CN221125802U - 一二次融合柱上真空断路器 - Google Patents

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吴厚烽
吴汉榕
林勤旭
乔大明
陈泽桐
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Abstract

本实用新型涉及一二次融合柱上真空断路器,包括机箱、三个固封极柱和断路器操作机构、采集器和航空插座;固封极柱包括环氧树脂外壳、真空灭弧室、导电杆、电流互感器、进线高压导线、二次引出线和电压传感器;导电杆的右端部上安装有出线端子;二次引出线的上端与电流互感器电连接;进线高压导线两端分别与真空灭弧室的进线端子、电压传感器的高压接线端电连接;三个固封极柱的二次引出线下端、电压传感器的出线接口均与采集器电连接,采集器通过航空插座与一馈线终端FTU的输入端通信连接,断路器操作机构与该馈线终端FTU的输出端通信连接。本实用新型能够使得产品的整体结构紧凑、体积小,并提高断路器工作时的稳定性及可靠性。

Description

一二次融合柱上真空断路器
技术领域
本实用新型涉及电力设备领域,具体涉及一二次融合柱上真空断路器。
背景技术
随着我国智能化电网的飞速发展,对配电一、二次设备的智能化、集成化、标准化水平以及一二次接口的扩展性和兼容性提出更高的要求。
传统的户外高压交流真空断路器主要存在的缺陷有:(1)功能缺陷:户外真空断路器用固封极柱与电流互感器分离造成一次回路接触点增大,并且暴漏在空气中从而使导电件老化,增大回路电阻影响产品的电气性能;(2)密封性的缺陷:户外真空断路器用极柱特别是40.5kV以上产品,由于极柱单元采用将灭弧室、电流互感器、导电件组装在瓷瓶内部的方式,零部件组装结构不能达到完全的气密性,进入的水分会对极柱内绝缘性能造成影响,并且使导电零件表面氧化导电性能降低;(3)绝缘配合的缺陷:内置电流互感器存在绝缘薄弱环节,电流互感器引出部电场、电压分布不均,造成电流互感器引出部局部放电最为严重;(4)装配及运输的缺陷:由于瓷瓶比较笨重,上、下瓷瓶固定安装后无法保证有良好的密封效果,安全性较低,而且整机体积庞大,运输途中和安装过程容易造成产品损坏,并不易于户外安装。这些缺陷极大地降低了户外高压交流真空断路器工作时的稳定性及可靠性,增多了其故障出现的风险。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种一二次融合柱上真空断路器,这种一二次融合柱上真空断路器能够在满足产品必要的机械性能和电气性能前提下使得产品的整体结构紧凑、体积小,而且能够实现对断路器分合闸动作的自动控制,可提高断路器工作时的稳定性及可靠性。采用的技术方案如下:
一二次融合柱上真空断路器,包括机箱、三个固封极柱以及用于控制断路器分合闸动作的断路器操作机构,三个固封极柱均设置在机箱的上侧,断路器操作机构设置在机箱内,其特征在于:所述固封极柱包括环氧树脂外壳、真空灭弧室、导电杆、电流互感器、进线高压导线、二次引出线和电压传感器,真空灭弧室设置在环氧树脂外壳的上部内,真空灭弧室的静端朝上设置并从环氧树脂外壳的顶部伸出,真空灭弧室的静端设置有进线端子,真空灭弧室的动端朝下设置;所述导电杆、电流互感器均安装在环氧树脂外壳的右侧部内,导电杆为左右走向并且其右端部伸出至环氧树脂外壳的外面,导电杆的右端部上安装有出线端子;二次引出线的上端与电流互感器电连接;电压传感器安装在环氧树脂外壳的下部内,电压传感器的顶部设有高压接线端,电压传感器的底部设有出线接口,进线高压导线设置在真空灭弧室与电压传感器之间,进线高压导线两端分别与真空灭弧室的进线端子、电压传感器的高压接线端电连接;所述一二次融合柱上真空断路器还包括采集器和航空插座,采集器和航空插座均设置在机箱内,三个固封极柱的二次引出线下端、电压传感器的出线接口均与采集器电连接,采集器通过航空插座与一馈线终端FTU的输入端通信连接,所述断路器操作机构与该馈线终端FTU的输出端通信连接。
