CN113921327A - 智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其包括绝缘本体、上导杆、下导杆、上端取电电容及下端取电电容。上端取电电容和/或下端取电电容包括内定位螺母、若干取电电容本体及环形屏蔽网，内定位螺母套接在导杆上，环形屏蔽网同轴套接在内定位螺母外以形成环形空间，各取电电容本体圆周分布于环形空间中，各取电电容的高压端与内定位螺母连接，低压端经导线引出。本发明设有上端取电电容，适合户外断路器从上端取电，保证电源的持续供应；同时，本发明对上端取电电容和/或下端取电电容进行了改进，通过环形圆周分布方式分布若干个取电电容本体，通过将若干个取电电容本体并联，在不影响体积的情况下，保证了足够的取电容量。

Description

智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱

技术领域

本发明涉及新型户外柱上开关领域，具体涉及智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱。

背景技术

真空断路器是电力系统中的重要电器元件，在电力系统中起到控制保护作用。固封极柱将真空灭弧室及和断路器相关的导电零件同时嵌入到绝缘本体中形成极柱。由于真空灭弧室被嵌入到固体材料中，所以不需要做任何进一步的处理，固封极柱即可达到很高的绝缘强度；真空灭弧室被嵌入到固体材料后，极柱的外界环境对真空灭弧室的影响被减低到最少。因此，固封极柱被广泛应用。

现有技术中CN110970259 A公开了一种户外柱上使用一二次融合固封极柱及其取电装置，包括上导杆、真空灭弧室、动端子、双头螺杆、弹簧触脂、下导杆、零相一体电压传感器、零相一体电流传感器、低压端相序低压电容、零序公用低压电容、相序电压传感器、负荷侧相序低压电容、取电装置。但该设计仍然存在一些缺陷，如：

1、无法实现上端取电，无法适应户外断路器的需求；

2、一次融合传感器数量较多，工序复杂，合格率较低，形成了较高的浇注风险，同时，其还占据了较大的浇注空间，不利于电容量的提升；

3、电流传感器与下端取电电容占据过大的浇注空间，无法在产品体积与产品性能之间获得较好的平衡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其包括绝缘本体、上导杆、下导杆及下端取电电容，所述下端取电电容由所述下导杆取电，还包括上端取电电容，所述上端取电电容由所述上导杆取电；所述上端取电电容和/或所述下端取电电容包括内定位螺母、若干取电电容本体及环形屏蔽网，其中，所述内定位螺母套接在导杆上，所述环形屏蔽网同轴套接在所述内定位螺母外以形成环形空间，各取电电容本体圆周分布于所述环形空间中，各取电电容的高压端与所述内定位螺母连接，低压端经导线引出。

一种实施方式中，还包括电流传感器，所述电流传感器同轴套设在所述下端取电电容外；还包括环间屏蔽网，所述环间屏蔽网设置于所述电流传感器与所述下端取电电容之间，所述环间屏蔽网屏蔽所述电流传感器的内侧圈及所述电流传感器的两侧。

一种实施方式中，所述上导杆具有分支导体，所述分支导体引至所述下端取电电容的上方空间；所述上端取电电容的内定位螺母套接所述分支导体。

一种实施方式中，所述环间屏蔽网包括左屏蔽网及右屏蔽网，所述左屏蔽网及所述右屏蔽网的截面均呈L型状，所述左屏蔽网及所述右屏蔽网从两侧插入所述电流传感器与所述下端取电电容的环间，所述左屏蔽网与所述右屏蔽网的插入端之间具有重叠区域。

一种实施方式中，所述电流传感器、环间屏蔽网、下端取电电容及所述下导杆预浇成预浇体，检验合格后再浇入所述绝缘体内。

一种实施方式中，所述上端取电电容的引出导线、下端取电电容的引出导线及电流传感器的引出导线以屏蔽线方式合一导出至所述绝缘本体外；所述上端取电电容的引出导线、下端取电电容的引出导线与上下端取电二次分压器在所述绝缘本体外连接，以分别输出上端取电信号及下端取电信号；所述电流传感器为单芯单线双通道，其引出导线与电流传感器二次分压器在所述绝缘本体外连接，以输出零序电流传感器信号及相序电流传感器信号。

