CN117096767A - 一种新能源用充气式高压开关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种结构紧凑、安全可靠性高的新能源用充气式高压开关设备。本发明包括气箱（101）、二次仪表室（102）、机构室（103）和电缆室（104），机构室设置于气箱的一侧，二次仪表室设置于机构室的上部，电缆室设置于机构室的下部；气箱包括箱体（201）、断路器（202）、隔离/接地开关（203）和母线系统（204），断路器采用分相独立绝缘结构，每相包括两块绝缘板（2001）以及从上至下依次设置的绝缘拉杆（2002）、软连接、真空灭弧室和下静触头，下静触头通过不锈钢嵌件与两块绝缘板相连接，在下静触头的外侧设置有第一均压罩，绝缘拉杆的上端与传动部件连接。本发明可应用于风电/光伏发电设备领域。
Description
技术领域
本发明涉及风电/光伏发电设备领域，尤其涉及一种新能源用充气式高压开关设备。
背景技术
风电、光伏发出的电源为低压交流电，需要经过35kV升压变压器升至35kV，然后经过35kV动力电缆传输至附近的变电站。目前风电、光伏发电系统中的40.5kV开关设备按照绝缘介质分为空气绝缘型和复合绝缘型。空气绝缘型开关设备是利用敞露空气作为绝缘介质，通过加大相间、相对地和爬电距离来满足绝缘性能要求，因此体积较大。而复合绝缘型开关设备一般是利用环氧树脂将高压带电部分包裹，形成一体化极柱的结构，从而压缩开关体积。
风电和光伏发电站往往位于高海拔、严重潮湿的地区，对于空气绝缘型开关设备，高海拔气压降低或空气湿度大，意味着介质的绝缘强度下降，存在放电或绝缘击穿风险。对于复合绝缘型开关设备，环氧树脂属于热固性材料，在山区运行过程中，持续颠簸可能引起固体绝缘开裂，导致绝缘失效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、安全可靠性高的新能源用充气式高压开关设备。
本发明所采用的技术方案是，它包括气箱、二次仪表室、机构室和电缆室，所述机构室设置于所述气箱的一侧，所述二次仪表室设置于所述机构室的上部，所述电缆室设置于所述机构室的下部；
所述气箱包括箱体、断路器、隔离/接地开关和母线系统，所述断路器采用分相独立绝缘结构，每相包括两块绝缘板以及从上至下依次设置的绝缘拉杆、软连接、真空灭弧室和下静触头，所述下静触头通过不锈钢嵌件与两块所述绝缘板相连接，在所述下静触头的外侧设置有第一均压罩，所述绝缘拉杆的上端与传动部件连接；
所述隔离/接地开关包括隔离动触头、接地触头、隔离上静触头、一体化绝缘壳和隔离下均压罩，所述一体化绝缘壳与三相所述隔离动触头通过隔离转轴组合在一起并一体化注塑成型，三相间设置有绝缘壁，所述隔离下均压罩呈工字型，其中中间支撑面设置有通孔，该通孔与分支母线连接，所述隔离下均压罩的两侧挡板呈伞形。
本发明中，通过绝缘拉杆使断路器上、下两部分形成电气隔离，绝缘拉杆上端连接传动部件，属于零电位，下端连接软连接、真空灭弧室，属于高电位，而每相与高电位部分连接的绝缘部件绝缘板均为独立的结构，不存在电气连接，从而实现分相独立绝缘；隔离/接地开关中的隔离下均压罩呈工字型，中间支撑面开通孔，与分支母线连接，两侧挡板呈伞形，这能确保连接螺栓能被完全屏蔽，边缘采用大圆弧过渡，能有效的改善相间、相对地电场分布，提高绝缘击穿电压；可见，本发明设备极大地缩减了整体体积，使得设备更加小型，另外，断路器采用分相独立绝缘结构，实现实现分相独立绝缘，极大地提高了整个设备的安全可靠性。
进一步地，所述母线系统包括分支母线和出线套管，所述分支母线和所述出线套管通过母线均压罩配合连接，所述母线均压罩的外侧部分呈半球状。由此可见，由于分支母线属于电场端部，属于断面结构，因此在分支母线和出线套管间容易出现电场集中，而母线均压罩则避免了电场过于集中的问题，保证了安全，提高了安全系数。
