CN116013721A - 一种隔离主轴模块及使用该模块的隔离开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隔离主轴模块及使用该模块的隔离开关，属于开关设备技术领域。隔离主轴模块包括隔离主轴、设在隔离主轴上的安装筒、安装在隔离主轴和安装筒上的隔离刀动端模块，隔离刀动端模块包括隔离动刀片和动端均压件，安装筒的筒壁内固定设有屏蔽均压环，屏蔽均压环与动端均压件一体相连，或者屏蔽均压环通过连接件与动端均压件或隔离动刀片导通，以包覆屏蔽隔离动刀片与安装筒内壁之间的环状气体间隙。本发明通过均化电场结构设计，有效改善隔离开关隔离断口和接地断口电场分布，提高短距离断口间绝缘耐压水平，同时解决了隔离刀与绝缘主轴配合小间隙局部放电问题，减缓了长期运行对绝缘材料的老化作用，提高了电力设备的寿命及人身安全。

Description

一种隔离主轴模块及使用该模块的隔离开关

技术领域

本发明涉及一种隔离主轴模块及使用该模块的隔离开关，属于开关设备技术领域。

背景技术

在配电网技术中，电力设备被广泛的应用到变电所及配电线路中，随着目标的提出，电网将逐步去SF₆化，推广环保气体绝缘的电力设备。然而干燥空气绝缘性能远不如SF₆，同时电力设备又朝着安全性、可靠性、小型化、环保等方向发展，加剧了电力设备绝缘设计难度，隔离开关作为电力设备内重要的一部分，其结构设计也成为电力设备发展的一个重点。

目前的隔离刀断口只能在较大的距离才能基本满足耐压性能的要求，并且占用空间较大，因此有的隔离开关在隔离刀动端上加装了均压罩。例如授权公告号为CN214226803U的中国实用新型专利公开的刀闸式隔离开关，包括隔离框架、若干个支撑绝缘子、若干个静触头、隔离主轴、若干对动触头和若干个接地触头，其中，隔离主轴上设置有若干个通孔，每个通孔外部对应设置有中空结构的支撑架(即安装筒)，每对动触头(即隔离动刀片)穿设于相应的通孔及安装筒。隔离动刀片的外部罩设有均压罩，均压罩起到均压和电场屏蔽的作用，把隔离动刀片的尖端部分屏蔽起来，使得隔离动刀片的场强得到很好的均匀处理，增加隔离动刀片相间和相对地的绝缘性能。

上述专利只是单纯的在隔离动刀片上加均压罩，但是隔离断口和接地断口仍然需要较大的距离才能满足耐压要求，因此仍然占用较大的空间，不利于隔离开关的小型化设计。此外，上述均压罩只包裹在隔离动刀片的头部位置，隔离动刀片安装后与安装筒内壁之间形成有环状气体间隙，在施加高电压的情况下，此处环状气体小间隙电场强度较高，很容易发生局部放电，长期运行会造成隔离主轴的绝缘材料老化，从而影响到电力设备寿命及危害人身安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔离主轴模块，以解决现有技术中隔离动刀片与安装筒内壁之间的环状气体间隙容易发生局部放电的问题；本发明的目的还在于提供一种隔离开关，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明中的隔离主轴模块采用如下技术方案：

一种隔离主轴模块，包括隔离主轴、设置在隔离主轴上的安装筒、安装在隔离主轴和安装筒上的隔离刀动端模块，隔离刀动端模块包括隔离动刀片和位于隔离动刀片头部外侧的动端均压件，安装筒的筒壁内固定设置有屏蔽均压环，屏蔽均压环与动端均压件一体相连，或者屏蔽均压环通过连接件与动端均压件或隔离动刀片导通，以包覆屏蔽隔离动刀片与安装筒内壁之间的环状气体间隙。

