CN220325109U - 一种气体绝缘高压开关设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体绝缘高压开关设备，包括：气箱单元、电压互感器、并柜母线和主电缆；所述气箱单元包括：气箱、断路器组件、三工位开关组件、顶出套管、下出套管、上母排和下分支排；所述顶出套管、下出套管、上母排和下分支排均安装于所述气箱内部，所述断路器组件和三工位开关组件的导电部分安装于所述气箱内部；所述并柜母线、顶出套管、上母排、三工位开关组件、断路器组件、下分支排、下出套管和主电缆依次串联；所述电压互感器连接所述顶出套管或下出套管，以进行母线侧电压测量或者电缆侧电压测量。本实用新型将断路器柜与电压互感器结合形成一种带PT的气体绝缘高压开关设备，简化了设备的数量和占用空间，减小了设备的占地面积。

Description

一种气体绝缘高压开关设备

技术领域

本实用新型涉及高压开关技术领域，具体涉及一种气体绝缘高压开关设备。

背景技术

气体绝缘高压开关设备是一种在电力系统中用于控制和切换高电压电路的重要设备。它采用气体作为绝缘介质，将电流限制在安全范围内，确保设备的可靠性和稳定性。

首先，气体绝缘高压开关设备的工作原理基于气体绝缘的特性。常见的绝缘气体包括硫化氢、六氟化硫和氮气等，这些气体具有较高的绝缘性能和耐电弧能力。当高压电流通过开关设备时，绝缘气体会形成一个绝缘层，有效地隔离了电流，防止电弧放电和电力故障的发生。

气体绝缘高压开关设备在电力系统中具有广泛的应用领域。首先，它被广泛应用于输电和配电系统中，用于电源切换、线路分段和故障隔离。其次，它也常见于变电站、工厂和矿山等工业场所，用于控制和保护关键电气设备。此外，气体绝缘高压开关设备还被广泛应用于轨道交通系统、风电和太阳能发电等新能源领域。

现有的气体绝缘高压开关设备主要有断路器柜、隔离柜、PT柜、计量柜、母联柜等。供电系统使用时需要将断路器柜与PT柜、计量柜等联合使用，

每个设备(如断路器柜、PT柜、计量柜)都需要一定的空间进行安装，在联合使用时会占据更多的空间。这可能导致场地的利用率不高，并增加了设备架构的复杂性。

由于不同设备之间的联接和配合，维护和操作上可能存在一定的困难。例如，故障排查时需要对多个设备进行检测和排除故障，增加了维护人员的工作难度。

不同设备之间的联调和协同工作是确保系统正常运行的关键。而联合使用多个设备增加了联调和协同的复杂性，需要更加精细的设计和配置，以确保设备之间的配合和运行的稳定性。

综上所述，将断路器柜与PT柜、计量柜等联合使用在供电系统中存在空间占用、维护和操作困难、故障传递风险以及联调和协同问题等潜在的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种气体绝缘高压开关设备，以解决背景技术中的不足之处。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种气体绝缘高压开关设备，包括：气箱单元和电压互感器；

所述气箱单元包括：气箱、断路器组件、三工位开关组件、顶出套管、下出套管、上母排和下分支排；

所述顶出套管、下出套管、上母排和下分支排均安装于所述气箱内部，所述断路器组件和三工位开关组件的导电部分安装于所述气箱内部；

并柜母线、顶出套管、上母排、三工位开关组件、断路器组件、下分支排、下出套管和主电缆依次串联；

所述电压互感器设置于所述气箱单元的底部；

所述电压互感器可切换地连接至所述顶出套管或下出套管，以进行母线侧电压测量或者电缆侧电压测量。

可选地，所述三工位开关组件包括：三工位机构、中间静触头、隔离触头、接地触头和动导电体；

所述中间静触头、隔离触头、接地触头和动导电体安装于所述气箱内部；

所述中间静触头、隔离触头和接地触头为腔体结构，在所述三工位机构的驱动下动导电体在中间静触头、隔离触头、接地触头的腔体内滑动，并通过安装在中间静触头、隔离触头、接地触头内的巴塞尔簧实现电连接，基于所述动导电体的滑动，使得三工位开关组件处于导通状态或断开状态；

