CN203205758U - 固体绝缘开关设备及其气体间隙绝缘结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固体绝缘开关设备及其气体间隙绝缘结构，该气体间隙绝缘结构包括：具有接地层的固体绝缘壳体；固体绝缘壳体内的气体及由气体绝缘的第一导体和第二导体；固体绝缘壳体自身内设置的第二屏蔽环、第三屏蔽环和作为悬浮电位的第一屏蔽环，第二屏蔽环连接第一导体，第三屏蔽环连接第二导体，第一屏蔽环设置于第二屏蔽环和第三屏蔽环内侧；第一屏蔽环与第二屏蔽环之间的最小间隙为第二间隙，第一屏蔽环与第三屏蔽环之间的最小间隙为第三间隙，第二屏蔽环与第三屏蔽环之间的最小间隙为第一间隙；第一间隙大于第二间隙与第三间隙，第二间隙与第三间隙之和大于等于第一间隙。本实用新型解决了固体绝缘结构的气体间隙中电场集中问题。

Description

固体绝缘开关设备及其气体间隙绝缘结构

技术领域

本实用新型涉及电力系统中的开关设备技术领域，尤其涉及一种气体间隙绝缘结构及具有该气体间隙绝缘结构的固体绝缘开关设备。

背景技术

在中压开关设备中，以往应用的开关设备主要有两种，一种是空气绝缘开关柜，空气的绝缘距离较大，因此空气绝缘开关柜体积也比较大，且受周围环境如空气压力、湿度、密度、灰尘等影响较大，在某些环境恶劣的地区，是不适合使用这种开关柜的；另外一种是采用SF6（六氟化硫）绝缘的开关柜，SF6气体优异的绝缘性能不但能有效地缩小了开关柜的体积，这种开关柜密封的气体环境使它排除了外界环境的影响，特别适用于环境条件恶劣的场所。然而SF6是温室气体，应尽量减少应用和排放，保护环境。

随着用户对电力系统环保和可靠性要求的不断提高，出现了固体绝缘开关柜。固体绝缘开关柜不仅能克服空气绝缘和SF6绝缘的缺点，其外表面具有接地的金属或半导体涂层，人体可触及且无触电危险，运行中不受外部环境影响。由于固体绝缘材料有高的介电常数和击穿场强，使得固体开关设备结构更加紧凑；另外固体绝缘材料较气体具有更高的导热系数，使得导体的散热更加容易，使得开关设备的产品技术参数可以更高。因此固体绝缘技术是开关设备未来发展的一个重要方向。

所谓固体绝缘，是指高电场的区域位于外皮接地的固体材料内部的绝缘结构。例如电力设备中的固封极柱也用到固体绝缘材料，常规固封极柱的固体绝缘材料——固体环氧树脂材料主要起固定和支撑作用，环氧树脂内部的电场强度很低，运行中人体不可靠近或触及；与常规固封极柱不同的是，固体绝缘开关设备的固体绝缘材料中电场强度非常高，发挥了其高击穿场强的优势，其外表面接地，运行中人体可触及，安全可靠。

现有技术中，用于中高压的固体绝缘开关设备中的气体间隙的绝缘结构，包括对称气体间隙的绝缘结构和非对称气体间隙的绝缘结构。对称气体间隙的绝缘结构如用于固体绝缘设备中的隔离开关的对称气体断口绝缘；非对称气体间隙的绝缘结构如用于断路器操作端对地绝缘、隔离开关操作端对地绝缘结构以及接地开关的气体断口。

