CN114465095B - 带电插拔式中高压配电预制舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带电插拔式中高压配电预制舱，包括母线与出线一体式固定预制舱、配电装置单元式移动预制舱，其特征在于，所述母线与出线一体式固定预制舱包括有高压固定舱、中压固定舱、间隔内舱，舱内包括有GIL母线、GIS出线电缆套管以及母线、出线静触头绝缘套筒；所述配电装置单元式移动预制舱内包括有GIS配电装置设备、导线以及母线、出线动触头套管；母线与出线一体式固定预制舱与配电装置单元式移动预制舱之间通过动、静触头实现带电插拔，母线与出线一体式固定预制舱静触头之间通过绝缘套筒实现带电紧凑布置。本发明针对现有中高压配电装置需要经过设计、制造、施工、调试各安装阶段，需要采购各种设备、材料从图纸到工程现场进行组合、匹配，施工安装耗时耗力，停电检修困难，运行维护不变等问题，彻底改变目前中高压配电装置的设计、制造、安装、运行、维护的模式，具有结构紧凑、占地面积小、设计施工运维方便、停电时间短、基本没有现场电气作业等系列优点。

Description

带电插拔式中高压配电预制舱

技术领域

本发明涉及10-35千伏中压、66-220千伏高压配电装置技术领域，具体是一种带电插拔式中高压配电预制舱。

背景技术

当前高压配电装置的主要型式，主要有空气绝缘敞开式设备(AIS)、SF6气体绝缘组合电器(GIS)和半SF6气体绝缘组合电器(HGIS)等几种，但各种型式均存在设备故障停电或计划检修停电时间长，设备均需在工程现场检修的缺点，且在户外布置时，均存在占地面积大，设计、制造、施工、运行、维护复杂等问题，户内布置时，仅GIS设备适宜，但需建造房屋建筑，使设计、施工、运行、维护同样存在困难。因此，本领域技术人员提供了一种带电插拔式中高压配电预制舱，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带电插拔式中高压配电预制舱，针对现有中高压配电装置需要经过设计、制造、施工、调试各安装阶段，需要采购各种设备、材料从图纸到工程现场进行组合、匹配，施工安装耗时耗力，停电检修困难，运行维护不变等问题，彻底改变目前中高压配电装置的设计、制造、安装、运行、维护的模式，具有结构紧凑、占地面积小、设计施工运维方便、停电时间短、基本没有现场电气作业等系列优点，为构建高效、灵活、可靠的中高压电网提出一种全新的解决方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种带电插拔式中高压配电预制舱，包括母线与出线一体式固定预制舱、配电装置单元式移动预制舱，所述母线与出线一体式固定预制舱舱体包括有高压固定舱、中压固定舱、间隔内舱。母线与出线一体式固定预制舱与配电装置单元式移动预制舱之间通过动、静触头实现带电插拔，母线与出线一体式固定预制舱静触头之间通过绝缘套筒实现带电紧凑布置。

优选的：所述高压固定舱采用双母线结构，舱体中部设置通长的SF6气体绝缘母线管(GIL)，包含2套垂直排列的GIL，从上到下分别为I母线和II母线，舱体后部设置GIS电缆出线套管，舱体前部从上至下分别为出线、I母线和II母线静触头及绝缘套筒。

优选的：所述中压固定舱采用单母线结构，舱体后上部设置通长的SF6气体绝缘母线管(GIL)，后下部设置GIS电缆出线套管，舱体前部从上至下分别为母线、出线静触头及绝缘套筒。

优选的：所述间隔内舱中三相静触头与绝缘套筒从左至右为A、B、C相水平排列，三相中心线之间距离、两边相中心线至两边侧壁之间距离相等，尺寸为i，固定舱前部下方、后部下方均设置控制电缆航空插座。

优选的：所述舱体前壁至GIL母线中心线、GIS出线套管中心线尺寸为a，GIL母线中心线、GIS出线套管中心线至舱体后壁尺寸为c。

优选的：所述配电装置单元式移动预制舱内集成了间隔内各设备、连接导线和与各静头连接的动触头，各动触头位置固定，与预制舱配电装置内舱中的静触头位置对应，移动舱底部设置滚轮，沿基础上导轨沿纵深方向移动，实现移动舱各动触头与固定舱各静触头的插拔分合。

优选的：所述静触头及绝缘套筒，指静触头外加装与GIS盆式绝缘子一体化的绝缘套筒，套筒内壁设置绝缘伞裙，满足相间、相地之间的空气距离和绝缘体表面泄漏距离，以实现带电紧凑布置。

