CN218828751U - 一种气体绝缘箱式分区装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种气体绝缘箱式分区装置，该分区装置是新一代户外预装箱式电气装备，采用4个断路器，2个越区隔开，组成新型供电系统，并以分区装置专用型气体开关柜为核心单元，配置综合自动化、交直流电源等二次系统，是一种配置丰富功能完善的新型分区所装备。本实用新型采用高度集成设计，结构简单，生产工艺简单，检修维护工作简单方便，现场环境与海拔对绝缘强度无影响，大幅减少占地面积。

Description

一种气体绝缘箱式分区装置

技术领域

本实用新型涉及牵引供电技术领域，具体为一种气体绝缘箱式分区装置。

背景技术

电气化铁道箱式分区装置，是电气化铁道专用的户外成套配电装置，配备了智能微机检测、控制、保护、通讯等先进设备，因此实现了分区装置无人值守的智能化运行管理和维护模式。目前，电气化铁道分区装置（即分区所，下同）高压电气设备多采用空气绝缘方式（即传统AIS箱式分区所）。

传统AIS箱式分区所主要由两台断路器手车、四台PT手车、两台隔离开关等一次设备组成，采用多间隔布置设计。如图1所示，其中的两台断路器手车各自集成了一台断路器、一只电流互感器形成独立的高压单元；其中的四台PT手车各自集成了一台电压互感器、一个熔断器、一个避雷器形成独立的高压单元；其中的两台隔离开关安装于独立的高压单元；其中手车可退出高压带电部位，拉到检修位置或检修平台。如专利201510489011.5一种箱式分区所的控制系统。

传统AIS箱式分区所设置独立的高压单元具有对应的隔离间与检修门。采用多间隔集成设计，分体式设备繁多、结构复杂、生产工艺要求高、检修维护工作多、绝缘性能受环境和海拔高度影响大、占地面积大等特点。繁多的分体式一次设备质量参差不齐，如一些厂家的互感器、变压器质量问题较多；采用空气绝缘方式，现场环境容易影响产品运行稳定性。受众多因素影响，一些厂家的传统AIS箱式分区所经现场运行后产品出现了互感器烧损、变压器烧损、系统绝缘故障等质量问题，在业内造成了不良影响。存在功能缺陷，当越区供电时发生供电臂永久性故障需要人工投退隔开，才能恢复正常供电臂的供电，造成停电时间过长，严重可能影响列车正常运行。

再如专利200820141358.6电气化铁道箱式分区所，该方案采用3台气体绝缘开关柜通过简单的母线连接，实现电气化铁道分区的主要功能，第一台气体绝缘开关柜包含1台电流互感器、1台断路器、2台电压互感器、2台避雷器、1台隔离开关；第二台气体绝缘开关柜包含1台电流互感器、1台断路器、1台电压互感器、2台避雷器、1台隔离开关；第三台气体开关柜包含1台隔离开关、1台变压器。该方案使电气化铁道箱式分区装置主接线简单、体积更小，不受外界环境和海拔高度影响，检修维护工作量小，便于组装和工厂化生产。气体开关柜种类繁多，不方便管理维修，箱体体积任然过大。主接线任然是传统方式，两断路器与两越区隔开实现电气化铁道分区的主要功能。存在功能缺陷，当越区供电时发生供电臂永久性故障需要人工投退隔开，才能恢复正常供电臂的供电，造成停电时间过长，严重可能影响列车正常运行。

综上，目前电气化铁道分区所高压电气设备多采用空气绝缘方式，多间隔集成设计，主要由2台断路器手车、4台PT手车、2台隔离开关等一次设备组成；极少数采用气体绝缘，多气体绝缘开关柜集成设计，主要由2台断路器、3台PT、3台隔离开关、1台变压器等一次设备组成。存在以下缺点：

1）功能缺陷，故障倒闸时间过长；

2）分体式设备繁多、结构复杂；

3）生产工艺要求高、检修维护工作多；

4）占地面积大等缺点。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种气体绝缘箱式分区装置，采用高度集成设计，结构简单，生产工艺简单，检修维护工作简单方便，现场环境与海拔对绝缘强度无影响，大幅减少占地面积。技术方案如下：