上述一二次融合柱上真空断路器采用三相支柱式结构,其具有三个固封极柱,固封极柱的环氧树脂外壳可以通过APG环氧树脂自动压力凝胶技术来制作,以环氧树脂作为绝缘介质用模具进行浇铸,将真空灭弧室、出线导电杆、电流互感器包封成一体,既保证绝缘性能要求,又保证极柱环氧树脂热胀冷缩不会破坏环氧树脂外壳,这样可以在满足产品必要的机械性能和电气性能前提下使得固封极柱的整体结构紧凑,产品总质量小,节约成本,从而提高了固封极柱的电气、机械的安全性、可靠性;电流互感器线圈固封于环氧树脂外壳中,用于二次输出三相电流和零序电流;在进线端预留一个高压接线端口,可以根据不同需要配置相序电压传感器、零序电压传感器一体式电压传感器和取电传感器;采集器用于采集三个固封极柱的电流电压信号,并通过航空插座输出至馈线终端FTU上,再由馈线终端FTU远程通过断路器操作机构控制一二次融合柱上真空断路器的分合闸,可以做到任意三个固封极柱都可以互换,从而实现对断路器分合闸动作的自动控制,可提高户外高压交流真空断路器工作时的稳定性及可靠性。
上述馈线终端FTU应具备网络通讯功能与串口通讯功能,以太网口、串口应满足本文档的设计要求,保证终端快速、准确、可靠的通讯;上述馈线终端FTU可配控制终端接口,使用于自动化配电网络和无人值班变电站,可通过无线通讯模块进行远程数据交互,无线通讯模块应满足本文档设计的要求;馈线终端FTU与主站通信的遥信、遥测、遥控、电能量数据传输规约应采用符合DL/T 634标准的104/101通信规约;馈线终端FTU采用平台化硬件设计并适应边缘计算架构;馈线终端FTU应支持内嵌国密算法的安全芯片,实现终端与主站之间的数据交互的完整性、机密性、可用性保护,并实现对本地存储数据的机密性、完整性保护。安全芯片应满足本文档设计的要求;当正常工作时,馈线终端FTU整机功率消耗不大于30VA(含线损模块、非通信状态的无线通信模块,不含后备电源及其他通信设备)。
作为本实用新型的优选方案,所述环氧树脂外壳的下部内设有传感器装配腔,环氧树脂外壳的底面上设有与传感器装配腔相通的下开口;所述电压传感器通过下开口安装在传感器装配腔中。电压传感器可以采用后装式的方式从下开口安装至环氧树脂外壳的传感器装配腔中,再将环氧树脂外壳的下端安装在机箱上,能够方便地安装电压传感器,可避免因电压传感器意外损坏而报废整只极柱的情形。
作为本实用新型进一步的优选方案,所述下开口的边沿部位设有环形密封槽,环形密封槽内安装有密封圈。密封圈用于环氧树脂外壳的下端与机箱之间的间隙完全密封,增强固封极柱工作时的气密性,使真空灭弧室、电流互感器的绝缘状态完全不受外界环境的影响。
作为本实用新型的优选方案,所述环氧树脂外壳的外侧包覆有硅胶层。硅胶层可使环氧树脂外壳具有耐老化、柔软等优点,从而防止固封极柱被磕碰破坏。
作为本实用新型的优选方案,所述电流互感器采用电子式电流互感器(LPCT),其包括铁芯和均匀绕制在铁芯上的二次线圈,铁芯采用超微晶合金或优质硅钢片;所述二次引出线的上端与电流互感器的二次线圈电连接。
一般来说,所述电压传感器的高压接线端采用M8螺柱,所述电压传感器的出线端采用5芯屏蔽线,由此可保证良好接地;可为上述一二次融合柱上真空断路器的用固封极柱预留电压传感器接口,一次走线有2种方案,电压传感器可以灵活根据需求选择为进线或者出线。
作为本实用新型的一种优选方案,所述电压传感器采用陶瓷电容器。陶瓷电容器材料采用零温漂NP0介质,保证了其在环境温度-40℃~+70℃都能够满足精度要求。
作为本实用新型的另一种优选方案,所述电压传感器采用薄膜电容器。薄膜电容器具有成本低、生产调试容易的优点。
作为本实用新型的优选方案,所述固封极柱还包括软连接,软连接的两端分别与所述真空灭弧室的动端、导电杆连接,进线端子、真空灭弧室、软连接、导电杆、出线端子依次电连接而构成导电回路。
