气体绝缘金属封闭开关设备及带电检测功能的盘式绝缘子的制作方法

本实用新型涉及电力系统技术领域，更具体地说，涉及一种气体绝缘金属封闭开关设备及带电检测功能的盘式绝缘子。

背景技术：

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS，GAS insulated SWITCHGEAR)包括断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等部件。GIS内部采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质，因其具有占地面积小、全封闭等特点，而被广泛应用于各级变电站中。

高压带电显示装置用于检测及显示开关设备是否带电，具备带电闭锁和带电显示故障诊断功能，被广泛使用在电力系统中。其能够为运行和检修人员提供被监测处主回路带电状态的信息，同时配合验电器等的使用，可有效防止电气设备的误操作，保障人身安全。

GIS设备的安全稳定运行对电网起到至关重要的作用，故而在GIS设备上合理设置带电显示装置尤其必要。GIS设备一次主回路电压及电流都较高，不易直接测量，一般使用电容感应式带电显示装置。

如图1所示，目前GIS设备通常采用电容感应式带电显示装置01，其由传感单元、控制单元、显示单元和连锁信号输出单元等部分组成。通过传感单元将高压电场信号转变成毫伏级电压小信号，控制单元根据输入的小信号的大小来判断高压部位是否带电，显示单元和连锁信号输出单元通常组合在一起安装在就地汇控柜中，提供警示信号并实现设备连锁。带电显示装置01传感单元通常安装在GIS设备外壳上，通过在外壳设置专用手孔，将传感单元先固定于盖板上，再通过盖板与外壳手孔法兰连接。盖板外侧安装一次侧端子盒，实现信号的传递及与GIS外壳的密封。

然而，上述GIS设备用带电显示装置传感单元采用外装方式，需在GIS设备外壳增加安装接口。对于当前126kV电压等级GIS设备普遍采用的三相共箱结构而言，要实现三相带电监测，就必须在每一相设置一个带电显示安装口。与此同时，当带电显示装置传感单元须在GIS设备不同位置布置时，需要对相应位置的外壳额外进行非标设计。另外，外装式传感单元通过盖板安装在GIS设备外壳上，必定会增加密封面数量，进而引入密封、防水、防尘等性能要求。对于现有GIS设备，内部通常充有0.4MPa～0.6MPa的SF6气体作为绝缘和灭弧介质。应尽可能减少密封面的数量从而保证密封性能，进而保持长期工况下GIS设备内部气压的稳定，保障GIS设备正常运行。上述形式的带电显示装置普遍成本较高，元件数量较多，需随GIS设备另行安装，且装配要求较高。

综上所述，如何有效地解决外装式带电检测装置需要开设安装孔影响密封性的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种带电检测功能的盘式绝缘子，该带电检测功能的盘式绝缘子的结构设计可以有效地解决外装式带电检测装置需要开设安装孔影响密封性的问题，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述带电检测功能的盘式绝缘子的气体绝缘金属封闭开关设备。

为了达到上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种带电检测功能的盘式绝缘子，包括：

外环法兰和固定在所述外环法兰内部的绝缘体；

嵌在所述绝缘体内部的至少一个导体柱，所述导体柱的长度方向平行于所述外环法兰的轴向；

与所述导体柱一一对应的至少一组带电检测组件，所述带电检测组件包括与所述导体柱间隔预设距离的感应金属件和一端与所述感应金属件电连接的感应探头，所述感应金属件嵌在所述绝缘体内部且在所述导体柱带电时产生电流信号，所述感应探头的另一端用于将所述电流信号输出。

优选地，上述带电检测功能的盘式绝缘子中，所述感应金属件为金属丝，所述带电检测组件还包括金属网板，所述金属丝固定在所述金属网板上，所述感应探头的一端与所述金属网板电连接。

优选地，上述带电检测功能的盘式绝缘子中，所述绝缘体通过浇注的方式固定在所述外环法兰内部，且所述导体柱、金属丝、金属网板和感应探头均通过浇注的方式与所述绝缘体形成一体。