上述技术方案的有益效果在于：本发明提出了一种改进型的隔离主轴模块，在安装筒的筒壁内固定设置屏蔽均压环，屏蔽均压环与动端均压件一体相连，或者屏蔽均压环通过连接件与动端均压件或隔离动刀片导通，实现了屏蔽均压环、动端均压件及隔离动刀片三者等电位，并且屏蔽均压环将安装筒内的间隙包覆在内，在施加电压的情况下，屏蔽了此处的环状气体小间隙，使电场强度分布在隔离主轴的绝缘材料及外部，即使在高电压情况下，此处环状气体小间隙电场强度仍然较低，避免发生局部放电，解决了隔离动刀片与安装筒内壁之间的环状气体间隙容易发生局部放电的问题，减缓了长期运行对隔离主轴绝缘材料的老化作用，提高了电力设备的寿命及人身安全。

进一步地，屏蔽均压环通过浇注方式一体嵌设固定在安装筒的筒壁内。

上述技术方案的有益效果在于：方便屏蔽均压环直接固定在安装筒的筒壁内，减少后续装配环节，且固定效果更牢靠。

进一步地，安装筒的筒壁上预留有用于安装屏蔽均压环的安装槽，屏蔽均压环分体固定在安装槽内。

上述技术方案的有益效果在于：通过预留安装槽，后续再进行屏蔽均压环的安装，简化了绝缘主轴的制造工艺，且另外装配的方式更加灵活。

进一步地，动端均压件安装在隔离动刀片上，动端均压件具有伸入安装筒内孔的伸入部分，所述屏蔽均压环位于伸入部分的外部。

上述技术方案的有益效果在于：伸入部分伸入安装筒内，进一步提高了屏蔽均压效果，同时屏蔽均压环位于伸入部分的外部，对伸入部分与安装筒内壁之间的间隙进行屏蔽，避免此处发生局部放电。

进一步地，屏蔽均压环设置在安装筒的筒口位置处。

上述技术方案的有益效果在于：筒口位置处更容易产生局部放电，因此将屏蔽均压环设置在安装筒的筒口位置处，可以提高屏蔽均压效果。

进一步地，隔离主轴由多段组装而成，隔离主轴包括两端的转动安装段以及中间的三个刀片安装段，各刀片安装段上均一体成型有所述的安装筒，相邻两段之间固定连接。

上述技术方案的有益效果在于：隔离主轴由多段组装而成，安装筒一体成型在刀片安装段上，方便了隔离主轴的制造，降低了制造难度。

进一步地，相邻两段中的其中一段上设置有卡块、另外一段上设置有卡槽，相邻两段通过卡块和卡槽的过盈装配实现固定连接。

上述技术方案的有益效果在于：通过卡块和卡槽的过盈装配实现相邻两段的固定连接，结构简单，方便制造和装配，并且固定效果牢靠。

为实现上述目的，本发明中的隔离开关采用如下技术方案：

一种隔离开关，包括框架和安装在框架上的隔离主轴模块、隔离刀静端模块及接地触头模块，隔离主轴模块包括隔离主轴、设置在隔离主轴上的安装筒、安装在隔离主轴和安装筒上的隔离刀动端模块，隔离刀动端模块包括隔离动刀片和位于隔离动刀片头部外侧的动端均压件，安装筒的筒壁内固定设置有屏蔽均压环，屏蔽均压环与动端均压件一体相连，或者屏蔽均压环通过连接件与动端均压件或隔离动刀片导通，以包覆屏蔽隔离动刀片与安装筒内壁之间的环状气体间隙。

上述技术方案的有益效果在于：本发明提出了一种改进型的隔离开关，在隔离主轴模块的安装筒的筒壁内固定设置屏蔽均压环，屏蔽均压环与动端均压件一体相连，或者屏蔽均压环通过连接件与动端均压件或隔离动刀片导通，实现了屏蔽均压环、动端均压件及隔离动刀片三者等电位，并且屏蔽均压环将安装筒内的间隙包覆在内，在施加电压的情况下，屏蔽了此处的环状气体小间隙，使电场强度分布在隔离主轴的绝缘材料及外部，即使在高电压情况下，此处环状气体小间隙电场强度仍然较低，避免发生局部放电，解决了隔离动刀片与安装筒内壁之间的环状气体间隙容易发生局部放电的问题，减缓了长期运行对隔离主轴绝缘材料的老化作用，提高了电力设备的寿命及人身安全。

