一种氮气绝缘环网柜用的真空开关模块的制作方法

本发明涉及高压电器设备技术领域，具体为一种氮气绝缘环网柜用的真空开关模块。

背景技术：

氮气绝缘环网柜相比传统的SF₆气体绝缘环网柜具有环保性，被认为是未来SF₆环网柜的替代品。由于氮气或干燥空气的绝缘性能不如SF₆，因此氮气绝缘环网柜的体积要比SF₆环网柜略大。为了将氮气绝缘环网柜的体积做的比较小，就需要设计一种紧凑型的开关，不仅需要合理布局各个元、器件，同时还要满足绝缘、温升等性能要求。

现有技术中，氮气绝缘或干燥空气绝缘环网柜大多采用固封极柱结构，这需要较高的固封技术和成本，且一旦环氧交界面存在气隙，则在气隙处容易出现电晕。并且固封极柱的开裂隐患也不利于实现充气柜的免维护。另外，综合考虑绝缘和温升性能，致使该类型环网柜的体积无法减小、成本难以降低、与SF₆环网柜的竞争优势不强。

另一方面，在目前充气类环网柜技术中，真空灭弧室一般采用两侧绝缘夹板式结构固定，这种结构在触头压力大的情况下，绝缘板强度较差，传动主轴不便安装和固定，且相间绝缘处理困难，真空开关整体安装固定不便。还有的现有技术采用侧装式结构，将灭弧室上、下两端在一侧用绝缘子单边固定，这种结构当触头压力大时，容易向单侧倾斜，影响开关的正常性能；除此之外还会占用上部空间，导致开关柜尺寸增大。综上所述，目前现有的氮气绝缘或其他充气类环网柜技术存在上述缺点。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种氮气绝缘环网柜用的真空开关模块，极大的优化了氮气绝缘环网柜中真空开关模块的布局和安装，在满足绝缘和温升要求的前提下提供一种小型化、紧凑型的真空开关。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种氮气绝缘环网柜用的真空开关模块，包括真空灭弧室、金属安装架、绝缘支撑板、支柱绝缘子、固定架和触头弹簧系统；所述绝缘支撑板水平固定在金属安装架上部；所述真空灭弧室的上端垂直固定在绝缘支撑板的下部，下端固定设置固定架；金属安装架与绝缘支撑板的固定平面低于真空灭弧室与绝缘支撑板固定的上平面；所述触头弹簧系统安装于固定架内部，用于连接真空灭弧室的动触头提供操动动力；所述支柱绝缘子的一端固定在金属安装架的一侧，另一端与固定架固定。

优选的，所述绝缘支撑板采用拱形结构，水平跨接在金属安装架上部的两侧。

优选的，所述绝缘支撑板采用单边拱形结构，顶部水平设置与真空灭弧室垂直固定，底部水平固定在金属安装架上部的一侧；所述的单边拱形结构为仅保留一侧支撑的拱形结构。

优选的，所述的真空灭弧室的两端分别设置有复合屏蔽罩。

进一步，复合屏蔽罩由内部一体浇注金属屏蔽罩环氧树脂制成；金属屏蔽罩呈盘状设置，外缘沿轴向向一端延伸设置；每个复合屏蔽罩中的金属屏蔽罩外缘端部超出对应侧真空灭弧室的金属封接面设置。

优选的，所述支柱绝缘子的两端面浇注有内嵌的呈环状设置的金属屏蔽网。

进一步，所述金属屏蔽网的嵌入端设置有向外翻卷的卷边。

优选的，所述金属安装架包括前板和后板，以及固定在前板和后板之间的多个横梁；横梁为绝缘支撑板和支柱绝缘子提供安装位置。

进一步，触头弹簧系统包括触头弹簧、弹簧座、传动杆系统和传动轴；触头弹簧一端连接动触头操作端，另一端通过弹簧座同轴连接在固定架的导向槽上；安装在前板和后板上传动轴通过传动杆系统与动触头操作端连接；导向槽的中心线与触头弹簧和真空灭弧室的中心线重合。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种氮气绝缘环网柜用的真空开关模块，通过绝缘支撑板的设置，使得从真空灭弧室的顶部完成对其的挂式安装，并且使得绝缘支撑板的固定位置低于其支撑点位置，使该真空开关模块安装到开关柜后加大了固定点与母线绝缘子之间的距离，增大了气体间隙，从而缩短了母线绝缘子与支撑点也就是模块中最高点之间的距离；在满足绝缘距离的条件下，节省了附近的高度空间。配合从侧面固定的支撑绝缘子，更大的节省了其纵向空间，整体结构紧凑、体积小，可以使安装此真空开关的氮气绝缘环网柜实现小型化，降低制造成本。同时利用金属安装架实现的框架结构，使其安装固定方便、绝缘和温升性能好、各部件受力均衡。也使得真空开关模块可以单独作为产品销售，创造更好的效益。