所述隔离触头连接所述顶出套管；

所述中间静触头连接所述断路器组件。

可选地，所述断路器组件包括：弹簧操作机构、固封极柱；

所述固封极柱安装于所述气箱内部；

所述弹簧操作机构与所述固封极柱固定连接；

所述固封极柱的静端导体连接所述下分支排；

所述固封极柱的动端导体连接于所述中间静触头。

可选地，所述气体绝缘高压开关设备还包括柜体；

所述气箱单元和电压互感器均安装于所述柜体内部。

可选地，所述柜体包括：电缆室、机构室、仪表室和泄压通道；

所述电缆室、机构室和仪表室从下至上依次设置于所述气箱的一面；

所述电缆室位于气箱底部；

所述机构室位于气箱前部；

所述泄压通道位于气箱后部；

所述电缆室内部设置所述电压互感器。

可选地，所述三工位机构和弹簧操作机构设置于所述机构室内。

可选地，还包括左封板、右封板、顶盖板；

所述顶盖板设置于所述柜体的顶部；

所述左封板、右封板分别设置于所述柜体的两侧

可选地，还包括电缆电流互感器和电能仪表，所述电缆电流互感器套设于所述主电缆外部，用于检测所述主电缆的电流；

所述电能仪表用于根据所述电缆电流互感器检测所述主电缆的电流和所述电压互感器检测的电压计量电能。

可选地，还包括母线电流互感器和电能仪表，所述母线电流互感器套设于所述并柜母线外部，用于检测所述并柜母线的电流；

所述电能仪表用于根据所述母线电流互感器检测所述并柜母线的电流和所述电压互感器检测的电压计量电能。

本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本实用新型将断路器柜与电压互感器结合形成一种带PT的气体绝缘高压开关设备，当PT与下出套管连接时，实现电缆侧PT方案；与顶出套管连接时，实现母线侧PT方案，同时配以电缆电流互感器或母线电流互感器，可以实现计量柜的功能。同时，简化了设备的数量和占用空间，将体积最小化，有效的减小了设备的占地面积。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的气体绝缘高压开关设备的剖面结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供不包含左、右封板的气体绝缘高压开关设备正面结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例提供的包含左、右封板的气体绝缘高压开关设备立体结构示意图；

附图标记说明：

1、柜体；1-1、电缆室；1-2、机构室；1-3、仪表室；1-4、泄压通道；2、气箱单元2；2-1、气箱；2-2、断路器组件；2-2-1、弹簧操作机构；2-2-2、固封极柱；2-3、三工位开关组件；2-3-1、三工位机构；2-3-2、中间静触头；2-3-3、隔离触头；2-3-4、接地触头；2-3-5、动导电体；2-4、顶出套管；2-5、下出套管；2-6、上母排；2-7、下分支排；3、左封板；4、右封板；4-1、侧门；5、顶盖板；6、主电缆；7、电缆电流互感器；8、电压互感器；9、连接电缆；10、并柜母线；11、母线电流互感器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

气体绝缘高压开关设备是一种在电力系统中用于控制和切换高电压电路的重要设备。它采用气体作为绝缘介质，将电流限制在安全范围内，并确保设备的可靠性和稳定性。

首先，气体绝缘高压开关设备的工作原理基于气体绝缘的特性。常见的绝缘气体包括硫化氢、六氟化硫和氮气等，这些气体具有较高的绝缘性能和耐电弧能力。当高压电流通过开关设备时，绝缘气体会形成一个绝缘层，有效地隔离了电流，防止电弧放电和电力故障的发生。

