CN114614391B - 一种适用风电的紧凑型开关设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用风电的紧凑型开关设备，包括：柜体，所述柜体包括前后布置的操作室和气室；组合式断路器，所述组合式断路器设置于所述气室内；操作机构，所述操作机构设置于所述操作室内，并适于驱动所述组合式断路器的分合闸；进线组件，所述进线组件布置于所述气室左侧或右侧，并适于沿左右方向连接所述组合式断路器；出线组件，所述出线组件布置于所述气室左侧或右侧或左右两侧，并适于沿左右方向连接所述组合式断路器。具有布局合理，结构紧凑，经济性高的优点。

Description

一种适用风电的紧凑型开关设备

技术领域

本申请涉及电力设备领域，具体涉及风电开关设备。

背景技术

随着国家对于新能源的大力支持，而风能是一种清洁无公害的可再生能源能源，近年来风力发电取得了飞速的发展。其中海上风电是可再生能源发展的重要领域，海上风电较陆地风电具有发电时间长、不占用陆地空间等优势，海上风电是推动风电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源结构调整的重要措施。我国海上风能资源丰富，加快海上风电项目建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。目前我国海上风电装机容量占全球海上风电装机总容量的20％，且在未来，海上风电累计装机容量会呈现快速增长的趋势。

现有的风电机组一般包括塔筒、风力发电机、升压变压器和高压开关设备，风力发电机设置于塔筒顶部，升压变压器和高压开关设备设置在塔筒底部，风电发电机通过电缆连接升压变压器；在现有海上风电中升压变压器和高压开关设备的安装布置通常是分层安装的，升压变压器在上层，高压开关设备下层，两者分别采购，各自安装调试，再用电缆连接；高压开关设备下方再通过电缆与其它风电机组或升压平台连接。

由于塔筒内空间有限，要求高压开关设备结构紧凑；又由于海上风电场环境恶劣，要求高压开关设备具有良好的绝缘性能和耐腐蚀性能。因此，海上风电项目的高压开关设备多采用封闭式或半封闭式的充气柜（即GIS气体绝缘开关设备）。但是，现有海上风电项目的充气柜普遍存在结构复杂、需多柜现场拼接、成本很高等问题。

因此，如何对现有的风电开关设备进行改进，使其克服上述问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种布局合理，结构紧凑，经济性高的适用风电的紧凑型开关设备。

为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种适用风电的紧凑型开关设备，包括：

柜体，所述柜体包括前后布置的操作室和气室；

组合式断路器，所述组合式断路器设置于所述气室内；

操作机构，所述操作机构设置于所述操作室内，并适于驱动所述组合式断路器的分合闸；

进线组件，所述进线组件布置于所述气室左侧或右侧，并适于沿左右方向连接所述组合式断路器；

出线组件，所述出线组件布置于所述气室左侧或右侧或左右两侧，并适于沿左右方向连接所述组合式断路器。

进一步的，所述组合式断路器包括固封极柱、真空灭弧室、传动机构、隔离开关和接地开关，所述固封极柱固定设置于所述气室内且沿上下方向布置，所述真空灭弧室沿上下方向浇注于所述固封极柱内，所述真空灭弧室上下两端分别设置有动端导电件和静端导电座，所述传动机构设置于固封极柱上方并适于传动连接所述动端导电件和所述操作机构，所述操作机构适于通过所述传动机构驱动所述动端导电件实现所述真空灭弧室分合闸；所述进线组件通过所述隔离开关连接所述动端导电件，所述出线组件直接连接或通过所述隔离开关连接所述静端导电座，所述隔离开关为直动式结构且沿左右方向布置；所述接地开关设置于所述隔离开关连接所述进线组件或所述出线组件一侧。

进一步的，所述组合式断路器还包括密封板，所述密封板适于密封固定于所述气室上侧，所述固封极柱固定设置于所述密封板下侧并位于所述气室内，所述传动机构设置于所述密封板上侧并位于所述气室外，且所述传动机构适于密封穿过所述密封板，并进入所述固封极柱连接所述动端导电件。