进一步地，屏蔽均压环通过浇注方式一体嵌设固定在安装筒的筒壁内。

上述技术方案的有益效果在于：方便屏蔽均压环直接固定在安装筒的筒壁内，减少后续装配环节，且固定效果更牢靠。

进一步地，安装筒的筒壁上预留有用于安装屏蔽均压环的安装槽，屏蔽均压环分体固定在安装槽内。

上述技术方案的有益效果在于：通过预留安装槽，后续再进行屏蔽均压环的安装，简化了绝缘主轴的制造工艺，且另外装配的方式更加灵活。

进一步地，动端均压件安装在隔离动刀片上，动端均压件具有伸入安装筒内孔的伸入部分，所述屏蔽均压环位于伸入部分的外部。

上述技术方案的有益效果在于：伸入部分伸入安装筒内，进一步提高了屏蔽均压效果，同时屏蔽均压环位于伸入部分的外部，对伸入部分与安装筒内壁之间的间隙进行屏蔽，避免此处发生局部放电。

进一步地，屏蔽均压环设置在安装筒的筒口位置处。

上述技术方案的有益效果在于：筒口位置处更容易产生局部放电，因此将屏蔽均压环设置在安装筒的筒口位置处，可以提高屏蔽均压效果。

进一步地，隔离主轴由多段组装而成，隔离主轴包括两端的转动安装段以及中间的三个刀片安装段，各刀片安装段上均一体成型有所述的安装筒，相邻两段之间固定连接。

上述技术方案的有益效果在于：隔离主轴由多段组装而成，安装筒一体成型在刀片安装段上，方便了隔离主轴的制造，降低了制造难度。

进一步地，相邻两段中的其中一段上设置有卡块、另外一段上设置有卡槽，相邻两段通过卡块和卡槽的过盈装配实现固定连接。

上述技术方案的有益效果在于：通过卡块和卡槽的过盈装配实现相邻两段的固定连接，结构简单，方便制造和装配，并且固定效果牢靠。

进一步地，隔离刀静端模块包括隔离静触头和设置在隔离静触头两侧的静端均压件。

上述技术方案的有益效果在于：静端均压件位于隔离静触头两侧，可以改善隔离刀静端电场分布，避免隔离刀静端电场集中，提高隔离断口耐压水平，缩小隔离断口的距离，减少空间占用，有利于隔离开关的小型化设计。

进一步地，接地触头模块包括接地触头和设置在接地触头两侧的接地均压件。

上述技术方案的有益效果在于：接地均压件位于接地触头两侧，可以改善接地触头模块电场分布，避免接地触头电场集中，提高接地断口耐压水平，缩小接地断口的距离，减少空间占用，有利于隔离开关的小型化设计。

附图说明

图1为本发明中隔离开关实施例1的局部结构图；

图2为本发明中隔离开关实施例1的隔离主轴模块的剖视图。

图中：1、隔离主轴模块；1-1、左端转动安装段；1-2、右端转动安装段；1-3、刀片安装段A段；1-4、刀片安装段B段；1-5、刀片安装段C段；1-6、安装筒；2、隔离刀动端模块；2-1、隔离动刀片；2-2、动端均压件；3、隔离刀静端模块；3-1、隔离静触头；3-2、静端均压件；4、接地触头模块；4-1、接地触头；4-2、接地均压件；5、屏蔽均压环。

具体实施方式

本发明对现有隔离开关进行了改进，在隔离主轴模块的安装筒的筒壁内固定设置屏蔽均压环，屏蔽均压环将安装筒内的间隙包覆在内，在施加电压的情况下，屏蔽了此处气体小间隙，避免发生局部放电。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明中隔离开关的实施例1：

