CN217306963U - 一种开关装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种开关装置，开关装置包括壳体、开关组件以及电缆组件；壳体围设成容置空腔，容置空腔内设置有第一分隔板与第二分隔板，第一分隔板与第二分隔板将容置空腔分隔成第一腔室、第二腔室以及第三腔室；第二腔室用于安装开关组件，且充装全氟异丁腈与二氧化碳构成的混合气体；第三腔室用于泄压与安装电缆组件；开关组件通过出线套管与电缆组件连接；通过在第二腔室内充装全氟异丁腈与二氧化碳，温室效应全球变暖潜能值降为六氟化硫的3％以下，提高了开关装置的环保效益。

Description

一种开关装置

技术领域

本实用新型涉及封闭开关装置技术领域，尤其是涉及一种开关装置。

背景技术

目前，六氟化硫(SF₆)气体作为优良的绝缘和灭弧介质在电气装置中广泛应用，但六氟化硫(SF₆)的温室效应是二氧化碳(CO₂)的23500 倍，在大气中存续的寿命高达3200年，对环境的影响较大。国内外研究表明，全氟异丁腈(C₄F₇N)与CO₂构成的混合气体绝缘强度高，温室效应低，被认为是极具潜力的六氟化硫(SF₆)替代气体。

六氟化硫(SF₆)气体绝缘金属封闭开关装置在电网中广泛应用，研发采用C₄F₇N/CO₂混合气体绝缘的金属封闭开关装置具有较高的工程和环保价值。

然而，额定电压为12kV～40.5kV的金属封闭开关装置内充装C₄F₇N /CO₂混合气体后，将对金属封闭开关装置的绝缘结构与金属封闭开关装置内的三工位开关性会产生较大的影响，金属封闭开关装置的三工位开关的关合能力是亟待解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种开关装置，其优点是能够满足C₄F₇N/CO₂混合气体的接地关合的运行要求，提高三工位开关的关合能力；同时，提高了环保效益。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：本实用新型提供一种开关装置，包括壳体、开关组件以及电缆组件；所述壳体围设成容置空腔，所述容置空腔内设置有第一分隔板与第二分隔板，所述第一分隔板与第二分隔板沿着所述容置空腔的第一方向间隔设置，所述第一分隔板与所述第二分隔板将所述容置空腔分隔成第一腔室、第二腔室以及第三腔室；所述第一腔室用于安装仪表；所述第二腔室用于安装所述开关组件，且充装全氟异丁腈与二氧化碳构成的混合气体；所述第三腔室用于泄压与安装所述电缆组件；所述开关组件通过出线套管与所述电缆组件连接。

优选地，本实用新型提供的开关装置，所述开关组件包括控制机构以及开关单元，所述控制机构与所述开关单元可传动连接，所述控制机构用于对所述开关单元控制，以使所述开关单元处于连通、隔离以及接地三种状态中的一种状态。

优选地，本实用新型提供的开关装置，所述开关单元包括保护单元、开关元件以及连接单元，所述保护单元包括转动单元与断路器，所述转动单元的一端与所述控制机构连接，所述转动单元的另一端用于与所述断路器连接，通过所述转动单元转动，以使所述断路器实现合闸或分闸状态；所述断路器的底端与所述开关元件连接，所述断路器的顶端与所述连接单元连接。

优选地，本实用新型提供的开关装置，所述控制机构包括开关操作机构以及断路器操作机构，所述开关操作机构与所述开关元件的转轴连接，所述开关操作机构通过驱动所述转轴转动，以使所述开关元件处于连通、隔离以及接地三种状态中的一种状态；所述断路器操作机构与所述转动单元连接，所述断路器操作机构通过驱动所述转动单元转动，以使所述断路器实现合闸或分闸。

优选地，本实用新型提供的开关装置，所述第二腔室内设置有竖直隔板，所述竖直隔板将所述第二腔室分隔成容气室与操作室，所述容气室内充装所述混合气体，所述开关单元设置于所述容气室内；所述控制机构设置于所述操作室内，所述控制机构的一端穿过所述竖直隔板与所述开关单元连接。

