CN103594953A - 一种电力机车gis高压箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力机车GIS高压箱，包括：高压隔离开关、真空断路器4、电流互感器5、电压互感器6和接地开关7均设置于中间密封箱1c的内部，并且中间密封箱1c的内部充满六氟化硫气体；中间密封箱1c的内部设有电缆进线端8和电缆出线端9；高压隔离开关通过电缆进线端8与受电弓电连接；电流互感器5通过电缆出线端9与电力机车内部电路电连接；真空断路器操作机构10与真空断路器4连接；接地开关操作机构11与接地开关7连接；高压隔离开关操作机构12与高压隔离开关连接。本发明实施例的实施不仅能够有效避免高压器件发生对地放电现象，而且缩减了高压器件占用电力机车顶部的空间，提升了安装和拆卸效率。

Description

一种电力机车GIS高压箱

技术领域

本发明涉及电力机车领域，尤其涉及一种电力机车GIS（Gas InsulatedSwitchgear，气体绝缘金属封闭开关设备）高压箱。

背景技术

电力机车通常是指使用受电弓从接触网获取电能，并将这种电能转化为牵引力的车辆，例如：现有技术中的电力火车、动车组、高铁都属于电力机车。

在现有技术中，电弓所获取的电能需要经过高压隔离开关、电压互感器、真空断路器、接地开关、电流互感器等高压器件后，再进入到电力机车内部；为了保障这些高压器件之间不会发生电气干扰，因此这些高压器件均设置在电力机车的顶部，并且任意两个高压器件之间均保持着预定电气安全距离。但是，现有技术中这些高压器件容易受到雨、雪、冰、雾霾等气候条件影响，而频繁发生对地放电现象；同时，由于现有技术中这些高压器件之间的预定电气安全距离较远，因此需要占用较大空间，而电力机车顶部的空间十分狭小，从而使得这些高压器件的安装和拆卸十分不便。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种电力机车GIS高压箱，不仅能够有效避免高压器件发生对地放电现象，而且缩减了高压器件占用电力机车顶部的空间，提升了安装和拆卸效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电力机车GIS高压箱，其具体结构可以包括：箱体1、高压隔离开关、真空断路器4、电流互感器5、电压互感器6、接地开关7、真空断路器操作机构10、接地开关操作机构11和高压隔离开关操作机构12；

箱体1包括由左向右依次设置的第一辅助箱1a、中间密封箱1c和第二辅助箱1b；接地开关操作机构11和高压隔离开关操作机构12均设置于第一辅助箱1a的内部；真空断路器操作机构10设置于第二辅助箱1b的内部；

高压隔离开关、真空断路器4、电流互感器5、电压互感器6和接地开关7均设置于中间密封箱1c的内部，并且中间密封箱1c的内部充满六氟化硫气体；中间密封箱1c的内部设有电缆进线端8和电缆出线端9；高压隔离开关与电缆进线端8电连接，并通过电缆进线端8与受电弓电连接；电流互感器5与电缆出线端9电连接，并通过电缆出线端9与电力机车内部电路电连接；

真空断路器操作机构10与真空断路器4连接，并控制真空断路器4工作；接地开关操作机构11与接地开关7连接，并控制接地开关7工作；高压隔离开关操作机构12与高压隔离开关连接，并控制高压隔离开关工作。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的电力机车GIS高压箱将高压隔离开关、真空断路器4、电流互感器5、电压互感器6和接地开关7均设置在了中间密封箱1c的内部，因此本发明实施例能够有效避免这些高压器件受到雨、雪、冰、雾霾等气候条件影响而发生对地放电现象。同时，由于中间密封箱1c的内部充满了六氟化硫气体，从而使中间密封箱1c的内部具有较高的耐电压能力，因此高压隔离开关、真空断路器4、电流互感器5、电压互感器6和接地开关7这些高压器件之间的距离只需设计成现有技术中预定电气安全距离的四分之一就能保证这些高压器件之间不会发生电气干扰；这可以使该GIS高压箱的整体体积缩减到原来的四分之一，因而可以有效缩减高压器件占用电力机车顶部的空间；此外，由于真空断路器操作机构10、接地开关操作机构11和高压隔离开关操作机构12设置在了中间密封箱1c外部的第一辅助箱1a和第二辅助箱1b内，因此不仅方便了使用者进行维护，而且提升了安装和拆卸效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的电力机车GIS高压箱的电气原理示意图；

图2为本发明实施例提供的电力机车GIS高压箱的结构框图；

图3为本发明实施例提供的电力机车GIS高压箱的结构示意图一；

图4为本发明实施例提供的电力机车GIS高压箱的结构示意图二；

图5为本发明实施例提供的电力机车GIS高压箱的结构示意图三。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