进一步的，所述气室上侧还设置有传动室，所述传动机构设置于所述传动室内，所述传动机构包括安装座、传动主轴、连杆组件、分闸弹簧、密封构件和拉杆组件，所述安装座固定设置于所述密封板上，所述传动主轴沿前后方向延伸并转动设置于所述安装座上，所述密封构件设置于所述密封板上，所述拉杆组件沿上下方向延伸且穿过所述密封构件，所述密封构件和所述密封板之间以及所述密封构件和所述拉杆组件之间均密封配合，所述连杆组件传动连接所述传动主轴和所述拉杆组件一端，所述拉杆组件另一端连接所述动端导电件；所述操作机构适于驱动所述传动主轴转动，并通过所述连杆组件和所述拉杆组件驱动所述动端导电件上下运动，进而驱动所述真空灭弧室实现分合闸，所述分闸弹簧适于作用于所述传动主轴或所述连杆组件或所述拉杆组件，并适于驱动所述动端导电件快速向上运动实现快速分闸。

进一步的，所述隔离开关包括导电座、隔离主轴、动触头、静触头和穿墙套管，所述导电座沿左右方向延伸并固定设置于所述固封极柱上，且所述导电座适于电性连接所述动端导电件或所述静端导电座，所述隔离主轴沿前后方向延伸并转动设置于所述导电座上，所述动触头沿左右方向延伸并滑动设置于所述导电座上，所述穿墙套管穿过所述气室且密封固定于所述柜体上，所述静触头固定设置于所述穿墙套管一端，所述穿墙套管另一端连接所述进线组件或所述出线组件；所述操作机构适于驱动所述隔离主轴转动，并驱动所述动触头左右运动，进而靠近或远离所述静触头实现分合闸。

进一步的，所述隔离主轴上同心固定有传动齿轮，所述动触头上侧或下侧设置有传动齿条，所述隔离主轴的转动适于通过所述传动齿轮和传动齿条的配合实现所述动触头的左右运动。

进一步的，所述接地开关包括铰接座、接地主轴、接地刀板、均压件和接地触头，所述铰接座固定设置于所述气室内，所述接地主轴沿前后方向延伸并转动设置于所述铰接座上，所述接地触头固定设置于所述静触头上，所述接地刀板一端固定设置于所述接地主轴上，所述均压件固定设置于所述接地刀板和所述接地主轴的连接处；所述操作机构适于驱动所述接地主轴转动，并驱动所述接地刀板上下翻转，进而靠近或远离所述接地触头实现分合闸。

进一步的，所述操作机构包括分体设置的第一操作机构和第二操作机构，所述组合式断路器具有沿前后方向延伸并进入所述操作室的传动主轴、隔离主轴和接地主轴，所述第一操作机构适于驱动所述传动主轴转动，所述第二操作机构适于驱动所述隔离主轴和所述接地主轴转动；所述操作室内还设置有二次控制元件，所述第一操作机构、第二操作机构和所述二次控制元件的控制面板均设置于所述操作室前侧，并形成所述开关设备的一体操作界面，所述一体操作界面上设置有一次回路接线标识。

进一步的，所述气室左侧或右侧设置有上置的进线电缆室，所述气室左侧或右侧或左右两侧还设置有下置的出线电缆室，所述进线组件和所述出线组件均为T型插拔头结构，所述进线组件设置于所述进线电缆室内并适于上进线，所述出线组件设置于所述出线电缆室内并适于下出线。

进一步的，所述进线电缆室和所述出线电缆室设置于所述气室同一侧时，所述出线电缆室层叠于所述进线电缆室下方，所述进线电缆室和所述出线电缆室的前侧面与所述操作室的左侧面或右侧面界定有内凹区域，所述内凹区域内设置有泄压通道，所述泄压通道连通所述出线电缆室且向上延伸；

所述出线电缆室的下侧面超过所述气室的下侧面，所述气室下侧设置有支撑支架，所述支撑支架的下侧面超过所述出线电缆室的下侧面。

作为一种实施方式，所述开关设备配置有一组所述进线组件和一组所述出线组件，所述出线组件为第一出线组件，所述进线组件和所述第一出线组件设置于所述气室同一侧；所述组合式断路器配置有两组所述隔离开关，分别为第一隔离开关和第二隔离开关，所述组合式断路器配置有两组所述接地开关，分别为第一接地开关和第二接地开关，所述第一隔离开关设置于所述进线组件和所述真空灭弧室之间，所述第一接地开关设置于所述第一隔离开关连接所述进线组件一侧，且所述第一隔离开关沿左右方向穿过所述固封极柱，并适于固定设置于所述固封极柱上同时电性连接所述动端导电件，所述第二隔离开关设置于所述第一出线组件和所述真空灭弧室之间，所述第二接地开关设置于所述第二隔离开关连接所述第一出线组件一侧，且所述静端导电座向下穿过所述固封极柱，所述第二隔离开关适于固定设置于所述静端导电座上同时电性连接所述静端导电座。