如图1和图2所示，隔离开关包括框架(图中未示出)和安装在框架上的隔离主轴模块1、隔离刀静端模块3及接地触头模块4，隔离主轴模块1上设置有隔离刀动端模块2，隔离主轴模块1将三相隔离刀动端模块2包覆在内。隔离刀动端模块2位于隔离刀静端模块3和接地触头模块4中间位置区域，隔离刀动端模块2与隔离刀静端模块3之间的距离形成隔离断口，隔离刀动端模块2与接触触头模块4之间的距离形成接地断口。隔离刀动端模块2绕着隔离主轴轴心做一定角度范围内的旋转运动，当隔离刀动端模块2运动至隔离刀静端模块3上并夹紧时，实现隔离刀动端模块2在合闸位置；当隔离刀动端模块2运动至接地触头模块4上并夹紧时，实现隔离刀动端模块2在接地位置。

具体地，隔离主轴模块1包括隔离主轴和设置在隔离主轴上的安装筒1-6，隔离主轴采用绝缘材料浇注或注塑成型，为全绝缘结构设计，安装筒1-6与隔离主轴一体成型，且与隔离主轴上设有通孔的位置相对应。为了方便制造，隔离主轴由多段组装而成，包括两端的转动安装段以及中间的三个刀片安装段，分别是左端转动安装段1-1、右端转动安装段1-2、刀片安装段A段1-3、刀片安装段B段1-4、刀片安装段C段1-5，各刀片安装段上均一体成型有安装筒1-6，相邻两段之间固定连接。具体在本实施例中，相邻两段中的其中一段上设置有卡块、另外一段上设置有卡槽，相邻两段通过卡块和卡槽的过盈装配实现固定连接，这样结构简单，方便制造和装配，并且固定效果牢靠。左端转动安装段1-1和右端转动安装段1-2转动安装在框架上，在旋转驱动力作用下，左端转动安装段1-1、刀片安装段A段1-3、刀片安装段B段1-4、刀片安装段C段1-5、右端转动安装段1-2进行同步旋转运动。

隔离刀动端模块2安装在隔离主轴和安装筒1-6上，隔离刀动端模块2包括隔离动刀片2-1和位于隔离动刀片2-1头部外侧的动端均压件2-2，隔离动刀片2-1成对设置，动端均压件2-2为分体式结构，呈罩状固定在每一个隔离动刀片2-1上，与隔离动刀片2-1紧密连接，将隔离动刀片2-1的头部及侧棱尖角全部包覆在内，起到均压和电场屏蔽的作用，改善隔离刀动端整体电场分布，避免隔离刀动端电场集中，提高耐压水平。并且，如图2所示，动端均压件2-2具有伸入安装筒1-6内孔的伸入部分，进一步提高了屏蔽均压效果。

如图2所示，三个安装筒1-6的筒壁内分别固定设置有屏蔽均压环5，屏蔽均压环5通过浇注方式一体嵌设固定在安装筒1-6的筒壁内，且位于安装筒1-6的筒口位置处，也即位于动端均压件2-2的伸入部分的外部，屏蔽均压环5采用导电的绝缘材料，例如导电尼龙，也可以采用金属或半导体材料，且其通过连接件与隔离动刀片2-1导通。具体在浇注时，可以露出屏蔽均压环5的上端面或者内孔壁，也即屏蔽均压环5不是完全包裹在安装筒1-6的筒壁内，从而方便屏蔽均压环5与连接件进行连接，当然也可以将屏蔽均压环5完全包裹在内，此时需要在安装筒1-6的筒壁上设置通孔，以方便连接件穿过通孔与屏蔽均压环5进行连接。连接件可以是柔性金属，如导电带，也可以是导电弹簧或者刚性导电件，保证屏蔽均压环5和隔离动刀片2-1导通的同时，隔离动刀片2-1在分合闸运动过程中不受连接件的影响。

通过以上设置，实现了屏蔽均压环5、动端均压件2-2及隔离动刀片2-1三者等电位，并且屏蔽均压环5形成环状包覆，将隔离动刀片2-1与安装筒1-6端口附近的环状气体小间隙包覆在内，在施加电压的情况下，屏蔽了此处气体小间隙，使电场强度分布在隔离主轴的绝缘材料及外部，即使在高电压情况下，此处环状气体小间隙电场强度仍然较低，避免发生局部放电，解决了隔离动刀片2-1与安装筒1-6内壁之间的环状气体间隙容易发生局部放电的问题，减缓了长期运行对隔离主轴绝缘材料的老化作用，提高了电力设备的寿命及人身安全。