然而，现有的固体绝缘开关设备，通常具有以下的不足：

授权公告号为CN202159894U（以下称文献1），名称为《户内高压固体绝缘隔离开关》的中国发明专利，公开了一种户内高压固体绝缘隔离开关，隔离开关本体包括固封式基座、嵌入基座的上下进出线基座、以及后、中、前导电座，通过导电管与导电座的滑动配合实现分合闸。文献1的该结构内腔气体容易实现密封，且结构较为紧凑。然而，通常在绝缘结构中局部采用伞裙只是单纯的增加爬距，并不能改善气室中气体电场集中的情况，尤其是在固体绝缘开关设备中，由于极柱外表面接地，文献1的结构很难在小的直径尺寸下解决隔离断口间气体及对地气体间隙内局部场强超标的问题。因而运行中容常出现局放超标及绝缘击穿的事故。

授权公告号为CN201820692U，名称为《固体绝缘高压断路器极柱》的中国发明专利，公开了一种固体绝缘高压断路器极柱结构，其主导电回路浇铸在环氧树脂内，密封连接插口为固体绝缘的连接界面，高场强的区域位于灭弧室和两端连接导体与接地外皮之间的环氧树脂内部。由于动端操纵件开口内设置了绝缘拉杆，因此动端操纵件开口内的空气间隙的对地绝缘成为整个结构的薄弱环节。虽然通过硅橡胶密封套将动端操纵件开口内的空气与外部环境空气隔开，以免不良外部环境对动端操纵件开口内的对地绝缘造成影响；虽然在环氧树脂层内设置一均压件，希望改善动端的绝缘水平，但是由于和常规固封极柱不同的是其极柱外表面接地，由于其电压边界的重大变化，该均压件的设置并不能有效改善动端操纵件开口内气体中的电场集中的情况，封闭稳定的气体环境依然不能避免气体中出现放电。

公开号为CN101090041A，名称为《固体隔离开关以及使用它的固体绝缘开关设备》的中国发明专利，公开了一种固体隔离开关，其用于分合闸操作的绝缘连接部分由固体绝缘材料包围，通过可动接触器来完成分闸和合闸操作。在底架和固定接触器之间设置绝缘隔离片来确保对地的电绝缘，虽避免对地气体间隙的绝缘问题，但其结构较复杂，成本高。另外隔离断口的绝缘依然依赖于气体绝缘，因此前述的问题依然存在。

综上，现有技术中的固体绝缘开关设备，不能很好的解决气体间隙绝缘结构中电场集中的问题。由于固体绝缘开关设备外表面接地的影响，此类气体间隙绝缘结构的电场集中问题，通过加大断口气体间隙距离并不能解决该问题。因此，需要一种固体绝缘开关设备，以克服目前的固体绝缘开关设备在运行中常会出现局放超标及绝缘击穿事故的缺陷。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种气体间隙绝缘结构，以解决目前的固体绝缘开关设备在运行中常会出现局放超标及绝缘击穿事故的技术问题，从而解决固体绝缘结构的气体间隙中电场集中问题。