作为本实用新型的优选方案,所述固封极柱还包括连接杆、绝缘拉杆和调整拉杆,连接杆的上部安装在所述真空灭弧室的动端上,绝缘拉杆可升降安装在环氧树脂外壳内并且为上下走向,绝缘拉杆的上端与连接杆的下端连接,绝缘拉杆的下端通过调整拉杆与所述断路器操作机构的调节输出端连接。合闸过程:断路器操作机构的调节输出端可通过调整拉杆驱动绝缘拉杆和连接杆上升,由此来使真空灭弧室动端向上移动直至真空灭弧室动端与其静端接触(开距),断路器合闸完成;分闸过程:断路器处于合闸状态,操作分闸手柄或者电动控制分闸,断路器操作机构的调节输出端可通过调整拉杆向下拉动绝缘拉杆,真空灭弧室动端向下运动,动、静触头拉开一段距离(开距),断路器分闸完成。
上述断路器操作机构可由电动储能、电动合闸、电动分闸组成,兼具电动分、合闸操作及紧急手动分闸功能。上述断路器操作机构可采用现有技术,其结构及原理可参考授权公告号为“CN213424883U”、专利名称为“一种断路器操作机构”的中国实用新型专利说明书。
作为本实用新型的优选方案,所述航空插座为26芯航空插座。
一般来说,所述固封极柱还包括电容取电模块,电容取电模块内嵌于绝缘固封极柱外壳型腔内,通过内嵌的连接通道与进线端子或出线端子形成电气连接,可实现对进线侧或出线侧进行高压取电,通过航插输出。
本实用新型与现有技术相比,具有如下优点:
这种一二次融合柱上真空断路器能够在满足产品必要的机械性能和电气性能前提下使得产品的整体结构紧凑、体积小,而且能够实现对断路器分合闸动作的自动控制,可提高断路器工作时的稳定性及可靠性。
附图说明
图1是本实用新型优选实施例一二次融合柱上真空断路器的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的立体图。
图4是图1所示一二次融合柱上真空断路器中固封极柱的仰视图。
具体实施方式
如图1-图4所示,这种一二次融合柱上真空断路器,包括机箱1、三个固封极柱2、用于控制断路器分合闸动作的断路器操作机构3、采集器(图中未画出)和航空插座5,三个固封极柱2均设置在机箱1的上侧,断路器操作机构3、采集器和航空插座5均设置在机箱1内,固封极柱2包括环氧树脂外壳21、真空灭弧室22、导电杆23、电流互感器24、进线高压导线25、二次引出线26、软连接27和电压传感器(图中未画出),真空灭弧室22设置在环氧树脂外壳21的上部内,真空灭弧室22的静端朝上设置并从环氧树脂外壳21的顶部伸出,真空灭弧室22的静端221设置有进线端子2210,真空灭弧室22的动端222朝下设置;导电杆23、电流互感器24均安装在环氧树脂外壳21的右侧部内,导电杆23为左右走向并且其右端部伸出至环氧树脂外壳21的外面,导电杆23的右端部上安装有出线端子231;软连接27的两端分别与真空灭弧室22的动端222、导电杆23连接,进线端子2210、真空灭弧室22、软连接27、导电杆23、出线端子231依次电连接而构成导电回路;二次引出线26的上端与电流互感器24电连接;电压传感器安装在环氧树脂外壳21的下部内,电压传感器的顶部设有高压接线端,电压传感器的底部设有出线接口,进线高压导线25设置在真空灭弧室22与电压传感器之间,进线高压导线25两端分别与真空灭弧室22的进线端子2210、电压传感器的高压接线端电连接;三个固封极柱2的二次引出线26下端、电压传感器的出线接口均与采集器电连接,采集器通过航空插座5与一馈线终端FTU的输入端通信连接,断路器操作机构3与该馈线终端FTU的输出端通信连接。