一种实施方式中，还包括上端电压传感器，所述上端电压传感器为相序传感器，其高压侧通过导线与所述上导杆相连，其低压侧通过引出导线导出至所述绝缘本体外与上端电压传感器二次分压器相连，以导出上端相序测试信号及上端零序电压测试信号。

一种实施方式中，所述取电电容本体及所述上端电压传感器的表面通过硫化工艺设有硫化层。

一种实施方式中，还包括双头螺杆，所述双头螺杆的上端连接真空灭弧室；还包括绝缘拉杆，还包括绝缘拉杆，所述绝缘拉杆包括下端电压传感器、压簧、力传感器、下端电压传感器二次分压器及测力信号采集器，所述下端电压传感器、压簧及力传感器由上往下依次封装在所述绝缘拉杆的绝缘体中；其中，所述下端电压传感器的上端与所述双头螺杆的下端相连，下端通过引出导线导出至所述绝缘体外与所述下端电压传感器二次分压器相连，以导出下端相序电压测试信号及下端零序电压测试信号；所述力传感器的引出导线导出至所述绝缘体外与所述测力信号采集器连接，以导出测力传感器信号。

一种实施方式中，所述下端电压传感器的上下端分别设有上屏蔽盖板及下屏蔽盖板。

采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：

1、本发明设有上端取电电容，适合户外断路器从上端取电，保证电源的持续供应；同时，本发明对上端取电电容和/或下端取电电容进行了改进，通过环形圆周分布方式分布若干个取电电容本体，通过将若干个取电电容本体并联，在不影响体积的情况下，保证了足够的取电容量；

2、本发明本发明充分利用电流传感器的空间，将电流传感器及下端取电电容融入一个空间，可以有效减小一二次融合的体积；同时，通过屏蔽网的设置，可以有效改善高压与低压之间电场分布不均的问题，从而获得更高的电性能水平；

3、基于电流传感器与下端取电电容的位置及结构优化，本发明在下端取电电容的上方获得了空余的浇注空间，本发明的上导杆具有分支导体，且该分支导体被引致该空余的浇注空间，通过在该空余的浇注空间分布上端取电电容，使得上端取电电容不必过分受限于体积，进一步提升了上端取电的抗干扰性与精度；

4、本发明的环间屏蔽网包括左屏蔽网及右屏蔽网，通过从电流传感器与下端取电电容形成的环形空间的两侧插入屏蔽网，便于组装；

5、本发明将电流传感器、环间屏蔽网、下端取电电容及下导杆预先浇注为预浇体，待检测合格后再浇入绝缘体内，既可以提前检测预浇之后的产品质量，又有利于产品的二次浇注的固定；

6、本发明将上端取电电容的引出导线、下端取电电容的引出导线及电流传感器的引出导线以屏蔽线方式合一导出至所述绝缘本体外，有效减少了因二次引线造成内部电场的不均匀，同时减少了抽头数量；同时，本发明的电流传感器为单芯单线双通道，其有效减小了元件的体积，且其引出导线引出至绝缘本体外以与电流传感器二次分压器连接以分别输出输出零序电流传感器信号及相序电流传感器信号，该设计进一步减小了元件的体积，从而减少了浇注空间，减少浇注风险，使得产品合格率提升；

7、本发明设有上端电压传感器及下端电压传感器，二者直接采用相序电容，通过二次分压器在二次端合成零序及相序信号，该种设计减少了一次融合的传感器数量，工序更加简单，成本低；同时，由于上端与下端均带有电压传感器，在产品运行的过程中，可以满足市场上进出线的要求，产品都可以进入电压测试状态，满足智能一二次融合的设计理念，作为二次回路单元；