本实用新型的目的还在于提供一种结构紧凑且能够解决电场集中问题的气体间隙结缘结构。

本实用新型的另一目的为提供一种具有所述气体间隙绝缘结构的固体绝缘开关设备。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种气体间隙绝缘结构，用于固体绝缘开关设备，所述气体间隙绝缘结构包括：具有接地层的固体绝缘壳体；所述固体绝缘壳体内的气体及由所述气体绝缘的第一导体和第二导体；所述固体绝缘壳体自身内设置的第二屏蔽环、第三屏蔽环和作为悬浮电位的第一屏蔽环，所述第二屏蔽环连接所述第一导体，所述第三屏蔽环连接所述第二导体，所述第一屏蔽环设置于所述第二屏蔽环和所述第三屏蔽环内侧。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，所述第一屏蔽环具有第一平行部、第一弯折部和第四弯折部；所述第二屏蔽环具有第二平行部、第二连接部和第二弯折部，所述第二连接部连接所述第一导体；所述第三屏蔽环具有第三平行部、第三连接部和第三弯折部，所述第三连接部连接所述第二导体；所述第二弯折部与所述第三弯折部的弯折方向相反，所述第一弯折部与所述第二弯折部的弯折方向相反，所述第四弯折部与所述第三弯折部的弯折方向相反，所述第二弯折部与所述第三弯折部之间形成所述第一间隙。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，所述第二导体为地电位导体；所述第一屏蔽环具有第一平行部、第一弯折部和第四弯折部；所述第二屏蔽环具有第二平行部、第二连接部和第二弯折部，所述第二连接部连接所述第一导体；所述第三屏蔽环具有第三平行部和第三弯折部，所述第三平行部的远离所述第三弯折部的一端连接所述地电位导体；所述第二弯折部与所述第三弯折部的弯折方向相反，所述第一弯折部与所述第二弯折部的弯折方向相反，所述第四弯折部与所述第三弯折部的弯折方向相反，所述第二弯折部与所述第三弯折部之间形成所述第一间隙。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，各所述弯折部均为曲率半径相同的圆弧形，所述第一屏蔽环与所述第二屏蔽环之间的最小间隙为第二间隙，所述第一屏蔽环与所述第三屏蔽环之间的最小间隙为第三间隙，所述第二屏蔽环与所述第三屏蔽环之间的最小间隙为第一间隙；所述第一间隙的长度大于第二间隙的长度与第三间隙的长度，所述第二间隙的长度与所述第三间隙的长度之和大于等于所述第一间隙的长度。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，所述第一弯折部与所述第二平行部之间形成所述第二间隙，所述第四弯折部与所述第三平行部之间形成所述第三间隙。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，所述第一屏蔽环的轴向长度大于所述第一间隙的长度。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，所述第一屏蔽环的轴向长度为所述第一导体与第二导体之间气体断口长度的0.3-0.4倍。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，所述第一平行部、所述第二平行部和所述第三平行部上冲有网孔。

本实用新型的技术方案还可以为：

一种气体间隙绝缘结构，用于固体绝缘开关设备，所述气体间隙绝缘结构包括：具有接地层的固体绝缘壳体；所述固体绝缘壳体内的气体及由所述气体绝缘的第一导体和地电位导体；所述固体绝缘壳体自身内设置的第一屏蔽环和第二屏蔽环，作为悬浮电位的所述第一屏蔽环具有倾斜部与第一平行部，所述第一平行部与所述倾斜部之间具有一夹角，所述第二屏蔽环连接所述第一导体，所述第二屏蔽环具有第二平行部，所述第一平行部设置于所述第二平行部内侧；其中，所述第一屏蔽环与所述接地层之间的最小间隙为第四间隙，所述第一屏蔽环与所述第二屏蔽环的最小间隙为第五间隙。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，所述夹角为45度-150度。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，所述夹角为120度。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，所述第一屏蔽环还包括临近所述倾斜部的第一弯折部和临近所述第一平行部的第二弯折部，所述第二弯折部与所述第二平行部之间形成所述第五间隙，所述第一弯折部与所述接地层之间形成所述第四间隙，所述第二屏蔽环还包括第三弯折部。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，各所述弯折部均为曲率半径相同的圆弧形，所述第四间隙的长度等于所述第五间隙的长度。

本实用新型的气体间隙绝缘结构，优选的，所述第二平行部与所述接地层的距离大于所述第四间隙的长度。

本实用新型的固体绝缘开关设备，具有本实用新型的气体间隙绝缘结构。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的气体间隙绝缘结构，优化了固体绝缘结构中气体间隙绝缘结构的设计。通过在固体绝缘材料中内嵌屏蔽结构，发挥了固体绝缘材料高的击穿场强的优势；通过在屏蔽环与气体之间设置起到中间屏蔽作用的悬浮电位屏蔽环，使得固体绝缘结构中的气体断口场强分布更加均匀，不会超过气体的击穿场强，形成了固体绝缘小绝缘间隙与气体绝缘大绝缘间隙的有效过渡。合理的设计使得整个设备尺寸得以减小，设备更为紧凑，并且具有更高的可靠性。

