CN114204475A - 一种变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器。本申请利用金属外壳形成密封腔体以容纳动触头、动侧球头以及静侧球头、动侧球头，并对其提供气体绝缘。由此，设置在动触头或动侧球头导电结构外周的感应线圈能够感应导电结构内所通过的变压器中性点的接地电流。由此，本申请可通过集成化的独立电器结构将变压器中性点过电压保护接地用隔离开关、放电间隙与相应的电流互感器集成为一体，缩小部件尺寸，减小绝缘距离从而在缩小电器所占安装空间的同时提供更高安全性能。

Description

一种变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器

技术领域

本申请涉及变压器保护设备领域，具体而言涉及一种变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器。

背景技术

变压器中性点过电压保护用组合电器将变压器中性点信号引出后，分别将中性点引出线与放电间隙、电流互感器、接地用隔离开关、避雷器等设备进行电气连接，作为有效接地电网中不接地变压器的中性点过电压综合保护设备。其电气原理图可见附图4。接地用隔离开关和放电间隙作为该组合电器的一部分，实现变压器中性点的直接接地，而组合电器中的放电间隙或避雷器则用于实现变压器中性点过电压的电能释放。电流互感器可串联在上述组合电器的回路中，以测量通过该回路的电流。

现有的变压器中性点过电压保护用组合电器，常采用敞开式空气绝缘技术，因此，其除需较大安全距离，增加占地面积，不利于建设集约化变电站的需求外，还易受外部环境如湿度、海拔高度等因素的影响，运行时需要按照相应电压等级的规程要求保持安全距离。

此外，现有采用空气绝缘技术的变压器中性点过电压保护用隔离开关、放电间隙，与采用固体绝缘介质的电流互感器无法集成为一体，零件占用空间大，不利于建设集约化变电站的需求。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，提供一种变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其作为变压器中性点过电压综合保护设备，整体采用SF6气体绝缘技术，能够实现变压器中性点过电压保护并同时将电流互感器集成在一起。本申请能够简化变压器的中性点过电压保护设备的结构，并以集成方式实现测量设备接地电流的功能。本申请具体采用如下技术方案。首先，为实现上述目的，提出一种变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其包括：公共端导体，其设置在气体绝缘罐体中，与变压器中性点电连接；金属外壳，其与所述气体绝缘罐体密封连接并共同接地；开关机构，其设置在金属外壳内，具有由公共端导体连接至金属外壳的开关接地电通路，以及包围在所述开关接地电通路外周的开关侧感应线圈，用于感应开关接地电通路内所通过的接地电流；间隙机构，其设置在金属外壳内，具有连接至金属外壳的间隙放电电通路，以及设置在所述间隙放电电通路外周的间隙侧感应线圈，用于感应间隙放电电通路内所通过的与公共端导体之间的放电电流；罐式避雷器，其与所述气体绝缘罐体密封连接并共同接地。

可选的，如上任一所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其中，所述金属外壳包括开关侧接地腔体、间隙侧接地腔体和气体绝缘罐体，开关侧接地腔体和间隙侧接地腔体分别与气体绝缘罐体相连通，并且所述开关侧接地腔体和间隙侧接地腔体分别在其内部单独容纳所述开关机构和间隙机构；所述开关机构与间隙机构相互独立地与公共端导体形成电通路或断开。

可选的，如上任一所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其中，所述开关接地电通路包括：静触头，其与公共端导体固定连接；动触头，其上部与金属外壳之间滑动电连接，所述动触头沿金属外壳滑动至下端极限位置时其底端与静触头电接触，所述动触头沿金属外壳滑动至上端极限位置时其底端与静触头脱离电接触。

可选的，如上任一所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其中，所述开关侧感应线圈，其设置在动触头的外周，动触头贯穿所述开关侧感应线圈，开关侧感应线圈用于感应单向从动触头内通过的接地电流。

