CN104577859A - 一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，属于机电设备领域，包括机构箱体、灭弧室操作机构、隔离接地操作机构、灭弧室传动装置、隔离接地传动装置、主绝缘体、观察窗、灭弧室绝缘拉杆、真空灭弧室、带电显示传感器、进出线导电杆、进出线套管、软连接、灭弧室侧静触头、动触头、母线侧导电杆、主母线套管、母线侧静触头、导向板、绝缘拉杆、导向槽、接地导电杆、密封圈。发明为三极共机构形式的单元模块化结构，结构简单、紧凑、免维护、全绝缘、全密封、抗污能力强、外表面可触摸；利用真空灭弧室灭弧、体积小、绝缘性能可靠、模块标准化、安全可靠、操作方便、免维护同时减小了所配开关设备的体积。

Description

一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块

技术领域

本发明属于机电设备领域，特别涉及一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块。

背景技术

在目前的开关行业中，中压开关柜得到了广泛的应用，其绝缘方案大多采用的是空气绝缘和SF₆(六氟化硫)气体绝缘。空气绝缘方式的开关柜体积比较大，占用空间大。SF₆气体由于具有优良的灭弧特性，也被广泛的采用，但SF₆气体在电弧作用下可分解出有毒气体，对人体和环境的危害是巨大的。《京都议定书》明确规定SF₆气体为六种温室气体之一，对其使用及排放有明确的限制要求；且在相对封闭的使用场所，SF₆气体绝缘环网柜泄漏的SF₆气体及其分解物不容易扩散，会对身处其环境内的人员造成中毒、窒息等伤害，并对大气环境造成极大的污染。

因此现有技术当中亟需要一种新的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：提供一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，用于解决空气绝缘方式的开关柜体积比较大、占用空间大，和SF₆气体绝缘开关柜在电弧作用下可分解出有毒气体进而对人体和环境的危害巨大等技术问题。

一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，包括机构箱体、灭弧室操作机构、隔离接地操作机构、灭弧室传动装置、隔离接地传动装置、主绝缘体、观察窗、灭弧室绝缘拉杆、真空灭弧室、带电显示传感器、进出线导电杆、进出线套管、软连接、灭弧室侧静触头、动触头、母线侧导电杆、主母线套管、母线侧静触头、导向板、绝缘拉杆、导向槽、接地导电杆、密封圈，所述机构箱体内部固定安装有灭弧室操作机构、隔离接地操作机构、灭弧室传动装置和隔离接地传动装置；所述灭弧室操作机构通过传动轴与灭弧室传动装置连接；所述隔离接地操作机构通过传动轴与隔离接地传动装置连接；所述主绝缘体通过螺栓和密封圈固定于机构箱体底部，主绝缘体的数量为3个，分别用于A、B、C三相分支母线系统，主绝缘体内部设置有空腔，主绝缘体的前侧壁上设置有通孔；所述观察窗完全覆盖主绝缘体上的通孔，并通过螺栓和密封圈固定安装于主绝缘体的前端外表面；所述灭弧室绝缘拉杆的上部与灭弧室传动装置连接，灭弧室绝缘拉杆的下部设置有连接螺杆，连接螺杆穿过软连接后与真空灭弧室的动端固定连接；所述真空灭弧室设置于主绝缘体内腔底的前部，真空灭弧室的动端朝上，静端朝下；所述带电显示传感器的感应部件为φ50屏蔽网，φ50屏蔽网套在进出线导电杆的外部，带电显示传感器的显示部件通过M4螺纹孔与外部连接；所述进出线导电杆设置于进出线套管内，且进出线导电杆的一端通过螺栓与真空灭弧室的静端连接，另一端设置有内螺纹；所述进出线套管位于主绝缘体前端的下部，构成突出于主绝缘体前端表面的圆锥台；所述软连接的一端固定于灭弧室绝缘拉杆与真空灭弧室之间，另一端固定于灭弧室侧静触头与主绝缘体内腔底部的嵌装螺母之间；所述灭弧室侧静触头通过螺栓穿过软连接后与主绝缘体内腔底部的嵌装螺母固定连接；所述动触头通过螺栓分别与导向板和绝缘拉杆固定连接，动触头一端的内表面与灭弧室侧静触头的外表面滑动连接，另一端的内表面与母线侧静触头的外表面滑动连接；所述母线侧导电杆设置于主母线套管内，其上端与母线侧静触头连接，另一端设置有内螺纹；所述主母线套管位于主绝缘体后端的下部，构成突出于主绝缘体后下端表面的圆锥台；所述母线侧静触头固定于母线侧导电杆的上端；所述导向板固定于动触头上部，导向板的两个侧面设置有4个突起部分，该突起部分在导向槽内滑动；所述绝缘拉杆的上端与隔离接地传动装置连接，绝缘拉杆的下端通过螺栓与动触头固定连接；所述导向槽位于主绝缘体内腔两侧表面上，左右对称布置，共4道；所述接地导电杆的上端与隔离接地传动装置连接，接地导电杆在运动到下端时与灭弧室侧静触头的内表面滑动连接。