优选地，本实用新型提供的开关装置，所述开关组件还包括分支母线，所述分支母线的一端与所述开关单元连接，所述分支母线的另一端通过所述出线套管与所述电缆组件。

优选地，本实用新型提供的开关装置，所述第三腔室内设置有挡板，所述挡板将所述第三腔室分隔成泄压室与电缆室，所述电缆组件设置于所述电缆室内。

优选地，本实用新型提供的开关装置，所述电缆组件包括第一交流互感器、电缆单元以及第二交流互感器，所述第一交流互感器设置于所述第二分隔板上，所述第一交流互感器通过导线与所述电缆单元的顶端连接，所述电缆单元的底端与所述第二交流互感器连接。

优选地，本实用新型提供的开关装置，所述电缆单元包括插拔件以及出线电缆，所述插拔件的一端与所述出线电缆连接，所述插拔件的另一端与所述导线连接，所述出线电缆背离所述插拔件的一端与所述第二交流互感器连接。

优选地，本实用新型提供的开关装置，所述电缆组件还包括避雷器，所述避雷器与所述导线连接，所述避雷器与所述插拔件间隔预设距离。

优选地，本实用新型提供的开关装置，还包括至少一个母线套管，所述母线套管的一端插设于所述第二腔室内与所述开关组件连接，所述母线套管的另一端沿着所述第一方向延伸至所述第二腔室外部；所述母线套管用于与外置设备连接。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：本申请提供的开关装置，开关装置包括壳体、开关组件以及电缆组件；壳体围设成容置空腔，容置空腔内设置有第一分隔板与第二分隔板，第一分隔板与第二分隔板沿着容置空腔的第一方向间隔设置，第一分隔板与第二分隔板将容置空腔分隔成第一腔室、第二腔室以及第三腔室；第一腔室用于安装仪表；第二腔室用于安装开关组件，且充装全氟异丁腈与二氧化碳构成的混合气体；第三腔室用于泄压与安装电缆组件；开关组件通过出线套管与电缆组件连接；通过在第二腔室内充装全氟异丁腈与二氧化碳，温室效应全球变暖潜能值降为六氟化硫的3％以下，提高了开关装置的环保效益。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的开关装置的主视图。

图2是本实用新型实施例提供的开关装置的侧视图一。

图3是本实用新型实施例提供的开关装置中开关组件的结构示意图。

图4是本实用新型实施例提供的开关装置中开关元件的结构示意图。

图5是本实用新型实施例提供的开关装置中开关的剖视图。

图6是本实用新型可替代实施例提供的开关装置的主视图。

图7是本实用新型可替代实施例提供的开关装置的侧视图一。

图8是本实用新型可替代实施例提供的开关装置的侧视图二。

图9是本实用新型实施例提供的开关装置的设计过程中的行程曲线图(体积占比k为10％)。

图10是本实用新型实施例提供的开关装置的设计过程中的试验电压、试验电流和行程曲线图。

图中，1、开关装置；10、壳体；11、容置空腔；111、第一腔室； 112、第二腔室；1121、竖直隔板；1122、容气室；1123、操作室；113、第三腔室；1131、挡板；1132、泄压室；1133、电缆室；20、开关组件； 21、控制机构；211、开关操作机构；2111、开关操作单元；2112、开关密封单元；212、断路器操作机构；2121、断路器操作单元；2122、断路器密封单元；22、开关单元；221、保护单元；2211、主轴；2212、断路器；2213、A相；2214、B相；2215、C相；222、开关元件；2221、转轴；2222、动触头；2223、接地开关静触头；2224、隔离开关静触头； 2225、出线座；223、连接单元；2231、连接导体；23、分支母线；231、支线；232、主线；24、出现套管；30、电缆组件；31、第一交流互感器； 32、电缆单元；321、插拔件；322、出线电缆；33、第二交流互感器； 34、导线；35、避雷器；40、第一分隔板；50、第二分隔板；501、第一水平板；502、第二水平板；503、竖直板；60、母线套管；70、侧阔连接器；80、第一方向；90、第二方向。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本实用新型公开的一种开关装置1，包括壳体 10、开关组件20以及电缆组件30；壳体10围设成容置空腔11，容置空腔11内设置有第一分隔板40与第二分隔板50，第一分隔板40与第二分隔板50沿着容置空腔11的第一方向80间隔设置，第一分隔板40与第二分隔板50将容置空腔11分隔成第一腔室111、第二腔室112以及第三腔室113；第一腔室111用于安装仪表；第二腔室112用于安装开关组件20，且充装全氟异丁腈(C₄F₇N)与二氧化碳(CO₂)构成的混合气体；第三腔室113用于泄压与安装电缆组件30；开关组件20通过出线套管24与电缆组件30连接；通过在第二腔室112内充装全氟异丁腈(C₄F₇N)与二氧化碳(CO₂)构成的混合气体，与充装六氟化硫(SF₆)相比，温室效应GWP(全球变暖潜能值)降为六氟化硫(SF₆)的3％以下，提高了开关装置1的环保效益。