可选的，如上任一所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其中，所述间隙放电电通路包括：静侧球头，其与公共端导体固定连接；动侧球头，其位于金属外壳内且位于静侧球头的上方；导电杆，其底部与动侧球头固定连接，其上部与金属外壳之间滑动电连接，且所述动侧球头及静侧球头均设置于绝缘气体中；所述导电杆沿金属外壳向下滑动时，动侧球头与静侧球头之间间隙距离减小，球头间放电电压阈值降低；所述导电杆沿金属外壳向下滑动时，动侧球头与静侧球头之间间隙距离增加，球头间放电电压阈值增大；球头间电压超出放电电压阈值时绝缘气体被击穿，放电电流通过动侧球头传导至导电杆并泄放至接地回路。

可选的，如上任一所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其中，所述间隙侧感应线圈，其设置在导电杆的外周，导电杆贯穿所述间隙侧感应线圈，间隙侧感应线圈用于感应单向从导电杆内通过的放电电流。

可选的，如上任一所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其中，所述金属外壳仅在开关侧感应线圈和间隙侧感应线圈的外侧形成有接地回路；所述接地回路由以下导电部件连接形成：上法兰，其设置在动触头和/或导电杆的中部外周，密封设置在开关侧感应线圈和/或间隙侧感应线圈的顶部；下法兰，其与气体绝缘罐体密封连接，设置在开关侧感应线圈和/或间隙侧感应线圈的下方；金属连接件，其同时与上法兰及下法兰稳定电连接。

可选的，如上任一所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其中，所述金属连接件为上下两侧分别与上下法兰电连接的跨接金属排，所述开关侧感应线圈和/或间隙侧感应线圈的外周还设置有线圈外罩，所述线圈外罩任选设置于跨接金属排的内侧或外侧；所述上法兰的内侧向下法兰延伸形成有包围在动触头和/或导电杆外周的屏蔽筒，屏蔽筒的底部与下法兰之间由绝缘连接件密封，所述绝缘连接件的顶部抵接屏蔽筒的底端，所述绝缘连接件的底部抵接下法兰的上表面。

可选的，如上任一所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其中，所述金属连接件为同时与上法兰及下法兰外周密封连接的金属筒；所述上法兰的内侧向下法兰延伸形成有包围在动触头和/或导电杆外周的屏蔽筒，屏蔽筒的底部与下法兰之间设置有绝缘间隙，绝缘间隙中填充有绝缘气体。

可选的，如上任一所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其中，所述气体绝缘罐体与中性点出线油气套管密封连接，所述公共端导体通过中性点出线油气套管内的油气套管连接导体与变压器中性点电连接。

有益效果

首先，本申请利用金属外壳形成密封腔体以容纳动触头、动侧球头以及分别包围在其导电结构外周的感应线圈，并对其提供气体绝缘。动静触头相接触时，或动侧球头、静侧球头之间距离低于放电间隙时，公共端导体中的变压器中性点电压可相应通过电接触或放电过程释放。由此，设置在动触头或动侧球头导电结构外周的感应线圈能够相应地感应触头或球头导电结构内所通过的变压器中性点的接地电流。由此，本申请可通过集成化的独立电器结构将变压器中性点过电压保护接地用隔离开关、放电间隙与相应的电流互感器集成为一体，缩小部件尺寸，减小绝缘距离从而在缩小电器所占安装空间的同时提供更高安全性能。

其次，本申请在金属外壳所形成的密封腔体中通过气体绝缘技术实现对变压器中性点过电压保护用隔离开关和放电间隙的隔离防护。采用SF6作为绝缘介质，能够有效缩小变压器的绝缘距离，并保证放电间隙、触头间隔离间隙不受周围大气条件影响，以减少变压器设备占地面积和对安装空间的要求，节约设备用地和安装成本。

尤其值得注意的是，本专利通过对金属外壳内部接地回路的优化，能够利用绝缘介质隔离阻断感应线圈内周的电通路，从而保证感应线圈只感应变压器中性点过电压保护用隔离开关接地时或放电间隙放电时单向通过动触头或导电杆的接地电流，而不会受回流电通路信号的干扰。由此，本身在将隔离开关、放电间隙与气体绝缘电流互感器集成为一体提高空间利用率的同时，还能够保证感应线圈能够有效感应电流信号，压缩设备安装空间，满足集约化变电站的安装需求。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1是本申请的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器关断状态下的剖视图；