所述主绝缘体的材料为环氧树脂，采用自动压力凝胶工艺浇注而成。

所述主绝缘体上的进出线套管的根部端面上，分布有4个M8铜嵌装螺母。

所述主绝缘体外表面涂覆有镀锌层或半导电层，其中进出线套管的外表面、主母线套管的外表面、观察窗与主绝缘体的结合面和带电显示传感器外部以M4螺纹孔为圆心以1.2cm为半径的圆形凸台面上没有该涂覆层。

所述真空灭弧室为断路器用真空灭弧室或负荷开关用真空灭弧室。

所述真空灭弧室外表面采用硅橡胶进行包胶。

所述进出线套管、主母线套管均为630A的IEC欧式标准锥形套管。

所述动触头外表面包覆有一层硅橡胶绝缘层或绝缘粉末硫化层。

通过采用上述技术方案，本发明可以带来如下有益效果：

1、本发明设计独特，完全满足12kV和24kV开关设备的使用要求；在主绝缘体上部设置了密封圈，便于与机构箱体连接固定，并保证绝缘筒的密封性，因此抗污能力大大增强；利用真空灭弧室灭弧、体积小、绝缘性能可靠、模块标准化、使用安全、免维护，同时减小了所配开关设备的体积。

2、隔离开关由母线侧静触头、灭弧室侧静触头、动触头组成，动触头上下运动，属上下直动式隔离开关，动触头表面包覆有一层硅橡胶，动、静触头表面形状均为圆柱面，此种结构电场分布均匀，很好的避免了电场集中现象的发生。动触头表面的硅橡胶绝缘层也有利于加强其开关模块整体的绝缘性能。

3、接地开关由接地导电杆和灭弧室侧静触头组成，接地导电杆上下运动，属上下直动式接地开关，接地导电杆、静触头表面形状均为圆柱面，此种结构电场分布均匀，很好的避免了电场集中现象的发生。

4、主绝缘体由环氧树脂采用自动压力凝胶技术(APG)浇注而成，并将真空灭弧室、带电显示传感器、进出线导电杆、母线侧导电杆等各部件固封在绝缘筒内，采用固体绝缘介质的绝缘形式，避免了SF₆气体及其分解物对大气环境造成污染等问题的发生。

5、主绝缘体外表面涂覆有镀锌层或半导电层，绝缘筒外表面接地，起到了均匀电场、避免电荷积聚、抑制相间短路故障及防止操作人员触电的作用，克服了目前气体绝缘环网柜相间绝缘、灭弧介质等方面的不足，人可触及的部位可触摸，提高了绝缘可靠性和使用安全性。

6、真空灭弧室固封在主绝缘体内腔的前侧下部，其外表面用硅橡胶材料进行了包胶处理，完全消除了因空气间隙所导致灭弧室外绝缘陶瓷外表面或陶瓷厚度方向被高电压击穿问题的发生。并且外包封于灭弧室的硅橡胶作为弹性绝缘缓冲层，解决了固封绝缘体中环氧树脂与灭弧室的陶瓷材料因热胀冷缩而引起相对运动进而破坏绝缘性能并被高压电击穿的问题。