一种气体绝缘箱式分区装置，包括箱体、一次设备和二次设备；

二次设备安装在箱体内的二次设备柜和第一气体绝缘开关柜和第二气体绝缘开关柜的低压设备隔室内；

一次设备包括四台断路器：1DL、2DL、3DL、4DL，四台电流互感器：1LH、2LH、3LH、4LH，两台越区隔离开关：1GK、2GK，四台电压互感器：1YH、2YH、3YH、4YH，和四台避雷器：1BL、2BL、3BL、4BL；

进线1F、2F分别经电缆引入第一气体绝缘开关柜内母线1B、2B上，断路器1DL、2DL和电流互感器1LH、2LH串联后并接在母线1B、2B之间；

进线3F、4F分别经电缆引入第二气体绝缘开关柜内母线3B、4B上，断路器3DL、4DL和电流互感器3LH、4LH串联后并接在母线3B、4B之间；

母线1B和3B构成第一母线，母线2B和4B构成第二母线；

第一气体绝缘开关柜内隔离开关1GK一端与断路器1DL、2DL连接，另一端通过柜间连接与第二气体绝缘开关柜内断路器3DL、4DL、隔离开关2GK相连；

第二气体绝缘开关柜内隔离开关2GK一端与断路器3DL、4DL连接，另一端通过柜间连接与第一气体绝缘开关柜内断路器1DL、2DL、隔离开关1GK相连；

避雷器1BL、2BL、3BL、4BL分别并接在4段母线和地之间；电压互感器1YH、2YH、3YH、4YH分别并接在母线4段母线与地之间。

进一步的，所述断路器、电流互感器和越区隔离开关封装在第一气体绝缘开关柜和第二气体绝缘开关柜的绝缘气体隔室内；电压互感器、避雷器和进线电缆插接在第一气体绝缘开关柜和第二气体绝缘开关柜外部，并与柜内部母线相连。

更进一步的，所述环境监控单元采用具有通讯接口的工业空调，具有加热、制冷和除湿功能，通过网络控制工业空调的工作状态；工业空调所述设置于箱体的外壁。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用新型供电系统设计，当越区供电时发生供电臂永久性故障无需人工投退隔开，自动恢复正常供电臂的供电，真正实现全自动切除故障供电臂；

2、本实用新型电气化铁道新型GIS箱式分区一次设备仅由2台相似的分区装置专用型气体绝缘开关柜组成。电气回路结构紧凑，高压设备密封在绝缘气体隔室内，人员和工具接触不到高压部分，检修安全方便,维护工作量少，运行成本低，电气设备不受外界环境和海拔高度影响。

3、本实用新型绝缘箱式分区装置采用高度集成设计，占地面积极小，约为传统AIS箱式分区装置长度的1/3，大大节省分区装置土建投资。

附图说明

图1为现有的典型预装箱式分区所主接线图。

图2为现有专利电气化铁道箱式分区所主接线图。

图3为本实用新型电气化铁道新型GIS箱式分区装置主接线图。

图4为本实用新型电气化铁道新型GIS箱式分区装置结构示意图。

图中：1-工业空调；2-二次设备柜；3-第一气体绝缘开关柜；4-第二气体绝缘开关柜；5-箱体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型一种气体绝缘箱式分区装置是新一代户外预装箱式电气装备，采用四台断路器，两台越区隔离开关，组成新型供电系统，并以分区装置专用型气体开关柜为核心单元，配置综合自动化、交直流电源等二次系统，是一种配置丰富功能完善的新型分区装置装备。采用高度集成设计，结构简单，生产工艺简单，检修维护工作简单方便，现场环境与海拔对绝缘强度无影响，大幅减少占地面积。