再进一步地，所述隔离下均压罩呈伞形部分的半径为R120，长度为42mm，边沿过度部分的圆弧半径为R10。由此可见，隔离下均压罩的大尺寸能确保连接螺栓能被完全屏蔽，边缘大圆弧过渡则能有效的改善相间、相对地电场分布，提高绝缘击穿电压。
又进一步地，所述母线均压罩的整体呈帽子状，从结构上可分为上、下两个半区，上半区为半球状，中间设置有沉孔，下半区为环形结构，设置有缺口用于分支母线接入，上半区的球状的高度高于分支母线的厚度，确保能把分支母线完全包裹。由此可见，母线均压罩避免了电场过于集中的问题，保证了安全，提高了安全系数。
附图说明
图1是本发明在闭合状态下的简易结构示意图；
图2是本发明在去掉外壳状态下的第一视角的简易结构示意图；
图3是本发明在去掉外壳状态下的第二视角的简易结构示意图；
图4是所述气箱的简易结构示意图；
图5是所述断路器的简易结构示意图；
图6是三相断路器的简易结构示意图；
图7是所述隔离/接地开关第一视角的简易结构示意图；
图8是所述隔离/接地开关第二视角的简易结构示意图；
图9是所述隔离下均压罩的简易结构示意图；
图10是图3中A部分的放大结构示意图；
图11是所述母线均压罩的第一视角的简易结构示意图；
图12是图9中A-A方向的剖视图；
图13是所述母线均压罩的第二视角的简易结构示意图。
具体实施方式
如图1至图13所示，本发明包括气箱101、二次仪表室102、机构室103和电缆室104，所述机构室103设置于所述气箱101的一侧，所述二次仪表室102设置于所述机构室103的上部，所述电缆室104设置于所述机构室103的下部。
所述气箱101包括箱体201、断路器202、隔离/接地开关203和母线系统204，所述断路器202采用分相独立绝缘结构，每相包括两块绝缘板2001以及从上至下依次设置的绝缘拉杆2002、软连接2003、真空灭弧室2004和下静触头2005，所述下静触头2005通过不锈钢嵌件与两块所述绝缘板2001相连接，在所述下静触头2005的外侧设置有第一均压罩2006，所述绝缘拉杆2002的上端与传动部件2007连接，下静触头2005通过不锈钢嵌件设置于两块绝缘板之间；通过绝缘拉杆2002使断路器上、下两部分形成电气隔离，绝缘拉杆2002上端连接传动部件2007，属于零电位，下端连接软连接2003、真空灭弧室2004，属于高电位，而每相与高电位部分连接的绝缘部件——绝缘板2001均为独立的结构，不存在电气连接，从而实现分相独立绝缘。
所述隔离/接地开关203包括隔离动触头3001、接地触头3002、隔离上静触头3003、一体化绝缘壳3004和隔离下均压罩3005，所述一体化绝缘壳3004与三相所述隔离动触头3001通过隔离转轴组合在一起并一体化注塑成型，三相间设置有绝缘壁，加强相间绝缘；所述隔离下均压罩3005呈工字型，其中中间支撑面设置有通孔，该通孔与分支母线连接，所述隔离下均压罩3005的两侧挡板呈伞形，半径R120，长度42mm，确保连接螺栓能被完全屏蔽，边缘大圆弧过渡R10，能有效的改善相间、相对地电场分布，提高绝缘击穿电压。
所述母线系统204包括分支母线4001和出线套管4003，所述分支母线4001和所述出线套管4003通过母线均压罩4002配合连接，所述母线均压罩4002的外侧部分呈半球状。由于分支母线4001属于电场端部，属于断面结构，因此在分支母线4001和出线套管4003间容易出现电场集中，因此需要设计母线均压罩4002，具体连接方式为M12内六角螺栓穿过4002母线均压罩4002旋入出线套管4003中。母线均压罩4002整体呈帽子状，从结构上可分为上、下两个半区，上半区为半球状，中间开Φ21mm沉孔，沉孔深度为16mm，沉孔是用于安装M12内六角螺栓。下半区为环形结构，内径为Φ35.5mm，开28mm缺口用于分支母线接入，环状高度略高于分支母线厚度12mm，确保能把分支母线完全包裹。