需要说明的是，容置空腔11的第一方向80为容置空腔11的高度方向，容置空腔11的第二方向90为容置空腔11的宽度方向。

具体的，第一分隔板40与第一方向80垂直，第一分隔板40插设于容置空腔11内，第一分隔板40与容置空腔11的内壁连接，以图1 所示方位为例，第一分隔板40位于容置空腔11的上部，第二分隔板50 位于容置空腔11的下部。

其中，第二分隔板50包括第一水平板501、第二水平板502以及竖直板503，第一水平板501与第二水平板502沿着第一方向80间隔设置，竖直板503位于第一水平板501与第二水平板502之间，竖直板503的第一端与第一水平板501连接，竖直板503的第二端与第二水平板502 连接。

需要说明的是，以图1所示方位为例，第一水平板501位于竖直板 503的上部，第二水平板502位于竖直板503的下部。

本实施例中，第一腔室111、第二腔室112以及第三腔室113沿着第一方向80依次设置，第二腔室112位于第一腔室111与第三腔室113 之间，开关组件20设置于第二腔室112内，电缆组件30设置于第三腔室113内，开关组件20通过出线套管24与电缆组件30连接。

具体的，出线套管24穿着于竖直板503上，出线套管24沿着第二方向90延伸，出线套管24的一端插设于第二腔室112内、且与开关组件20连接，出线套管24的另一端插设于第三腔室113内、且与电缆组件30连接。

其中，为提高出线套管24受力的均匀性，出线套管24呈圆台状，出线套管24的大径端位于第二腔室112内，出线套管24的小径端位于第三腔室113内。

继续参照图1和图3，本实施例中，开关组件20包括控制机构21 以及开关单元22，控制机构21与开关单元22可传动连接，控制机构21 用于对开关单元22控制，以使开关单元22处于连通、隔离以及接地三种状态中的一种状态；通过设置控制机构21，由此，便于对开关单元22 进行控制。

进一步地，本实施例中，第二腔室112内设置有竖直隔板1121，竖直隔板1121将第二腔室112分隔成容气室1122与操作室1123，容气室 1122内充装混合气体，开关单元22设置于容气室1122内；控制机构21 设置于操作室1123内，控制机构21的一端穿过竖直隔板1121与开关单元22连接。

具体的，竖直隔板1121沿着第一方向80延伸，竖直隔板1121位于第一分隔板40与第一水平板501之间，竖直隔板1121的顶端与第一分隔板40连接，竖直隔板1121的底端与第一水平板501连接，竖直隔板1121用于分隔第二腔室112，以使充装混合气体的容气室1122形成封闭的空间。

其中，容气室1122与操作室1123沿着第二方向90依次设置，以图1所示方位为例，容气室1122位于竖直隔板1121的左侧，操作室1123 位于竖直隔板1121的右侧。

容气室1122内充装有全氟异丁腈(C₄F₇N)与二氧化碳(CO₂)构成的混合气体，混合气体的压力范围为0.1MPa-0.2MPa。其中，全氟异丁腈(C₄F₇N)在混合气体中的体积占比k为5％-20％。开关单元22设置于容气室1122内，全氟异丁腈(C₄F₇N)作为绝缘和灭弧介质。

继续参照图1、图3以及图4，本实施例中，开关单元22包括保护单元221、开关元件222以及连接单元223，保护单元221包括转动单元与断路器2212，转动单元的一端与控制机构21连接，转动单元的另一端用于与断路器2212连接，通过转动单元转动，以使断路器2212实现合闸或分闸状态；断路器2212的底端与开关元件222连接，断路器2212 的顶端与连接单元223连接。

其中，断路器2212可采用真空断路器，断路器2212也可采用油断路器或者压缩空气断路器，本实施例对此不做限制。

在断路器2212采用真空断路器的可实现方式中，断路器2212为三相断路器，断路器2212包括三相，三相分别为A相2213、B相2214、 C相2215，A相2213、B相2214、C相2215沿着第二方向90间隔设置，其中，A相2213、B相2214、C相2215的顶端均与连接单元223连接， A相2213、B相2214、C相2215的底端均与开关元件222连接。