作为另一种实施方式，所述开关设备在所述第一出线组件的基础上还配置有第二出线组件，所述第二出线组件设置于所述第一出线组件对侧；所述组合式断路器在所述第一隔离开关和所述第二隔离开关的基础上还配置有第三隔离开关，所述组合式断路器在所述第一接地开关和所述第二接地开关的基础上还配置有第三接地开关，所述第三隔离开关设置于所述第二出线组件和所述真空灭弧室之间，所述第二接地开关设置于所述第三隔离开关连接所述第二出线组件一侧，且所述第三隔离开关层叠于所述第二隔离开关下方，并适于固定设置于所述第二隔离开关上同时电性连接所述静端导电座。

现有技术中，公开号为CN113422318A的专利《一种专用于海上风电的72.5kV环网柜》公开了一种既满足7兆瓦及以上海上风电参数、结构和环保的要求，又能适应海上盐雾、潮湿环境，并能实现免维护、减少运维成本、保证运行连续性的一种专用于海上风电的72.5kV环网柜。但是，上述环网柜存在以下问题：（1）结构复杂，不仅成本高，而且不利于现场组装和维护；（2）整体高度高，安装和巡视不方便；（3）操作机构靠上设置，操作人员需要借助梯子才能操作，操作不便；（4）操作机构分布在不同的部位，各开关的指示不直观，各开关间的联锁困难，同样不方便操作。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：（1）“断路器”竖直布置，使得真空灭弧室内的触头对中性更好，断路器开断可靠性更高；（2）固封极柱固封有真空灭弧室，其静端和动端分别可固定隔离开关，使其导电回路短，结构紧凑，体积小；（3）本申请的整体高度低，电缆安装方便，操作舒适；（4）本发明的各操作机构设置在同一操作室内，操作机构间的联锁系统设计简单，各操作功能集成在同一操作面板上，操作简单，机构的状态指示直观明了；（5）二回路接线或三回路接线均为共箱式结构，工厂预制，现场无需气箱间的拼接安装，提高现场安装的效率，同时也提高了可靠性。

附图说明

图1是根据本申请的一个优选实施例一在塔筒内的布置示意图。

图2是根据本申请的一个优选实施例一的前视图，并显示了上下左右四个方向。

图3是根据本申请的一个优选实施例一的上视图，并显示了前后左右四个方向。

图4是根据本申请的一个优选实施例一图3中沿A-A方向的剖视图。

图5是根据本申请的一个优选实施例一图3中沿B-B方向的剖视图。

图6是根据本申请的一个优选实施例一中组合式断路器的部分结构示意图。

图7是根据本申请的一个优选实施例一的一次接线图。

图8是根据本申请的一个优选实施例一中组合式断路器的立体结构示意图（隔离开关分闸，接地开关合闸）。

图9是根据本申请的一个优选实施例一中图8的前视图。

图10是根据本申请的一个优选实施例一中组合式断路器的立体结构示意图（隔离开关合闸，接地开关分闸）。

图11是根据本申请的一个优选实施例一中图10的前视图。

图12是根据本申请的一个优选实施例二的前视图。

图13是根据本申请的一个优选实施例二的俯视图。

图14是根据本申请的一个优选实施例二图13中沿C-C方向的剖视图。

图15是根据本申请的一个优选实施例二的一次接线图。

图16是根据本申请的一个优选实施例二中组合式断路器的立体结构示意图（隔离开关合闸，接地开关分闸）。

图17是根据本申请的一个优选实施例二中图16的前视图。

图中：10、塔筒；100、柜体；101、操作室；102、气室；103、进线电缆室；104、出线电缆室；105、传动室；106、泄压通道；107、支撑支架；200、组合式断路器；300、操作机构；301、第一操作机构；302、第二操作机构；400、进线组件；500、出线组件；500a、第一出线组件；500b、第二出线组件；600、二次控制元件；700、一体操作界面；701、一次回路接线标识；1、密封板；2、固封极柱；21、出线座；22、弹簧触指；3、真空灭弧室；31、动端导电件；32、静端导电座；4、传动机构；41、安装座；42、传动主轴；43、连杆组件；431、第一拐臂；432、连杆；433、第二拐臂；44、分闸弹簧；45、密封构件；46、拉杆组件；461、导向杆；462、绝缘杆；5、隔离开关；5a、第一隔离开关；5b、第二隔离开关；5c、第三隔离开关；51、导电座；52、隔离主轴；521、传动齿轮；53、动触头；531、传动齿条；54、静触头；55、穿墙套管；6、接地开关；6a、第一接地开关；6b、第二接地开关；6c、第三接地开关；61、铰接座；62、接地主轴；63、接地刀板；64、均压件；65、接地触头。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、 “横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，为布置有开关设备的塔筒10的截面视图，其中开关设备的周侧需预留足够的空间，以便工作人员绕柜巡查；尤其是开关设备的前侧一般预留更大的空间，用于安装其它电气设备、扶梯等。可以预见的是，塔筒10内空间十分有限，对于开关设备的整体体积有较高要求。基于此，本申请设计了紧凑型的开关设备，具体结构如下：