7、带电显示传感器的设置，可以直观了解电气设备是否带有运行电压。

8、主绝缘体三相分别独立，每相分别将一次导电回路及真空灭弧室(断路器用或负荷开关用)固封在绝缘介质内部，进出线导电杆与真空灭弧室静端连接处增设的屏蔽盖起到良好屏蔽电场及使电场均匀分布的作用。

9、进出线套管四周设置的M8铜嵌装螺母，用于主绝缘体的固定，也可用于与之相匹配的电流互感器的固定安装。

附图说明

图1为本发明的外部结构示意图。

图2为本发明的正面示意图。

图3为本发明的灭弧室合闸、隔离开关合闸、接地开关分闸状态下的剖视结构示意图。

图4为本发明的灭弧室分闸、隔离开关分闸、接地开关分闸状态下的剖视结构示意图。

图5为本发明的灭弧室合闸、隔离开关分闸、接地开关合闸状态下的剖视结构示意图。

图中，1为机构箱体、2为灭弧室操作机构、3为隔离接地操作机构、4为灭弧室传动装置、5为隔离接地传动装置、6为主绝缘体、7为观察窗、8为灭弧室绝缘拉杆、9为真空灭弧室、10为带电显示传感器、11为进出线导电杆、12为进出线套管、13为软连接、14为灭弧室侧静触头、15为动触头、16为母线侧导电杆、17为主母线套管、18为母线侧静触头、19为导向板、20为绝缘拉杆、21为导向槽、22为接地导电杆、23为密封圈。

具体实施方式

如图所示，本发明一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，其特征在于：包括机构箱体1、灭弧室操作机构2、隔离接地操作机构3、灭弧室传动装置4、隔离接地传动装置5、主绝缘体6、观察窗7、灭弧室绝缘拉杆8、真空灭弧室9、带电显示传感器10、进出线导电杆11、进出线套管12、软连接13、灭弧室侧静触头14、动触头15、母线侧导电杆16、主母线套管17、母线侧静触头18、导向板19、绝缘拉杆20、导向槽21、接地导电杆22、密封圈23。

所述机构箱体1内安装有灭弧室操作机构2、隔离接地操作机构3、灭弧室传动装置4、隔离接地传动装置5，实现真空灭弧室、隔离开关及接地开关的合、分闸功能；所述主绝缘体6内部设置有空腔，腔内侧壁对称设置有4道导向槽21；所述真空灭弧室9设置于主绝缘体6内腔底的前部，真空灭弧室9的静端与进出线导电杆11通过螺栓连接；所述真空灭弧室9的动端与软连接13、灭弧室绝缘拉杆8的下端连接在一起；所述进出线套管12位于主绝缘体6前端的下部，构成突出于主绝缘体6前端表面的圆锥台；所述灭弧室绝缘拉杆8上端与灭弧传动装置4连接；所述灭弧室侧静触头14与软连13一起通过螺钉固定于主绝缘体6内腔底部；所述主母线套管17位于主绝缘体6后部下部，构成突出于主绝缘体6下端表面的圆锥台；所述母线侧导电杆16位于主母线套管17内，且两端均设有螺纹孔；所述母线侧静触头18通过螺钉固定于主绝缘体6腔内母线侧导电杆16的上端；所述动触头15、导向板19和绝缘拉杆20通过螺栓组合成动触头组件；所述绝缘拉杆20上端与隔离接地传装置5连接；所述接地导电杆22上端与隔离接地传装置5连接；所述主绝缘体6上部端面设有环形密封槽，密封槽内装有密封圈23。