本发明中，断路器每相由两块绝缘板固定，绝缘拉杆将断路器分为上下两个部分，上部分为零电位，下部分为高电位，高电位连接的绝缘板由于相与相之间独立，形成电气隔离；隔离/接地开关在隔离下静触头设计了隔离下均压罩，呈工字型，中间支撑面开通孔，与分支母线连接，两侧挡板呈伞形，半径R120，长度42mm，确保连接螺栓能被完全屏蔽，边缘大圆弧过渡（R10）；下分支母线与出线套管之间设计了母线均压罩，整体呈帽子状，从结构上可分为上、下两个半区，上半区为半球状，中间开Φ21mm沉孔，沉孔深度为16mm，沉孔是用于安装M12内六角螺栓。下半区为环形结构，内径为Φ35.5mm，开28mm缺口用于分支母线接入，环状高度略高于分支母线厚度（12mm），确保能把分支母线完全包裹。
基于上述特点，断路器每相为独立结构，相与相之间的绝缘不存在电气连接，通过分相独立绝缘结构增大了相间爬电距离，提升了相间绝缘能力；隔离/接地开关整体为三相一体化结构，相间设计了绝缘壁，隔离下静触头设计了均压罩，改善了电场分布，从而提升相间和对地的绝缘能力；下分支母线与出线套管之间设计了母线均压罩，改善了分支母线断面电场，从而提升相间和对地的绝缘能力。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种新能源用充气式高压开关设备，其特征在于：它包括气箱（101）、二次仪表室（102）、机构室（103）和电缆室（104），所述机构室（103）设置于所述气箱（101）的一侧，所述二次仪表室（102）设置于所述机构室（103）的上部，所述电缆室（104）设置于所述机构室（103）的下部；
所述气箱（101）包括箱体（201）、断路器（202）、隔离/接地开关（203）和母线系统（204），所述断路器（202）采用分相独立绝缘结构，每相包括两块绝缘板（2001）以及从上至下依次设置的绝缘拉杆（2002）、软连接（2003）、真空灭弧室（2004）和下静触头（2005），所述下静触头（2005）通过不锈钢嵌件与两块所述绝缘板（2001）相连接，在所述下静触头（2005）的外侧设置有第一均压罩（2006），所述绝缘拉杆（2002）的上端与传动部件（2007）连接；
所述隔离/接地开关（203）包括隔离动触头（3001）、接地触头（3002）、隔离上静触头（3003）、一体化绝缘壳（3004）和隔离下均压罩（3005），所述一体化绝缘壳（3004）与三相所述隔离动触头（3001）通过隔离转轴组合在一起并一体化注塑成型，三相间设置有绝缘壁，所述隔离下均压罩（3005）呈工字型，其中中间支撑面设置有通孔，该通孔与分支母线连接，所述隔离下均压罩（3005）的两侧挡板呈伞形。
2.根据权利要求1所述的一种新能源用充气式高压开关设备，其特征在于：所述母线系统（204）包括分支母线（4001）和出线套管（4003），所述分支母线（4001）和所述出线套管（4003）通过母线均压罩（4002）配合连接，所述母线均压罩（4002）的外侧部分呈半球状。
3.根据权利要求1所述的一种新能源用充气式高压开关设备，其特征在于：所述隔离下均压罩（3005）呈伞形部分的半径为R120，长度为42mm，边沿过度部分的圆弧半径为R10。
4.根据权利要求2所述的一种新能源用充气式高压开关设备，其特征在于：所述母线均压罩（4002）的整体呈帽子状，从结构上可分为上、下两个半区，上半区为半球状，中间设置有沉孔，下半区为环形结构，设置有缺口用于分支母线接入，上半区的球状的高度高于分支母线的厚度，确保能把分支母线完全包裹。
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