气体间隙绝缘结构作为固体绝缘开关设备的重要结构技术，本实用新型对解决现有产品绝缘薄弱环节方面和固体绝缘设备的小型化方面，具有非常重要作用，经济效益可观。

附图说明

图1A为本实用新型第一实施例的气体间隙绝缘结构示意图。

图1B为图1A中的屏蔽环的剖面详图。

图1C为图1A的尺寸注释图。

图1D为本实用新型实施例的气体间隙绝缘结构中的屏蔽环及其网孔示意图。

图1E为本实用新型第一实施例的气体间隙绝缘结构中的悬浮电位屏蔽环的1/4剖视图。

图2A和图2B为本实用新型第一实施例的气体间隙绝缘结构用于三位置开关的示意图。

图3为本实用新型第一实施例气体间隙绝缘结构用于断路器极柱的示意图。

图4A为本实用新型第二实施例的气体间隙绝缘结构示意图。

图4B为图4A中的屏蔽环的剖面详图。

图4C为图4A的尺寸注释图。

图5为本实用新型第二实施例气体间隙绝缘结构用于三位置开关的示意图。

图6为本实用新型第二实施例气体间隙绝缘结构用于断路器极柱的示意图。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

本实用新型的固体绝缘开关设备，具有本实用新型实施例的气体间隙绝缘结构。

下面具体介绍本实用新型各实施例的气体间隙绝缘结构。

本实用新型第一实施例的气体间隙绝缘结构的思路是在对称气体间隙的电压梯度方向上，使气体在固体与气体界面附近场强能够在不超过其击穿场强的水平下均匀分布，从而使气体断口的长度最小，使得整个绝缘结构更加紧凑，发挥出固体绝缘技术的优势。本实用新型的固体绝缘开关设备，主要为中高压的固体绝缘开关设备。

如图1A所示，本实用新型第一实施例的气体间隙绝缘结构，包括：固体绝缘壳体1（以下简称壳体1）、导体2、导体3和气体4，导体2和导体3分别位于气体4的两侧，壳体1包括接地层5及形成于壳体1自身内的屏蔽环102和屏蔽环103，特别的还包括形成于壳体1自身内的屏蔽环101，其作为悬浮电位，也称悬浮电位屏蔽环101。如图1A所示，在壳体1自身中，悬浮电位屏蔽环101是在屏蔽环102与屏蔽环103的内侧。

本实施例的气体间隙绝缘结构既适用于固体绝缘设备中的隔离开关断口，即对称气体间隙绝缘结构；也适用于断路器操作端对地绝缘、隔离开关操作端对地端绝缘以及接地开关的气体断口，即非对称气体间隙绝缘结构。

导体2、导体3分别与屏蔽环102、蔽环103形成固定导电连接。导体2、导体3按照不同的运行工况，均有带电和接地两种可能，其中导体2、导体3均带电时，其对地电压可能不同。

由于接地层5的设置，导体2与导体3间及其与接地层5之间形成强电场区域；屏蔽环102与屏蔽环103之间形成固体绝缘断口，把高的场强限制在接地层5与屏蔽环102和屏蔽环103之间区域，有效的控制了导体2、导体3与壳体1及气体4的三种介质交界处A附近场强超出气体4耐受水平的问题，以及其接合面局部生产中浇注缺陷所引发的绝缘故障及局放问题。

悬浮电位屏蔽环101的设置使得气体4在壳体1内表面与其两介质界面B沿面的场强分布更加均匀，有效的避免了该界面局部场强超过气体4耐受水平的问题，从而使得导体2与导体3间的气体4断口长度最小。

