CN218160147U - 一种小型化深度一二次融合柱上断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例公开了一种小型化深度一二次融合柱上断路器，包括柱上断路器开关本体、低功耗智能馈线终端和一二次连接电缆；所述柱上断路器开关本体通过所述一二次连接电缆连接所述低功耗智能馈线终端；所述柱上断路器开关本体采用三相分立支柱式，包括深度一二次融合固封极柱、开关箱体和磁控操动机构；每个所述开关箱体支撑每个所述深度一二次融合固封极柱；每个所述磁控操动机构分别设置在每个所述开关箱体内，连接到对应的所述深度一二次融合固封极柱。本实用新型功能齐全，性能可靠，它体积小巧，重量轻，便于日常生产及现场安装。

Description

一种小型化深度一二次融合柱上断路器

技术领域

本实用新型涉及断路器技术领域，特别涉及一种小型化深度一二次融合柱上断路器。

背景技术

近年来随着一二次融合技术的推进，一二次融合的开关设备的使用量越来越大。目前，我国的配电网架空线路开关设备多采用常规的成套开关设备，即柱上开关(负荷开关或断路器)+馈线终端(FTU)+电磁式电压互感器(PT)模式，常规的成套开关设备在实际运行过程中存在诸多问题，如一、二次设备接口不匹配，兼容性、互换性、扩展性差；设备凝露导致操动机构生锈卡涩；电压互感器二次短路、电流互感器二次开路导致的设备损毁；短路故障需要多次重合闸才能隔离故障；无法支撑线损计算等。

我国目前的成套开关设备主要采用以下三种形式：

(1)传统一二次成套开关设备，由内置了电磁式电流互感器的开关设备和馈线终端以及电磁式电压互感器共同组成。这种设备电磁式的电流互感器易饱和，测量误差大；电磁式的电压互感器体积大，重量重，且故障率高；电压互感器不能完整地采集三相电压数据；成套开关设备的体积较大。

(2)一二次融合设备，由融合了电流传感器、电压传感器的开关设备和馈线终端以及电磁式电压互感器或电容式取能装置组成。这种设备融合不够彻底，电磁式电压互感器没有完全被性能更好的电容式取能装置所替代，且无论是电磁式电压互感器还是电容式取能装置，均需要单独安装在开关设备外部，增大了成套开关设备的体积。

(3)深度一二次融合设备，由融合了电流传感器、电压传感器、电容式取能装置的开关设备和低功耗的馈线终端组成。这种设备已达到了深度一二次融合的技术要求，但融合了电容式取能装置的开关设备体积较大，一方面是固封极柱的直径和高度较大造成固封极柱体积较大，另一方面是较大的开关相间距(340mm)造成整体体积较大，大体积不可避免的带来了大的重量，给开关设备的日常生产及现场安装带来诸多不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种小型化深度一二次融合柱上断路器，用于解决上述至少一个技术问题，其功能齐全，性能可靠，它体积小巧，重量轻，便于日常生产及现场安装。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种小型化深度一二次融合柱上断路器，包括柱上断路器开关本体1、低功耗智能馈线终端3和一二次连接电缆2。

所述柱上断路器开关本体1通过所述一二次连接电缆2连接所述低功耗智能馈线终端3。

所述柱上断路器开关本体1采用三相分立支柱式，包括深度一二次融合固封极柱101、开关箱体102和磁控操动机构103。

每个所述开关箱体102支撑每个所述深度一二次融合固封极柱101。

每个所述磁控操动机构103分别设置在每个所述开关箱体102内，连接到对应的所述深度一二次融合固封极柱101。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述深度一二次融合固封极柱101采用户外环氧树脂浇注。

所述深度一二次融合固封极柱101内部浇注有出线侧电流传感器ECT、进线侧电压传感器EVT1、出线侧电压传感器EVT2、进线侧取能高压电容、出线侧取能高压电容和断路器真空灭弧室。

所述深度一二次融合固封极柱101的顶端为进线侧，水平端为出线侧。

其技术效果在于：深度一二次融合固封极柱101为柱上断路器开关本体1的核心部件，承载额定电流和短时故障电流，开断和关合额定电流和规定的故障电流，采集电流及电压信号，从电网取能，其功能齐全，体积小，重量轻，适宜单人搬抬操作。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述开关箱体102采用冲压工艺一体成型。