优选地，上述带电检测功能的盘式绝缘子中，所述外环法兰的内壁上设置有多个沿周向分布的凹槽。

优选地，上述带电检测功能的盘式绝缘子中，所述金属丝为弧形金属丝，且其凹侧朝向所述导体柱；

所述金属网板为弧形网板，且其凹侧朝向所述导体柱。

优选地，上述带电检测功能的盘式绝缘子中，所述感应探头的另一端与所述绝缘体的外表面平齐，且所述感应探头的另一端设置有螺纹接口，用于与所述感应探头的另一端电连接的线缆的接头设置有螺纹连接柱。

优选地，上述带电检测功能的盘式绝缘子中，所述外环法兰上还设置有绝缘套，所述绝缘套用于将所述感应探头、线缆与所述外环法兰隔离。

优选地，上述带电检测功能的盘式绝缘子中，所述外环法兰上还设置有接线盒，所述接线盒罩设所述感应探头和绝缘套。

优选地，上述带电检测功能的盘式绝缘子中，所述导体柱的数量为三个且在同一圆周上均匀分布。

一种气体绝缘金属封闭开关设备，包括如上述中任一项所述的带电检测功能的盘式绝缘子。

带电检测组件的数量与导体柱的数量相同，并且至少一组带电检测组件与至少一个导体柱一一对应。上述带电检测组件包括感应金属件和感应探头。其中，感应金属件与导体柱间隔预设距离设置，并且金属感应件位于导体柱与外环法兰之间。金属感应件距外环法兰的最小距离小于导体柱距外环法兰的最小距离。即金属感应件位于导体柱的背离外环法兰的轴线的一侧。

感应探头的两端分别为第一端和第二端，感应探头的第一端与感应金属件电连接，该处需要说明的是感应探头的第一端与感应金属件之间可以直接电连接也可以间接电连接。上述间接电连接是指感应探头的第一端与感应金属件之间通过其它导体实现电连接。感应金属件嵌在绝缘体内部，并且感应金属件与绝缘体固定连接。当导体柱带电时，感应金属件内部产生电流信号，电流信号传递至感应探头，感应探头的第二端用于将上述电流信号输出。

应用上述实施例提供的带电检测功能的盘式绝缘子时，将盘式绝缘子固定安装在气体绝缘金属封闭开关设备，并且将气体绝缘金属封闭开关设备的一次导体与导体柱电连接，此时导体柱成为气体绝缘金属封闭开关设备的主回路导电载体。当气体绝缘金属封闭开关设备带电运行时，导体柱承载高电压和大电流，导体柱内的电压发生变化使得导体柱周围的磁场发生变化，此时处于导体柱周围的磁场内的感应金属件内部产生电流信号。上述电流信号传递至感应探头，并且上述电流信号经感应探头的第二端输出。进一步地，上述电流信号可以输出至气体绝缘金属封闭开关设备的显示装置，显示装置接收上述电流信号后进行显示，以说明气体绝缘金属封闭开关设备的一次导体处于带电状态。当气体绝缘金属封闭开关设备不带电运行时，感应金属件内部则不会产生电流信号。

上述实施例中，仅需要通过线缆或其它导体部件将感应探头的第二端与气体绝缘金属封闭开关设备本身的显示装置之间连接，以实现在气体绝缘金属封闭开关设备本身的显示装置上显示电流信号，进而说明气体绝缘金属封闭开关设备的一次导体处于带电状态。当然，若感应金属件内部则不会产生电流信号，显示装置上不显示电流信号，则说明气体绝缘金属封闭开关设备的一次导体处于不带电状态。由此可知，该实施例中不需要在气体绝缘金属封闭开关设备的外壳上开设安装孔，进而避免了影响气体绝缘金属封闭开关设备的外壳的密封性。而且，对于三相带电检测，不需要每一相设置一个带电显示安装口，可以在气体绝缘金属封闭开关设备本身的显示装置上显示三相检测的电流信号，避免了对外壳额外进行非标设计。另外，应用本实用新型提供的带电检测功能的盘式绝缘子，不必额外安装电容感应式带电显示装置，元件数量较少，成本较低。