图2是本申请中另一种隔离开关结构在导通状态下的剖视图；

图3是本申请中另一种放电间隙结构在放电状态下的剖视图

图4是本申请应用于变压器中性点实现过电压保护的电路原理图；

图中，1表示中性点出线油气套管；2表示油气套管连接导体；3表示公共端导体；31表示气体绝缘罐体；32表示手孔；4表示静侧球头；5表示动侧球头；6表示导电杆；7表示间隙侧感应线圈；8表示间隙距离调节部件；9表示开关状态操动机构；91表示开关控制电机；92表示操动机构外壳；93表示开关驱动齿轮；10表示开关侧感应线圈；11表示动触头；12表示触头导向部件；121表示绝缘连接件；122表示动触头屏蔽罩；13表示静触头；14表示罐式避雷器；23表示开关静侧部分；24表示间隙静侧部分；110表示开关侧接地腔体；111表示开关侧端盖；112表示动触头座；113开关侧上法兰；114傲视开关侧下法兰；210表示间隙侧接地腔体；211表示间隙侧端盖；212表示导电杆座；213表示间隙侧上法兰；214表示间隙侧下法兰；16表示动侧球头导向座。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“内、外”的含义指的是相对于变压器中性点过电压保护用组合电器本身而言，由其金属外壳外指向内部感应线圈中心的方向为内，反之为外；而非对本申请的装置机构的特定限定。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本申请中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对变压器中性点过电压保护用组合电气时，由公共端导体指向操动机构的方向即为上，反之即为下，而非对本申请的装置机构的特定限定。

图1为根据本申请的一种变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其安装在变压器箱体之外，与变压器30中中性点所引出的中性点出线油气套管1进行电气连接，所有元件采用SF6气体绝缘方式以减少绝缘距离、压缩部件所占空间，并保证电器部件运行不受外界气象条件因素影响。

该组合电器包括气体绝缘的间隙机构24以提供放电间隙，还包括开关机构23以及避雷器14作为该组合电器的一部分。根据实际需要，可灵活地配置这三种结构中的一种或多种的组合。配置的间隙机构或接地用隔离开关机构分别与电流互感器感应线圈23、24复合在一起，以便于测量间隙放电电流或直接接地电流。具体结构可参见图1所示，其可设置为包括：

公共端导体3，其设置在气体绝缘罐体31中，通过中性点出线油气套管1与变压器中性点电连接，其中，气体绝缘罐体31的端部可具体设置为与中性点出线油气套管1密封连接，而其内部的公共端导体3则可通过中性点出线油气套管1内的油气套管连接导体2与变压器中性点电连接；

金属外壳，其与内部填充有SF6等绝缘气体提供气体绝缘的所述气体绝缘罐体31密封连接并通过相互密封连接的外壳共同接地，金属外壳与气体绝缘罐体31内部连通，共同提供接地保护和绝缘隔离；

间隙机构，其设置在金属外壳内，具有由公共端导体3连接至金属外壳的间隙放电电通路，以及设置在所述间隙放电电通路中导电杆外周的间隙侧感应线圈7，导电杆贯穿通过电流互感器的内部，能够通过间隙侧感应线圈7感应间隙放电电通路内放电过程所通过的放电电流；

开关机构，其既可选独立设置在单独的金属外壳所构成的腔体内，也可与间隙机构一并由同一外壳实现密封和接地，该开关机构内设置能够由公共端导体3连接至金属外壳的开关接地电通路，此外，该开关机构还可在所述开关接地电通路中动触头的外周设置开关侧感应线圈10，并将动触头穿过电流互感器的内部，由此，保障开关侧感应线圈10能够感应开关接地电通路内所通过的接地电流。

本申请还可进一步在气体绝缘罐体31下设罐式避雷器14，通过设置其与所述气体绝缘罐体31密封连接并共同接地，而在变压器中性点的电压达到规定值时，通过避雷器中流过的电荷，限制中性点过电压幅值，实现过电压保护。