所述开关箱体102设有连接插座，通过所述一二次连接电缆2连接所述低功耗智能馈线终端3。

其技术效果在于：所述开关箱体102采用一体式模具冲压成型结构，减少焊接点，也可以使用铝合金铸造加工，不仅整体性更好，还能减轻重量；支撑深度一二次融合固封极柱101并将所有传动部件密封在箱体内，免受户外环境的影响。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述开关箱体102的底座采用盖板和密封圈密封。

其技术效果在于：确保无潮气进入。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的每个所述磁控操动机构103分别通过绝缘拉杆与每个所述深度一二次融合固封极柱101的真空灭弧室动触头连接，进行合分闸直线运动。

所述绝缘拉杆连接手动分闸装置。

其技术效果在于：传动简单，合分闸速度快，合闸不大于20ms，分闸不大于10ms。当需要手动分闸时向下拉动分闸手柄，开关即可分闸。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述一二次连接电缆2的一端为插头，另一端分为信号线201和控制线202。

所述插头采用90°转向插头。

所述插头采用铝合金材质。

另一端的所述信号线201和所述控制线202分别连接所述低功耗智能馈线终端3的两个插座。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述信号线201采用屏蔽型电缆，用于传输电流电压信号和开关位置信号。

所述控制线202用于开关合分闸控制和电源控制。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述低功耗智能馈线终端3内设有：

电源模块，用于处理所述柱上断路器开关本体1传输的交流电，并转化为所述低功耗智能馈线终端3可用的直流电。

电源模块可同时接入两路独立的交流电，接入任意一路交流电即可正常工作；电源模块另有一个回路与蓄电池连接，利用蓄电池供电或给蓄电池充电。

信号处理模块，用于实时处理开关状态量，判断线路有无故障以及判断故障类型，确保保护准确动作。

控制模块，用于向所述柱上断路器开关本体1发出动作命令，控制开关合闸或分闸。

线损模块，用于计量正向、反向有功和无功电能及计量四象限无功电能，实时测量、记录、显示电压、电流、功率及功率因数。

通信模块，用于光纤或无线通信，实时上传开关状态量、实时上传线路电压、电流及功率、电量等线路状态数据，实时接收主站下达的控制命令。

人机交互模块，用于保护定值设定，远方/就地状态转换，就地合分操作和出口压板投退的设置。

其技术效果在于：低功耗智能馈线终端3具备短路故障、单相接地故障的就地选线、区段定位、故障隔离和非故障段恢复供电功能；通过级差的模式实现自动隔离出最小故障区域，非故障区域正常供电；通过失压分闸、来压合闸及合闸启动保护等控制逻辑可实现就地不依赖主站完成故障隔离和非故障段恢复供电。

低功耗智能馈线终端3具备自动重合闸功能。

低功耗智能馈线终端3具有遥测、遥信、遥控、遥调功能。

低功耗智能馈线终端3具备双向电量采集功能,实时量测量功能，可实现线损数据自动采集上送，满足线损管理的技术要求。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述低功耗智能馈线终端3内还设有备用电池模块，用于在所述低功耗智能馈线终端3正常运行时浮充储能，当所述低功耗智能馈线终端3无外接交流电时提供电能使所述低功耗智能馈线终端3继续运行。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述低功耗智能馈线终端3采用罩式结构。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型的小型化深度一二次融合柱上断路器，柱上断路器开关本体功能齐全，电流采样，双侧电压采样，双侧取能；柱上断路器开关本体体积小重量轻，适宜工厂人工搬抬操作及装配作业；低功耗智能馈线终端体积小，功耗低，控制、保护、测量、计量、通讯等功能齐全；开关本体操动机构合分闸速度快，功耗低；柱上断路器开关本体体积小重量轻，易搬抬，易安装；整组动作时间不大于50ms，适宜设置级差保护；小型化深度一二次融合柱上断路器只有柱上断路器开关本体和低功耗智能馈线终端，用电缆连接，安装简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型小型化深度一二次融合柱上断路器整体结构示意图；

图2为本实用新型小型化深度一二次融合柱上断路器的柱上断路器开关本体结构示意图；

图3为本实用新型小型化深度一二次融合柱上断路器的柱上断路器开关本体侧视结构示意图；

图4为本实用新型小型化深度一二次融合柱上断路器的工作原理示意图。

图中：1-柱上断路器开关本体；101-深度一二次融合固封极柱；102-开关箱体；103-磁控操动机构；2-一二次连接电缆；201-信号线；202-控制线；3-低功耗智能馈线终端。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。