壳体1通常由固体绝缘材料如环氧树脂加填料浇铸而成，壳体1外表面设接地层5。壳体1也可以是其它新型的绝缘材料制成。

屏蔽环101、屏蔽环102、屏蔽环103由导电材料制成，通常采用温度系数与壳体1材料温度系数接近的材料，如铝或铝合金等。

具体的讲，如图1B所示，屏蔽环102包括弯折部1021、平行部1022和连接部1023，平行部1022与整个气体间隙绝缘结构的轴线m相互平行，连接部1023用于连接导体2，而弯折部1021的设置是为防止放电。同样，屏蔽环103也包括弯折部1031、平行部1032和连接部1033，平行部1032与整个气体间隙绝缘结构的轴线m相互平行，连接部1033用于连接导体3。在部分实施例中，连接部1023、1033可省略，而由平行部1032直接接地或者1023连接导体，例如图2A中的屏蔽环108左端。而屏蔽环101则包括平行部1011及平行部1011两端的弯折部1012、1013。其中，弯折部1012与弯折部1021相对，且弯折方向相反，弯折部1013则与弯折部1031相对，且弯折方向相反。另外，上述各弯折部的弯折形状相同，优选的是圆弧形，且是曲率半径相同的圆弧形。

图1C为图1A中关键尺寸的注释图。为了获得更为紧凑的结构，如图1C所示，本实施例的气体间隙绝缘结构中，屏蔽环103的平行部1032与轴线m的间距r1，及屏蔽环102的平行部1022与轴线m的间距r2均应大于屏蔽环101的平行部1011与轴线m的间距r3且小于接地层5与轴线m的间距r4，即屏蔽环102与屏蔽环103应位于悬浮电位屏蔽环101与接地层5之间，或者说悬浮电位屏蔽环101位于屏蔽环102与屏蔽环103的内侧。屏蔽环103和屏蔽环102分别与悬浮电位屏蔽环101形成的最小间隙的长度d1，d2，也即屏蔽环103的平行部1032与屏蔽环102的平行部1022与悬浮电位屏蔽环101的最小距离d1，d2，均应小于屏蔽环102与屏蔽环103之间的最小间隙的长度d3，同时悬浮电位屏蔽环101的轴向长度d4应大于屏蔽环102与屏蔽环103之间的最小间隙的长度d3，且长度d1+长度d2大于等于长度d3。

另外，优选的，屏蔽环101的轴向长度d4约为导体2与导体3之间的气体4断口长度d5的0.3-0.4倍。

因此，本实施例中，通过将屏蔽环101靠近屏蔽环102和屏蔽环103，将屏蔽环101与屏蔽环102的最小间隙形成在弯折部1012与平行部1022之间，将屏蔽环101与屏蔽环103的最小间隙形成在弯折部1013与平行部1032之间，来减少壳体1自身的径向长度r5，同时还可达到减小断口长度d5的目的，来实现本实用新型气体间隙绝缘结构的小型化。

悬浮电位屏蔽环101、屏蔽环102、屏蔽环103、屏蔽环108在其工作场强值较小的位置可冲有网孔，以屏蔽环108为例，如图1D所示，屏蔽环108具有平行部1081和弯折部1082，在其平行部1081冲有网孔1080。在注塑时，环氧树脂可以通过网孔1080而将网孔1080两侧的环氧树脂连接起来，以提高屏蔽环101、102、103、108与绝缘壳体1的材料（例如环氧树脂）的结合强度。同时，为了工艺的需要，悬浮电位屏蔽环101中央的位置还具有凸起1014，如图1E所示。本实用新型第二实施例的气体间隙绝缘结构的悬浮电位屏蔽环109，也具有同样作用的凸起1095。

图2A和图2B所示为本实用新型第一实施例的气体间隙绝缘结构用于固体绝缘隔离接地的三位置开关的实施例示意图，所述三位置开关具有中间触座2’、隔离触座3’、动触头6、绝缘操作杆7和接地触座8，而本实施例的气体间隙绝缘结构包括具有接地层5的壳体1、动触头6与隔离触座3’之间的气体4以及屏蔽环101、102、103、108、109，其中屏蔽环101和屏蔽环109为悬浮电位。