由此，本申请的组合电器可通过金属外壳所形成的气体绝缘环境将变压器中性点过电压保护用隔离开关触头结构、球头放电间隙、与电流互感器集成为一体，通过金属外壳和气体绝缘罐体31内部所充SF6气体提供气体绝缘。这种集成方式既节省了器件本身所占用的空间，还能通过采用SF6作为绝缘介质，将器件所要求的绝缘距离缩小，保障间隙距离值不受周围大气条件限制，并进一步降低整体变压器系统所占用空间。

图1所示的实现方式为例，上述变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器可将所述金属外壳分开设置为包括一开关侧接地腔体110和一间隙侧接地腔体210。开关侧接地腔体110和间隙侧接地腔体210分别与气体绝缘罐体31两端连通或者分别与两节相互电连接的气体绝缘罐体31相连通。由此可单独在所述开关侧接地腔体110内部容纳开关机构，而单独在间隙侧接地腔体210内部容纳间隙机构，通过两个相互独立的气体绝缘腔体将开关机构与间隙机构相互间隔开，以确保开关机构和间隙机构能够相互独立地与公共端导体3导通或断开。

其中，开关侧接地腔体110内的开关接地电通路可具体至为包括：

静触头13，其与公共端导体3固定电连接；

动触头11，其上部通过动触头座112与金属外壳中的隔离开关外壳滑动电连接，即，通过滑动接触实现与金属外壳之间的电连接，其下部可通过触头导向部件12的导向而限制为仅在竖直方向上相对静触头上下滑动。当所述动触头11沿金属外壳滑动至底部极限位置时其底端与静触头13电接触，此时，由于开关侧感应线圈10套设在动触头11的外周，因此其得以感应单向从动触头11内通过的接地电流；而当所述动触头11沿金属外壳滑动至顶部极限位置时其底端与静触头13脱离电接触，开关侧感应线圈10内无感应电流通过。

而与之类似的，间隙侧接地腔体210内的间隙放电电通路则可具体设置为包括：

静侧球头4，其与公共端导体3固定电连接；

动侧球头5，其设置位于金属外壳内且位于静侧球头4的上方；

导电杆6，其底部与动侧球头5固定连接形成导电通路并通过动侧球头导向座限制为正对静侧球头上方，其上部通过导电杆座212与金属外壳中所设的间隙侧端盖211滑动接触以实现电连接；

由此，当所述导电杆6沿金属外壳向下滑动时，动侧球头5与静侧球头4之间相互接近达到放电距离，球头之间电场击穿绝缘气体间隙放电，放电电流通过动侧球头5传导至导电杆6内形成放电电流，此时，由于间隙侧感应线圈7套设在导电杆6的外周，因此其得以感应单向从导电杆6内通过的放电电流；

而当所述导电杆6沿金属外壳向上滑动时，动侧球头5与静侧球头4之间距离超过放电距离，此时两球头之间通过腔体内部绝缘气体保持绝缘，间隙侧感应线圈7内部无感应电流通过。

上述动触头可通过设置在开关侧接地腔体110外侧顶端的开关状态操动机构9驱动而上下滑动；而动侧球头可独立通过设置在间隙侧接地腔体210外侧顶端的间隙距离调节组件8驱动而上下滑动。开关状态操动机构9和间隙距离调节组件8通常可通过电机带动齿轮、蜗杆等传动机构，从而驱动顶部与齿轮相啮合的动触头或导电杆相应的上下直线运动。

对于图1所示的组合电器而言，其开关侧感应线圈10和间隙侧感应线圈7需要分别通过开关侧金属外壳110和间隙侧金属外壳210分别构成线圈外侧的接地回路，以避免在感应线圈的内侧形成接地回路影响感应线圈对接地电流的感应。