如图7所示，实施例一的一次线路设计为双回路结构（即一进一出）。并且为了方便连接升压变压器以方便出线，本实施例一采用“上进下出”的一次接线方案，如图2至图11所示，具体包括：

柜体100，柜体100包括前后布置的操作室101和气室102，以及布置在右侧并呈上下层叠的进线电缆室103和出线电缆室104；

组合式断路器200，组合式断路器200设置于气室102内；

操作机构300，操作机构300设置于操作室101内，并适于驱动组合式断路器200的分合闸；

进线组件400，进线组件400布置于气室102右侧，并适于沿左右方向连接组合式断路器200；进线组件400为T型插拔头结构，进线组件400设置于进线电缆室103内并适于上进线；

出线组件500，出线组件500布置于气室102右侧，并适于沿左右方向连接组合式断路器200。出线组件500为T型插拔头结构，出线组件500设置于出线电缆室104内并适于下出线。

基于上述结构布置，可以将本申请开关设备的高度H控制在一个较低值，高度H约为成年人的身高或者略高于，一方面可以直接观察到上进线位置的工况，便于维护与巡视，另一方面无需登高就够着操作机构300，方便操作。另外，本申请的操作机构300均设置于前侧的操作室101内，即操作面在同一竖直方面上，使得开关设备的操作更加方便、直观。

另一关键设计在于，如图6、图8至图11所示，本申请的组合式断路器200采用模块化结构，组合式断路器200包括密封板1、固封极柱2、真空灭弧室3、传动机构4、隔离开关5和接地开关6，密封板1适于密封固定于气室102上侧，固封极柱2固定设置于密封板1下侧并位于气室102内，传动机构4设置于密封板1上侧并位于气室102外，固封极柱2沿上下方向布置，真空灭弧室3沿上下方向浇注于固封极柱2内，真空灭弧室3上下两端分别设置有动端导电件31和静端导电座32，其中动端导电件31适于连接真空灭弧室3的动端，静端导电座32适于连接真空灭弧室3的静端，传动机构4适于密封穿过密封板1并进入固封极柱2连接动端导电件31，传动机构4适于传动连接动端导电件31和操作机构300，操作机构300适于通过传动机构4驱动动端导电件31实现真空灭弧室3分合闸；进线组件400通过隔离开关5连接动端导电件31，出线组件500通过隔离开关5连接静端导电座32，隔离开关5为直动式结构且沿左右方向布置；接地开关6设置于隔离开关5连接进线组件400或出线组件500一侧。

由于本实施例一是双回路结构，因此配置一组进线组件400和一组出线组件500，出线组件500即为第一出线组件500a；对应的组合式断路器200配置有两组隔离开关5，分别为第一隔离开关5a和第二隔离开关5b，组合式断路器200还配置有两组接地开关6，分别为第一接地开关6a和第二接地开关6b，第一隔离开关5a设置于进线组件400和真空灭弧室3之间，第一接地开关6a设置于第一隔离开关5a连接进线组件400一侧，且第一隔离开关5a沿左右方向穿过固封极柱2，并适于固定设置于固封极柱2上同时电性连接动端导电件31，第二隔离开关5b设置于第一出线组件500a和真空灭弧室3之间，第二接地开关6b设置于第二隔离开关5b连接第一出线组件500a一侧，且静端导电座32向下穿过固封极柱2，第二隔离开关5b适于固定设置于静端导电座32上同时电性连接静端导电座32。

一方面密封板1的设置可以保证气室102的密封性，另一方面密封板1作为组合式断路器200的结构基板，可以将相关零件均安装到密封板1上，并可以在装配时整体吊装进气室102，使得组合式断路器200形成模块化、标准化结构，该组合式断路器200完全可以单独装配并适配不同结构的开关设备，具有更高的适用性，另外模块化、标准化的结构可以大大降低制造和使用成本。