在本实施例中,环氧树脂外壳21的下部内设有传感器装配腔2101,环氧树脂外壳21的底面上设有与传感器装配腔2101相通的下开口2102;电压传感器安装在传感器装配腔2101中;下开口2102的边沿部位设有环形密封槽2103和螺母孔2104,环形密封槽2103内安装有密封圈211。电压传感器可以采用后装式的方式从下开口2102安装至环氧树脂外壳21的传感器装配腔2101中,再将环氧树脂外壳21的下端安装在一底座上(此时密封圈211与机箱1之间密封接触),能够方便地安装电压传感器,可避免因电压传感器意外损坏而报废整只极柱的情形,并有效增强断路器工作时的气密性,使真空灭弧室22、电流互感器24的绝缘状态完全不受外界环境的影响。
在本实施例中,环氧树脂外壳21的外侧包覆有硅胶层212。硅胶层212可使环氧树脂外壳21具有耐老化、柔软等优点,从而防止固封极柱2被磕碰破坏。
在本实施例中,电流互感器24采用电子式电流互感器(LPCT),其包括铁芯和均匀绕制在铁芯上的二次线圈242,铁芯采用超微晶合金或优质硅钢片;二次引出线26的上端与电流互感器24的二次线圈242电连接。
在本实施例中,航空插座5为26芯航空插座。
在本实施例中,所述电压传感器的高压接线端采用M8螺柱,电压传感器的出线端采用5芯屏蔽线,由此可保证良好接地;可为上述一二次融合柱上真空断路器的用固封极柱2预留电压传感器接口,一次走线有2种方案,电压传感器可以灵活根据需求选择为进线或者出线。
在本实施例中,所述电压传感器采用陶瓷电容器或薄膜电容器。陶瓷电容器材料采用零温漂NP0介质,保证了其在环境温度-40℃~+70℃都能够满足精度要求;而薄膜电容器具有成本低、生产调试容易的优点。
在本实施例中,固封极柱2还包括连接杆28、绝缘拉杆29和调整拉杆210,连接杆28的上部安装在真空灭弧室22的动端222上,绝缘拉杆29可升降安装在环氧树脂外壳21内并且为上下走向,绝缘拉杆29的上端与连接杆28的下端连接,绝缘拉杆29的下端通过调整拉杆210与断路器操作机构3的调节输出端连接。合闸过程:断路器操作机构3的调节输出端可通过调整拉杆210驱动绝缘拉杆29和连接杆28上升,由此来使真空灭弧室22动端222向上移动直至真空灭弧室22动端222与其静端接触(开距),断路器合闸完成;分闸过程:断路器处于合闸状态,操作分闸手柄或者电动控制分闸,断路器操作机构3的调节输出端可通过调整拉杆210向下拉动绝缘拉杆29,真空灭弧室22的动端222向下运动,动、静触头拉开一段距离(开距),断路器分闸完成。
上述馈线终端FTU应具备网络通讯功能与串口通讯功能,以太网口、串口应满足本文档的设计要求,保证终端快速、准确、可靠的通讯;上述馈线终端FTU可配控制终端接口,使用于自动化配电网络和无人值班变电站,可通过无线通讯模块进行远程数据交互,无线通讯模块应满足本文档设计的要求;馈线终端FTU与主站通信的遥信、遥测、遥控、电能量数据传输规约应采用符合DL/T 634标准的104/101通信规约;馈线终端FTU采用平台化硬件设计并适应边缘计算架构;馈线终端FTU应支持内嵌国密算法的安全芯片,实现终端与主站之间的数据交互的完整性、机密性、可用性保护,并实现对本地存储数据的机密性、完整性保护。安全芯片应满足本文档设计的要求;当正常工作时,馈线终端FTU整机功率消耗不大于30VA(含线损模块、非通信状态的无线通信模块,不含后备电源及其他通信设备)。
上述一二次融合柱上真空断路器采用三相支柱式结构,其具有三个固封极柱2,固封极柱2的环氧树脂外壳21可以通过APG环氧树脂自动压力凝胶技术来制作,以环氧树脂作为绝缘介质用模具进行浇铸,将真空灭弧室22、导电杆23、电流互感器24包封成一体,既保证绝缘性能要求,又保证极柱环氧树脂热胀冷缩不会破坏环氧树脂外壳21,这样可以在满足产品必要的机械性能和电气性能前提下使得固封极柱2的整体结构紧凑,产品总质量小,节约成本,从而提高了固封极柱2的电气、机械的安全性、可靠性;电流互感器24线圈固封于环氧树脂外壳21中,用于二次输出三相电流和零序电流;在进线端预留一个高压接线端口,可以根据不同需要配置相序电压传感器、零序电压传感器一体式电压传感器和取电传感器;采集器用于采集三个固封极柱2的电流电压信号,并通过航空插座5输出至馈线终端FTU上,再由馈线终端FTU远程通过断路器操作机构3控制断路器的分合闸,可以做到任意三个固封极柱2都可以互换,从而实现对断路器分合闸动作的自动控制,可提高断路器工作时的稳定性及可靠性。