以图3所示方位为例，A相2213、B相2214、C相2215由右向左依次设置。

具体的，转动单元包括主轴2211与拐臂，主轴2211沿着第二方向 90延伸，主轴2211的一端与控制机构21连接，拐臂与主轴2211连接，拐臂背离主轴2211的一端用于与断路器2212连接；在使用过程中，控制机构21驱动主轴2211转动，主轴2211带动拐臂转动，以实现拐臂与断路器2212的合闸或分闸。

其中，拐臂的具体结构为本领域人员所熟知的，在此对拐臂的具体结构不予赘述。

继续参照图4和图5，开关元件222采用三工位开关，三工位开关具有连通、隔离以及接地三种状态，开关元件222包括转轴2221、三个动触头2222、三个接地开关静触头2223以及三个隔离开关静触头2224，转轴2221沿着第二方向90延伸，三个动触头2222沿着第二方向90间隔设置，每个动触头2222均通过出线座2225与转轴2221连接，在使用过程中，转轴2221能够带动动触头2222转动；动触头2222与接地开关静触头2223一一对应设置，接地开关静触头2223设置于转轴2221上，在开关元件222处于接地状态时，每个动触头2222背离出线座2225的一端分别与对应的接地开关静触头2223连接；动触头2222与隔离开关静触头2224一一对应设置，隔离开关静触头2224与断路器2212的相一一对应设置，每个隔离开关静触头2224的一端分别与对应的相连接，在开关元件222处于接通状态时，每个动触头2222背离出线座2225的一端分别与对应的隔离开关静触头2224连接；在开关元件222处于隔离状态时，动触头2222处于空挡位置即既不与接地开关静触头2223连接也不与隔离开关静触头2224连接。

需要说明的是，三个隔离开关静触头2224分别为第一隔离开关静触头、第二隔离开关静触头以及第三隔离开关静触头，以图3所示方位为例，第一隔离开关静触头、第二隔离开关静触头以及第三隔离开关静触头由右向左依次设置，即第一隔离开关静触头与A相2213对应设置，第二隔离开关静触头与B相2214对应设置，第三隔离开关静触头与C 相2215对应设置。

本实施例中，三个动触头2222分别为第一动触头、第二动触头以及第三动触头，以图3所示方位为例，第一动触头、第二动触头以及第三动触头由右向左依次设置，即第一动触头与第一隔离开关静触头对应设置，第二动触头与第二隔离开关静触头对应设置，第三动触头与第三隔离开关静触头对应设置。

其中，三个接地开关静触头2223分别为第一接地开关静触头、第二接地开关静触头以及第三接地开关静触头，以图3所示方位为例，第一接地开关静触头、第二接地开关静触头以及第三接地开关静触头由右向左依次设置，即第一动触头与第一接地开关静触头对应设置，第二动触头与第二接地开关静触头对应设置，第三动触头与第三接地开关静触头对应设置。

本实施例中，为确保三个动触头2222所处状态(即处于接通、隔离或者接地)的同期性，转轴2221为一体化结构。

其中，动触头2222、隔离开关静触头2224以及接地开关静触头2223 均可采用铜铬材料，动触头2222、隔离开关静触头2224以及接地开关静触头2223也均可采用铜钨材料，本实施例对此不做限制。

继续参照图3，连接单元223包括三个连接导体2231，三个连接导体2231沿着第二方向90间隔设置，连接导体2231与断路器2212的相一一对应设置，连接导体2231的一端与对应的相连接。

其中，三个连接导体2231分别为第一连接导体、第二连接导体以及第三连接导体，以图3所示方位为例，第一连接导体、第二连接导体以及第三连接导体由右向左依次设置。即第一连接导体与A相2213对应设置，第二连接导体与B相2214对应设置，第三连接导体与C相2215 对应设置。

继续参照图1和图3，本实施例提供的开关装置1还包括至少一个母线套管60，母线套管60的一端插设于第二腔室112内与开关组件20 连接，母线套管60的另一端沿着第一方向80延伸至第二腔室112外部；母线套管60用于与外置设备连接；通过设置母线套管60，以实现多个开关装置1连接。

