逆向转动，从而让开了操作机构输出传动轴33上的限位轴承，在操作机构 分闸组件系统34带动下，操作机构输出传动轴33整体发生逆时针转动，推动 绝缘拉杆30向右移动。进一步带动推动塑料传动拐臂28向右移动，通过轴销 27，利用杠杆原理，推动真空灭弧动端螺杆26向左移动，实现真空灭弧室24 分闸，从而使整个导电回路M区断开：实现进线支柱式固封极柱1，进线表 带触指16，进线母线18，软连接25，真空灭弧室24，真空灭弧室固封极柱 23中上部母线，出线母线20，出线表带触指21，出线支柱式固封极柱5全部 断开，分闸操作完成；同理：电动操作，分闸电磁铁46推动分闸弯板47向右 移动实现电动分闸功能。

于本实施例中，绝缘拉杆30是一种带有伞裙结构绝缘材料，将绝缘拉杆 件嵌件31嵌封在里面，绝缘拉杆动端螺杆29通过螺母紧固在绝缘拉杆件嵌件 31末端，绝缘拉杆动端螺杆29、绝缘拉杆30和绝缘拉杆件嵌件31是一个整 体。

于本实施例中，塑料传动拐臂28类似“z”字形状，外部带伞裙结构，分 别在两端和中间位置镶嵌有铜轴承，起到转动灵活的作用。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性 实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他 的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范 性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定， 因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发 明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实 施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域 的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改 变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种户外深度融合柱上断路器，其特征在于：包括与导电回路相连接的互感器感应区、操作驱动区和传动区，所述互感器感应区包括固封于不锈钢箱体上进线支柱式固封极柱处的电压传感器和固封于不锈钢箱体上出线支柱式固封极柱处的电流传感器，所述电压传感器的下端固封有电容取电模块，所述电容取电模块用于为所述传动区提供电源；所述不锈钢箱体内部进线侧安装有零序电流信号区，不锈钢箱体的内部出线侧安装有电流信号区；所述操作驱动区用于控制所述导电回路导通或切断，所述传动区用于将断路器中的信息传输到后台。

2.根据权利要求1所述的户外深度融合柱上断路器，其特征在于：所述不锈钢箱体的顶部设置有吊环，底部安装有地脚支持座，且不锈钢箱体为长方体结构，所述操作驱动区安装于所述不锈钢箱体内。

3.根据权利要求1所述的户外深度融合柱上断路器，其特征在于：所述电压传感器、电流传感器、零序电流信号区和电流信号区可同时使用，也可根据需求选择其中的至少一个使用。

4.根据权利要求1所述的户外深度融合柱上断路器，其特征在于：所述传动区采用航插插座。

5.根据权利要求1所述的户外深度融合柱上断路器，其特征在于：所述操作驱动区包括操作机构模块和储能模块，所述操作机构模块包括机构后板和机构前板，所述储能模块安装在所述操作机构模块上，所述储能模块包括传动轴、过渡轴和储能轴，所述过渡轴安装在机构后板和机构前板之间；

所述传动轴与过渡轴同轴设置，所述过渡轴上的小齿轮与所述储能轴上的储能轴齿轮啮合传动；储能组件系统包括弹簧挂板和储能弹簧，所述储能弹簧的两端固定有所述弹簧挂板，一端的弹簧挂板挂在所述储能轴上，另一端的弹簧挂板挂在机构固定轴销上；

合闸保持掣子和分闸保持掣子通过轴销固定在机构后板和机构前板的中部位置；凸轮和储能轴保持掣子通过储能轴固定在机构后板和机构前板的中上位置。

6.根据权利要求5所述的户外深度融合柱上断路器，其特征在于：所述传动轴的动力端安装有储能手柄或通过大齿轮与电机的输出端传动连接。

7.根据权利要求5所述的户外深度融合柱上断路器，其特征在于：所述操作驱动区还包括合闸模块，所述合闸模块包括合闸环，所述合闸环位于不锈钢箱体内的一端且与合闸弯板传动连接，所述合闸弯板的另一侧顺次传动连接有合闸连板和合闸保持掣子，所述合闸保持掣子右上方绕过所述凸轮上的合闸保持凸轮轴承后与储能轴传动连接，储能轴保持掣子通过轴承镶嵌在所述储能轴上；

储能轴保持掣子和操作机构输出传动轴扣接在一起，操作机构输出传动轴与绝缘拉杆传动连接，所述绝缘拉杆的另一端顺次传动连接有塑料传动拐臂、轴销和真空灭弧动端螺杆，所述真空灭弧动端螺杆用于使真空灭弧室合闸，所述真空灭弧室用于控制所述导电回路导通。

8.根据权利要求5所述的户外深度融合柱上断路器，其特征在于：所述操作驱动区还包括分闸模块，所述分闸模块包括分闸环，所述分闸环位于不锈钢箱体内的一端且与分闸弯板传动连接，所述分闸弯板的另一端顺次传动连接有分闸连板和分闸保持掣子，所述分闸保持掣子的右上方绕过储能轴保持掣子与储能轴传动连接；

储能轴保持掣子和操作机构输出传动轴扣接在一起，操作机构输出传动轴与绝缘拉杆传动连接，所述绝缘拉杆的另一端顺次传动连接有塑料传动拐臂、轴销和真空灭弧动端螺杆，所述真空灭弧动端螺杆用于使真空灭弧室分闸，所述真空灭弧室用于控制所述导电回路切断。

Images