本申请的真空灭弧室3固封于固封极柱2内，并与固封极柱2和传动机构4一起构成通常叫法的“断路器”。众所周知，组成气室102的板材厚度及其加工要求极高，气室102的体积越小，消耗的不锈钢材料越少，同时气室102的尺寸直接决定产品的占地面积，因此，如何在满足电气要求的前提下，尽量减小气室102的体积，是本申请需要考虑的。依据传动机构4的上置设计，本申请的“断路器”采用倒挂式的竖直布置，隔离开关5采用直动式结构并且横向布置，上述“横平竖直”的布置结构，在满足“上进下出”的一次线路结构以及保证绝缘距离的前提下，各功能模块间无需铜排连接，导电路径短，具有更加紧凑的结构并占用更小的内部空间，从而减小气室102的体积。

另外，固封极柱2一方面可以作为绝缘件，保证“断路器”的绝缘性能，另一方面固封极柱2作为结构件，用于固封真空灭弧室3以及对隔离开关5进行支撑，做到一柱多用。简化内部结构，降低制造成本。

进一步具体的，如图6所示，传动机构4包括安装座41、传动主轴42、连杆组件43、分闸弹簧44、密封构件45和拉杆组件46，安装座41固定设置于密封板1上，传动主轴42沿前后方向延伸并转动设置于安装座41上，密封构件45设置于密封板1上，拉杆组件46沿上下方向延伸且穿过密封构件45，密封构件45和密封板1之间以及密封构件45和拉杆组件46之间均密封配合（即设置有密封圈），连杆组件43传动连接传动主轴42和拉杆组件46一端，拉杆组件46另一端连接动端导电件31；操作机构300适于驱动传动主轴42转动，并通过连杆组件43和拉杆组件46驱动动端导电件31上下运动，驱动真空灭弧室3实现分合闸，分闸弹簧44适于作用于传动主轴42或连杆组件43或拉杆组件46，并适于驱动动端导电件31快速向上运动实现快速分闸。连杆组件43用于将传动主轴42的转动转换成拉杆组件46的上下滑动，在机械传动结构上可以有不同的实现方式，本申请不进行穷举，仅提供一种优选的实施方式，具体如图6所示：连杆组件43包括第一拐臂431、连杆432和第二拐臂433，第一拐臂431固定连接传动主轴42，连杆432一端转动连接第一拐臂431，连杆432另一端转动连接第二拐臂433一端，第二拐臂433另一端转动连接安装座41，第二拐臂433中段转动连接拉杆组件46。本实施例在动端导电件31的近端额外设置了分闸弹簧44，分闸弹簧44一端固定连接第二拐臂433，另一端固定连接安装座41，并能提供动端导电件31向上运动的弹性势能，以实现快速分闸。当然，本实施例中的分闸弹簧44也可以设置在操作机构300内，起到同样的作用。

在本实施例中，拉杆组件46包括导向杆461和绝缘杆462，密封构件45为滑动座，导向杆461沿上下方向滑动设置于滑动座上，实现滑动密封。当然，密封构件45也可以是设置在密封板1和导向杆461之间的波纹管，同样能实现密封。

进一步具体的，如图8至图11所示，隔离开关5包括导电座51、隔离主轴52、动触头53、静触头54和穿墙套管55，导电座51沿左右方向延伸并固定设置于固封极柱2上，且导电座51适于电性连接动端导电件31或静端导电座32，隔离主轴52沿前后方向延伸并转动设置于导电座51上，动触头53沿左右方向延伸并滑动设置于导电座51上，穿墙套管55穿过气室102且密封固定于柜体100上，静触头54固定设置于穿墙套管55一端，穿墙套管55另一端连接进线组件400或出线组件500；操作机构300适于驱动隔离主轴52转动，并驱动动触头53左右运动，进而靠近或远离静触头54实现分合闸。基于双回结构，本实施例的第一隔离开关5a的导电座51固定设置于固封极柱2上同时电性连接动端导电件31，由于动端导电件31需要上下运动，因此在固封极柱2内设置有出线座21，动端导电件31穿过出线座21，动端导电件31和出线座21设置弹簧触指22，弹簧触指22两侧始终抵触出线座21内壁和动端导电件31外壁并保持两者之间的电性连接，导电座51伸进固封极柱2并固定设置于所述出线座21上。本实施例的第二隔离开关5b的导电座51固定设置于静端导电座32上。进一步的，隔离主轴52上同心固定有传动齿轮521，动触头53上侧或下侧设置有传动齿条531，隔离主轴52的转动适于通过传动齿轮521和传动齿条531的配合实现动触头53的左右运动。

