CN204740983U - 非sf6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器 - Google Patents

非sf6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器 Download PDF

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何创伟
张震锋
郭伟
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Abstract

本实用新型公开了一种非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，包括罐体，罐体内设置有隔离法兰，将罐体隔离为上部的低压气室和下部的高压气室；设置于高压气室的三相真空灭弧室通过绝缘支架固定在罐体底部，三相真空灭弧室上部设置有三相绝缘支撑；绝缘支撑上部为连接隔板法兰的绝缘筒，下部为设置于真空灭弧室上部的导电筒体；导电筒体连接输入导体；真空灭弧室的静端导体连接输出导体；操动机构的输出轴连接位于低压气室的三相绝缘拉杆；三相绝缘拉杆连接三相动导体。本实用新型彻底解决了SF6气体开断故障电流时产生有害气体问题和SF6气体产生的温室效应问题，避免了环境污染。

Description

非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器
【技术领域】
本实用新型属于高压电器技术领域，用于电力系统中的发电厂及变电站作保护和控制，特别涉及一种高压组合电器用三相共箱式断路器。
【背景技术】
当前在超高压开关中均采用SF6断路器作为唯一选用的断路器，SF6气体以其优异的灭弧和绝缘性能占领市场，但是SF6气体在《京都协议书》中指定为一种强的温室效应气体，并建议于2030年全面禁用SF6气体，因此真空断路器技术的`优越性使得新型超高压真空断路器成为可能，以此代替SF6断路器。
真空灭弧室作为灭弧元件，虽然解决了SF6气体开断故障电流时产生有害气体问题，但是对于其外绝缘的要求，国内、外制造厂家均采用混合气体、N2+固体绝缘(环氧树脂)、干燥空气+固体绝缘(环氧树脂)或低气压SF6气体来解决外绝缘的问题。关于SF6气体以外的绝缘气体，日本日立公司在2005年推出了72.5kV干燥空气+固体绝缘作为绝缘介质的三相分体罐体断路器，但国内、外采用非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器目前还是空白。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于提供了一种非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，不采用SF6气体作为绝缘介质，彻底解决了SF6气体开断故障电流时产生有害气体问题和SF6气体产生的温室效应问题。该项实用新型同时适用于72.5～126kV电压等级的高压组合电器用三相共箱式真空断路器。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，包括三相真空灭弧室、三相绝缘拉杆、三相绝缘支撑、输出轴、罐体、三相输出导体、三相输入导体和操动机构；罐体内设置有隔离法兰，将罐体隔离为上部的低压气室和下部的高压气室；设置于高压气室的三相真空灭弧室通过绝缘支架固定在罐体底部，三相真空灭弧室上部设置有三相绝缘支撑；绝缘支撑上部为连接隔板法兰的绝缘筒，下部为设置于真空灭弧室上部的导电筒体；导电筒体连接输入导体；真空灭弧室的静端导体连接输出导体；操动机构的输出轴连接位于低压气室的三相绝缘拉杆；三相绝缘拉杆连接三相动导体。
本实用新型进一步的改进在于：低压气室内部充有0.1～0.20MPa的氮气；高压气室内部充有0.4～0.6MPa的氮气。
本实用新型进一步的改进在于：真空灭弧室采用固封结构，三相真空灭弧室为三角型布置。
本实用新型进一步的改进在于：所述操动机构的输出轴穿过罐体的上盖连接三角担架，三角担架连接三相绝缘拉杆。
本实用新型进一步的改进在于：三相绝缘拉杆通过三相触头压力装置连接三相动导体。
本实用新型进一步的改进在于：导电筒体中设有三相弹簧触头；三相动导体穿过对应的弹簧触头并与对应的弹簧触头电连接。
本实用新型进一步的改进在于：所述电筒体为铝导体。
本实用新型进一步的改进在于：绝缘筒与导电筒体之间固定且密封连接。
本实用新型进一步的改进在于：所述操动机构为弹簧操动机构。