首先需要说明的是，本申请文件中所述的上、下、左、右、顶、底等表示方位的词语，仅是为了清楚描述出本发明实施例的各部件之间的相对位置关系，是基于说明书附图中所示方位进行的一种表述，这并不构成对本发明所保护内容的限制。下面对本发明实施例所提供的电力机车GIS高压箱进行详细描述。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种电力机车GIS高压箱，其具体结构可以包括：箱体1、高压隔离开关、真空断路器4、电流互感器5、电压互感器6、接地开关7、真空断路器操作机构10、接地开关操作机构11和高压隔离开关操作机构12；

箱体1包括由左向右依次设置的第一辅助箱1a、中间密封箱1c和第二辅助箱1b；接地开关操作机构11和高压隔离开关操作机构12均设置于第一辅助箱1a的内部；真空断路器操作机构10设置于第二辅助箱1b的内部；

高压隔离开关、真空断路器4、电流互感器5、电压互感器6和接地开关7均设置于中间密封箱1c的内部，并且中间密封箱1c的内部充满六氟化硫气体；中间密封箱1c的内部设有电缆进线端8和电缆出线端9；高压隔离开关与电缆进线端8电连接，并通过电缆进线端8与受电弓电连接；电流互感器5与电缆出线端9电连接，并通过电缆出线端9与电力机车内部电路电连接；

真空断路器操作机构10与真空断路器4连接，并控制真空断路器4工作；接地开关操作机构11与接地开关7连接，并控制接地开关7工作；高压隔离开关操作机构12与高压隔离开关连接，并控制高压隔离开关工作。

具体地，该电力机车GIS高压箱的各部件可以采用如下的具体实施方案：

（1）高压隔离开关：所述的高压隔离开关为两个，并且分别设于中间密封箱1c的上部和下部；每个高压隔离开关均包括隔离开关静触头2a和隔离开关动触头2b；两个高压隔离开关的隔离开关动触头2b均安装在中间密封箱1c的中部；一个高压隔离开关的隔离开关静触头2a固定在中间密封箱1c的顶部，另一个高压隔离开关的隔离开关静触头2a固定在中间密封箱1c的底部；

电缆进线端8为两个，并且分别设于中间密封箱1c的顶部和底部；一个高压隔离开关的隔离开关静触头2a与设于中间密封箱1c顶部的电缆进线端8电连接；另一个高压隔离开关的隔离开关静触头2a与设于中间密封箱1c底部的电缆进线端8电连接；

（2）高压隔离开关操作机构12：所述高压隔离开关操作机构12为两个；一个高压隔离开关操作机构12通过旋转轴带动一个高压隔离开关的隔离开关动触头2b动作，实现该高压隔离开关的闭合与断开；另一个高压隔离开关操作机构12通过另一旋转轴带动另一个高压隔离开关的隔离开关动触头2b动作，实现另一个高压隔离开关的闭合与断开。

（3）真空断路器4：所述真空断路器4可以包括真空断路器动触头、真空断路器静触头和波纹管4a；真空断路器动触头、真空断路器静触头和波纹管4a均安装在中间密封箱1c的中部；真空断路器动触头与两个高压隔离开关的隔离开关动触头2b电连接；真空断路器静触头与电流互感器5的一次侧的输入端电连接；真空断路器操作机构10通过波纹管4a带动真空断路器动触头动作，实现真空断路器4的闭合与断开。

（4）真空断路器操作机构10：所述真空断路器操作机构10可以包括：永磁操作机构10a、真空断路器控制器10b和储能电容10c；真空断路器控制器10b通过储能电容10c与永磁操作机构10a电连接，并控制永磁操作机构10a动作，从而通过与永磁操作机构10a连接的波纹管4a带动真空断路器动触头动作，实现真空断路器4的闭合与断开。

（5）电流互感器5：所述电流互感器5安装在中间密封箱1c的中部；电流互感器5的一次侧的输出端通过出现电缆与设于中间密封箱1c底部的电缆出线端电连接；电流互感器5的二次侧与设于中间密封箱1c侧壁的第一航空插头电连接。

（6）电压互感器6：所述电压互感器6安装在中间密封箱1c的顶部；电压互感器6的一次侧的高压端与真空断路器静触头电连接，电压互感器6的一次侧的低压端接地；电压互感器6的二次侧与设于中间密封箱1c侧壁的第二航空插头电连接。

