固体绝缘隔离接地开关装置及其固封单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种固体绝缘隔离接地开关装置及其固封单元，包括具有密闭空腔的固体绝缘壳体，该壳体上设置有三相隔离接地开关单元，每相单元包括设置在壳体上的两个主回路接线端和一个固封在壳体体壁内的接地真空灭弧室以及一个位于空腔内的刀闸，接地真空灭弧室的静端朝向空腔，静端的端部固设有伸入空腔的隔离静端，接地真空灭弧室的动端伸出壳体外形成接地端；所述刀闸的铰接端铰接在第一主回路接线端上，第二主回路接线端和所述隔离静端均位于刀闸的接触端的摆动轨迹上并与刀闸接触端通断配合，所述壳体上转动装配有驱动三个刀闸摆动的两工位隔离开关操作轴，操作轴的动力输入端位于壳体外。本发明具备高接地短路故障电流关合能力。
【专利说明】固体绝缘隔离接地开关装置及其固封单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于中压固体绝缘环网柜的隔离接地开关装置。
【背景技术】
[0002]近几年，在中压开关领域出现了一种固体绝缘环网柜，固体绝缘环网柜是采用固体绝缘材料作为主绝缘介质的开关设备，固体绝缘环网柜具有体积小，绝缘强度高，耐环境性能优良、环境友好型等特点，是中压开关设备的一个重要发展方向，但目前隔离开关和接地开关一直影响着固体绝缘环网柜的小型化和高可靠性发展步伐，国家电网公司发布的QG/DW 730《12kV固体绝缘环网柜技术条件》对中压固体绝缘环网柜用隔离接地开关装置提出了更高的要求。
[0003]目前现有的中压固体绝缘环网柜用隔离接地开关装置根据结构形式和断口绝缘介质的不同主要有三种:一种是三工位真空隔离接地开关，由于采用了真空断口使该类三工位真空隔离接地开关结构非常紧凑，并具备环境适应能力强的优点；但是现有三工位真空开关管对操动机构性能要求很高造成操动机构结构复杂且可靠性低，隔离断口距离小和断口不可见特点造成用户对其接受度极低，因此这类三工位真空隔离接地开关没有被广泛采用。第二种是空气断口的直动式三工位隔离接地开关，该类三工位隔离接地开关通过齿轮齿条或者螺母丝杠传动机构驱动对应的动触头完成接通、隔离及接地功能，性能稳定可靠、制造工艺简单且模块化程度高；但是该类空气断口的直动式三工位隔离接地开关体积大，且齿轮齿条或者螺母丝杠传动机构不能驱动动触头实现快速关合短路故障电流功能，所以接地开关不具备短路故障电流关合能力，固体绝缘环网柜采用该类隔离接地开关时需要通过主开关关合短路故障电流，造成操作繁琐且联锁复杂。第三种是空气断口的旋转式三工位隔离接地开关，该类三工位隔离接地开关通过操作轴带动拐臂旋转一定角度完成隔离接地开关的接通、隔离及接地功能，整体性能稳定可靠、隔离刀闸制造工艺简单且模块化程度高，但是该类空气断口的旋转式三工位隔离接地开关体积大，隔离刀闸长转动惯量大，要实现快速关合短路故障电流的功能就对操作轴和操动机构提出了很高的要求且不容易实现，至今还未出现一个具有关合短路故障电流功能的成功案例。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种具有关合短路电流能力的固体绝缘隔离接地开关装置。本发明同时提供该固体绝缘隔离接地开关装置的固封单元。
[0005]为实现上述目的，本发明固体绝缘隔离接地开关装置采用如下技术方案:固体绝缘隔离接地开关装置，包括具有密闭空腔的固体绝缘壳体，该壳体上设置有三相隔离接地开关单元，每相单元包括设置在壳体上的两个主回路接线端和一个固封在壳体体壁内的接地真空灭弧室以及一个位于空腔内的刀闸，接地真空灭弧室的静端朝向空腔，静端的端部固设有伸入空腔的隔离静端，接地真空灭弧室的动端伸出壳体外形成接地端；所述刀闸的铰接端铰接在第一主回路接线端上，第二主回路接线端和所述隔离静端均位于刀闸的接触端的摆动轨迹上并与刀闸接触端通断配合，所述壳体上转动装配有驱动三个刀闸摆动的两工位隔离开关操作轴，操作轴的动力输入端位于壳体外。
[0006]所述接地真空灭弧室为两工位真空灭弧室。
[0007]所述第二主回路接线端和接地真空灭弧室均位于第一主回路接线端对侧的壳体体壁上。
[0008]所述固体绝缘壳体的外表面具有导电或半导电屏蔽层。