此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其各部分名称等可以不同,凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化,均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一二次融合柱上真空断路器,包括机箱、三个固封极柱以及用于控制断路器分合闸动作的断路器操作机构,三个固封极柱均设置在机箱的上侧,断路器操作机构设置在机箱内,其特征在于:所述固封极柱包括环氧树脂外壳、真空灭弧室、导电杆、电流互感器、进线高压导线、二次引出线和电压传感器,真空灭弧室设置在环氧树脂外壳的上部内,真空灭弧室的静端朝上设置并从环氧树脂外壳的顶部伸出,真空灭弧室的静端设置有进线端子,真空灭弧室的动端朝下设置;所述导电杆、电流互感器均安装在环氧树脂外壳的右侧部内,导电杆为左右走向并且其右端部伸出至环氧树脂外壳的外面,导电杆的右端部上安装有出线端子;二次引出线的上端与电流互感器电连接;电压传感器安装在环氧树脂外壳的下部内,电压传感器的顶部设有高压接线端,电压传感器的底部设有出线接口,进线高压导线设置在真空灭弧室与电压传感器之间,进线高压导线两端分别与真空灭弧室的进线端子、电压传感器的高压接线端电连接;所述一二次融合柱上真空断路器还包括采集器和航空插座,采集器和航空插座均设置在机箱内,三个固封极柱的二次引出线下端、电压传感器的出线接口均与采集器电连接,采集器通过航空插座与一馈线终端FTU的输入端通信连接,所述断路器操作机构与该馈线终端FTU的输出端通信连接。
2.根据权利要求1所述的一二次融合柱上真空断路器,其特征在于:所述环氧树脂外壳的下部内设有传感器装配腔,环氧树脂外壳的底面上设有与传感器装配腔相通的下开口;所述电压传感器通过下开口安装在传感器装配腔中。
3.根据权利要求2所述的一二次融合柱上真空断路器,其特征在于:所述下开口的边沿部位设有环形密封槽,环形密封槽内安装有密封圈。
4.根据权利要求1所述的一二次融合柱上真空断路器,其特征在于:所述环氧树脂外壳的外侧包覆有硅胶层。
5.根据权利要求1所述的一二次融合柱上真空断路器,其特征在于:所述电流互感器采用电子式电流互感器,其包括铁芯和均匀绕制在铁芯上的二次线圈,铁芯采用超微晶合金或优质硅钢片;所述二次引出线的上端与电流互感器的二次线圈电连接。
6.根据权利要求1所述的一二次融合柱上真空断路器,其特征在于:所述电压传感器采用陶瓷电容器或薄膜电容器。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一二次融合柱上真空断路器,其特征在于:所述固封极柱还包括软连接,软连接的两端分别与所述真空灭弧室的动端、导电杆连接,进线端子、真空灭弧室、软连接、导电杆、出线端子依次电连接而构成导电回路。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一二次融合柱上真空断路器,其特征在于:所述固封极柱还包括连接杆、绝缘拉杆和调整拉杆,连接杆的上部安装在所述真空灭弧室的动端上,绝缘拉杆可升降安装在环氧树脂外壳内并且为上下走向,绝缘拉杆的上端与连接杆的下端连接,绝缘拉杆的下端通过调整拉杆与所述断路器操作机构的调节输出端连接。
9.根据权利要求1-6任一项所述的一二次融合柱上真空断路器,其特征在于:所述航空插座为26芯航空插座。
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