与现有技术相比，本实用新型至少有以下有益效果：本实用新型采用非SF6气体作为内绝缘介质；灭弧单元采用固封真空灭弧室且为三相共箱式结构，内部布置为三角型布置，结构紧凑；触头压力装置分别独立布置在三相灭弧单元中；灭弧罐体根据使用环境要求设计为上、下两个气室，一个高压气室，一个低压气室；绝缘支撑采用绝缘材料与导电导体二合一结构；导电回路采用弹簧触头结构，结构简单，通流能力强。
【附图说明】
图1为本实用新型专利结构原理图；
图2为图1的俯视图；
图3为绝缘支撑结构示意图；
图中：1-输出轴；2-三角担架；3-隔离法兰；4-绝缘支撑；5-输出导体；6-真空灭弧室；7-罐体；8-弹簧触头；9-动导体；10-输入导体；11-触头压力装置；12-绝缘拉杆；13-弹簧操动机构；A-A相真空灭弧室；B-B相真空灭弧室；C-C相真空灭弧室。
【具体实施方式】
本实用新型所要解决的技术问题：
技术问题1：高纯氮气替代SF6气体
高纯氮气作为绝缘介质与SF6气体相比，绝缘性能较差，SF6气体的电场强度是氮气的3倍。因此要满足断路器的绝缘性能，断路器内要充入高压力的高纯氮气。由于真空灭弧室结构限制，要满足10000次机械寿命，真空灭弧室波纹管处承受的额定最大压力不得大于0.2MPa，为满足两者要求，将罐体7设计为两个气室，低压力气室和高压力气室，同时真空灭弧室6设计为固封结构以此实现两气室结构。
技术问题2：三相灭弧单元布置
由于真空灭弧室替代SF6灭弧单元，因此相间距离的确定不仅要考虑其元件表面的电场强度要满足设计要求，还要考虑真空灭弧室在电动力作用下相与相之间的相互影响。
本实用新型的目的在于将真空灭弧室用于GIS产品中，用环保型气体替代SF6气体，满足电力市场对开关设备环保型发展的需要。
为解决上述问题，本实用新型提供一种非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，请参阅图1和2所示，包括：三相真空灭弧室6、三相触头压力装置11、三相绝缘拉杆12、三相绝缘支撑4、用于连接三相的三角担架2、输出轴1、罐体7、三相输出导体5、三相输入导体10和弹簧操动机构13。罐体7内设置有隔离法兰3，将罐体7隔离为上、下两个气室，上部是低压气室，内部充入低压力0.1～0.20MPa的高纯氮气/干燥空气/二氧化碳作为内绝缘介质，罐体的下部为高压气室，内部充入0.4～0.6MPa的高纯氮气作为内绝缘介质。本实用新型不采用SF6气体作为绝缘介质，彻底解决了SF6气体开断故障电流时产生有毒气体问题和SF6气体产生的温室效应问题。该项实用新型同时适用于72.5～126kV电压等级的高压组合电器用三相共箱式真空断路器。
具体结构为：本实用新型采用真空灭弧室6作为开断元件，三相真空灭弧室6为三角型布置，三相真空灭弧室6之间、相与壳体之间满足绝缘要求，同时相与相之间满足电动力互相干扰问题。三相真空灭弧室6通过绝缘支架固定在罐体7底部，三相真空灭弧室6上部设置有绝缘支撑4。
本实用新型罐体7内充有高纯氮气。高纯氮气绝缘性能较差，只是SF6气体绝缘性能的1/3。因此要满足断路器内绝缘性能，断路器内部要充入高压力的高纯氮气。由于真空灭弧室结构限制，要满足10000次机械寿命，真空灭弧室波纹管处承受的额定最大压力不得大于0.2MPa，为满足两者要求，将罐体设计为两个气室，一个低压气室，额定压力不能大于0.2MPa，确保真空灭弧室动测波纹管处压力不至于过大，不影响其机械寿命。另一个为高压气室，额定压力0.4～0.6MPa，确保导电回路绝缘性能。
本实用新型真空灭弧室6采用固封结构。一方面增加真空灭弧室6外表面耐电性能，另一方面起到隔离作用，实现高、低压气室。
本实用新型绝缘支撑4与导体采用二合一结构见图3。上部为连接隔板法兰3的绝缘筒4-1，下部为设置于真空灭弧室6上部的铝导体4-2；绝缘筒4-1的作用是确保高、低电压之间的绝缘问题，铝导体4-2即保证了高电位与低电位的绝缘要求，又承担了传导电流的作用，同时减少了两个零件之间的密封环节，使结构简化。铝导体4-2中设有弹簧触指8；铝导体4-2连接输入导体10。真空灭弧室6的静端导体连接输出导体5。
本实用新型采用弹簧操动机构13，为上置结构，该机构包括液压缓冲装置，可以缓冲大冲量的冲力，分、合闸特性平稳，特别是分闸反弹极小，特别适用于真空断路器开断性能的要求。弹簧操动机构13的输出轴1穿过罐体7的上盖连接三角担架2，三角担架2连接三相绝缘拉杆12；三相绝缘拉杆12通过三相触头压力装置11连接三相动导体9，三相触头压力装置在断路器分闸时结束弹簧压力的赋能，在断路器合闸动作途中开始给弹簧储能，保证真空灭弧室动、静触头之间具有一定的触头压力。动导体9穿过弹簧触头8并与弹簧触头8电连接。本实用新型断路器分/合闸时，弹簧操动机构13运动，通过输出轴1依次带动三角担架2、三相绝缘拉杆12、三相动导体9上/下运动，完成分/合闸操作。