[0009]本发明固体绝缘隔离接地开关装置的固封单元采用如下技术方案:固体绝缘隔离接地开关装置的固封单元，包括具有密闭空腔的固体绝缘壳体，该壳体上设置有两个主回路接线端和一个固封在壳体体壁内的接地真空灭弧室以及一个位于空腔内的刀闸，接地真空灭弧室的静端朝向空腔，静端的端部固设有伸入空腔的隔离静端，接地真空灭弧室的动端伸出壳体外形成接地端；所述刀闸的铰接端铰接在第一主回路接线端上，第二主回路接线端和所述隔离静端均位于刀闸的接触端的摆动轨迹上并与刀闸接触端通断配合，所述壳体上设有用于转动装配驱动刀闸摆动的两工位隔离开关操作轴的轴孔，所述刀闸的铰接端上设有供与所述两工位隔离开关操作轴传动连接的连接结构。
[0010]所述接地真空灭弧室为两工位真空灭弧室。
[0011]所述第二主回路接线端和接地真空灭弧室均位于第一主回路接线端对侧的壳体体壁上。
[0012]所述固体绝缘壳体的外表面具有导电或半导电屏蔽层。
[0013]本发明采用固体绝缘壳体作支撑体并形成了一个密闭空腔，由两个主回路接线端、刀闸、隔离开关操作轴及隔离静端组成隔离开关，通过真空灭弧室接地。隔离开关位于空腔内部，隔离开关断口为空气断口，隔离开关具有对主回路和接地回路的双重隔离功能；使用时，通过操动隔离开关操作轴驱动刀闸摆动完成隔离开关接通、隔离，通过操动接地真空灭弧室分合闸实现接地回路的分断与关合，该结构不论是和直动式空气断口接地开关还是旋转刀闸式空气断口接地开关相比，本发明不但能够有效减小接地开关的占用空间，而且可靠性更高，接地真空灭弧室具有很强的短路故障电流关合能力。另外，接地真空灭弧室封固封在绝缘壳体体壁内，被固体绝缘材质所包围，使得固体绝缘壳体形成一个密闭型腔且界面绝缘的结构，这样在使用时能够降低固体绝缘环网柜的整体局放量，提高隔离接地开关装置的电气性能。本发明的隔离接地开关装置具有接通、隔离、接地三种功能，结构简单、可靠性高、通用性好、耐环境性好、小型化且具备高接地短路故障电流关合能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明固体绝缘隔离接地开关装置一种实施例的接通状态示意图；
图2是图1装置的隔离状态示意图；
图3是图1装置的接地状态示意图。
【具体实施方式】
[0015]本发明固体绝缘隔离接地开关装置的实施例见图1-图3所示，该实施例中包括具有密闭空腔的固体绝缘壳体1，该壳体上设置有三相隔离接地开关单元，每相单元包括有隔离开关2和接地真空灭弧室3，隔离开关2包括设置在壳体I上的两个主回路接线端2-1和2-4以及位于空腔内部的刀闸2-2，刀闸的一端铰接在第一主回路接线端2-4上，壳体I上转动装配有驱动三个刀闸摆动的两工位隔离开关操作轴2-3，该操作轴与三个刀闸的铰接轴线同轴，三个刀闸的铰接端与操作轴2-3传动连接，操作轴2-3的动力输入端位于壳体外。
[0016]接地真空灭弧室3为两工位接地专用真空灭弧室，其被固封在固体绝缘壳体体壁内部被绝缘体包围，接地真空灭弧室的静端即接地开关静触头3-1朝向空腔设置，静触头3-1的端部固设有伸入空腔的隔离静端2-5，接地真空灭弧室的动端即接地开关的动触头3-2伸出壳体外形成接地端3-3，该端用于与接地开关操作轴传动连接直接驱动接地开关动触头3-2实现接地真空灭弧室3分合闸以实现接地回路的分断和关合。第二主回路接线端2-1和隔离静端2-5均位于刀闸接触端的摆动轨迹上，隔离开关操作轴2-3转动驱动刀闸2-2在第二主回路接线端2-1和隔离静端2-5之间摆动并与之通断配合实现隔离开关2接通、隔离。
[0017]本实施例中，第一主回路接线端2-4设置在壳体的下侧体壁上，第二主回路接线端2-1和接地真空灭弧室3均设置于壳体的上侧体壁上，这样可以减小刀闸的旋转角度；隔离开关2为两工位慢速旋转刀闸，操作轴2-3驱动隔离刀闸2-2旋转一定角度即可完成隔离开关2的接通、隔离，旋转角度小、操作力小且容易实现150mm的空气绝缘端口距离，降低了隔离开关操动机构的设计难度和加工成本，提高了装置的可靠性和可行性。当然，在其他实施例中，第二主回路接线端2-1和接地真空灭弧室3也可以分别设置在固体绝缘壳体的相邻体壁上。
[0018]本实施例中，固体绝缘壳体I由绝缘材料浇注而成，它有一个侧盖结构，在装配刀闸完毕后合上形成一个密闭腔体结构，保证了隔离接地开关装置不受外部环境的影响，使隔离接地开关装置可以在污秽和凝露比较严重的环境条件下可靠工作。