中间触座2’与隔离触座3’之间形成隔离断口。按照不同的运行工况，中间触座2’与隔离触座3’均有带电和接地两种可能，其中中间触座2’、隔离触座3’均带电时，其对地电压可能不同，因而本实施例的三位置开关中的该类型断口为对称气体间隙绝缘结构。

中间触座2’与接地触座8间形成对地绝缘间隙。按照不同的运行工况，仅中间触座2’有带电和接地两种可能，接地触座8保持和地电位连通，因而本实施例的三位置开关中的该类型断口为非对称气体间隙绝缘结构。

如图2A所示，图2A中，三位置开关中的隔离开关处于分闸状态。本实用新型第一实施例的气体间隙绝缘结构的屏蔽环102、屏蔽环103以及屏蔽环101的设置可以使隔离断口区域的气体4在绝缘壳体内表面的沿面场强分布更加均匀。

如图2B所示，图2B中，三位置开关中的接地开关处于分闸状态。本实用新型第一实施例的气体间隙绝缘结构的屏蔽环102、屏蔽环108以及悬浮电位屏蔽环109的设置也可以使中间触座2’对地绝缘间隙的气体9在绝缘材料内表面的沿面场强分布更加均匀。

另外，本实施例中，接地断口内设置了绝缘操作杆7，由于绝缘操作杆7的轴线方向与对地气体间隙电压梯度的方向一致，通常不会对其周围气体的电场分布造成不良影响，可以忽略其影响。

图3为本实用新型第一实施例的气体间隙绝缘结构在固体绝缘断路器极柱中的应用，其中断路器极柱具有导体嵌件2”、真空灭弧室10和绝缘操作杆7，真空灭弧室10动端通过绝缘拉杆7进行分合闸操作。本实用新型第一实施例的气体间隙绝缘结构包括具有接地层5的壳体1、气体9以及屏蔽环102、108、109，其中屏蔽环109为悬浮电位屏蔽环。

其中屏蔽环102的一端与屏蔽环108一端之间具有间隙，屏蔽环102的另一端与导体嵌件2”导电连接，屏蔽环108的另一端则与地电位连通。本实用新型的气体间隙绝缘结构可以很好的解决断路器分合闸位置时，壳体1内表面与气体4两介质界面B附近气体的场强超标问题，而不使操作杆部分的结构复杂化。

上述的第一实施例的气体间隙绝缘结构，在如图2B和图3的应用中，根据图1中所示的第一实施例的气体间隙绝缘结构的思路，可以得到更加优化、结构更加简单的非对称气体间隙绝缘结构的屏蔽结构方案，即本实用新型第二实施例的气体间隙绝缘结构。

如图4A所示，用于固体绝缘开关设备中的本实用新型第二实施例的气体间隙的绝缘结构，包括：具有接地层的壳体1、导体2、地电位导体8、气体9、以及屏蔽环102、109，其中屏蔽环109为悬浮电位屏蔽环。

如图4B所示，屏蔽环102具有连接部1023、水平部1022和弯折部1021，而屏蔽环109则具有弯折部1093、水平部1091、倾斜部1092和弯折部1094，导体2与屏蔽环102的连接部1023形成固定导电连接，屏蔽环109嵌入壳体1中，为悬浮电位，屏蔽环109的水平部1091位于屏蔽环102的水平部1022的内侧，倾斜部1092向着靠近弯折部1021的方向倾斜，水平部1091与倾斜部1092的夹角例如为45度到150度，优选的为120度。

导体2按照不同的运行工况，有带电和接地两种可能。由于接地层5的设置，导体2与接地层5之间形成强电场区域；又由于内部的屏蔽环102的设置，在壳体1形成端部对地屏蔽结构，把高的场强限制在接地层5与屏蔽环102之间的区域，有效的控制了导体2与壳体1及气体4的三介质交界处A附近场强超出气体4耐受水平的问题，以及其接合面局部生产中浇注缺陷所引发的绝缘故障及局放问题。