具体的，母线套管60沿着第一方向80延伸，母线套管60的一端插设于容气室1122内与连接单元223连接，母线套管60的另一端延伸至容气室1122外部用于与外置设备连接。

其中，本实施例提供的开关装置1可包括多个母线套管60，多个母线套管60沿着第二方向90间隔设置。

在本实施例中，开关装置1包括三个母线套管60，三个母线套管 60沿着第二方向90间隔设置，母线套管60与连接导体2231一一对应设置，每个连接导体2231背离断路器2212的一端分别与对应的母线套管60连接。

其中，三个母线套管60分别为第一母线套管、第二母线套管以及第三母线套管，以图3所示方位为例，第一母线套管、第二母线套管以及第三母线套管由右向左依次设置。即第一母线套管与第一连接导体对应设置，第二母线套管与第二连接导体对应设置，第三母线套管与第三连接导体对应设置。

进一步地，本实施例中，开关组件20还包括分支母线23，分支母线23的一端与开关单元22连接，分支母线23的另一端通过所述出线套管24与电缆组件30。

具体的，分支母线23设置于容气室1122内，分支母线23包括主线232以及三条支线231，三条支线231的一端均与主线232的一端连接，三条支线231的另一端均与开关元件222连接，主线232背离三条支线231的一端与出线套管24的一端连接。

本实施例中，三条支线231分别为第一支线、第二支线以及第三支线，以图3所示方位为例，第一支线、第二支线以及第三支线由右向左依次设置。

其中，第一母线套管60、第一连接导体、A相2213、第一隔离开关静触头或第一接地开关静触头、第一动触头、第一支线、主线232以及出线套管24构成第一导电回路；第二母线套管、第二连接导体、B相 2214、第二隔离开关静触头或第二接地开关静触头、第二动触头、第二支线、主线232以及出线套管24构成第二导电回路；第三母线套管、第三连接导体、C相2215、第三隔离开关静触头或第三接地开关静触头、第三动触头、第三支线、主线232以及出线套管24构成第三导电回路。需要说明的是，第一导电回路、第二导电回路以及第三导电回路均采用相同的配置。

进一步地，本实施例中，控制机构21包括开关操作机构211以及断路器操作机构212，开关操作机构211与开关元件222的转轴2221连接，开关操作机构211通过驱动转轴2221转动，以使开关元件222处于连通、隔离以及接地三种状态中的一种状态；断路器操作机构212与转动单元连接，断路器操作机构212通过驱动转动单元转动，以使断路器 2212实现合闸或分闸。

具体的，开关操作机构211与断路器操作机构212均设置于操作室 1123内，开关操作机构211与断路器操作机构212沿着第一方向80间隔设置，以图1所示方位为例，断路器操作机构212位于操作室1123 的上部，开关操作机构211位于操作室1123的下部。

为了提高容气室1122的密封性，开关操作机构211包括开关操作单元2111以及开关密封单元2112，开关密封单元2112的一端与开关操作单元2111连接，开关密封单元2112的另一端穿过竖直隔板1121与转轴2221连接。

需要说明的是，开关操作单元2111与开关密封单元2112的结构均为本领域人员所熟知的结构，在此不予赘述。

在使用过程中，手动或电动操作开关操作机构211，开关操作机构 211带动转轴2221转动，转轴2221带动三个动触头2222转动，以使动触头2222转动至指定位置(即与隔离开关静触头2224连接或与接地开关静触头2223连接或处于空挡位置)。

本实施例中，断路器操作机构212包括断路器操作单元2121以及断路器密封单元2122，断路器密封单元2122的一端与断路器操作单元 2121的一端连接，断路器密封单元2122的另一端穿过竖直隔板1121与主轴2211连接。

需要说明的是，断路器操作单元2121与断路器密封单元2122的结构均为本领域人员所熟知的结构，在此不予赘述。

在使用过程中，转动断路器操作机构212，断路器操作机构212带动主轴2211转动，主轴2211带动拐臂运动，以实现断路器2212的合闸或分闸。

继续参照图1，本实施例中，第三腔室113内设置有挡板1131，挡板1131将第三腔室113分隔成泄压室1132与电缆室1133，电缆组件30 设置于电缆室1133内。

具体的，挡板1131沿着第一方向80延伸，挡板1131与竖直板503 平行，在一些可实现的方式中，挡板1131与竖直板503背离电缆组件 30的一侧位于同一平面内。