所述灭弧室操作机构2为断路器用真空灭弧室操作机构或负荷开关用真空灭弧室操作机构。

所述观察窗7通过螺钉和密封圈固定安装于主绝缘体6前部通孔外侧，通过观察6可以清楚地观察到动触头是否处于分闸位置。

所述真空灭弧室9为断路器用真空灭弧室或负荷开关用真空灭弧室。

所述真空灭弧室9外表面采用硅橡胶进行包胶。

所述真空灭弧室9静端与进出线导电杆11连接处增设一个屏蔽盖，起到良好的电场屏蔽效果。

所述真空灭弧室9通过操作灭弧室操作机构2，再经由灭弧室传动装置4、灭弧室绝缘拉杆8传动上下运动，从而实现断路器或负荷开关的合、分闸功能。如图3、图4、图5所示。

所述动触头15通过操作隔离接地操作机构3，再经由隔离接地传动装置5、绝缘拉杆2传动上下运动，从而实现隔离开关的合、分闸功能。如图3、图4、图5所示。

所述接地导电杆22通过操作隔离接地操作机构3，再经由隔离接地传动装置5传动上下运动，从而实现接地开关的合、分闸功能。如图3、图4、图5所示。

所述导向板19与动触头15固定在一起，导向板19沿主绝缘体6腔内侧壁上导向槽21上下运动，从而保证动触头15能够垂直上下运动，保证动触头15与灭弧室侧静触头14、母线侧静触头18之间可靠合闸。

所述动触头15外表面包覆有一层硅橡胶绝缘层或绝缘粉末硫化层，增加绝缘性能和电场屏蔽效果。

所述主绝缘体6上的进出线套管的根部端面上，分布有4个M8铜嵌装螺母，用于主绝缘体6的固定，也可用于所配电流互感器的固定安装。

所述主绝缘体6外表面涂覆有镀锌层或半导电层，绝缘筒外表面接地，起到了均匀电场、避免电荷积聚、抑制相间短路故障及防止操作人员触电的作用，克服了目前气体绝缘环网柜相间绝缘、灭弧介质等方面的不足，人可触及的部位可触摸，提高了绝缘可靠性和使用安全性。

所述进出线套管12、主母线套管17均为630A的IEC欧式标准锥形套管，此设计更适于电缆附件、主母线系统的标准化、配套及安装。

本发明一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，可用作进线回路，也可用作出线回路，每路单元包括三相完全相同的分支母线系统和三相共用的操作机构，属于三极共机构形式的单元模块化结构，所有带电体均置于主绝缘体6内，外部接口均通过标准欧式电缆附件和主母线连接，主绝缘体6外表面涂覆有镀锌层或半导电层，并可靠接地，带电部分实现全绝缘全密封，提高了绝缘可靠性和使用安全性，防护等级IP67，具有体积小、环保型、功能集成、可靠性高、免维护等优点，克服了目前空气绝缘和气体绝缘环网柜相间绝缘、灭弧介质等方面的不足，并避免了因使用SF₆气体而导致的SF₆气体及其分解物的排放或泄漏对大气的污染和对人体的伤害。

Claims (8)