如图5所示，由于第二隔离开关5b更靠左，可以在气室102右侧的进线电缆室104预留出更大的接线空间。

进一步具体的，如图8至图11所示，接地开关6和隔离开关5一体设置，其包括铰接座61、接地主轴62、接地刀板63、均压件64和接地触头65，铰接座61固定设置于气室102内，接地主轴62沿前后方向延伸并转动设置于铰接座61上，接地触头65固定设置于静触头54上，接地刀板63一端固定设置于接地主轴62上，并在该处固定有均压件64；操作机构300适于驱动接地主轴62转动，并驱动接地刀板63约九十度的旋转运动，进而靠近或远离接地触头65实现分合闸。在现有的GIS开关设备上接地开关一般设置为直动式结构；但是，直动式的接地开关传动比较复杂，不仅成本高，而且还会增加开关设备的体积。基于此，本申请的接地开关6采用传统的旋转式结构，具有快速分合功能，传动简单且可靠，且成本低，占用空间小的优点；而且接地刀板63设有的均压件64，用于在接地刀板63处于分闸状态时与接地触头65间的电场分布，满足接地断口的绝缘要求。

从图4、图5及图8至图11中可以看到，传动主轴42、隔离主轴52和接地主轴62相互平行且均沿前后方向延伸，使得用于连接上述主轴的操作机构300可以设置在同一侧的操作室101内，即操作面在同一竖直方面上，使得开关设备的操作更加方便、直观。操作机构300包括分体设置的第一操作机构301和第二操作机构302，第一操作机构301适于驱动传动主轴42转动，第二操作机构302适于驱动隔离主轴52和接地主轴62转动。操作室101内还设置有二次控制元件600，第一操作机构301、第二操作机构302和二次控制元件600的控制面板均设置于操作室101前侧，并形成开关设备的一体操作界面700，一体操作界面700上设置有一次回路接线标识701。一体操作界面700位于前侧面上，在图1所示的截面内，工作人员可以站在区域S内，对开关设备进行操作，而无需绕到其他位置操作。在本实施例中，第二操作机构302具有两个，用于分别操作两组隔离开关5和接地开关6；二次控制元件600设置为两组。

图2所示，在塔筒10内，柜体100的各个腔室优选从上方泄压，气室102和进线电缆室103上方均无遮挡，可以在其上侧设置泄压装置，直接从上侧泄压；而出线电缆室104位于进线电缆室103下方，其上方没有泄压空间；因此，如图3所示，本实施例在出线电缆室104的前侧面与操作室101的右侧面界定的内凹区域内设置泄压通道106，泄压通道106连通出线电缆室104且向上延伸。

如图2至图5所示，一方面由于本实施例采用了紧凑设计，使得气室102高度较小，另一方面进线组件400和出线组件500需要保持足够的电缆接线高度，因此本实施例的气室102高度小于进线电缆室103和出线电缆室104的高度之和，基于此设计进线电缆室103的上侧面高于气室102的上侧面并和传动室105的上侧面齐平，设计出线电缆室104的下侧面超过气室102的下侧面，并在气室102下侧设置支撑支架107。

如图15所示，实施例二的一次线路设计为三回路结构（即一进二出），并且同样采用了“上进下出”的一次接线方案，实施例二与实施例一的相同之处不再具体描述，两者的不同之处在于实施例二增加了一组出线组件500，具体如图12至图17所示：

开关设备在第一出线组件500a的基础上还配置有第二出线组件500b，第二出线组件500b设置于第一出线组件500b对侧；组合式断路器200在第一隔离开关5a和第二隔离开关5b的基础上还配置有第三隔离开关5c，组合式断路器200在第一接地开关6a和第二接地开关6b的基础上还配置有第三接地开关6c，第三隔离开关5c设置于第二出线组件500b和真空灭弧室3之间，第二接地开关6c设置于第三隔离开关5c连接第二出线组件500b一侧，且第三隔离开关5c层叠于第二隔离开关5b下方。另一关键设计在于，第三接地开关6c设置在第三隔离开关5c上侧，在保证第三接地开关6c正常分合闸的前提下，不会增加气室102高度。对应的，第二出线组件500b一侧同样需设置出线电缆室104。对应的，第二操作机构302具有三个，用于分别操作三组隔离开关5和接地开关6。

值得一提的是，本申请的改进点主要在于开关设备的结构上，其电气工作原理均为现有技术，故本申请不再对开关设备的电气工作原理进行具体描述，但是这并不妨碍其成为本申请隐含的技术特征。