气体绝缘高压开关设备在电力系统中具有广泛的应用领域。首先，它被广泛应用于输电和配电系统中，用于电源切换、线路分段和故障隔离。其次，它也常见于变电站、工厂和矿山等工业场所，用于控制和保护关键电气设备。此外，气体绝缘高压开关设备还被广泛应用于轨道交通系统、风电和太阳能发电等新能源领域。

现有的气体绝缘高压开关设备主要有断路器柜、隔离柜、PT(电压互感器)柜、计量柜、母联柜等。供电系统使用时需要将断路器柜与PT柜、计量柜等联合使用，

每个设备(如断路器柜、PT柜、计量柜)都需要一定的空间进行安装，在联合使用时会占据更多的空间。这可能导致场地的利用率不高，并增加了设备架构的复杂性。

由于不同设备之间的联接和配合，维护和操作上可能存在一定的困难。例如，故障排查时需要对多个设备进行检测和排除故障，增加了维护人员的工作难度。

不同设备之间的联调和协同工作是确保系统正常运行的关键。而联合使用多个设备增加了联调和协同的复杂性，需要更加精细的设计和配置，以确保设备之间的配合和运行的稳定性。

综上所述，将断路器柜与PT柜、计量柜等联合使用在供电系统中存在空间占用、维护和操作困难、故障传递风险以及联调和协同问题等潜在的缺点。

本实用新型旨在保护气体绝缘高压开关设备，用于解决现有技术中，断路器柜与PT柜、计量柜等联合使用时的空间占用、维护和操作困难、故障传递风险以及联调和协同问题。

实施例1

图1示出了本实用新型实施例提供的气体绝缘高压开关设备的剖面结构，如图1所示，本实用新型提供的一种气体绝缘高压开关设备包括：气箱单元2和电压互感器8；

所述气箱单元2包括：气箱2-1、断路器组件2-2、三工位开关组件2-3、顶出套管2-4、下出套管2-5、上母排2-6和下分支排2-7；其中，气箱2-1内存有绝缘气体包括硫化氢、六氟化硫和氮气等，用于在断路器组件2-2、三工位开关组件2-3操作过程中灭弧；三工位开关组件2-3可以实现多种工作开关状态；

所述顶出套管2-4、下出套管2-5、上母排2-6和下分支排2-7均安装于所述气箱2-1内部，所述断路器组件2-2和三工位开关组件2-3的导电部分安装于所述气箱2-1内部；

并柜母线10、顶出套管2-4、上母排2-6、三工位开关组件2-3、断路器组件2-2、下分支排2-7、下出套管2-5和主电缆6依次串联；

电压互感器8设置于所述气箱单元2的底部；

所述电压互感器8可切换地连接至所述顶出套管2-4或下出套管2-5，以进行母线侧电压测量或者电缆侧电压测量。

在本实施例提供的气体绝缘高压开关设备，母线提供的高压电依次经过并柜母线10、顶出套管2-4、上母排2-6、三工位开关组件2-3、断路器组件2-2、下分支排2-7、下出套管2-5和主电缆6，通过其中的三工位开关组件2-3和断路器组件2-2控制高压电的导通或断开，同时，电压互感器8连接所述顶出套管2-4或下出套管2-5，用于检测母线电压或母电缆电压，当电压互感器8连接所述顶出套管2-4时，可以实现母线侧PT柜的功能，当电压互感器8连接所述下出套管2-5时，可以实现电缆侧PT柜功能。

实施例2

参照图1，所述三工位开关组件2-3包括：三工位机构2-3-1、中间静触头2-3-2、隔离触头2-3-3、接地触头2-3-4和动导电体2-3-5；

所述中间静触头2-3-2、隔离触头2-3-3、接地触头2-3-4和动导电体2-3-5安装于所述气箱2-1内部；

所述中间静触头2-3-2、隔离触头2-3-3和接地触头2-3-4为腔体结构，在所述三工位机构2-3-1的驱动下动导电体2-3-5在中间静触头2-3-2、隔离触头2-3-3、接地触头2-3-4的腔体内滑动，并通过安装在所述中间静触头2-3-2、隔离触头2-3-3、接地触头2-3-4内的巴塞尔簧实现电连接，基于所述动导电体2-3-5的滑动，使得三工位开关组件2-3处于导通状态或断开状态；