优选的：所述绝缘套筒和绝缘套管，其绝缘伞裙均采用与筒体(管体)成30°夹角布置，使伞裙厚度减小一半，以便紧凑布置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明针对现有中高压配电装置需要经过设计、制造、施工、调试各安装阶段，需要采购各种设备、材料从图纸到工程现场进行组合、匹配，施工安装耗时耗力，停电检修困难，运行维护不变等问题，彻底改变目前中高压配电装置的设计、制造、安装、运行、维护的模式，具有结构紧凑、占地面积小、设计施工运维方便、停电时间短、基本没有现场电气作业等系列优点。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种带电插拔式中高压配电预制舱中带电插拔式中高压配电预制舱总结构图的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种带电插拔式中高压配电预制舱中母线与出线一体式固定预制舱舱体总图的结构示意图。

图3是本申请实施例提供的一种带电插拔式中高压配电预制舱中配电装置单元式移动预制舱舱体总图的结构示意图。

图4是本申请实施例提供的一种带电插拔式中高压配电预制舱中静触头绝缘套筒、动触头绝缘套管示意图的结构示意图。

图5是本申请实施例提供的一种带电插拔式中高压配电预制舱中预制舱场地布置设计的结构示意图。

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。

请参阅图1～5，本发明实施例中，一种带电插拔式中高压配电预制舱：

本发明的核心方案为：

1.总体方案：带电插拔式中高压配电预制舱

1)将中高压变电站、开关站、配电间中的某电压等级配电装置的母线、出线，采用工厂预制方式，固定在预制舱中，形成“母线与出线一体式固定预制舱”(以下简称“固定舱”)。其中：固定舱外廓尺寸按照一定尺寸模数化固定，母线、出线、间隔设备连接静触头位置均模数化固定。

2)将各电压等级间隔配电装置设备采用可移动小车形式，整合成“配电装置单元式移动预制舱”(以下简称“移动舱”)。其中：移动舱单元的母线、出线动触头与预制舱的母线、进出线静触头位置一致，可实现带电插拔连接。

具体详见附图1：“带电插拔式中高压配电预制舱总结构图”

2.主要构成部分一：母线与出线一体式固定预制舱预制舱为整套配电装置系统的固定部分，在工程建设中一次性安装固定。预制舱的总体尺寸以铁路与公路运输限定尺寸为最大尺寸，宽×深×高分别设定为：W米×D米×H米，其中：W不得超过12米，D不得超过2.8米，H不得超过3.2米。

高压固定舱采用双母线结构。舱体中部设置通长的SF6气体绝缘母线管(GIL)，包含2套垂直排列的GIL，从上到下分别为I母线和II母线；舱体后部设置GIS电缆出线套管；舱体前部从上至下分别为出线、I母线和II母线静触头及绝缘套筒。舱体内部纵深尺寸如下：舱体前壁至GIL母线中心线尺寸为a，母线中心线至GIS出线套管中心线尺寸为b，GIS出线套管中心线尺寸至舱体后壁尺寸为c。舱体内部垂直尺寸如下：舱体上壁至GIS出线静触头套筒中心线尺寸为w，GIS出线静触头套筒中心线至I母线GIL中心线尺寸为x，I母线GIL中心线至II母线GIL中心线尺寸为y，II母线GIL中心线至舱体下壁尺寸为z。

中压固定舱采用单母线结构。舱体后上部设置通长的SF6气体绝缘母线管(GIL)；后下部设置GIS电缆出线套管；舱体前部从上至下分别为母线、出线静触头及绝缘套筒。舱体内部纵深尺寸如下：舱体前壁至GIL母线中心线、GIS出线套管中心线尺寸为a，GIL母线中心线、GIS出线套管中心线至舱体后壁尺寸为c。舱体内部垂直尺寸如下：舱体上壁至母线GIL中心线尺寸为w，母线GIL中心线至GIS出线静触头套筒中心线尺寸为x，GIS出线静触头套筒中心线至舱体下壁尺寸为z。

间隔内舱中三相静触头与绝缘套筒从左至右为A、B、C相水平排列，三相中心线之间距离、两边相中心线至两边侧壁之间距离相等，尺寸为i。固定舱前部下方、后部下方均设置控制电缆航空插座。各配电装置间隔对应的母线静触头之间用金属材料隔开，形成间隔内舱，宽度为Wj。

各舱尺寸推荐值如下表(单位：米)。

注：220千伏GIS三相电缆套管无法一列布置，B相中心线与A、C相中心线相差0.7米

具体详见附图2：“母线与出线一体式固定预制舱舱体总图”。

其中，220千伏固定舱深度达到4.8米，无法整体运输，需分为前舱(A舱)和后舱(B舱)两部分，前舱深度2米，主要布置静触头及绝缘套筒，后舱深度2.8米，主要布置GIL母线和GIS电缆出线套管。前、后舱分别运输至现场后，需现场进行静触头绝缘套筒与GIL母线、GIS电缆出线套管的拼接安装，前、后舱的拼接安装，以及GIL与GIS的充气。其它固定舱均可在工程完成组装，整体运输及就位，不需到现场安装。