1.一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，其特征在于：包括机构箱体(1)、灭弧室操作机构(2)、隔离接地操作机构(3)、灭弧室传动装置(4)、隔离接地传动装置(5)、主绝缘体(6)、观察窗(7)、灭弧室绝缘拉杆(8)、真空灭弧室(9)、带电显示传感器(10)、进出线导电杆(11)、进出线套管(12)、软连接(13)、灭弧室侧静触头(14)、动触头(15)、母线侧导电杆(16)、主母线套管(17)、母线侧静触头(18)、导向板(19)、绝缘拉杆(20)、导向槽(21)、接地导电杆(22)、密封圈(23)，所述机构箱体(1)内部固定安装有灭弧室操作机构(2)、隔离接地操作机构(3)、灭弧室传动装置(4)和隔离接地传动装置(5)；所述灭弧室操作机构(2)通过传动轴与灭弧室传动装置(4)连接；所述隔离接地操作机构(3)通过传动轴与隔离接地传动装置(5)连接；所述主绝缘体(6)通过螺栓和密封圈(23)固定于机构箱体(1)底部，主绝缘体(6)的数量为3个，分别用于A、B、C三相分支母线系统，主绝缘体(6)内部设置有空腔，主绝缘体(6)的前侧壁上设置有通孔；所述观察窗(7)完全覆盖主绝缘体(6)上的通孔，并通过螺栓和密封圈(23)固定安装于主绝缘体(6)的前端外表面；所述灭弧室绝缘拉杆(8)的上部与灭弧室传动装置(4)连接，灭弧室绝缘拉杆(8)的下部设置有连接螺杆，连接螺杆穿过软连接(13)后与真空灭弧室(9)的动端固定连接；所述真空灭弧室(9)设置于主绝缘体(6)内腔底的前部，真空灭弧室(9)的动端朝上，静端朝下；所述带电显示传感器(10)的感应部件为φ50屏蔽网，φ50屏蔽网套在进出线导电杆(11)的外部，带电显示传感器(10)的显示部件通过M4螺纹孔与外部连接；所述进出线导电杆(11)设置于进出线套管(12)内，且进出线导电杆(11)的一端通过螺栓与真空灭弧室(9)的静端连接，另一端设置有内螺纹；所述进出线套管(12)位于主绝缘体(6)前端的下部，构成突出于主绝缘体(6)前端表面的圆锥台；所述软连接(13)的一端固定于灭弧室绝缘拉杆(8)与真空灭弧室(9)之间，另一端固定于灭弧室侧静触头(14)与主绝缘体(6)内腔底部的嵌装螺母之间；所述灭弧室侧静触头(14)通过螺栓穿过软连接(13)后与主绝缘体(6)内腔底部的嵌装螺母固定连接；所述动触头(15)通过螺栓分别与导向板(19)和绝缘拉杆(20)固定连接，动触头(15)一端的内表面与灭弧室侧静触头(14)的外表面滑动连接，另一端的内表面与母线侧静触头(18)的外表面滑动连接；所述母线侧导电杆(16)设置于主母线套管(17)内，其上端与母线侧静触头(18)连接，另一端设置有内螺纹；所述主母线套管(17)位于主绝缘体(6)后端的下部，构成突出于主绝缘体(6)后下端表面的圆锥台；所述母线侧静触头(18)固定于母线侧导电杆(16)的上端；所述导向板(19)固定于动触头(15)上部，导向板(19)的两个侧面设置有4个突起部分，该突起部分在导向槽(21)内滑动；所述绝缘拉杆(20)的上端与隔离接地传动装置(5)连接，绝缘拉杆(20)的下端通过螺栓与动触头(15)固定连接；所述导向槽(21)位于主绝缘体(6)内腔两侧表面上，左右对称布置，共4道；所述接地导电杆(22)的上端与隔离接地传动装置(5)连接，接地导电杆(22)在运动到下端时与灭弧室侧静触头(14)的内表面滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，其特征在于：所述主绝缘体(6)的材料为环氧树脂，采用自动压力凝胶工艺浇注而成。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，其特征在于：所述主绝缘体(6)上的进出线套管(12)的根部端面上，分布有4个M8铜嵌装螺母。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，其特征在于：所述主绝缘体(6)外表面涂覆有镀锌层或半导电层，其中进出线套管(12)的外表面、主母线套管(17)的外表面、观察窗(7)与主绝缘体(6)的结合面和带电显示传感器(10)外部以M4螺纹孔为圆心以1.2cm为半径的圆形凸台面上没有该涂覆层。

5.根据权利要求1所述的一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，其特征在于：所述真空灭弧室(9)为断路器用真空灭弧室或负荷开关用真空灭弧室。

6.根据权利要求1或5所述的一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，其特征在于：所述真空灭弧室(9)外表面采用硅橡胶进行包胶。

7.根据权利要求1所述的一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，其特征在于：所述进出线套管(12)、主母线套管(17)均为630A的IEC欧式标准锥形套管。

8.根据权利要求1所述的一种用于固体绝缘开关设备的固体绝缘开关模块，其特征在于：所述动触头(15)外表面包覆有一层硅橡胶绝缘层或绝缘粉末硫化层。