此外，通过以上设置，隔离主轴在驱动隔离刀动端模块2向隔离刀静端模块3进行合闸操作时，在垂直于隔离主轴轴心的旋转运动方向上，屏蔽均压环5与隔离动刀片2-1通过连接件紧密接触，屏蔽均压环5相当于增大了隔离动刀片2-1与绝缘材料的接触面积，在相同的驱动力下，带有屏蔽均压环5的隔离主轴带动隔离刀动端运动作用力更加均压，提高了隔离主轴模块1的强度和使用寿命。

另外如图1所示，隔离刀静端模块3包括隔离静触头3-1和设置在隔离静触头3-1两侧的静端均压件3-2，静端均压件3-2可以与隔离静触头3-1分体式安装或一体成型，静端均压件3-2结构端部圆滑，其材质可以采用导电的绝缘材料，例如导电尼龙，也可以采用金属或半导体材料。静端均压件3-2将隔离静触头3-1夹在中间，并预留隔离刀动端模块2到位空间距离，通过抵消电场作用改善隔离刀静端电场分布，避免隔离刀静端电场集中，提高隔离断口耐压水平，缩小隔离断口的距离，减少空间占用，有利于隔离开关的小型化设计。

接地触头模块4包括接地触头4-1和设置在接地触头4-1两侧的接地均压件4-2，接地均压件4-2与接地触头4-1分体式安装或一体成型，接地均压件4-2结构端部圆滑，其材质可以采用导电的绝缘材料，例如导电尼龙，也可以采用金属或半导体材料。接地均压件4-2将接地触头4-1夹在中间，并预留隔离刀动端模块2到位空间距离，通过抵消电场作用改善接地触头模块电场分布，避免接地触头电场集中，提高接地断口耐压水平，缩小接地断口的距离，减少空间占用，有利于隔离开关的小型化设计。

综上所述，本发明通过均化电场结构设计，在隔离刀动端模块2、隔离刀静端模块3及接地触头模块4均设置均压件结构，有效地改善了隔离开关隔离断口和接地断口电场分布，提高短距离断口间绝缘耐压水平，缩小隔离开关体积。同时解决了隔离刀与绝缘主轴配合小间隙局部放电问题，减缓了长期运行对绝缘材料的老化作用，提高了电力设备的寿命及人身安全。

在隔离开关的其他实施例中：本实施例提供了接地触头模块的不同结构形式，与实施例1不同的是，接地触头模块不包括接地均压件，本实施例只解决隔离刀动端局部放电的问题。

在隔离开关的其他实施例中：本实施例提供了隔离刀静端模块的不同结构形式，与实施例1不同的是，隔离刀静端模块不包括静端均压件，本实施例只解决隔离刀动端局部放电的问题。

在隔离开关的其他实施例中：本实施例提供了隔离主轴多段之间的不同装配方式，与实施例1不同的是，隔离主轴的相邻两段之间螺纹连接或者是通过卡箍固定。

在隔离开关的其他实施例中：本实施例提供了隔离主轴的不同结构形式，与实施例1不同的是，两端的转动安装段以及中间的三个刀片安装段为一体成型，直接由模具浇注成型。

在隔离开关的其他实施例中：本实施例提供了屏蔽均压环的不同设置位置，与实施例1不同的是，屏蔽均压环与安装筒的筒口处有一定距离，同样也能防止隔离动刀片与安装筒内壁之间的环状气体间隙发生局部放电。

在隔离开关的其他实施例中：本实施例提供了动端均压件的不同结构形式，与实施例1不同的是，动端均压件完全在安装筒的外部，不具有伸入安装筒内孔的伸入部分。

在隔离开关的其他实施例中：本实施例提供了动端均压件的不同安装方式，与实施例1不同的是，动端均压件固定在隔离主轴上，可以是分体固定，也可以是通过浇注方式一体嵌设固定，只要动端均压件包括位于隔离动刀片头部外侧的部分即可。