3.主要构成部分二：配电装置单元式移动预制舱

移动舱内集成了间隔内各设备、连接导线和与各静头连接的动触头。各动触头位置固定，与预制舱配电装置内舱中的静触头位置对应。小车上设备根据不同间隔设备要求进行配置。移动舱底部设置滚轮，沿基础上导轨沿纵深方向移动，实现移动舱各动触头与固定舱各静触头的插拔分合。移动舱宽度固定，与固定舱的间隔内舱宽度一致；各动触头位置与固定舱的静触头位置对应，移动舱深度、高度在满足方便整体运输的前提下，可按照各GIS设备生产尺寸确定，本发明不做统一推荐。

具体详见附图3：“配电装置单元式移动预制舱舱体总图”。

4.核心技术：紧凑型中高压导体插拔触头及绝缘技术

中高压导体要实现在空气中接触与断开，必须让不同相带电导体之间、导体与接地体之间满足相间和相对地的空气距离和绝缘体表面上的泄漏距离要求。由于各插拔触头均在舱内分合，空气距离和泄漏距离均按户内距离考虑。考虑以空气距离长度来设置静触头绝缘套筒长度和动触头绝缘套管长度，在静触头绝缘套筒内部和动触头绝缘套管外部设置喇叭筒型绝缘伞裙以满足绝缘体表面泄漏距离要求。

a)区别于传统手车式配电装置考虑空气距离而使三相设备分开布置的方式，本发明在静触头外加装与GIS盆式绝缘子一体化的绝缘套筒，套筒内壁设置绝缘伞裙，满足相间、相地之间的空气距离和绝缘体表面泄漏距离，是配电装置能够紧凑布置的关键。而动触头外则可以按照常规设置套管。绝缘套筒和套管长度L，略大于各电压等级相间及相对地空气距离，各电压等级推荐的L值见下表(单位：米)。

电压等级(千伏)	220	110	66	35	10
						L值(米)	2	1	0.8	0.5	0.3

b)本发明采用喇叭筒型绝缘伞裙，相较于传统的平行设置的绝缘伞裙，可大幅减小绝缘管和套管的外径，是配电装置能够紧凑布置的另一关键。喇叭筒筒壁与绝缘管夹角为30°，相比传统绝缘子垂直布置的伞裙可减小一半的伞裙高度，以此实现绝缘套筒与套管紧凑布置。

c)静触头绝缘套筒的伞裙内径Dt应大于动触头绝缘套管的伞裙外径Dg，在动静触头插拔过程中，静触头绝缘套筒与动触头绝缘套管之间互不接触。移动舱使用机械驱动，使动触头与静触头插拔分合运动，以保证各触头位置准确且接触良好。

具体详见附图4：“静触头绝缘套筒、动触头绝缘套管示意图”

5.插拔式中高压配电装置预制舱二次接线端子插拔技术

移动舱设备的二次线，随移动舱一起，使用若干个航空插头，与固定在固定舱上对应的航空插座插拔连接。固定舱的航空插座预留各类间隔所需要的全部电源、控制、测量、信号、计量端子，移动舱的航空插头根据间隔需要在对应位置设置航空插头。

6.插拔式中高压配电装置预制舱基础形式

整个预制舱(含固定舱、移动舱及其移动导轨)的基础大部分采用整体大筏板基础，仅固定舱后部出线电缆、控制电缆连接部位下设置电缆敷设坑，通过后部孔洞与电缆沟连接，电缆坑深度大于电缆最小转弯半径。预制舱基础顶面高于地面0.15～0.3米以防积水。

7.电动插拔传动导轨及限位技术

移动舱与固定舱之间的插拔分合，需采用机械传动，以保证动、静触头以及绝缘套筒、套管之间位置正确，准确接触不偏移。在固定舱前部四角设置可旋转的螺母，4个螺母使用一台电动机及传动机构同步旋转。在移动舱相对应位置沿纵深方向设置与固定舱内螺母对应的固定螺杆。两舱插拔分合时，螺母与螺杆咬合，随电动机带动螺母正反方向旋转，移动舱在准确位置进退。移动舱靠近固定舱到位时，动触头与静触头紧密接触，此时在移动舱上设置的限位撞针，触碰设置在固定舱对应位置的限位行程开关，断开电动机电源，移动舱停止运动，合闸完成。