8、本发明将下端电压传感器设置在绝缘拉杆中，同时，在绝缘拉杆中集成了测力功能，使得绝缘拉杆兼具测下电压与测力的功能；

9、本发明在取电电容本体、上端电压传感器等传感器的处理过程中，以硫化工艺替代软包工艺抗干扰能力更强，精度更高，加工更简单。

附图说明

图1为本发明整体剖视示意图；

图2为上端取电电容示意图；

图3为上端取电电容剖视图；

图4为预浇体示意图；

图5为环间屏蔽网示意图；

图6为绝缘拉杆示意图；

图7为下端电压传感器示意图；

图8为上端电压传感器示意图。

附图标记说明：

绝缘本体1；上导杆2、分支导体2.1；真空灭弧室3；密封屏蔽块4；动端子5；弹簧触指6；上端电压传感器7、陶瓷本体7.1、低压螺母7.2、硫化层7.3、高压螺母7.4；双头螺杆8；绝缘拉杆9、连接螺母9.1、下端电压传感器9.2、上屏蔽板9.21、电容9.22、下屏蔽板9.23、压簧9.3、力传感器9.4；上端取电电容10、环形屏蔽网10.1、铆钉10.2、低压螺母10.3、高压螺母10.4、内定位螺母10.5、取电电容本体10.6、硫化层10.7、取电引线10.8；预浇体11、下端取电电容11.1、电流传感器11.2、环间屏蔽网11.3、左屏蔽网11.31、右屏蔽网11.32、定位块11.4、下导杆11.5、屏蔽线11.6；上端电压传感器二次分压器12；测力信号采集器13；下端电压传感器二次分压器14；电流传感器二次分压器15；上下端取电二次分压器16；测温芯片17、测温盒18。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参考图1所示，本发明公开了一种智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱。其中，上导杆2连接真空灭弧室3的静端，真空灭弧室3连接动端子5，动端子5通过双头螺杆8固力保持紧密结合，弹簧触指6连接动端子5和下导杆11.5，形成一次主回路结构。

为实现上端取电，以适合户外断路器，保证电源的持续供应，本发明通过上端取电电容10从上导杆2取电。

取电的电容容量由取电电容的高压侧的截面尺寸决定，即如采用环形电容，即由环形电容的内圈决定。为了在同等体积下获得更大的取电容量，本发明对取电电容的结构进行了改进。

具体地，请参考图1、图2及图3所示，上端取电电容10包括环形屏蔽网10.1、内定位螺母10.5、若干取电电容本体10.6，各取电电容本体10.6的高低压侧分别设有低压螺母10.3及高压螺母10.4。其中，内定位螺母10.5套接在上导杆2上，环形屏蔽网10.1同轴套接在内定位螺母10.5外以形成环形空间，各取电电容本体10.6圆周分布于环形空间中，各取电电容本体10.6的高压端通过其高压螺母10.4与内定位螺母10.5连接，低压端通过其低压螺母10.3端的铆钉10.2连接到环间屏蔽网10.1及取电引线10.8。

如此，通过将干个取电电容本体10.6环形分布并并联，在不影响体积的情况下，增大了高压侧的面积，保证了足够的取电容量。取电电容本体的数量可根据实际情况选择。

同理，必要时，下端取电电容11.1亦可以采用与上端取电电容10相同的结构。

请参考图1及图4所示，为了节约浇注空间，本发明将电流传感器11.2同轴套设在下端取电电容11.1外，该种结构，相较于原本电流传感器与下端取电电容传感器分开布置的方式，大大减小了浇注空间的占用。

环间屏蔽网11.3设置于电流传感器11.2与下端取电电容11.1之间，环间屏蔽网11.3屏蔽电流传感器11.2的内侧圈及电流传感器11.2的两侧，通过环间屏蔽网11.3的设置，有效改善产品电场。

为便于环间屏蔽网11.3在环间的安装，请参考图5所示，本实施例将环间屏蔽网11.3分体设计，即其包括左屏蔽网11.31及右屏蔽网11.32。左屏蔽网11.31及右屏蔽网11.32的截面均呈L型状，如此，左屏蔽网1.31及右屏蔽网11.32即可从两侧插入电流传感器11.2与下端取电电容11.1的环间，左屏蔽网11.31与右屏蔽网11.32的插入端之间具有重叠区域。