悬浮电位屏蔽环109的设置，使得壳体1与气体9两介质界面B的场强分布更加均匀，有效的避免了该界面局部场强超过气体4耐受水平的问题，从而使得导体2与地电位导体8之间的气体9断口长度最小。

参考图4C为图4A所示的本实用新型第二实施例的气体间隙绝缘结构的几个关键尺寸的注释图。为了获得更为紧凑的结构，如图4C所示，屏蔽环102的平行部1022与轴线m的间距r2应大于屏蔽环109的平行部1091与轴线m的间距r3且小于接地层5与轴线m的间距r4，在悬浮电位屏蔽环109靠近导体2的一侧，也即屏蔽环109的平行部1091的一侧，屏蔽环102位于屏蔽环109与绝缘壳体1的接地层5之间，屏蔽环102与悬浮电位屏蔽环109形成的间隙的长度d2，在悬浮电位屏蔽环109靠近地电位导体8的一侧，屏蔽环109向接地层5弯折，屏蔽环109与接地层5间形成长度d6的最小间隙(也是屏蔽环109与接地层5之间的最短距离)。

调整长度d2、d6及θ角的配合，可以获得较佳的电场分布。其中，优选的是长度d2等于长度d6。并且，长度d6小于平行部1022与接地层5之间的径向距离。

另外，本实施例中，上述各弯折部的弯折形状相同，优选的是圆弧形，且是曲率半径相同的圆弧形。

本实用新型第二实施例的气体间隙绝缘结构，可以用于三位置开关，如图5所示，在图5中，三位置开关的接地开关处于分闸状态。屏蔽环102、悬浮电位屏蔽环109的设置也可以使中间触座2’对地绝缘间隙的气体9在绝缘材料内表面的沿面场强分布更加均匀。

本实用新型第二实施例的气体间隙绝缘结构，也可以用于断路器极柱，断路器自身的结构与图3所示相同，如图6所示，本实用新型第二实施例的气体间隙绝缘结构，也可以很好的解决断路器分合闸位置时，壳体1内表面与气体4两介质界面B附近气体的场强超标问题，使得断路器极柱的结构更加简洁。

本实用新型各实施例的气体间隙绝缘结构，由于接地层5的设置，不同电位的导体与导体以及接地层5之间形成强电场区域；在壳体1内部设置固体绝缘断口，把高的场强区域限制在接地层5与高电位屏蔽环之间区域，有效的控制了高电位导体与壳体1及气体4的三介质交界处附近场强超出气体耐受水平的问题，以及其接合面局部生产中浇注缺陷所引发的绝缘故障及局放问题。悬浮电位屏蔽环101、109的设置使得气体4在壳体1内表面与气体两介质界面附近的场强更加均匀，有效的避免了该界面附近局部场强超过气体耐受水平的问题，使得不同电位的导体间的气体断口长度最小。并且，可以通过调节最小间隙的形成位置，实现减小壳体1的径向尺寸，并可进一步减小气体端口轴向长度的目的，使得结构更紧凑，达到小型化的目的。

本领域技术人员应当意识到在不脱离本实用新型所附的权利要求所揭示的本实用新型的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本实用新型的权利要求的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种气体间隙绝缘结构，用于固体绝缘开关设备，其特征在于，所述气体间隙绝缘结构包括：

具有接地层的固体绝缘壳体；

所述固体绝缘壳体内的气体及由所述气体绝缘的第一导体和第二导体；

所述固体绝缘壳体自身内设置的第二屏蔽环、第三屏蔽环和作为悬浮电位的第一屏蔽环，所述第二屏蔽环连接所述第一导体，所述第三屏蔽环连接所述第二导体，所述第一屏蔽环设置于所述第二屏蔽环和所述第三屏蔽环内侧。