应用方法：

1.设计方法

使用本发明，无论进行变电站还是开关站设计，均无需开展复杂的接线方案、布置方案、设备材料选型、场地平整方案等计算与设计，一旦确定工程规模，即可开始场平设计与基础施工。因预制舱与出线、设备以及二次设备之间均采用电缆连接，因此无需考虑整个站区的总体布置，只需考虑各舱自身的布置即可。因此，整个站区可以由多个离散的零碎的不在同一平面上的地块组成，极大增强了变电站、开关站利用零散地块建设的可行性。

工程规模确定时，即可根据进出线回数和主接线型式确定预制舱个数。比如：220千伏4进8出时，主接线采用双母线双分段型式，可确定共需220千伏间隔18个，则需建造220千伏预制舱3个，然后可进行3个220千伏预制舱的选址及场平、交通等总图设计。单个预制舱的设计，可考虑平整出比舱体(含固定舱、移动舱及插拔移动距离)宽度多3～4米，深度多6～7米的长方形场地来，舱体前部留5米宽车辆运输道，后留1.5～2米的电缆敷设通道。具体详见附图5：“预制舱场地布置设计图”。

2.安装方法

预制舱在工程现场只有极少的电气安装工作。第一步，在预制舱基础施工完毕后，将固定舱运输至现场，吊装至基础上，与基础可靠连接；第二步，敷设低压电源电缆至固定舱，接通固定舱电机电源；第三步，敷设各进出线电缆和控制电缆；第四步，将各移动舱运至现场，分别在与固定舱断开与连接状态下开展单元调试与整组试验；第五步，试验全部完成后，整个预制舱即可合闸通电运行。

3.检修及维护方法

相对于传统设备检修时间而言，预制舱计划性检修和故障停电检修时间均大为缩短。检修时，只需短时停电，将待检修维护的移动舱拔出移开，立刻换上相同的移动舱，即立刻恢复供电。待检修的移动舱运回检修车间按正常工序检修维护即可。

4.多舱连接方法

当变电站、开关站规模较大，一个预制舱不够时，可以采用多舱直接拼接的方式进行扩展：直接将固定舱母线对接延伸即可；也可将固定舱A的某回出线与固定舱B的某回出线采用电缆对接，形成母线分段的接线型式。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带电插拔式中高压配电预制舱，包括母线与出线一体式固定预制舱、配电装置单元式移动预制舱，其特征在于，所述母线与出线一体式固定预制舱包括有高压固定舱、中压固定舱、间隔内舱,母线与出线一体式固定预制舱与配电装置单元式移动预制舱之间通过动、静触头实现带电插拔，母线与出线一体式固定预制舱静触头之间通过绝缘套筒实现带电紧凑布置；

所述高压固定舱采用双母线结构，舱体中部设置SF6气体绝缘母线管（GIL），包含2套垂直排列的GIL，从上到下分别为I母线和II母线，舱体后部设置GIS电缆出线套管，舱体前部从上至下分别为出线、I母线和II母线静触头及绝缘套筒；

所述中压固定舱采用单母线结构，舱体后上部设置SF6气体绝缘母线管（GIL），后下部设置GIS电缆出线套管，舱体前部从上至下分别为母线、出线静触头及绝缘套筒；

所述间隔内舱中三相静触头与绝缘套筒从左至右为A、B、C相水平排列，三相中心线之间距离、两边相中心线至两边侧壁之间距离相等，尺寸为i，固定舱前部下方、后部下方均设置控制电缆航空插座。

2.根据权利要求1所述的一种带电插拔式中高压配电预制舱，其特征在于，所述舱体前壁至 GIL 母线中心线、GIS 出线套管中心线尺寸为a，GIL 母线中心线、GIS 出线套管中心线至舱体后壁尺寸为c。

3.根据权利要求1所述的一种带电插拔式中高压配电预制舱，其特征在于，所述配电装置单元式移动预制舱内集成了间隔内各设备、连接导线和与各静头连接的动触头，各动触头位置固定，与母线与出线一体式固定预制舱配电装置内舱中的静触头位置对应，移动舱底部设置滚轮，沿基础上导轨沿纵深方向移动，实现移动舱各动触头与固定舱各静触头的插拔分合。

4.根据权利要求1所述的一种带电插拔式中高压配电预制舱，其特征在于，所述静触头及绝缘套筒，指静触头外加装与GIS盆式绝缘子一体化的绝缘套筒，套筒内壁设置绝缘伞裙，满足相间、相地之间的空气距离和绝缘体表面泄漏距离，以实现带电紧凑布置。

5.根据权利要求1所述的一种带电插拔式中高压配电预制舱，其特征在于，所述绝缘套筒，其绝缘伞裙均采用与筒体成30°夹角布置，使伞裙厚度减小一半，以便紧凑布置。