所述隔离触头2-3-3连接所述顶出套管2-4；

所述中间静触头2-3-2连接所述断路器组件2-2。

当所述动导电体2-3-5与隔离触头2-3-3接触时，处于隔离合闸状态；当动导电体2-3-5与中间静触头2-3-2接触时，处于隔离分闸状态，当动导电体2-3-5与接地触头2-3-4接触时，处于接地合闸状态。

本实施例提供的三工位开关组件2-3克服了现有直动式三工位开关存在的结构复杂、安装过程繁琐、成本高等问题，降低了直动式三工位开关的结构复杂度，简化了安装过程，提高了设备散热性。

实施例3

参照图1，所述断路器组件2-2包括：弹簧操作机构2-2-1、固封极柱2-2-2；

所述固封极柱2-2-2安装于所述气箱2-1内部；

所述弹簧操作机构2-2-1与所述固封极柱2-2-2固定连接；

所述固封极柱2-2-2的静端导体连接所述下分支排2-7；

所述固封极柱2-2-2的动端导体连接于所述中间静触头2-3-2。

参照图1，在一个优选的实施方式中，所述柜体1包括：电缆室1-1、机构室1-2、仪表室1-3和泄压通道1-4；

所述电缆室1-1位于气箱2-1底部；

所述机构室1-2位于气箱2-1前部；

所述泄压通道1-4位于气箱2-1后部；

所述电缆室1-1内部设置所述电压互感器8。

参照图1，作为一种优选的实施方式，所述三工位机构2-3-1和弹簧操作机构2-2-1设置于所述机构室1-2内。

参照图1-3，作为一种优选的实施方式，还包括左封板3、右封板4、顶盖板5；

所述顶盖板5设置于所述柜体1的顶部；

所述左封板3、右封板4分别设置于所述柜体1的两侧

参照图1，作为一种优选的实施方式，还包括电缆电流互感器7和电能仪表，所述电缆电流互感器7套设于所述主电缆6外部，用于检测所述主电缆6的电流；

电能仪表用于根据所述电缆电流互感器7检测所述主电缆6的电流和所述电压互感器8检测的电压计量电能。

参照图1，作为一种优选的实施方式，还包括母线电流互感器11和电能仪表，所述母线电流互感器11套设于所述并柜母线10外部，用于检测所述并柜母线10的电流；

电能仪表用于根据母线电流互感器11检测所述并柜母线10的电流和所述电压互感器8检测的电压计量电能。

参照图1-图3，结合实施例1-3下面说明本实用新型的安装方法。

首先，将断路器组件2-2固定在气箱2-1前板上，断路器组件2-2的弹簧操作机构2-2-1位于气箱2-1外侧，固封极柱2-2-2位于气箱2-1内部，组成三工位开关组件2-3的三工位机构2-3-1位于气箱2-1外部，中间静触头2-3-2与固封极柱2-2-2的动端导体连接，隔离触头2-3-3通过上母排2-6与固定在气箱2-1顶板上的顶出套管2-4连接，接地触头2-3-4固定在气箱2-1前板上，中间静触头2-3-2、隔离触头2-3-3、接地触头2-3-4同轴心安装，在中间静触头2-3-2、隔离触头2-3-3、接地触头2-3-4的腔体内安装动导电体2-3-5，动导电体2-3-5可以在腔体内滑动，固封极柱2-2-2的静端导体通过下分支排2-7与固定在气箱2-1前板底部的下出套管2-5连接。