请参照图1至图3，本实用新型的第一个实施例提供一种小型化深度一二次融合柱上断路器，包括柱上断路器开关本体1、低功耗智能馈线终端3和一二次连接电缆2。

所述柱上断路器开关本体1通过所述一二次连接电缆2连接所述低功耗智能馈线终端3。

所述柱上断路器开关本体1采用三相分立支柱式，包括深度一二次融合固封极柱101、开关箱体102和磁控操动机构103。

每个所述开关箱体102支撑每个所述深度一二次融合固封极柱101。

每个所述磁控操动机构103分别设置在每个所述开关箱体102内，连接到对应的所述深度一二次融合固封极柱101。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述深度一二次融合固封极柱101采用户外环氧树脂浇注。

所述深度一二次融合固封极柱101内部浇注有出线侧电流传感器ECT、进线侧电压传感器EVT1、出线侧电压传感器EVT2、进线侧取能高压电容、出线侧取能高压电容和断路器真空灭弧室。

所述深度一二次融合固封极柱101的顶端为进线侧，水平端为出线侧。

其技术效果在于：深度一二次融合固封极柱101为柱上断路器开关本体1的核心部件，承载额定电流和短时故障电流，开断和关合额定电流和规定的故障电流，采集电流及电压信号，从电网取能，其功能齐全，体积小，重量轻，适宜单人搬抬操作。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述开关箱体102采用冲压工艺一体成型。

所述开关箱体102设有连接插座，通过所述一二次连接电缆2连接所述低功耗智能馈线终端3。

其技术效果在于：所述开关箱体102采用一体式模具冲压成型结构，减少焊接点，也可以使用铝合金铸造加工，不仅整体性更好，还能减轻重量；支撑深度一二次融合固封极柱101并将所有传动部件密封在箱体内，免受户外环境的影响。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述开关箱体102的底座采用盖板和密封圈密封。

其技术效果在于：确保无潮气进入。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的每个所述磁控操动机构103分别通过绝缘拉杆与每个所述深度一二次融合固封极柱101的真空灭弧室动触头连接，进行合分闸直线运动。

所述绝缘拉杆连接手动分闸装置。

其技术效果在于：传动简单，合分闸速度快，合闸不大于20ms，分闸不大于10ms。当需要手动分闸时向下拉动分闸手柄，开关即可分闸。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述一二次连接电缆2的一端为插头，另一端分为信号线201和控制线202。

所述插头采用90°转向插头。

所述插头采用铝合金材质。

另一端的所述信号线201和所述控制线202分别连接所述低功耗智能馈线终端3的两个插座。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述信号线201采用屏蔽型电缆，用于传输电流电压信号和开关位置信号。

所述控制线202用于开关合分闸控制和电源控制。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述低功耗智能馈线终端3内设有：

电源模块，用于处理所述柱上断路器开关本体1传输的交流电，并转化为所述低功耗智能馈线终端3可用的直流电。

电源模块可同时接入两路独立的交流电，接入任意一路交流电即可正常工作；电源模块另有一个回路与蓄电池连接，利用蓄电池供电或给蓄电池充电。

信号处理模块，用于实时处理开关状态量，判断线路有无故障以及判断故障类型，确保保护准确动作。

控制模块，用于向所述柱上断路器开关本体1发出动作命令，控制开关合闸或分闸。

线损模块，用于计量正向、反向有功和无功电能及计量四象限无功电能，实时测量、记录、显示电压、电流、功率及功率因数。

通信模块，用于光纤或无线通信，实时上传开关状态量、实时上传线路电压、电流及功率、电量等线路状态数据，实时接收主站下达的控制命令。

人机交互模块，用于保护定值设定，远方/就地状态转换，就地合分操作和出口压板投退的设置。

其技术效果在于：低功耗智能馈线终端3具备短路故障、单相接地故障的就地选线、区段定位、故障隔离和非故障段恢复供电功能；通过级差的模式实现自动隔离出最小故障区域，非故障区域正常供电；通过失压分闸、来压合闸及合闸启动保护等控制逻辑可实现就地不依赖主站完成故障隔离和非故障段恢复供电。

低功耗智能馈线终端3具备自动重合闸功能。

低功耗智能馈线终端3具有遥测、遥信、遥控、遥调功能。

低功耗智能馈线终端3具备双向电量采集功能,实时量测量功能，可实现线损数据自动采集上送，满足线损管理的技术要求。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述低功耗智能馈线终端3内还设有备用电池模块，用于在所述低功耗智能馈线终端3正常运行时浮充储能，当所述低功耗智能馈线终端3无外接交流电时提供电能使所述低功耗智能馈线终端3继续运行。