（7）高压箱监控装置13：第一辅助箱1a的底部可以设有高压箱监控装置13；高压箱监控装置13分别与第一航空插头和第二航空插头电连接，从而监控电流互感器5、电压互感器6、高压隔离开关和真空断路器4的状态。

其中，该高压箱监控装置13可以包括温度传感器、信号处理单元和液晶显示终端；温度传感器实时监测中间密封箱1c内部的温度变化，经由信号处理单元计算校正后，显示在液晶显示终端。通过该高压箱监控装置13可以实时掌握中间密封箱1c内部的高压电器部件的运行状况，为检修提供依据。

（8）钥匙箱14：第一辅助箱1a的中部设有钥匙箱14；该钥匙箱14包括第一钥匙和第二钥匙；当接地开关7处于运行位置时，若第一钥匙插在钥匙箱14上，第二钥匙拔出，则接地开关7被锁在运行位置，无法进入接地位置；当接地开关7处于接地位置时，若第二钥匙插在钥匙箱14上，第一钥匙拔出，则接地开关7被锁在接地位置，无法进入运行位置；从而实现了机械安全联锁。在实际应用中，第一钥匙和第二钥匙可以采用不同的颜色，以方便使用者区分操作，例如：第一钥匙可以为蓝色，第二钥匙拔出可以为黄色。

（9）中间密封箱1c内部的六氟化硫气体的气压最好为0.13MPa，从而使中间密封箱1c具备良好的耐压水平；第一辅助箱1a的内部最好设有气压表，用于观测中间密封箱1c内部的气压，以方便使用者进行维护。

（10）在高压隔离开关、真空断路器4、电流互感器5、电压互感器6和接地开关7中，任意两者之间的距离是现有技术中这两者之间预定电气安全距离的四分之一；在现有技术中，不同两个高压器件之间的预定电气安全距离是不同的，在本发明中，中间密封箱内的任意两个高压器件之间的距离都可以是现有技术中这两个高压器件之间的预定电气安全距离的四分之一。

进一步地，本发明实施例所提供的电力机车GIS高压箱将高压隔离开关、真空断路器4、电流互感器5、电压互感器6和接地开关7均设置在了中间密封箱1c的内部，因此本发明实施例能够有效避免这些高压器件受到雨、雪、冰、雾霾等气候条件影响而发生对地放电现象。同时，由于中间密封箱1c的内部充满了六氟化硫气体，从而使中间密封箱1c的内部具有较高的耐电压能力，因此高压隔离开关、真空断路器4、电流互感器5、电压互感器6和接地开关7这些高压器件之间的距离只需设计成现有技术中预定电气安全距离的四分之一就能保证这些高压器件之间不会发生电气干扰，提升了绝缘性和可靠性；这可以使该GIS高压箱的整体体积缩减到原来的四分之一，因而可以有效缩减高压器件占用电力机车顶部的空间，并且减轻了重量；此外，由于真空断路器操作机构10、接地开关操作机构11和高压隔离开关操作机构12设置在了中间密封箱1c外部的第一辅助箱1a和第二辅助箱1b内，因此不仅方便了使用者进行维护，而且提升了安装和拆卸效率。

由此可以看出，本发明实施例的实施不仅能够有效避免高压器件发生对地放电现象，而且缩减了高压器件占用电力机车顶部的空间，提升了安装和拆卸效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电力机车GIS高压箱，分别与受电弓和电力机车内部电路电连接，其特征在于，包括：箱体（1）、高压隔离开关、真空断路器（4）、电流互感器（5）、电压互感器（6）、接地开关（7）、真空断路器操作机构（10）、接地开关操作机构（11）和高压隔离开关操作机构（12）；

箱体（1）包括由左向右依次设置的第一辅助箱（1a）、中间密封箱（1c）和第二辅助箱（1b）；接地开关操作机构（11）和高压隔离开关操作机构（12）均设置于第一辅助箱（1a）的内部；真空断路器操作机构（10）设置于第二辅助箱（1b）的内部；

高压隔离开关、真空断路器（4）、电流互感器（5）、电压互感器（6）和接地开关（7）均设置于中间密封箱（1c）的内部，并且中间密封箱（1c）的内部充满六氟化硫气体；

中间密封箱（1c）的内部设有电缆进线端（8）和电缆出线端（9）；高压隔离开关与电缆进线端（8）电连接，并通过电缆进线端（8）与受电弓电连接；电流互感器（5）与电缆出线端（9）电连接，并通过电缆出线端（9）与电力机车内部电路电连接；

真空断路器操作机构（10）与真空断路器（4）连接，并控制真空断路器（4）工作；接地开关操作机构（11）与接地开关（7）连接，并控制接地开关（7）工作；高压隔离开关操作机构（12）与高压隔离开关连接，并控制高压隔离开关工作。