为了达到上述第二个目的，本实用新型还提供了一种气体绝缘金属封闭开关设备，该气体绝缘金属封闭开关设备包括上述任一种带电检测功能的盘式绝缘子。由于上述的带电检测功能的盘式绝缘子具有上述技术效果，具有该带电检测功能的盘式绝缘子的气体绝缘金属封闭开关设备也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为现有技术中的GIS设备安装电容感应式带电显示装置的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的带电检测功能的盘式绝缘子的主视图；

图3为本实用新型实施例提供的带电检测功能的盘式绝缘子的侧视图；

图4为本实用新型实施例提供的带电检测功能的盘式绝缘子的局部剖视图；

图5为图4中的局部放大图；

图6为本实用新型实施例提供的带电检测功能的盘式绝缘子侧方的局部剖视图。

在图1中：

01-带电显示装置；

在图2-图6中：

1-导体柱、2-绝缘体、3-外环法兰、4-接线盒、5-感应探头、6-绝缘套、7-金属丝、8-金属网板。

具体实施方式

本实用新型的第一个目的在于提供一种带电检测功能的盘式绝缘子，该带电检测功能的盘式绝缘子的结构设计可以有效地解决外装式带电检测装置需要开设安装孔影响密封性的问题，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述带电检测功能的盘式绝缘子的气体绝缘金属封闭开关设备。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1-图6，本实用新型实施例提供的带电检测功能的盘式绝缘子除具备盘式绝缘子本身的功能外还具备检测部件是否带电的功能。上述带电检测功能的盘式绝缘子包括外环法兰3、绝缘体2、至少一个导体柱1以及至少一组带电检测组件。

其中，绝缘体2固定在外环法兰3内部，即绝缘体2整体呈类圆柱状，绝缘体2填充在外环法兰3的内部。导柱体嵌在绝缘体2内部，并且导柱体与绝缘体2相对固定。导体柱1的长度方向平行于外环法兰3的轴向设置，其中为了便于导柱体与其它部件电连接，导柱体的长度可以大于外环法兰3的轴向长度，即导体柱1的两端凸出外环法兰3的两端端面设置。

带电检测组件的数量与导体柱1的数量相同，并且至少一组带电检测组件与至少一个导体柱1一一对应。上述带电检测组件包括感应金属件和感应探头5。其中，感应金属件与导体柱1间隔预设距离设置，并且金属感应件位于导体柱1与外环法兰3之间。金属感应件距外环法兰3的最小距离小于导体柱1距外环法兰3的最小距离。即金属感应件位于导体柱1的背离外环法兰3的轴线的一侧。

感应探头5的两端分别为第一端和第二端，感应探头5的第一端与感应金属件电连接，该处需要说明的是感应探头5的第一端与感应金属件之间可以直接电连接也可以间接电连接。上述间接电连接是指感应探头5的第一端与感应金属件之间通过其它导体实现电连接。感应金属件嵌在绝缘体2内部，并且感应金属件与绝缘体2固定连接。当导体柱1带电时，感应金属件内部产生电流信号，电流信号传递至感应探头5，感应探头5的第二端用于将上述电流信号输出。

应用上述实施例提供的带电检测功能的盘式绝缘子时，将盘式绝缘子固定安装在气体绝缘金属封闭开关设备，并且将气体绝缘金属封闭开关设备的一次导体与导体柱1电连接，此时导体柱1成为气体绝缘金属封闭开关设备的主回路导电载体。当气体绝缘金属封闭开关设备带电运行时，导体柱1承载高电压和大电流，导体柱1内的电压发生变化使得导体柱1周围的磁场发生变化，此时处于导体柱1周围的磁场内的感应金属件内部产生电流信号。上述电流信号传递至感应探头5，并且上述电流信号经感应探头5的第二端输出。进一步地，上述电流信号可以输出至气体绝缘金属封闭开关设备的显示装置，显示装置接收上述电流信号后进行显示，以说明气体绝缘金属封闭开关设备的一次导体处于带电状态。当气体绝缘金属封闭开关设备不带电运行时，感应金属件内部则不会产生电流信号。