其中，泄压室1132与电缆室1133沿着第二方向90依次设置，以图1所示方位为例，泄压室1132位于挡板1131的左侧，电缆室1133位于挡板1131的右侧。

进一步地，本实施例中，电缆组件30包括第一交流互感器31、电缆单元32以及第二交流互感器33，第一交流互感器31设置于第二分隔板50上，第一交流互感器31通过导线34与电缆单元32的顶端连接，电缆单元32的底端与第二交流互感器33连接。

其中，第一交流互感器31可采用三相交流互感器，第二交流互感器33可采用零序交流互感器。

具体的，第一交流互感器31设置于竖直板503上，出线套管24背离分支母线23的一端穿过竖直板503插设于第一交流互感器31内。

其中，导线34沿着第二方向90延伸，导线34的一端与第一交流互感器31连接。电缆单元32沿着第一方向80延伸，电缆单元32的顶端与导线34连接，电缆单元32的底端与第二交流互感器33连接。

本实施例中，以图1所示方位为例，零度电流互感器位于电缆单元 32的下部。

进一步地，本实施例中，电缆单元32包括插拔件321以及出线电缆322，插拔件321的一端与出线电缆322连接，插拔件321的另一端与导线34连接，出线电缆322背离插拔件321的一端与第二交流互感器 33连接。

其中，插拔件321可采用全屏蔽式可触摸插拔件321，插拔件321 与导线34可插拔连接。

具体的，出线电缆322沿着第一方向80延伸，插拔件321背离导线34的一端与出现电缆连接，出线电缆322背离插拔件321的一端与第二交流互感器33连接。

进一步地，本实施例中，电缆组件30还包括避雷器35，避雷器35 与导线34连接，避雷器35与插拔件321间隔预设距离。

继续参照图6至图8，可替代的实施例提供的开关装置1除了没有母线套管60其他部件结构与上述实施例中均相同，在此对开关装置1 中的其他部件的结构不予赘述。

可替代实施例提供的开关装置1还包括多个侧扩连接器，多个侧阔连接器70沿着第二方向90间隔设置，多个侧阔连接器70均设置于容气室1122内、且位于容气室1122的顶端，多个侧阔连接器70的底端均与连接单元223的顶端连接。

在可替代的实施例中，开关装置1包括三个侧阔连接器70，三个侧阔连接器70均容置于容气室1122内，三个侧阔连接器70沿着第二方向90间隔设置，侧阔连接器70与连接导体2231一一对应设置，每个侧阔连接器70的底端分别与对应的连接导体2231的顶端连接。在使用过程中，开关装置1通过三个侧阔连接器70与外置设备连接。

继续参照图9和图10，本实施例提供的一种开关装置1的设计过程为：1)、利用全氟异丁腈(C₄F₇N)在混合气体中不同的体积占比下的介电常数，仿真计算容气室1122内充装混合气体在雷电冲击电压下的电场分布，确定出体积占比的最小值。

具体的，优化设计母线套管60与连接导体2231连接部分的倒角以及分支母线23与出线套管24连接部分的倒角，以避免电场集中，降低电场强度最大值，以便于选出体积占比k的最小值k₀。

其中，选择体积占比k的最小值k₀：根据体积占比k计算得到的容气室1122内的电场强度的最大值，将计算出的电场强度的最大值与混合气体绝缘设计的场强控制值做对比，当容气室1122内的电场强度的最大值小于混合气体绝缘设计的场强控制值时，其所选用的体积占比k即为体积占比的最小值k₀，由此，确定出体积占比的最小值k₀。

2)、计算得出接地开关(即所述动触头2222与所述接地开关静触头2223)的击穿时间，确定出所述开关操作机构211的操作速度的最大值。

其中，开关操作机构211的操作速度为6m/s以上。

为改善容气室1122内局部电场分布，动触头2222、隔离开关静触头2224以及接地开关静触头2223均可采用铜铬材质，动触头2222、隔离开关静触头2224以及接地开关静触头2223也均可采用铜钨材质，本实施例对此不做限制。其中，铜铬和铜钨材质均具有抗电弧烧蚀的性能。

开关元件222中动触头2222、隔离开关静触头2224以及接地开关静触头2223的端部倒角均增大，以使动触头2222与隔离开关静触头 2224的接触区域和动触头2222与接地开关静触头2223的接触区域之间平滑过渡。