需要说明的是，本申请的开关设备为三相结构，对应的组合式断路器200、进线组件400、出线组件500均具有三相，而且三相之间具有完全相同或基本相同的结构，因此本申请仅对一相进行描述，但这并不妨碍三相的具体结构成为本申请隐含的技术特征。

基于上述结构，本申请的具有以下突出的有益效果：（1）“断路器”竖直布置，使得真空灭弧室内的触头对中性更好，断路器开断可靠性更高；（2）固封极柱固封有真空灭弧室，其静端和动端分别可固定隔离开关，使其导电回路短，结构紧凑，体积小；（3）本申请的整体高度低，电缆安装方便，操作舒适；（4）本发明的各操作机构设置在同一操作室内，操作机构间的联锁系统设计简单，各操作功能集成在同一操作面板上，操作简单，机构的状态指示直观明了；（5）二回路接线或三回路接线均为共箱式结构，工厂预制，现场无需气箱间的拼接安装，提高现场安装的效率，同时也提高了可靠性。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (11)

1.一种适用风电的紧凑型开关设备，其特征在于，包括：

柜体，所述柜体包括前后布置的操作室和气室；

组合式断路器，所述组合式断路器设置于所述气室内；

操作机构，所述操作机构设置于所述操作室内，并适于驱动所述组合式断路器的分合闸；

进线组件，所述进线组件布置于所述气室左侧或右侧，并适于沿左右方向连接所述组合式断路器；

出线组件，所述出线组件布置于所述气室左侧或右侧或左右两侧，并适于沿左右方向连接所述组合式断路器；

所述组合式断路器包括固封极柱、真空灭弧室、传动机构、隔离开关和接地开关，所述固封极柱固定设置于所述气室内且沿上下方向布置，所述真空灭弧室沿上下方向浇注于所述固封极柱内，所述真空灭弧室上下两端分别设置有动端导电件和静端导电座，所述传动机构设置于固封极柱上方并适于传动连接所述动端导电件和所述操作机构，所述操作机构适于通过所述传动机构驱动所述动端导电件实现所述真空灭弧室分合闸；所述进线组件通过所述隔离开关连接所述动端导电件，所述出线组件直接连接或通过所述隔离开关连接所述静端导电座，所述隔离开关为直动式结构且沿左右方向布置；所述接地开关设置于所述隔离开关连接所述进线组件或所述出线组件一侧。

2.根据权利要求1所述的适用风电的紧凑型开关设备，其特征在于：所述组合式断路器还包括密封板，所述密封板适于密封固定于所述气室上侧，所述固封极柱固定设置于所述密封板下侧并位于所述气室内，所述传动机构设置于所述密封板上侧并位于所述气室外，且所述传动机构适于密封穿过所述密封板，并进入所述固封极柱连接所述动端导电件。

3.根据权利要求2所述的适用风电的紧凑型开关设备，其特征在于：所述气室上侧还设置有传动室，所述传动机构设置于所述传动室内，所述传动机构包括安装座、传动主轴、连杆组件、分闸弹簧、密封构件和拉杆组件，所述安装座固定设置于所述密封板上，所述传动主轴沿前后方向延伸并转动设置于所述安装座上，所述密封构件设置于所述密封板上，所述拉杆组件沿上下方向延伸且穿过所述密封构件，所述密封构件和所述密封板之间以及所述密封构件和所述拉杆组件之间均密封配合，所述连杆组件传动连接所述传动主轴和所述拉杆组件一端，所述拉杆组件另一端连接所述动端导电件；所述操作机构适于驱动所述传动主轴转动，并通过所述连杆组件和所述拉杆组件驱动所述动端导电件上下运动，进而驱动所述真空灭弧室实现分合闸，所述分闸弹簧适于作用于所述传动主轴或所述连杆组件或所述拉杆组件，并适于驱动所述动端导电件快速向上运动实现快速分闸。

4.根据权利要求1所述的适用风电的紧凑型开关设备，其特征在于：所述隔离开关包括导电座、隔离主轴、动触头、静触头和穿墙套管，所述导电座沿左右方向延伸并固定设置于所述固封极柱上，且所述导电座适于电性连接所述动端导电件或所述静端导电座，所述隔离主轴沿前后方向延伸并转动设置于所述导电座上，所述动触头沿左右方向延伸并滑动设置于所述导电座上，所述穿墙套管穿过所述气室且密封固定于所述柜体上，所述静触头固定设置于所述穿墙套管一端，所述穿墙套管另一端连接所述进线组件或所述出线组件；所述操作机构适于驱动所述隔离主轴转动，并驱动所述动触头左右运动，进而靠近或远离所述静触头实现分合闸。