2.如权利要求1所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，

所述第一屏蔽环具有第一平行部、第一弯折部和第四弯折部；

所述第二屏蔽环具有第二平行部、第二连接部和第二弯折部，所述第二连接部连接所述第一导体；

所述第三屏蔽环具有第三平行部、第三连接部和第三弯折部，所述第三连接部连接所述第二导体；

所述第二弯折部与所述第三弯折部的弯折方向相反，所述第一弯折部与所述第二弯折部的弯折方向相反，所述第四弯折部与所述第三弯折部的弯折方向相反，所述第二弯折部与所述第三弯折部之间形成所述第一间隙。

3.如权利要求1所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，

所述第二导体为地电位导体；

所述第一屏蔽环具有第一平行部、第一弯折部和第四弯折部；

所述第二屏蔽环具有第二平行部、第二连接部和第二弯折部，所述第二连接部连接所述第一导体；

所述第三屏蔽环具有第三平行部和第三弯折部，所述第三平行部的远离所述第三弯折部的一端连接所述地电位导体；

所述第二弯折部与所述第三弯折部的弯折方向相反，所述第一弯折部与所述第二弯折部的弯折方向相反，所述第四弯折部与所述第三弯折部的弯折方向相反，所述第二弯折部与所述第三弯折部之间形成所述第一间隙。

4.如权利要求2或3所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，各所述弯折部均为曲率半径相同的圆弧形，所述第一屏蔽环与所述第二屏蔽环之间的最小间隙为第二间隙，所述第一屏蔽环与所述第三屏蔽环之间的最小间隙为第三间隙，所述第二屏蔽环与所述第三屏蔽环之间的最小间隙为第一间隙；

所述第一间隙的长度大于第二间隙的长度与第三间隙的长度，所述第二间隙的长度与所述第三间隙的长度之和大于等于所述第一间隙的长度。

5.如权利要求4所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，所述第一弯折部与所述第二平行部之间形成所述第二间隙，所述第四弯折部与所述第三平行部之间形成所述第三间隙。

6.如权利要求4所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，所述第一屏蔽环的轴向长度大于所述第一间隙的长度。

7.如权利要求6所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，所述第一屏蔽环的轴向长度为所述第一导体与第二导体之间气体断口长度的0.3-0.4倍。

8.如权利要求5所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，所述第一平行部、所述第二平行部和所述第三平行部上冲有网孔。

9.一种气体间隙绝缘结构，用于固体绝缘开关设备，其特征在于，所述气体间隙绝缘结构包括：

具有接地层的固体绝缘壳体；

所述固体绝缘壳体内的气体及由所述气体绝缘的第一导体和地电位导体；

所述固体绝缘壳体自身内设置的第一屏蔽环和第二屏蔽环，作为悬浮电位的所述第一屏蔽环具有倾斜部与第一平行部，所述第一平行部与所述倾斜部之间具有一夹角，所述第二屏蔽环连接所述第一导体，所述第二屏蔽环具有第二平行部，所述第一平行部设置于所述第二平行部内侧；

其中，所述第一屏蔽环与所述接地层之间的最小间隙为第四间隙，所述第一屏蔽环与所述第二屏蔽环的最小间隙为第五间隙。

10.如权利要求9所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，所述夹角为45度-150度。

11.如权利要求10所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，所述夹角为120度。

12.如权利要求9所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，所述第一屏蔽环还包括临近所述倾斜部的第一弯折部和临近所述第一平行部的第二弯折部，所述第二弯折部与所述第二平行部之间形成所述第五间隙，所述第一弯折部与所述接地层之间形成所述第四间隙，所述第二屏蔽环还包括第三弯折部。

13.如权利要求9所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，各所述弯折部均为曲率半径相同的圆弧形，所述第四间隙的长度等于所述第五间隙的长度。

14.如权利要求13所述的气体间隙绝缘结构，其特征在于，所述第二平行部与所述接地层的距离大于所述第四间隙的长度。

15.一种固体绝缘开关设备，其特征在于，所述固体绝缘开关设备具有权利要求1-14任一所述的气体间隙绝缘结构。

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