在本实用新型较佳的实施例中，上述小型化深度一二次融合柱上断路器的所述低功耗智能馈线终端3采用罩式结构。

请参照图4，本实用新型的第二个实施例提供一种小型化深度一二次融合柱上断路器的工作原理，包括：

取能1和取能2分别为进线侧取能装置和出线侧取能装置，独立工作互不影响，每一侧均能取电15W(VA)，供低功耗馈线终端使用，两侧取能装置互为备用，电源侧及负荷侧任意一侧有电即可保障馈线终端正常工作。采样电压传感器第一EVT和第二EVT分别工作在电源侧和负荷侧，采样电流传感器ECT工作在负荷侧。当CB断路器处于分闸状态时，馈线终端FTU同时读取电源侧及负荷侧电压信号，判断双侧电压的大小及相位关系，为CB断路器的合闸或重合闸提供依据；当CB断路器处于合闸状态时，采样电流传感器ECT实时监测电流数据，结合采样电压传感器EVT上送的电压数据，馈线终端即可实时计算三相功率和线路损耗,同时判断线路是否存在故障，当有故障时及时控制断路器CB分闸，隔离故障。

当设备正常工作在用户分界处、线路分支处或线路分段处时，若CB负荷侧有故障(短路或接地)，则负荷侧ECT会检测到电流异常信号，电源侧第一EVT及负荷侧第二EVT均会检测到电压异常信号，馈线终端FTU收到电流电压异常信号后会进行逻辑判断，最终会输出跳闸命令给CB操动机构，使CB跳闸，切除故障；若CB电源侧有故障(短路或接地)，则负荷侧ECT检测不到电流异常信号，FTU不会启动保护，CB不会动作。

当设备正常工作在环网联络处时，若CB两侧电源均参与供电时，其一般为分闸状态，此时开关本体无电流流过，但两侧线路电压正常，那么电源侧第一取能装置和负荷侧第二取能装置均可正常工作为FTU提供工作电源，电源侧第一EVT及负荷侧第二EVT均正常工作采集电压信号上送给FTU，FTU感知到CB进线侧及出线侧线路均有正常电压，会闭锁合闸输出，使CB不能合闸，避免线路合环运行；假如负荷侧某段线路故障后需要转供电，那么FTU通过电源侧第一取能装置提供的电源仍可正常工作，此时负荷侧第二EVT将线路电压为零的信号上送给FTU，同时负荷侧ECT将线路电流为零的信号也上送给FTU,FTU综合判断后解锁合闸输出，此时CB合闸即可恢复负荷侧线路供电；假如电源侧某段线路故障后需要反向转供电，那么FTU通过负荷侧第二取能装置提供的电源仍可正常工作，此时电源侧第一EVT将线路电压为零的信号上送给FTU，同时负荷侧ECT将线路电流为零的信号也上送给FTU,FTU综合判断后解锁合闸输出，此时CB合闸即可恢复电源侧线路供电。

当设备工作在网源分界处时，CB电源侧接分布式电源，负荷侧接配电网，CB承担着分布式电源的并网与解列功能，FTU通过电源侧第一取能装置或负荷侧第二取能装置获取电能正常工作。当分布式电源需要与配电网并网时必需考虑电压幅值及相位的匹配问题，CB电源侧及负荷侧均配备有采样电压传感器(EVT)，可实时监测电压数据，当两侧电压数据达到匹配要求时FTU即可发出合闸命令，CB即可合闸使分布式电源并网运行。

本实用新型实施例旨在保护一种小型化深度一二次融合柱上断路器，具备如下效果：

1.本实用新型每个柱上断路器开关本体本体尺寸：高度约为585mm，宽度约为866mm，深度约为395mm，相间距280mm。

2.深度一二次融合固封极柱内置有电流传感器(ECT)，内置有双侧电压传感器(EVT)，内置有双侧电容取能装置。

3.操动机构为单稳态磁控操动机构，内部无永磁体，合闸时线圈驱动动铁芯合闸并给机构充磁，合闸后靠磁力保持合闸；分闸时线圈给机构退磁，靠分闸弹簧分闸，分闸后机构无磁性，机构退磁温度大于300℃，合分闸速度快，功耗低，稳定可靠。