对于开关侧感应线圈10，所述接地回路可设置为由以下导电部件连接形成：开关侧上法兰113，其设置在动触头11的中部外周，其顶部由开关侧端盖111密封，开关侧上法兰113内部在动触头11与开关侧端盖111之间设置导电的动触头座；开关侧下法兰114，其与气体绝缘罐体31密封连接，设置在开关侧感应线圈10的下方；金属连接件，其具体可设置为通过包围在开关侧感应线圈10外周的线圈外罩阻挡外部杂物，并通过同时与上法兰及下法兰稳定电连接的跨接金属排，将接地电流通过动触头座、隔离开关外壳111、开关侧上法兰113、跨接金属排从线圈外侧引导至开关侧下法兰114实现接地；或者设置为开关侧感应线圈10外周的金属筒，将接地电流通过动触头座、隔离开关外壳111、开关侧上法兰113、金属筒从线圈外侧引导至开关侧下法兰114实现接地。其中，跨接金属排可任选设置于线圈外罩的内侧或外侧。

而对于间隙侧感应线圈7，所述接地回路可设置为由以下导电部件连接形成：间隙侧上法兰213，其设置在导电杆6的中部外周，其顶部由间隙侧端盖211密封，间隙侧上法兰213内部在导电杆6与间隙侧端盖211之间设置导电的导电杆座212；间隙侧下法兰214，其与气体绝缘罐体31密封连接，设置在间隙侧感应线圈7的下方；金属连接件，其具体可设置为通过包围在间隙侧感应线圈7外周的线圈外罩阻挡外部杂物，以及上法兰及下法兰稳定电连接的跨接金属排，将接地电流通过动触头座、间隙侧端盖211、间隙侧上法兰213、跨接金属排从线圈外侧引导至间隙侧下法兰214实现接地；或者设置为开关侧感应线圈7外周的金属筒，将接地电流通过动触头座、间隙侧端盖211、间隙侧上法兰213、金属筒从线圈外侧引导至间隙侧下法兰214实现接地。其中，跨接金属排可任选设置于线圈外罩的内侧或外侧。

以开关侧为例，间隙侧与之类似，上述结构中的动触头座可设置为包围在动触头的上部外周，并与动触头之间通过螺旋弹簧等连接结构滑动连接，动触头座至少在内周与动触头直接接触的位置设置为金属材质以通过滑动接触实现电气连接，动触头一般还可在顶部通过金属连接结构与金属外壳上部的端盖实现固定并保持相同电位，并由此将动触头保持在接地电位，以为变压器中心点提供接地保护。

由此，本申请的组合电器可分别通过感应线圈相应的感应动触头或导电杆内部所通过的接地电流或放电电流，测量其内部导体的电流量。动触头座、端盖以及电流互感器的上法兰三者之间通过固定接触实现电气连接。

感应线圈所组成的电流互感器，其可将上法兰的内部向下延长形成屏蔽筒，线圈围绕在屏蔽筒外侧实现固定，屏蔽筒为线圈结构提供支撑，屏蔽筒下端设置滑动导向部件提供对动触头或导电杆滑动方向的限位，引导其以垂直上下滑动方式接近下方的公共端导体。

对于图1所示实现方式，一般还可在该屏蔽筒与下法兰之间设置绝缘件连接件121，使绝缘连接件121的顶部抵接屏蔽筒的底端，并使所述绝缘连接件121的底部抵接下法兰的上表面，通过绝缘连接件的阻隔保证屏蔽筒向下不能形成外壳回流，从而保证线圈内部只具有通过隔离开关动触头或导电杆的电流，并且该绝缘连接件121还可在法兰与屏蔽筒之间形成密封的绝缘气室，保证SF6气体被封闭在屏蔽筒内，保护触头结构处于绝缘介质中，具有可靠绝缘距离；线圈外侧，可进一步的在上法兰与下法兰之间设置线圈外罩和跨接金属排而保护线圈不直接裸露于大气中，跨接金属排提供上下法兰之间的接地电连接，能够在线圈外侧形成接地回路；下法兰与下部罐体之间通过焊接或密封螺栓等固定接触结构实现电气连接。动触头底部导向部件外还可设置金属材质的动触头屏蔽罩122以便与开关上部动侧、中性点引出端静侧两边的电场强度配合，屏蔽动触头与屏蔽筒之间电场，避免动触头因底部毛刺产生放电。若动触头底部导向部件外表面足够光滑，上述动触头屏蔽罩也可被省略，而不会影响本申请器件性能。