在隔离开关的其他实施例中：本实施例提供了屏蔽均压环的不同安装方式，与实施例1不同的是，屏蔽均压环不是通过浇注方式一体嵌设固定在安装筒的筒壁内，而是在安装筒的筒壁上预留有用于安装屏蔽均压环的安装槽，屏蔽均压环分体固定在安装槽内。

在隔离开关的其他实施例中：本实施例提供了屏蔽均压环的不同导通方式，与实施例1不同的是，屏蔽均压环通过连接件与动端均压件导通，同样也能实现屏蔽均压环、动端均压件及隔离动刀片三者等电位。

在隔离开关的其他实施例中：本实施例提供了屏蔽均压环的不同成型方式，与实施例1不同的是，屏蔽均压环与动端均压件一体相连，此时屏蔽均压环仍可以通过浇注方式一体嵌设固定在安装筒的筒壁内，而动端均压件露出在外部以布置在隔离动刀片的头部外侧，当然在其他实施例中，屏蔽均压环也可以是分体安装，此时需在安装筒的筒壁上预留安装槽。

本发明中隔离主轴模块的实施例为：隔离主轴模块的具体结构与上述隔离开关实施例中的隔离主轴模块相同，在此不再重述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种隔离主轴模块，包括隔离主轴、设置在隔离主轴上的安装筒(1-6)、安装在隔离主轴和安装筒(1-6)上的隔离刀动端模块(2)，隔离刀动端模块(2)包括隔离动刀片(2-1)和位于隔离动刀片(2-1)头部外侧的动端均压件(2-2)，其特征在于：安装筒(1-6)的筒壁内固定设置有屏蔽均压环(5)，屏蔽均压环(5)与动端均压件(2-2)一体相连，或者屏蔽均压环(5)通过连接件与动端均压件(2-2)或隔离动刀片(2-1)导通，以包覆屏蔽隔离动刀片与安装筒内壁之间的环状气体间隙。

2.根据权利要求1所述的隔离主轴模块，其特征在于：屏蔽均压环(5)通过浇注方式一体嵌设固定在安装筒(1-6)的筒壁内。

3.根据权利要求1所述的隔离主轴模块，其特征在于：安装筒(1-6)的筒壁上预留有用于安装屏蔽均压环(5)的安装槽，屏蔽均压环(5)分体固定在安装槽内。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的隔离主轴模块，其特征在于：动端均压件(2-2)安装在隔离动刀片(2-1)上，动端均压件(2-2)具有伸入安装筒(1-6)内孔的伸入部分，所述屏蔽均压环(5)位于伸入部分的外部。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的隔离主轴模块，其特征在于：屏蔽均压环(5)设置在安装筒(1-6)的筒口位置处。

6.根据权利要求1～3任意一项所述的隔离主轴模块，其特征在于：隔离主轴由多段组装而成，隔离主轴包括两端的转动安装段以及中间的三个刀片安装段，各刀片安装段上均一体成型有所述的安装筒(1-6)，相邻两段之间固定连接。

7.根据权利要求6所述的隔离主轴模块，其特征在于：相邻两段中的其中一段上设置有卡块、另外一段上设置有卡槽，相邻两段通过卡块和卡槽的过盈装配实现固定连接。

8.一种隔离开关，包括框架和安装在框架上的隔离主轴模块(1)、隔离刀静端模块(3)及接地触头模块(4)，其特征在于，隔离主轴模块(1)与权利要求1～7任意一项所述的隔离主轴模块相同。

9.根据权利要求8所述的隔离开关，其特征在于，隔离刀静端模块(3)包括隔离静触头(3-1)和设置在隔离静触头(3-1)两侧的静端均压件(3-2)。

10.根据权利要求8或9所述的隔离开关，其特征在于，接地触头模块(4)包括接地触头(4-1)和设置在接地触头(4-1)两侧的接地均压件(4-2)。

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