将组装好的气箱单元2固定在电缆室1-1上中部顶上，在电缆室1-1前部顶上固定安装机构室1-2，同时机构室1-2与气箱单元2通过螺栓连接，此时弹簧操作机构2-2-1、三工位机构2-3-1位于机构室1-2内，在机构室1-2顶部固定安装有仪表室1-3，在电缆室1-1后部顶上固定安装泄压通道1-4，同时泄压通道1-4与气箱单元2通过螺栓连接，即组成断路器柜。最后为了美观及保护气箱单元安装上左封板3、右封板4、顶盖板5，左封板3、右封板4根据项目需要进线布置。

具体使用时，在断路器柜的顶出套管2-4上接并柜母线10、在下出套管2-5上接主电缆6即可投入到系统中使用；

在电缆室1-1内装入电压互感器8，电压互感器8通过连接电缆9与下出套管2-5连接，即可实现电缆侧PT柜功能；

电压互感器8通过连接电缆9与顶出套管2-4连接，即可实现母线侧PT柜功能；

当电压互感器8与下出套管2-5连接，并配以套装在主电缆6上的电缆电流互感器7，可以实现计量柜功能；

当电压互感器8与顶出套管2-4连接，并配以套装在并柜母线10上的母线电流互感器11，也可以实现计量柜功能；

放在电缆室内的电压互感器8，电压互感器8连接头可以朝柜前、也可以朝柜后，而图示电压互感器8连接头朝右，不管电压互感器8连接头朝向哪，为了安全其对应的门均要加装电磁锁，为了方便电压互感器8检修、维护在右封板4上安装有侧门4-1，在满足要求的情况下才能开启侧门4-1，进而检修、维护电压互感器8。

综上所述，本实用新型旨在保护一种气体绝缘高压开关设备，包括：气箱单元2、电压互感器8、并柜母线10和主电缆6；所述气箱单元2包括：气箱2-1、断路器组件2-2、三工位开关组件2-3、顶出套管2-4、下出套管2-5、上母排2-6和下分支排2-7；所述顶出套管2-4、下出套管2-5、上母排2-6和下分支排2-7均安装于所述气箱2-1内部，所述断路器组件2-2和三工位开关组件2-3的导电部分安装于所述气箱2-1内部；所述并柜母线10、顶出套管2-4、上母排2-6、三工位开关组件2-3、断路器组件2-2、下分支排2-7、下出套管2-5和主电缆6依次串联；所述电压互感器8连接所述顶出套管2-4或下出套管2-5，用于检测母线电压或母电缆电压。

本实用新型将断路器柜与电压互感器结合形成一种带PT的气体绝缘高压开关设备，当PT与下出套管连接时，实现电缆侧PT方案；与顶出套管连接时，实现母线侧PT方案，同时配以电缆电流互感器或母线电流互感器，可以实现计量柜的功能。同时，简化了设备的数量和占用空间，将体积最小化，有效的减小了设备的占地面积。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，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。而由此所引伸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。

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)

1.一种气体绝缘高压开关设备，其特征在于，包括：气箱单元(2)和电压互感器(8)；

所述气箱单元(2)包括：气箱(2-1)、断路器组件(2-2)、三工位开关组件(2-3)、顶出套管(2-4)、下出套管(2-5)、上母排(2-6)和下分支排(2-7)；

所述顶出套管(2-4)、下出套管(2-5)、上母排(2-6)和下分支排(2-7)均安装于所述气箱(2-1)内部，所述断路器组件(2-2)和三工位开关组件(2-3)的导电部分安装于所述气箱(2-1)内部；

并柜母线(10)、顶出套管(2-4)、上母排(2-6)、三工位开关组件(2-3)、断路器组件(2-2)、下分支排(2-7)、下出套管(2-5)和主电缆(6)依次串联；