其他实现方式下，以图2所示接地开关或图3所示间隙侧结构为例，为保证金属外壳仅在感应线圈的外侧形成接地回路，而在感应线圈与动触头或内部导电杆之间无法形成接地回路影响感应线圈对接地电流的感应，上述接地回路还可设置为由以下导电部件连接形成：

上法兰6，其设置在动触头11中部外周，密封设置在感应线圈7的顶部；

下法兰11，其与变压器中性点的引出端外壳密封连接，设置在感应线圈7的下方；

密封金属筒，其通过金属筒状结构密封连接在上法兰与下法兰之间，可同时与上法兰及下法兰稳定电连接，提供接地保护，并具有足够密封性能能够保证线圈所处SF6气体不外泄；

金属筒的实现方式下，上法兰的内侧依旧可向下法兰延伸形成有包围在动触头或导电杆外周的屏蔽筒，屏蔽筒的底部与下法兰之间由密封在金属外壳及中性点的引出端外壳内的绝缘气体作为绝缘介质实现电隔离，只要两者间隔距离达到电场强度要求即可省去上一实现方式中的绝缘连接件121结构。

由此，变压器中性点需要直接接地时，开关控制电机91运转，带动操动机构外壳92内部的开关驱动齿轮转动，从而啮合带动动触头向下运动。图2中动触头可贯穿所述动触头座和动触头导向座，通过动触头导向座引导而向下插入与公共端导体相连的隔离开关静侧触头中，并在此滑动过程中通过动触头导向座引导所述动触头11使其底端正对公共端导体15的上方，实现与动触头座、金属外壳、电流互感器上法兰实现电气连接，再经金属筒与电流互感器下法兰、气体绝缘罐体接入接地网，从而实现变压器中性点气体绝缘组合电器的直接接地。由于感应线圈内部仅动触头结构具有单一方向的接地电流，因此其可通过接地电流所触发的感应电流实现对通过隔离开关动触头的电流值的检测。

除上述气体绝缘或绝缘连接件方式外，为避免动触头底部导向座毛刺影响电场分布，避免触头位置绝缘气体在毛刺附近被击穿，上述开关结构中还可进一步在动触头导向部件下端外部设置动触头屏蔽罩122，动触头屏蔽罩122一般选择金属材质具有光滑表面还可进一步为动触头提供信号屏蔽。

配合于上述动侧部分和电流互感器部分，开关侧和间隙侧下部连接变压器中性点引出端的开关静侧部分23和间隙静侧部分可通过静触头14和静侧球头连接公共端导体15实现变压器中性点与动触头、动侧球头之间的电连接。以隔离开关为例，间隙侧结构与之类似，静侧触头安装在变压器中性点油气套管引出的公共端导体上，位于变压器中性点引出端外壳所形成的气体绝缘罐体内部。该罐体还可进一步在靠近静侧的罐体下部，即，变压器中性点的引出端外壳的底部设置手孔32，手孔的开设方向可正对所述公共端导体15，位于动触头11的下方以便于观察与检修触头结构。

由此，本发明通过间隙控制导电杆穿过电流互感器内部；在间隙控制导电杆上部安装间隙距离调节部件，下部安装间隙动侧球头；将间隙静侧球头安装在公共端导体上，与间隙动侧球头实现间隙配合，可在按照规定电压值需要进行过电压保护时，利用间隙距离调节部件带动导电杆与动侧球头上下运动，以控制间隙距离，实现不同电压值的过电压保护。当中性点处电压大于规定的电压值时，动侧与静侧球头通过绝缘气体间隙放电，电流依次通过公共端导体、静侧球头、动侧球头、导电杆、导电杆座，再由导电杆座经金属外壳进行接地，从而实现变压器中性点气体绝缘组合电器的过电压保护，并由电流互感器测量经过导电杆的间隙放电电流值。