请参考图1及图4所示，为了提高产品的合格率，本发明对电流传感器11.2、环间屏蔽网11.3、下端取电电容11.1及下导杆11.5进行预浇注，即先通过定位块11.4将下端取电电容11.1在下导杆11.5上进行定位，其后依次组装电流传感器11.2及左右屏蔽网，完成组装后，通过绝缘树脂在抽真空的状态下浇注为预浇体11。如此，可以提前验证质量合格之后再进行二次浇注，如此大大提高的成型质量和合格率，同时为二次浇注过程提供了可靠的固定定位。

由于电流传感器11.2及下端取电电容11.1节约了浇注空间，因此为进一步提高上端取电电容10的容量提供了必要的空间，请参考图1所示，上导杆2即可通过分支导体2.1引至下端取电电容11.1的上方空间；上端取电电容10的内定位螺母10.5套接分支导体2.1，完成上端取电。

请参考图1所示，上端取电电容10的引出导线、下端取电电容11.1的引出导线与上下端取电二次分压器16在绝缘本体1外连接，以分别输出上端取电信号H及下端取电信号I。具体地，上端取电电容10的引出导线、下端取电电容11.1的引出导线及电流传感器11.2的引出导线以屏蔽线方式(即各线之间相互屏蔽)合一导出至绝缘本体外，有效减少了因二次引线造成内部电场的不均匀，同时减少了抽头数量。

请参考图1所示，电流传感器11.2为单芯单线双通道，可以同时导出零序和相序信号，电流变化为600:1，精度要求为0.5，零序为20:1，精度为1p级。其引出导线与电流传感器二次分压器15在绝缘本体外连接，通过在二次端合成输出零序电流传感器信号G及相序电流传感器信号F。该种设计方式，使得单芯电流传感器能实现两个信号的输出，相比双芯电流传感器，有效减小了元件的体积，减少浇注风险。

请参考图1所示，上端电压传感器7的高压通过导线连接上导杆2，其低压侧及通过导线引出至绝缘本体1的二次端；本发明中，上端电压传感器7直接采用相序电压传感器，其在二次端连接有上端电压传感器二次分压器14。二次端采用环形输出设备，同时转换为上端相序测试信号A及上端零序电压测试信号B，形成上端电压测量和保护信号，相序分压比

零序分压比

为保证有更高的耐压水平，上端电压传感器7采用H型电容结构。

本发明通过在二次端合成相序及零序信号，相比于采用零相一体传感器，减少了一次融合的传感器数量，工序更加简单，成本更低。同时，减少了浇注空间的占用，电容容量可以达到200PF以上。

请参考图6所示，下端电压传感器9.2、压簧9.3、力传感器9.4由上往下通过绝缘拉杆9的绝缘体封装。其中，下端电压传感器9.2的上端与双头螺杆8的下端相连，下端电压传感器9.2的下端通过引出导线导出至绝缘拉杆9外与下端电压传感器二次分压器14相连，以导出下端相序电压测试信号D及下端零序电压测试信号E。同理，减少了浇注空间的占用，电容容量可以达到200PF以上。

由于本发明将压簧9.3设置在低压侧(即下端)，因此，可以通过在压簧9.3中嵌套力传感器9.4，引出导线导出至绝缘体外与测力信号采集器13连接，以导出测力传感器信号。应当说明的是，若将压簧9.3设置在高压侧(即上端)，由于高压的影响，将无法导出测力传感器信号。

因此，本申请通过结构的优化，实现了智能测力测下电压的设计。其相序分压比

零序分压比

请参考图7所示，为保证有更高的机械性能震动水平，其电容采用屏蔽罩结构，即下端电压传感器9.2的上下端分别设有上屏蔽盖板9.21及下屏蔽盖板9.22。

如此，上导杆2与下导杆11.5都带有相序电压传感器，在产品运行的过程中，可满足市场上进出线灵活选择的要求，产品都可以进入电压测试状态，满足智能一二次融合的设计理念。

本发明中，取电电容本体10.6及上端电压传感器7的表面通过硫化工艺设有硫化层。以上端电压传感器为例，请参考图8所示，上端电压传感器7包括陶瓷本体7.1、低压螺母7.2、硫化层7.3及高压螺母7.4。如此，直接通过硫化工艺成型电压传感器，其抗干扰能力更强，精度更高，加工亦更为简单(硫化技术采用环氧粉末在高温高压的情况下直接快速打入陶瓷表面，使陶瓷表面有一次紧密结合的过渡层，再环氧浇注而成，其可以通二次浇注的环氧无隙结合，拥有更高的耐压能力)。