上述实施例中，仅需要通过线缆或其它导体部件将感应探头5的第二端与气体绝缘金属封闭开关设备本身的显示装置之间连接，以实现在气体绝缘金属封闭开关设备本身的显示装置上显示电流信号，进而说明气体绝缘金属封闭开关设备的一次导体处于带电状态。当然，若感应金属件内部则不会产生电流信号，显示装置上不显示电流信号，则说明气体绝缘金属封闭开关设备的一次导体处于不带电状态。由此可知，该实施例中不需要在气体绝缘金属封闭开关设备的外壳上开设安装孔，进而避免了影响气体绝缘金属封闭开关设备的外壳的密封性。而且，对于三相带电检测，不需要每一相设置一个带电显示安装口，可以在气体绝缘金属封闭开关设备本身的显示装置上显示三相检测的电流信号，避免了对外壳额外进行非标设计。另外，应用本实用新型提供的带电检测功能的盘式绝缘子，不必额外安装电容感应式带电显示装置，元件数量较少，成本较低。

上述外环法兰3为圆盘形，外环法兰3上设置螺纹孔，气体绝缘金属封闭开关设备的外壳上设置螺柱，通过螺柱与螺纹孔配合将盘式绝缘子与气体绝缘金属封闭开关设备外壳的固定连接。

在一具体实施例中，感应金属件可以为金属丝7，上述带电检测组件还包括金属网板8，金属丝7固定在金属网板8上，感应探头5的第一端与金属网板8电连接。该处金属丝7与感应探头5的第一端之间为间接电连接，即金属丝7与感应探头5的第一端之间通过金属网板8实现电连接。进行是否带电检测时，当导体柱1内承载电压和电流时，金属丝7内部产生电流信号，电流信号经金属网板8传至感应探头5。该实施例中，通过金属网板8实现对金属丝7的固定，更加便于装配设计。

进一步地，绝缘体2可以通过浇注的方式固定在外环法兰3内部，并且导体柱1、金属丝7、金属网板8和感应探头5均通过浇注的方式与绝缘体2形成一体。即进行浇注前，将导体柱1、金属丝7、金属网板8和感应探头5相对于外环法兰3固定好，然后浇注形成绝缘体2，以实现导体柱1、金属丝7、金属网板8和感应探头5嵌在绝缘体2内部的同时导体柱1、金属丝7、金属网板8和感应探头5与绝缘体2形成一体，同时绝缘体2与外环法兰3形成一体。

其中，浇注绝缘体2的填料可以采用环氧树脂加AL2O3制成，其中环氧树脂与AL2O3的比例可以根据实际需求自行设定。外环法兰3可以采用铸铝材质，安装表面的轮廓算术平均偏差不大于6.3μm。

金属丝7的直径可以为φ1mm，当然金属丝7的直径还可以为其它数值，在此不作限定。金属网板8可以为钢网板，且其标准为20目。

为了保证浇注的可靠连接，外环法兰3的内壁上可以设置有多个沿周向分布的凹槽，如此设置，浇注成型的绝缘体2局部与上述凹槽配合的凸起，进而保证了绝缘体2与外环法兰3之间的可靠连接。当然，多个凹槽可以沿外环法兰3的内壁周向均匀分布，在此不作限定。

金属网板8与感应探头5的第一端可以通过锡焊固定连接在一起。具体地，金属网板8的凸面与感应探头5的第一端通过锡焊固定连接在一起。金属丝7与金属网板8之间也可以通过锡焊固定在一起。