所述电压互感器(8)设置于所述气箱单元(2)的底部；

所述电压互感器(8)可切换地连接至所述顶出套管(2-4)或下出套管(2-5)，以进行母线侧电压测量或者电缆侧电压测量。

2.根据权利要求1所述的气体绝缘高压开关设备，其特征在于，

所述三工位开关组件(2-3)包括：三工位机构(2-3-1)、中间静触头(2-3-2)、隔离触头(2-3-3)、接地触头(2-3-4)和动导电体(2-3-5)；

所述中间静触头(2-3-2)、隔离触头(2-3-3)、接地触头(2-3-4)和动导电体(2-3-5)安装于所述气箱(2-1)内部；

所述中间静触头(2-3-2)、隔离触头(2-3-3)和接地触头(2-3-4)为腔体结构，在所述三工位机构(2-3-1)的驱动下动导电体(2-3-5)在中间静触头(2-3-2)、隔离触头(2-3-3)、接地触头(2-3-4)的腔体内滑动，并通过安装在中间静触头(2-3-2)、隔离触头(2-3-3)、接地触头(2-3-4)内的巴塞尔簧实现电连接，基于所述动导电体(2-3-5)的滑动，使得三工位开关组件(2-3)处于导通状态或断开状态；

所述隔离触头(2-3-3)连接所述顶出套管(2-4)；

所述中间静触头(2-3-2)连接所述断路器组件(2-2)。

3.根据权利要求2所述的气体绝缘高压开关设备，其特征在于，

所述断路器组件(2-2)包括：弹簧操作机构(2-2-1)、固封极柱(2-2-2)；

所述固封极柱(2-2-2)安装于所述气箱(2-1)内部；

所述弹簧操作机构(2-2-1)与所述固封极柱(2-2-2)固定连接；

所述固封极柱(2-2-2)的静端导体连接所述下分支排(2-7)；

所述固封极柱(2-2-2)的动端导体连接于所述中间静触头(2-3-2)。

4.根据权利要求3所述的气体绝缘高压开关设备，其特征在于，

所述气体绝缘高压开关设备还包括柜体(1)；

所述气箱单元(2)和电压互感器(8)均安装于所述柜体(1)内部。

5.根据权利要求4所述的气体绝缘高压开关设备，其特征在于，

所述柜体(1)包括：电缆室(1-1)、机构室(1-2)、仪表室(1-3)和泄压通道(1-4)；

所述电缆室(1-1)、机构室(1-2)和仪表室(1-3)从下至上依次设置；

所述电缆室(1-1)位于气箱(2-1)底部；

所述机构室(1-2)位于气箱(2-1)前部；

所述泄压通道(1-4)位于气箱(2-1)后部；

所述电缆室(1-1)内部设置所述电压互感器(8)。

6.根据权利要求5所述的气体绝缘高压开关设备，其特征在于，

所述三工位机构(2-3-1)和弹簧操作机构(2-2-1)设置于所述机构室(1-2)内。

7.根据权利要求4所述的气体绝缘高压开关设备，其特征在于，

还包括左封板(3)、右封板(4)、顶盖板(5)；

所述顶盖板(5)设置于所述柜体(1)的顶部；

所述左封板(3)、右封板(4)分别设置于所述柜体(1)的两侧。

8.根据权利要求1所述的气体绝缘高压开关设备，其特征在于，

还包括电缆电流互感器(7)和电能仪表，所述电缆电流互感器(7)套设于所述主电缆(6)外部，用于检测所述主电缆(6)的电流；

所述电能仪表用于根据所述电缆电流互感器(7)检测所述主电缆(6)的电流和所述电压互感器(8)检测的电压计量电能。

9.根据权利要求1所述的气体绝缘高压开关设备，其特征在于，

还包括母线电流互感器(11)和电能仪表，所述母线电流互感器(11)套设于所述并柜母线(10)外部，用于检测所述并柜母线(10)的电流；

所述电能仪表用于根据所述母线电流互感器(11)检测所述并柜母线(10)的电流和所述电压互感器(8)检测的电压计量电能。