2.根据权利要求1所述的电力机车GIS高压箱，其特征在于，所述的高压隔离开关为两个，并且分别设于中间密封箱（1c）的上部和下部；

每个高压隔离开关均包括隔离开关静触头（2a）和隔离开关动触头（2b）；两个高压隔离开关的隔离开关动触头（2b）均安装在中间密封箱（1c）的中部；一个高压隔离开关的隔离开关静触头（2a）固定在中间密封箱（1c）的顶部，另一个高压隔离开关的隔离开关静触头（2a）固定在中间密封箱（1c）的底部；

电缆进线端（8）为两个，并且分别设于中间密封箱（1c）的顶部和底部；一个高压隔离开关的隔离开关静触头（2a）与设于中间密封箱（1c）顶部的电缆进线端（8）电连接；另一个高压隔离开关的隔离开关静触头（2a）与设于中间密封箱（1c）底部的电缆进线端（8）电连接；

高压隔离开关操作机构（12）为两个；一个高压隔离开关操作机构（12）通过旋转轴带动一个高压隔离开关的隔离开关动触头（2b）动作，实现该高压隔离开关的闭合与断开；另一个高压隔离开关操作机构（12）通过另一旋转轴带动另一个高压隔离开关的隔离开关动触头（2b）动作，实现另一个高压隔离开关的闭合与断开。

3.根据权利要求2所述的电力机车GIS高压箱，其特征在于，所述真空断路器（4）包括真空断路器动触头、真空断路器静触头和波纹管（4a）；

真空断路器动触头、真空断路器静触头和波纹管（4a）均安装在中间密封箱（1c）的中部；真空断路器动触头与两个高压隔离开关的隔离开关动触头（2b）电连接；真空断路器静触头与电流互感器（5）的一次侧的输入端电连接；

真空断路器操作机构（10）通过波纹管（4a）带动真空断路器动触头动作，实现真空断路器（4）的闭合与断开。

4.根据权利要求3所述的电力机车GIS高压箱，其特征在于，所述的真空断路器操作机构（10）包括：永磁操作机构（10a）、真空断路器控制器（10b）和储能电容（10c）；真空断路器控制器（10b）通过储能电容（10c）与永磁操作机构（10a）电连接，并控制永磁操作机构（10a）动作，从而通过与永磁操作机构（10a）连接的波纹管（4a）带动真空断路器动触头动作，实现真空断路器（4）的闭合与断开。

5.根据权利要求3所述的电力机车GIS高压箱，其特征在于，所述电流互感器（5）安装在中间密封箱（1c）的中部；电流互感器（5）的一次侧的输出端通过出现电缆与设于中间密封箱（1c）底部的电缆出线端电连接；电流互感器（5）的二次侧与设于中间密封箱（1c）侧壁的第一航空插头电连接。

6.根据权利要求3所述的电力机车GIS高压箱，其特征在于，所述电压互感器（6）安装在中间密封箱（1c）的顶部；电压互感器（6）的一次侧的高压端与真空断路器静触头电连接，电压互感器（6）的一次侧的低压端接地；电压互感器（6）的二次侧与设于中间密封箱（1c）侧壁的第二航空插头电连接。

7.根据权利要求5或6所述的电力机车GIS高压箱，其特征在于，第一辅助箱（1a）的底部设有高压箱监控装置（13）；高压箱监控装置（13）分别与第一航空插头和第二航空插头电连接，从而监控电流互感器（5）、电压互感器（6）、高压隔离开关和真空断路器（4）的状态。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的电力机车GIS高压箱，其特征在于，第一辅助箱（1a）的中部设有钥匙箱（14）；该钥匙箱（14）包括第一钥匙和第二钥匙；

当接地开关（7）处于运行位置时，若第一钥匙插在钥匙箱（14）上，第二钥匙拔出，则接地开关（7）被锁在运行位置，无法进入接地位置；当接地开关（7）处于接地位置时，若第二钥匙插在钥匙箱（14）上，第一钥匙拔出，则接地开关（7）被锁在接地位置，无法进入运行位置；从而实现了机械安全联锁。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的电力机车GIS高压箱，其特征在于，所述的中间密封箱（1c）内部的六氟化硫气体的气压为0.13MPa。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的电力机车GIS高压箱，其特征在于，在高压隔离开关、真空断路器（4）、电流互感器（5）、电压互感器（6）和接地开关（7）中，任意两者之间的距离是现有技术中这两者之间预定电气安全距离的四分之一。

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