对于开关侧，本申请将隔离开关动触头穿过电流互感器内部；在动触头上部安装隔离开关操动部件，下部安装动侧屏蔽与导向部件；将隔离开关静侧触头安装在公共端导体上；并在隔离开关分闸时，设置动侧屏蔽筒与静侧触头绝缘配合，以使得操动机构带动动触头经过导向部件实现直线运动时，能将动触头插入静侧触头后，实现中性点直接接地。由此，若公共端导体中的电压大于零，则其可通过开关侧结构合闸而将电流依次通过公共端导体、静侧触头、动触头、动触头座，再由动触头座经外壳进行接地，从而实现变压器中性点气体绝缘组合电器的直接接地保护，并由电流互感器测量经过动触头的电流值。

综上，本申请的上述组合电器具有如下优势：

1，本申请所提供的组合电气将开关结构和间隙放电结构的动侧、静侧、电流互感器集成为一体结构，将其同置于SF6绝缘气体中，能在实现直接接地或放电保护的同时，测量接地电流或放电电流，占用空间更小，并且绝缘性能不受外部气候影响，更为安全稳定；

2，本申请所提供的接地用隔离开关的动触头、动触头座、隔离开关外壳、上法兰在电流互感器线圈内部形成接地电流通路，再由上法兰、金属连接件、下法兰在电流互感器线圈外部形成接地通路，最后由气体绝缘罐体接入接地网，以保证本申请的金属外壳能够稳定接地以提高整体隔离开关结构的安全性。通过调节动触头向下运动插入静侧触头，可以实现变压器中性点气体绝缘组合电器的直接接地，实现过电压保护；

3，本申请所提供的放电间隙的动侧球头、导电杆、导电杆座、间隙侧端盖、上法兰在电流互感器线圈内部形成放电电流通路，再由上法兰、金属连接件、下法兰在电流互感器线圈外部形成接地通路，最后由气体绝缘罐体接入接地网，以保证本申请的金属外壳能够稳定接地以提高整体放电间隙结构的安全性。通过调节动侧球头与静侧球头的间隙距离，可以实现变压器中性点气体绝缘组合电器在规定电压值下实现过电压放电保护；

4，本申请所提供的接地用隔离开关的动触头导向座和动侧球头导向座安装在电流互感器的屏蔽筒上 ，可引导长度较长的动触头或导电杆直线运动伸入气体绝缘罐体内部准确抵接静触头或触发静侧球头放电形成变压器中性点的接地通路，导通或放电过程中本申请金属外壳可通过密封金属筒或跨接金属排接入接地网中，保护器件外部不带电，提高器件安全性能；

5，本申请所提供的接地用隔离开关的动触头屏蔽罩安装在动触头导向座上，可便于实现动侧与静侧的电场强度配合作用 ；

6，本申请所提供的接地用隔离开关及间隙放电结构的静侧安装在变压器中性点油气套管引出的公共端导体上，安装位置的罐体下部还设置检修手孔。本申请通过将开关结构和间隙放电结构的动侧与静侧分开布置，可利用静侧下部的检修手孔方便观察、维护上部开关结构或放电结构。

以上仅为本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其特征在于，包括：

公共端导体（3），其设置在气体绝缘罐体（31）中，与变压器中性点电连接；

金属外壳，其与所述气体绝缘罐体（31）密封连接并共同接地；

开关机构，其设置在金属外壳内，具有由公共端导体（3）连接至金属外壳的开关接地电通路，以及包围在所述开关接地电通路外周的开关侧感应线圈（10），用于感应开关接地电通路内所通过的接地电流；

间隙机构，其设置在金属外壳内，具有连接至金属外壳的间隙放电电通路，以及设置在所述间隙放电电通路外周的间隙侧感应线圈（7），用于感应间隙放电电通路内所通过的与公共端导体之间的放电电流；

罐式避雷器（14），其与所述气体绝缘罐体（31）密封连接并共同接地。

2.如权利要求1所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其特征在于，所述金属外壳包括开关侧接地腔体（110）、间隙侧接地腔体（210）和气体绝缘罐体（31），开关侧接地腔体（110）和间隙侧接地腔体（210）分别与气体绝缘罐体（31）相连通，并且所述开关侧接地腔体（110）和间隙侧接地腔体（210）分别在其内部单独容纳所述开关机构和间隙机构；