5.根据权利要求4所述的适用风电的紧凑型开关设备，其特征在于：所述隔离主轴上同心固定有传动齿轮，所述动触头上侧或下侧设置有传动齿条，所述隔离主轴的转动适于通过所述传动齿轮和传动齿条的配合实现所述动触头的左右运动。

6.根据权利要求4所述的适用风电的紧凑型开关设备，其特征在于：所述接地开关包括铰接座、接地主轴、接地刀板、均压件和接地触头，所述铰接座固定设置于所述气室内，所述接地主轴沿前后方向延伸并转动设置于所述铰接座上，所述接地触头固定设置于所述静触头上，所述接地刀板一端固定设置于所述接地主轴上，所述均压件固定设置于所述接地刀板和所述接地主轴的连接处；所述操作机构适于驱动所述接地主轴转动，并驱动所述接地刀板上下翻转，进而靠近或远离所述接地触头实现分合闸。

7.根据权利要求1所述的适用风电的紧凑型开关设备，其特征在于：所述操作机构包括分体设置的第一操作机构和第二操作机构，所述组合式断路器具有沿前后方向延伸并进入所述操作室的传动主轴、隔离主轴和接地主轴，所述第一操作机构适于驱动所述传动主轴转动，所述第二操作机构适于驱动所述隔离主轴和所述接地主轴转动；所述操作室内还设置有二次控制元件，所述第一操作机构、第二操作机构和所述二次控制元件的控制面板均设置于所述操作室前侧，并形成所述开关设备的一体操作界面，所述一体操作界面上设置有一次回路接线标识。

8.根据权利要求1所述的适用风电的紧凑型开关设备，其特征在于：所述气室左侧或右侧设置有上置的进线电缆室，所述气室左侧或右侧或左右两侧还设置有下置的出线电缆室，所述进线组件和所述出线组件均为T型插拔头结构，所述进线组件设置于所述进线电缆室内并适于上进线，所述出线组件设置于所述出线电缆室内并适于下出线。

9.根据权利要求8所述的适用风电的紧凑型开关设备，其特征在于：所述进线电缆室和所述出线电缆室设置于所述气室同一侧时，所述出线电缆室层叠于所述进线电缆室下方，所述进线电缆室和所述出线电缆室的前侧面与所述操作室的左侧面或右侧面界定有内凹区域，所述内凹区域内设置有泄压通道，所述泄压通道连通所述出线电缆室且向上延伸；

所述出线电缆室的下侧面超过所述气室的下侧面，所述气室下侧设置有支撑支架，所述支撑支架的下侧面超过所述出线电缆室的下侧面。

10.根据权利要求2至9任一权利要求所述的适用风电的紧凑型开关设备，其特征在于：所述开关设备配置有一组所述进线组件和一组所述出线组件，所述出线组件为第一出线组件，所述进线组件和所述第一出线组件设置于所述气室同一侧；所述组合式断路器配置有两组所述隔离开关，分别为第一隔离开关和第二隔离开关，所述组合式断路器配置有两组所述接地开关，分别为第一接地开关和第二接地开关，所述第一隔离开关设置于所述进线组件和所述真空灭弧室之间，所述第一接地开关设置于所述第一隔离开关连接所述进线组件一侧，且所述第一隔离开关沿左右方向穿过所述固封极柱，并适于固定设置于所述固封极柱上同时电性连接所述动端导电件，所述第二隔离开关设置于所述第一出线组件和所述真空灭弧室之间，所述第二接地开关设置于所述第二隔离开关连接所述第一出线组件一侧，且所述静端导电座向下穿过所述固封极柱，所述第二隔离开关适于固定设置于所述静端导电座上同时电性连接所述静端导电座。

11.根据权利要求10所述的适用风电的紧凑型开关设备，其特征在于：所述开关设备在所述第一出线组件的基础上还配置有第二出线组件，所述第二出线组件设置于所述第一出线组件对侧；所述组合式断路器在所述第一隔离开关和所述第二隔离开关的基础上还配置有第三隔离开关，所述组合式断路器在所述第一接地开关和所述第二接地开关的基础上还配置有第三接地开关，所述第三隔离开关设置于所述第二出线组件和所述真空灭弧室之间，所述第二接地开关设置于所述第三隔离开关连接所述第二出线组件一侧，且所述第三隔离开关层叠于所述第二隔离开关下方，并适于固定设置于所述第二隔离开关上同时电性连接所述静端导电座。

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