Claims (9)

1.非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，其特征在于，包括三相真空灭弧室(6)、三相绝缘拉杆(12)、三相绝缘支撑(4)、输出轴(1)、罐体(7)、三相输出导体(5)、三相输入导体(10)和操动机构；
罐体内设置有隔离法兰(3)，将罐体隔离为上部的低压气室和下部的高压气室；
设置于高压气室的三相真空灭弧室(6)通过绝缘支架固定在罐体(7)底部，三相真空灭弧室(6)上部设置有三相绝缘支撑(4)；绝缘支撑(4)上部为连接隔板法兰(3)的绝缘筒(4-1)，下部为设置于真空灭弧室(6)上部的导电筒体；
导电筒体连接输入导体(10)；真空灭弧室(6)的静端导体连接输出导体(5)；
操动机构的输出轴(1)连接位于低压气室的三相绝缘拉杆(12)；三相绝缘拉杆(12)连接三相动导体(9)。
2.根据权利要求1所述的非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，其特征在于，低压气室内部充有0.1～0.20MPa的氮气、干燥空气或二氧化碳；高压气室内部充有0.4～0.6MPa的氮气、干燥空气或二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，其特征在于，真空灭弧室采用固封结构，三相真空灭弧室(6)为三角型布置。
4.根据权利要求1所述的非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，其特征在于，所述操动机构的输出轴(1)穿过罐体(7)的上盖连接三角担架(2)，三角担架(2)连接三相绝缘拉杆(12)。
5.根据权利要求1所述的非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，其特征在于，三相绝缘拉杆(12)通过三相触头压力装置(11)连接三相动导体(9)。
6.根据权利要求1所述的非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，其特征在于，导电筒体中设有三相弹簧触头(8)；三相动导体(9)穿过对应的弹簧触头(8)并与对应的弹簧触头(8)电连接。
7.根据权利要求1所述的非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，其特征在于，所述电筒体为铝导体。
8.根据权利要求1所述的非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，其特征在于，绝缘筒(4-1)与导电筒体之间固定且密封连接。
9.根据权利要求1所述的非SF6气体绝缘的高压组合电器用三相共箱式真空断路器，其特征在于，所述操动机构为弹簧操动机构。
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