电气化铁道分区装置，是牵引供电系统中重要的供电设施，其功能是实现复线区段电气化铁道接触网末端的并联供电，提高接触网末端电压，接触网故障时断开并联供电缩小故障范围，当一侧牵引变电所故障或停电检修时可以通过分区装置将两侧供电臂连接起来实现越区供电，提高供电灵活性和可靠性。供电系统主接线原理图如图3所示。

电气化铁道分区装置由箱体5、一次设备、二次设备及工业空调1组成，结构如图4所示。断路器、电流互感器和越区隔离开关封装在第一气体绝缘开关柜3和第二气体绝缘开关柜4的绝缘气体隔室内，电压互感器、避雷器和进线电缆插接在气体绝缘开关柜外部，并与柜内部母线相连。二次设备安装在二次设备柜2、第一气体绝缘开关柜3和第二气体绝缘开关柜4的低压设备隔室内，二次设备包括微机保护测控单元、交直流电源单元、环境监控单元、通讯单元、视频监控单元、网管单元和当地监控单元等。

分区装置内一次设备的配置为4台断路器1DL、2DL、3DL、4DL、4台电流互感器1LH、2LH、3LH、4LH、2台越区隔离开关1GK、2GK、4台电压互感器1YH、2YH、3YH、4YH、4台避雷器1BL、2BL、3BL、4BL。上述一次设备的连接关系为：

进线1F、2F分别经电缆引入气体绝缘开关柜3内母线1B、2B上，断路器1DL、2DL和电流互感器1LH、2LH串联后并接在母线1B、2B之间。

进线3F、4F分别经电缆引入气体绝缘开关柜4内母线3B、4B上，断路器3DL、4DL和电流互感器3LH、4LH串联后并接在母线3B、4B之间。

母线1B和3B构成第一母线,母线2B和4B构成第二母线。

气体绝缘开关柜3内隔离开关1GK一端与断路器1DL、2DL连接，另一端通过柜间连接与气体绝缘开关柜4内断路器3DL、4DL、隔离开关2GK相连，气体绝缘开关柜4内隔离开关2GK一端与断路器3DL、4DL连接，另一端通过柜间连接与气体绝缘开关柜3内断路器1DL、2DL、隔离开关1GK相连。

避雷器1BL、2BL、3BL、4BL分别并接在4段母线和地之间，电压互感器1YH、2YH、3YH、4YH分别并接在母线4段母线与地之间。

二次设备可通过网络互联。

环境监控单元使用具有通讯接口的空调器,具有加热、制冷和除湿功能,并能够通过网络控制空调器的工作状态。

工作原理说明：

供电系统分区装置【末端并联】模式下，正常211、212、213、214、2111、2121、2131、2141、2711、2721、2731、2741、1DL、2DL、3DL、4DL在合位。线路故障保护方式如下：

（1）下行1供电臂“瞬时性”故障：

正常211、212、1DL、2DL断路器跳闸，经延时，211、212、1DL、2DL重合闸成功，下行1与上行1供电臂自动恢复正常供电。

（2）下行1供电臂“永久性”故障：

正常211、212、1DL、2DL断路器跳闸，经延时，211、1DL重合闸失败，212、2DL重合闸成功，上行1供电臂自动恢复正常供电，下行1供电臂停电。达到自动切除故障供电臂，不影响正常供电臂供电的功能。

（3）下行2、上行1、上行2线路故障保护动作以此类推。

供电系统分区装置【越区供电】模式下，1分区越区供电2分区，正常211、212、2111、2121、2711、2721、2731、2741、1DL、2DL、3DL、4DL、1GK、2GK在合位。

线路故障保护方式如下：

（1）下行1供电臂“瞬时性”故障：

正常211、212、1DL、2DL断路器跳闸，经延时，211、212、1DL、2DL重合闸成功，下行1、上行1、下行2、上行2供电臂自动恢复正常供电。

（2）下行1供电臂“永久性”故障：

正常211、212、1DL、2DL断路器跳闸，经延时，211、1DL重合闸失败，212、2DL重合闸成功，上行1、下行2、上行2供电臂自动恢复正常供电，下行1供电臂停电。达到自动切除故障供电臂，不影响正常供电臂供电的功能。