为监控通电状态时下导杆的温度，本申请将无线的测温芯片17设置于下导杆11.5的一侧，并将监测结果以无线方式发送给无线的测温盒18，导出温度检测信号J。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其包括绝缘本体、上导杆、下导杆及下端取电电容，所述下端取电电容由所述下导杆取电，其特征在于：

还包括上端取电电容，所述上端取电电容由所述上导杆取电；

所述上端取电电容和/或所述下端取电电容包括内定位螺母、若干取电电容本体及环形屏蔽网，其中，所述内定位螺母套接在导杆上，所述环形屏蔽网同轴套接在所述内定位螺母外以形成环形空间，各取电电容本体圆周分布于所述环形空间中，各取电电容的高压端与所述内定位螺母连接，低压端经导线引出。

2.如权利要求1所述的智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其特征在于：

还包括电流传感器，所述电流传感器同轴套设在所述下端取电电容外；

还包括环间屏蔽网，所述环间屏蔽网设置于所述电流传感器与所述下端取电电容之间，所述环间屏蔽网屏蔽所述电流传感器的内侧圈及所述电流传感器的两侧。

3.如权利要求2所述的智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其特征在于：

所述上导杆具有分支导体，所述分支导体引至所述下端取电电容的上方空间；所述上端取电电容的内定位螺母套接所述分支导体。

4.如权利要求2所述的智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其特征在于：

所述环间屏蔽网包括左屏蔽网及右屏蔽网，所述左屏蔽网及所述右屏蔽网的截面均呈L型状，所述左屏蔽网及所述右屏蔽网从两侧插入所述电流传感器与所述下端取电电容的环间，所述左屏蔽网与所述右屏蔽网的插入端之间具有重叠区域。

5.如权利要求2所述的智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其特征在于：所述电流传感器、环间屏蔽网、下端取电电容及所述下导杆预浇成预浇体，检验合格后再浇入所述绝缘体内。

6.如权利要求2所述的智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其特征在于：

所述上端取电电容的引出导线、下端取电电容的引出导线及电流传感器的引出导线以屏蔽线方式合一导出至所述绝缘本体外；

所述上端取电电容的引出导线、下端取电电容的引出导线与上下端取电二次分压器在所述绝缘本体外连接，以分别输出上端取电信号及下端取电信号；

所述电流传感器为单芯单线双通道，其引出导线与电流传感器二次分压器在所述绝缘本体外连接，以输出零序电流传感器信号及相序电流传感器信号。

7.如权利要求1所述的智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其特征在于：

还包括上端电压传感器，所述上端电压传感器为相序传感器，其高压侧通过导线与所述上导杆相连，其低压侧通过引出导线导出至所述绝缘本体外与上端电压传感器二次分压器相连，以导出上端相序测试信号及上端零序电压测试信号。

8.如权利要求7所述的智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其特征在于：

所述取电电容本体及所述上端电压传感器的表面通过硫化工艺设有硫化层。

9.如权利要求1所述的智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其特征在于：

还包括双头螺杆，所述双头螺杆的上端连接真空灭弧室；

还包括绝缘拉杆，所述绝缘拉杆包括下端电压传感器、压簧、力传感器、下端电压传感器二次分压器及测力信号采集器，所述下端电压传感器、压簧及力传感器由上往下依次封装在所述绝缘拉杆的绝缘体中；

其中，

所述下端电压传感器的上端与所述双头螺杆的下端相连，下端通过引出导线导出至所述绝缘体外与所述下端电压传感器二次分压器相连，以导出下端相序电压测试信号及下端零序电压测试信号；

所述力传感器的引出导线导出至所述绝缘体外与所述测力信号采集器连接，以导出测力传感器信号。

10.如权利要求9所述的智能户外柱使用一二次融合深度固封极柱，其特征在于：

所述下端电压传感器的上下端分别设有上屏蔽盖板及下屏蔽盖板。

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