[0019]本实施例中，固体绝缘壳体I的绝缘材料外表面上喷涂有导电或半导电屏蔽层并连通后可靠接地，保证了人可触及的部位可靠接地，从而保证了检修人员等的人身安全。
[0020]上述固体绝缘隔离接地开关装置具有接通、隔离、接地三种功能，其工作过程如下:
图1所示为接通状态，隔离开关2合闸、接地真空灭弧室3分闸，隔离开关操作轴2-3逆时针旋转一定角度驱动刀闸2-2与主回路接线端2-1接触，此状态主回路接通，同时主回路对接地回路形成一个空气隔离端口且接地开关处于分闸状态，具有很高的安全性。
[0021]图2所示为隔离状态，隔离开关2分闸、接地真空灭弧室3分闸，隔离开关操作轴2-3顺时针旋转一定角度驱动刀闸2-2与隔离静端2-5接触，此状态主回路处于隔离状态，接地开关处于分闸状态。
[0022]图3所示为接地状态，隔离开关2分闸、接地真空灭弧室3合闸，接地开关操作轴驱动接地开关动触头3-2向下移动与接地开关静触头3-1接触，此状态主回路处于隔离状态，接地开关处于合闸状态。
[0023]本发明固体绝缘隔离接地开关装置的固封单元的实施例:该固封单元是源自三相的固体绝缘隔离接地开关装置结构、自成一个独立的单相结构的装置，该装置是在一个独立的具有密闭空腔的固体绝缘壳体上设置单相隔离接地开关，该单相隔离接地开关的结构与上述固体绝缘隔离接地开关装置实施例中的隔离接地开关单元结构相同，本实施例与固体绝缘隔离接地开关装置的不同之处在于，该壳体上没有装配隔离开关操作轴，但是在其固体绝缘壳体上设有用于转动装配驱动刀闸摆动的两工位隔离开关操作轴的轴孔，刀闸的铰接端上也设有供与两工位隔离开关操作轴传动连接的连接结构，轴孔结构和连接结构可以采用现有已知技术实现。
【权利要求】
1.固体绝缘隔离接地开关装置，其特征在于:包括具有密闭空腔的固体绝缘壳体，该壳体上设置有三相隔离接地开关单元，每相单元包括设置在壳体上的两个主回路接线端和一个固封在壳体体壁内的接地真空灭弧室以及一个位于空腔内的刀闸，接地真空灭弧室的静端朝向空腔，静端的端部固设有伸入空腔的隔离静端，接地真空灭弧室的动端伸出壳体外形成接地端；所述刀闸的铰接端铰接在第一主回路接线端上，第二主回路接线端和所述隔离静端均位于刀闸的接触端的摆动轨迹上并与刀闸接触端通断配合，所述壳体上转动装配有驱动三个刀闸摆动的两工位隔离开关操作轴，操作轴的动力输入端位于壳体外。
2.根据权利要求1所述的固体绝缘隔离接地开关装置，其特征在于:所述接地真空灭弧室为两工位真空灭弧室。
3.根据权利要求1或2所述的固体绝缘隔离接地开关装置，其特征在于:所述第二主回路接线端和接地真空灭弧室均位于第一主回路接线端对侧的壳体体壁上。
4.根据权利要求1或2所述的固体绝缘隔离接地开关装置，其特征在于:所述固体绝缘壳体的外表面具有导电或半导电屏蔽层。
5.固体绝缘隔离接地开关装置的固封单元，其特征在于:包括具有密闭空腔的固体绝缘壳体，该壳体上设置有两个主回路接线端和一个固封在壳体体壁内的接地真空灭弧室以及一个位于空腔内的刀闸，接地真空灭弧室的静端朝向空腔，静端的端部固设有伸入空腔的隔离静端，接地真空灭弧室的动端伸出壳体外形成接地端；所述刀闸的铰接端铰接在第一主回路接线端上，第二主回路接线端和所述隔离静端均位于刀闸的接触端的摆动轨迹上并与刀闸接触端通断配合，所述壳体上设有用于转动装配驱动刀闸摆动的两工位隔离开关操作轴的轴孔，所述刀闸的铰接端上设有供与所述两工位隔离开关操作轴传动连接的连接结构。
6.根据权利要求5所述的固体绝缘隔离接地开关装置的固封单元，其特征在于:所述接地真空灭弧室为两工位真空灭弧室。
7.根据权利要求5或6所述的固体绝缘隔离接地开关装置的固封单元，其特征在于:所述第二主回路接线端和接地真空灭弧室均位于第一主回路接线端对侧的壳体体壁上。
8.根据权利要求5或6所述的固体绝缘隔离接地开关装置的固封单元，其特征在于:所述固体绝缘壳体的外表面具有导电或半导电屏蔽层。
【文档编号】H02B1/16GK103681092SQ201310620235
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】王大为, 吴小钊, 王廷华, 师军伟, 李鹏, 汤清双, 张文凯, 白维正 申请人:国家电网公司, 许继集团有限公司, 许昌许继德理施尔电气有限公司