（3）下行2供电臂“瞬时性”故障：

正常211、212、1DL、2DL、3DL断路器跳闸，经延时，211、212、1DL、2DL、3DL重合闸成功，下行1、上行1、下行2、上行2供电臂自动恢复正常供电。

（4）下行2供电臂“永久性”故障：

正常211、212、1DL、2DL、3DL断路器跳闸，经延时，211、212、1DL、2DL重合闸成功，3DL重合闸成功后又加速跳闸，下行1、上行1、上行2供电臂自动恢复正常供电，下行2供电臂停电。达到自动切除故障供电臂，不影响正常供电臂供电的功能。

（5）上行1、上行2线路故障保护动作以此类推。

因此，本实用新型的电气化铁道新型GIS箱式分区主要特点如下：

1、实现供电臂发生瞬时性与永久性故障时，能快速恢复正常供电臂的供电，无需人工操作。

2、一次设备仅由2台相似的分区装置专用型气体绝缘开关柜组成。电气回路结构紧凑，高压设备密封在绝缘气体隔室内，人员和工具接触不到高压带电部位，检修安全方便，维护工作量少，运行成本低，电气设备不受外界环境和海拔高度影响。

3、一台专用型气体绝缘开关柜包含2台电流互感器、2台断路器、2台电压互感器、2台避雷器、1台隔离开关。

4、高度集成设计，占地面积极小，约为传统AIS箱式分区装置长度的1/3，大大节省分区装置土建投资。

Claims (3)

1.一种气体绝缘箱式分区装置，其特征在于，包括箱体（5）、一次设备和二次设备；

二次设备安装在箱体（5）内的二次设备柜（2）、第一气体绝缘开关柜（3）和第二气体绝缘开关柜（4）的低压设备隔室内；

一次设备包括四台断路器：1DL、2DL、3DL、4DL，四台电流互感器：1LH、2LH、3LH、4LH，两台越区隔离开关：1GK、2GK，四台电压互感器：1YH、2YH、3YH、4YH，和四台避雷器：1BL、2BL、3BL、4BL；

进线1F、2F分别经电缆引入第一气体绝缘开关柜（3）内母线1B、2B上，断路器1DL、2DL和电流互感器1LH、2LH串联后并接在母线1B、2B之间；

进线3F、4F分别经电缆引入第二气体绝缘开关柜（4）内母线3B、4B上，断路器3DL、4DL和电流互感器3LH、4LH串联后并接在母线3B、4B之间；

母线1B和3B构成第一母线，母线2B和4B构成第二母线；

第一气体绝缘开关柜（3）内隔离开关1GK一端与断路器1DL、2DL连接，另一端通过柜间连接与第二气体绝缘开关柜（4）内断路器3DL、4DL、隔离开关2GK相连；

第二气体绝缘开关柜（4）内隔离开关2GK一端与断路器3DL、4DL连接，另一端通过柜间连接与第一气体绝缘开关柜（3）内断路器1DL、2DL、隔离开关1GK相连；

避雷器1BL、2BL、3BL、4BL分别并接在4段母线和地之间；电压互感器1YH、2YH、3YH、4YH分别并接在母线4段母线与地之间。

2.根据权利要求1所述的气体绝缘箱式分区装置，其特征在于，所述断路器、电流互感器和越区隔离开关封装在第一气体绝缘开关柜（3）和第二气体绝缘开关柜（4）的绝缘气体隔室内；电压互感器、避雷器和进线电缆插接在第一气体绝缘开关柜（3）和第二气体绝缘开关柜（4）外部，并与柜内部母线相连。

3.根据权利要求1所述的气体绝缘箱式分区装置，其特征在于，还包括环境监控单元，所述环境监控单元采用具有通讯接口的工业空调（1），具有加热、制冷和除湿功能，通过网络控制工业空调（1）的工作状态；工业空调（1）设置于箱体（5）的外壁。

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