所述开关机构与间隙机构相互独立地与公共端导体（3）形成电通路或断开。

3.如权利要求1所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其特征在于，所述开关接地电通路包括：

静触头（13），其与公共端导体（3）固定连接；

动触头（11），其上部与金属外壳之间滑动电连接，所述动触头（11）沿金属外壳滑动至下端极限位置时其底端与静触头（13）电接触，所述动触头（11）沿金属外壳滑动至上端极限位置时其底端与静触头（13）脱离电接触。

4.如权利要求3所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其特征在于，所述开关侧感应线圈（10），其设置在动触头（11）的外周，动触头（11）贯穿所述开关侧感应线圈（10），开关侧感应线圈（10）用于感应单向从动触头（11）内通过的接地电流。

5.如权利要求1所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其特征在于，所述间隙放电电通路包括：

静侧球头（4），其与公共端导体（3）固定连接；

动侧球头（5），其位于金属外壳内且位于静侧球头（4）的上方；

导电杆（6），其底部与动侧球头（5）固定连接，其上部与金属外壳之间滑动电连接，且所述动侧球头（5）及静侧球头（4）均设置于绝缘气体中；

所述导电杆（6）沿金属外壳向下滑动时，动侧球头（5）与静侧球头（4）之间间隙距离减小，球头间放电电压阈值降低；

所述导电杆（6）沿金属外壳向上滑动时，动侧球头（5）与静侧球头（4）之间间隙距离增加，球头间放电电压阈值增大；

球头间电压超出放电电压阈值时绝缘气体被击穿，放电电流通过动侧球头（5）传导至导电杆（6）并泄放至接地回路。

6.如权利要求5所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其特征在于，所述间隙侧感应线圈（7），其设置在导电杆（6）的外周，导电杆（6）贯穿所述间隙侧感应线圈（7），间隙侧感应线圈（7）用于感应单向从导电杆（6）内通过的放电电流。

7.如权利要求1所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其特征在于，所述金属外壳仅在开关侧感应线圈（10）和间隙侧感应线圈（7）的外侧形成有接地回路；

所述接地回路由以下导电部件连接形成：

上法兰，其设置在动触头（11）和/或导电杆（6）的中部外周，密封设置在开关侧感应线圈（10）和/或间隙侧感应线圈（7）的顶部；

下法兰，其与气体绝缘罐体（31）密封连接，设置在开关侧感应线圈（10）和/或间隙侧感应线圈（7）的下方；

金属连接件，其同时与上法兰及下法兰稳定电连接。

8.如权利要求7所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其特征在于，所述金属连接件为上下两侧分别与上下法兰电连接的跨接金属排，所述开关侧感应线圈（10）和/或间隙侧感应线圈（7）的外周还设置有线圈外罩，所述线圈外罩任选设置于跨接金属排的内侧或外侧；

所述上法兰的内侧向下法兰延伸形成有包围在动触头（11）和/或导电杆（6）外周的屏蔽筒，屏蔽筒的底部与下法兰之间由绝缘连接件（121）密封，所述绝缘连接件（121）的顶部抵接屏蔽筒的底端，所述绝缘连接件（121）的底部抵接下法兰（11）的上表面。

9.如权利要求7所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其特征在于，所述金属连接件为同时与上法兰及下法兰外周密封连接的金属筒；

所述上法兰的内侧向下法兰延伸形成有包围在动触头（11）和/或导电杆（6）外周的屏蔽筒，屏蔽筒的底部与下法兰之间设置有绝缘间隙，绝缘间隙中填充有绝缘气体。

10.如权利要求1所述的变压器中性点过电压保护气体绝缘组合电器，其特征在于，所述气体绝缘罐体（31）与中性点出线油气套管（1）密封连接，所述公共端导体（3）通过中性点出线油气套管（1）内的油气套管连接导体（2）与变压器中性点电连接。

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