4.操动机构与断路器真空灭弧室为直连式结构，合分闸为直动式操作，传动简单，机构输出功的损失大大降低。

5.磁控操动机构配置有机械式手动分闸装置，当需要手动分闸时向下拉动分闸手柄，开关即可分闸。

6.柱上断路器开关本体所有的传动零部件均密封在开关箱体内，不受外界环境的影响。

7.柱上断路器开关本体和低功耗智能馈线终端为电缆式航插连接，一分二结构。

8.低功耗智能馈线终端为罩式结构，体积小，内置锂电池，无电池盒。

9.低功耗智能馈线终端具备短路故障、单相接地故障的就地选线、区段定位、故障隔离和非故障段恢复供电功能。

10.低功耗智能馈线终端通过级差的模式实现自动隔离出最小故障区域，非故障区域正常供电。

11.低功耗智能馈线终端通过失压分闸、来压合闸及合闸启动保护等控制逻辑可实现就地不依赖主站完成故障隔离和非故障段恢复供电。

12.低功耗智能馈线终端具备双向电量采集功能,实时量测量功能，可实现线损数据自动采集上送，满足线损管理的技术要求。

13.低功耗智能馈线终端具备自动重合闸功能。

14.低功耗智能馈线终端具有遥测、遥信、遥控、遥调功能。

15.小型化深度一二次融合柱上断路器可适用于用户分界处，线路分支处，网源分界处，环网联络处等。

16.小型化深度一二次融合柱上断路器功能齐全，性能可靠，最重要的是它体积小巧，重量轻，便于日常生产及现场安装。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种小型化深度一二次融合柱上断路器，其特征在于，包括柱上断路器开关本体(1)、低功耗智能馈线终端(3)和一二次连接电缆(2)；

所述柱上断路器开关本体(1)通过所述一二次连接电缆(2)连接所述低功耗智能馈线终端(3)；

所述柱上断路器开关本体(1)采用三相分立支柱式，包括深度一二次融合固封极柱(101)、开关箱体(102)和磁控操动机构(103)；

每个所述开关箱体(102)支撑每个所述深度一二次融合固封极柱(101)；

每个所述磁控操动机构(103)分别设置在每个所述开关箱体(102)内，连接到对应的所述深度一二次融合固封极柱(101)。

2.根据权利要求1所述的小型化深度一二次融合柱上断路器，其特征在于，

所述深度一二次融合固封极柱(101)采用户外环氧树脂浇注；

所述深度一二次融合固封极柱(101)内部浇注有出线侧电流传感器、进线侧电压传感器、出线侧电压传感器、进线侧取能高压电容、出线侧取能高压电容和断路器真空灭弧室；

所述深度一二次融合固封极柱(101)的顶端为进线侧，水平端为出线侧。

3.根据权利要求1所述的小型化深度一二次融合柱上断路器，其特征在于，

所述开关箱体(102)采用冲压工艺一体成型；

所述开关箱体(102)设有连接插座，通过所述一二次连接电缆(2)连接所述低功耗智能馈线终端(3)。

4.根据权利要求3所述的小型化深度一二次融合柱上断路器，其特征在于，

所述开关箱体(102)的底座采用盖板和密封圈密封。

5.根据权利要求1所述的小型化深度一二次融合柱上断路器，其特征在于，

每个所述磁控操动机构(103)分别通过绝缘拉杆与每个所述深度一二次融合固封极柱(101)的真空灭弧室动触头连接，进行合分闸直线运动；

所述绝缘拉杆连接手动分闸装置。

6.根据权利要求1所述的小型化深度一二次融合柱上断路器，其特征在于，

所述一二次连接电缆(2)的一端为插头，另一端分为信号线(201)和控制线(202)；

所述插头采用90°转向插头；

另一端的所述信号线(201)和所述控制线(202)分别连接所述低功耗智能馈线终端(3)的两个插座。

7.根据权利要求6所述的小型化深度一二次融合柱上断路器，其特征在于，

所述信号线(201)采用屏蔽型电缆，用于传输电流电压信号和开关位置信号；

所述控制线(202)用于开关合分闸控制和电源控制。

8.根据权利要求1所述的小型化深度一二次融合柱上断路器，其特征在于，所述低功耗智能馈线终端(3)内设有备用电池模块，用于在所述低功耗智能馈线终端(3)正常运行时浮充储能，当所述低功耗智能馈线终端(3)无外接交流电时提供电能使所述低功耗智能馈线终端(3)继续运行。

9.根据权利要求1所述的小型化深度一二次融合柱上断路器，其特征在于，所述低功耗智能馈线终端(3)采用罩式结构。

Images