优选地，上述金属丝7为弧形金属丝，并且弧形金属丝的凹侧朝向导体柱1。同样地，金属网板8为弧形网板，且弧形网板的凹侧朝向导体柱1。如此设置，使得弧形金属丝与导体柱1外表面更契合，同时避免了浇注成型的绝缘体2内部产生应力集中。

在另一实施例中，感应探头5的第二端与绝缘体2的外表面平齐，并且感应探头5的第二端设置有螺纹接口，用于与感应探头5的第二端电连接的线缆的接头设置有螺纹连接柱。即线缆的接头上设置有螺纹连接柱，将螺纹连接柱与感应探头5的第二端的螺纹接口配合，以实现线缆和感应探头5之间的电连接。为保证电连接，上述螺纹连接柱应该为金属柱。当然，感应探头5的第二端与线缆的接头之间还可以通过其它方式实现电连接，比如感应探头5的第二端与线缆的接头之间卡接等，在此不作限定。

感应探头5为圆柱形结构，且感应探头5的中部设置多处凸起，多处凸起能够起到定位牢固的作用，防止感应探头5在绝缘体2中因热膨胀性差异所导致的沿自身轴向的窜动。

进一步地，为了防止外环法兰3影响感应探头5的第二端与线缆的接头之间的电连接，上述实施例中，还可以在外环法兰3上还设置有绝缘套6，绝缘套6的外壁与外环法兰3固定连接，感应探头5的第二端和线缆的接头位于绝缘套6的内部，如此实现了绝缘套6将感应探头5、线缆与外环法兰3隔离。绝缘套6保证外环法兰3以及气体绝缘金属封闭开关设备的外壳在气体绝缘金属封闭开关设备带电运行时处于地电位。绝缘套6与外环法兰3可以通过螺纹连接，绝缘套6的外壁上设置有外螺纹，外环法兰3上设置有内螺纹孔，绝缘套6与外环法兰3旋紧继而与感应探头5接触。

绝缘套6具体可以采用玻璃纤维增强型尼龙材质，在此不作具体限定。

为了便于固定线缆的端部，保护线缆的接头与感应探头5的第二端，上述带电检测功能的盘式绝缘子的外环法兰3上还设置有接线盒4，接线盒4罩设感应探头5和绝缘套6，同时线缆的接头也位于接线盒4内部。

为了便于固定接线盒4，外环法兰3的外壁上可以设置装配平面，将接线盒4直接固定在上述装配平面上。具体地，接线盒4的底面与外环法兰3的装配平面通过螺钉连接，接线盒4的顶面通过螺纹接头与线缆的金属软管固定连接。

接线盒4上可以设置用于固定外接线缆防护用软管的金属接头，防止电缆受力与感应探头5脱离，同时起密封防水防尘的作用。接线盒4可以采用铝材质。

另外，一般气体绝缘金属封闭开关设备均为三相共箱结构，如此导体柱1的数量为三个，并且三个导体柱1在同一圆周上均匀分布。如此三个导体柱1在盘式绝缘子中为三相结构，三相导体柱1的中心轴相对于外环法兰3的轴心位于同一分度圆上均匀布置，并分别对应系统中的A、B、C相序。即三相导体柱1的中心轴距外环法兰3的轴线的距离相等。

当然，根据实际情况上述导体柱1的数量也可以为一个，在此不作限定。

需要说明的是，该实用新型提供的带电检测功能的盘式绝缘子还可以用于检测其它部件的带电状态，在此不作具体限定。

基于上述实施例中提供的带电检测功能的盘式绝缘子，本实用新型还提供了一种气体绝缘金属封闭开关设备，该气体绝缘金属封闭开关设备包括上述实施例中任意一种带电检测功能的盘式绝缘子。由于该气体绝缘金属封闭开关设备采用了上述实施例中的带电检测功能的盘式绝缘子，所以该气体绝缘金属封闭开关设备的有益效果请参考上述实施例。

上述实施例中，感应探头5的第二端直接通过线缆与气体绝缘金属封闭开关设备的显示装置连接即可，具体请参照上述实施例，在此不再详细赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。