其中，开关元件222中转轴2221采用一体化结构，以确保三相(A 相2213、B相2214以及C相2215)合闸的同期性；根据测试试验，计算得出接地开关(即动触头2222与接地开关静触头2223)的击穿时间，确定出开关操作机构211的操作速度s的最大值s_m；由此确定出操作速度s的范围为6m/s-s_m。

3)、根据开关元件222中的动触头2222的烧灼程度选取操作速度与体积占比。

具体的，在额定压力p(大气压)，体积占比k的范围为k₀-2k₀(2k₀≤ 20％)，操作速度s的范围为6m/s-s_m，通过在操作速度s的范围内改变开关操作机构211的操作速度s，对开关装置1施加GB/T 3906-2020中 7.101规定的试验电压和电流，开展开关元件222进行接地开关(即接地开关静触头2223与动触头2222)短路关合能力试验，对比试验中测量到的预击穿时间和动触头2222烧蚀特性，检测分析试验前后的体积占比 k变化，依此确定出动触头2222的烧灼程度。

其中，在试验前后的体积占比k没有变化时，说明动触头2222的烧灼程度轻。

对比多次试验中动触头2222烧蚀程度，将动触头2222烧灼程度最轻的一次试验中使用的操作速度s和体积占比k作为最佳的操作速度s 与体积占比k。

4)、开展放电试验，计算开关组件20的绝缘裕度，至所有绝缘裕度值均大于预设置。

具体的，在额定压力P(大气压)下，开关元件222中的动触头2222 处于空挡位置，对开关装置1开展工频电压和雷电冲击电压下的放电试验，计算测量到的三相(A相2213、B相2214与C相2215)的放电电压值与GB/T 3906-2020中7.2规定的额定耐受电压值的比值为绝缘裕度。

其中，容气室1122的一侧设置有盖板，将盖板打开检查容气室1122 内部放电点位置，分析绝缘裕度值与预设值的关系。

在绝缘裕度值小于预设值时，通过增大开关装置1中各部件连接端部的倒角，以对容气室1122中放电点位置附近的电场分布进行均匀化设计优化；重复S101中的仿真计算，得出开关装置1的电场分布，对比分析优化前后的电场分布，确保电场强度的最大值降低；重复S103中的放电试验，直至所有绝缘裕度值均不小于预设值，此时，开关装置1 内部的绝缘设计合理，开关装置1满足运行要求。

示例性的，开关装置1的具体设计过程为：在体积占比k为6％时，开关装置1在雷电冲击电压下的电场分布仿真结果中容气室1122内部的电场强度的最大值为9.74KV/mm，此时电场强度的最大值小于混合气体绝缘设计的场强控制值10.1KV/mm，选取体积占比k的最小值k₀为6％；开关操作机构211的操作速度为6.5m/s时，接地开关合闸(即动触头2222 与接地开关静触头2223连接)的固有时间为22.4ms，参照图10，体积占比k为10％时，开始动作与电流起点之间的时间间隔为22.075ms，得到接地开关的击穿时间为22.4-22.075＝0.325ms＝325μs；在额定压力 0.14Mpa下，在操作速度s为6m/s-6.5m/s的范围内调节，在体积占比k 为6％-12％的范围内选取，对开关装置1施加GB/T 3906-2020中7.101 规定的试验电压和电流，开展开关元件222进行接地开关短路关合能力试验，对比试验中测量到的预击穿时间和动触头2222烧蚀特性，检测分析试验前后的体积占比k的变化；继续参照图10，在关合电压为10.9kV，试验电流峰值为23.9kA，操作速度s为6.5m/s、体积占比k为10％时，试验前后的体积占比k没有变化，选用的动触头2222烧蚀程度最轻的操作速度s为6.5m/s和体积占比k为10％；在额定压力0.14Mpa下，开关元件222处于空挡位置时，对开关装置1进行工频电压和雷电冲击电压下的放电试验，结果参见表1，计算测量得出绝缘裕度，打开容气室1122 上的盖板，检查容气室1122内部放电点位置，分析绝缘裕度值是否均小于预设值1.3；由表1可知，所有的绝缘裕度值均不小于1.3，绝缘裕度值的标准偏差为0.024，由此表明，开关装置1内部的绝缘设计合理，开关装置1满足运行要求。

表1开关装置1的绝缘裕度

本申请提供的开关装置1，包括壳体10、开关组件20以及电缆组件30；壳体10围设成容置空腔11，容置空腔11内设置有第一分隔板 40与第二分隔板50，第一分隔板40与第二分隔板50沿着容置空腔11 的第一方向80间隔设置，第一分隔板40与第二分隔板50将容置空腔 11分隔成第一腔室111、第二腔室112以及第三腔室113；第一腔室111 用于安装仪表；第二腔室112用于安装开关组件20，且充装全氟异丁腈与二氧化碳构成的混合气体；第三腔室113用于泄压与安装电缆组件30；开关组件20通过出线套管24与电缆组件30连接；通过在第二腔室112 内充装全氟异丁腈与二氧化碳，温室效应全球变暖潜能值降为六氟化硫的3％以下，提高了开关装置1的环保效益。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种开关装置，其特征在于：包括壳体、开关组件以及电缆组件；

所述壳体围设成容置空腔，所述容置空腔内设置有第一分隔板与第二分隔板，所述第一分隔板与第二分隔板沿着所述容置空腔的第一方向间隔设置，所述第一分隔板与所述第二分隔板将所述容置空腔分隔成第一腔室、第二腔室以及第三腔室；

所述第一腔室用于安装仪表；

所述第二腔室用于安装所述开关组件，且充装全氟异丁腈与二氧化碳构成的混合气体；

所述第三腔室用于泄压与安装所述电缆组件；

所述开关组件通过出线套管与所述电缆组件连接。

2.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于：所述开关组件包括控制机构以及开关单元，所述控制机构与所述开关单元可传动连接，所述控制机构用于对所述开关单元控制，以使所述开关单元处于连通、隔离以及接地三种状态中的一种状态。

3.根据权利要求2所述的开关装置，其特征在于：所述开关单元包括保护单元、开关元件以及连接单元，所述保护单元包括转动单元与断路器，所述转动单元的一端与所述控制机构连接，所述转动单元的另一端用于与所述断路器连接，通过所述转动单元转动，以使所述断路器实现合闸或分闸状态；

所述断路器的底端与所述开关元件连接，所述断路器的顶端与所述连接单元连接。

4.根据权利要求3所述的开关装置，其特征在于：所述控制机构包括开关操作机构以及断路器操作机构，所述开关操作机构与所述开关元件的转轴连接，所述开关操作机构通过驱动所述转轴转动，以使所述开关元件处于连通、隔离以及接地三种状态中的一种状态；

所述断路器操作机构与所述转动单元连接，所述断路器操作机构通过驱动所述转动单元转动，以使所述断路器实现合闸或分闸。

5.根据权利要求2所述的开关装置，其特征在于：所述第二腔室内设置有竖直隔板，所述竖直隔板将所述第二腔室分隔成容气室与操作室，所述容气室内充装所述混合气体，所述开关单元设置于所述容气室内；

所述控制机构设置于所述操作室内，所述控制机构的一端穿过所述竖直隔板与所述开关单元连接。

6.根据权利要求2所述的开关装置，其特征在于：所述开关组件还包括分支母线，所述分支母线的一端与所述开关单元连接，所述分支母线的另一端通过所述出线套管与所述电缆组件。

7.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于：所述第三腔室内设置有挡板，所述挡板将所述第三腔室分隔成泄压室与电缆室，所述电缆组件设置于所述电缆室内。

8.根据权利要求7所述的开关装置，其特征在于：所述电缆组件包括第一交流互感器、电缆单元以及第二交流互感器，所述第一交流互感器设置于所述第二分隔板上，所述第一交流互感器通过导线与所述电缆单元的顶端连接，所述电缆单元的底端与所述第二交流互感器连接。

9.根据权利要求8所述的开关装置，其特征在于：所述电缆单元包括插拔件以及出线电缆，所述插拔件的一端与所述出线电缆连接，所述插拔件的另一端与所述导线连接，所述出线电缆背离所述插拔件的一端与所述第二交流互感器连接。

10.根据权利要求9所述的开关装置，其特征在于：所述电缆组件还包括避雷器，所述避雷器与所述导线连接，所述避雷器与所述插拔件间隔预设距离。

11.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于：还包括至少一个母线套管，所述母线套管的一端插设于所述第二腔室内与所述开关组件连接，所述母线套管的另一端沿着所述第一方向延伸至所述第二腔室外部；

所述母线套管用于与外置设备连接。

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