进一步的，通过设置拱形的或单边拱形的绝缘支撑板，优化布置结构，缩小真空开关模块的体积，同时可以在开关进行分合闸操作时，整个模块更加牢固不易变形。

进一步的，通过设置带有金属屏蔽网的支柱绝缘子，优化了支柱绝缘子两端高压电极与地电极间的电场分布，同时缩小了真空灭弧室与金属安装架横梁之间的安装空间，缩小真空开关模块的体积。

进一步的，通过在真空灭弧室两端设置复合屏蔽罩，取代了真空灭弧室的环氧树脂包覆层，避免了环氧界面的空气隙带来的电晕问题，环氧树脂用料少，在满足绝缘要求前提下，散热更好，体积更小，成本更低。

附图说明

图1是本发明实例中所述开关模块的主视图。

图2是本发明实例1中所述开关模块的侧视剖面图。

图3是本发明支柱绝缘子的剖面图。

图4是本发明复合屏蔽罩的剖面图。

图5是本发明实例2中所述开关模块的侧视剖面图。

其中：1为真空灭弧室；2为金属安装架；21为前板；22为后板；23为横梁；3为绝缘支撑板；4为支柱绝缘子；41为金属屏蔽网；5为复合屏蔽罩；51为金属屏蔽罩；6为固定架；7为触头弹簧系统。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种氮气绝缘环网柜用的真空开关模块，包括真空灭弧室1、金属安装架2、绝缘支撑板3、支柱绝缘子4、复合屏蔽罩5、固定架6、触头弹簧系统7；绝缘支撑板3水平固定在金属安装架2上部；所述真空灭弧室1垂直固定在绝缘支撑板3的下部；绝缘支撑板3与金属安装架2的固定平面低于真空灭弧室1的上平面；支柱绝缘子4固定在金属安装架2的一侧；固定架6固定在支柱绝缘子4上。绝缘支撑板3为拱形结构或单边拱形结构。复合屏蔽罩5设置在真空灭弧室1的两端。支柱绝缘子4的两端面浇注有内嵌的呈环形设置金属屏蔽网41。复合屏蔽罩5为内部浇注有金属屏蔽罩51的环氧树脂材料制成。金属安装架2包括前板21和后板22，以及固定在前板21和后板22之间的多个横梁23。使用时，从真空灭弧室1顶部进线，由固定架6下端出线。具体的如以下实例所述。

实例1

如图1所示，本发明的一种氮气绝缘环网柜用的真空开关模块，采用框架式结构，三相垂直布置，框架结构的金属安装架2用于提供安装位置，金属安装架2由金属材料的前板21、后板22和横梁23焊接组成。

如图2，一种氮气绝缘环网柜用的真空开关模块包括：真空灭弧室1、金属安装架2、绝缘支撑板3、支柱绝缘子4、复合屏蔽罩5、固定架6、触头弹簧系统7。真空灭弧室1可以根据需要选用断路器灭弧室或负荷开关灭弧室，悬挂固定在绝缘支撑板3和固定架6之间，由绝缘支撑板3承担吊装真空灭弧室的重力和合闸时的冲击力。

绝缘支撑板3水平跨接在金属安装架2的上部横梁23上，绝缘支撑板3与金属安装架2的固定平面低于真空灭弧室1的上平面，这样的结构可以使该真空开关模块安装到开关柜后加大了固定点与母线绝缘子之间的距离，从而缩短了母线绝缘子与连接点也就是最高点之间的距离，从而节省了附近的高度空间。

支柱绝缘子4固定在金属安装架2下部的一侧横梁23上，固定架6的一侧固定在支柱绝缘子4上。金属屏蔽网41嵌入端设置有向外翻卷的卷边，能衰减在支柱绝缘子4和金属安装架2之间存在的小气隙产生的高场强，并能均匀支柱绝缘子4表面电场，缩短支柱绝缘子4的轴向距离。

复合屏蔽罩5安装在真空灭弧室1的静触头端和动触头端，每个复合屏蔽罩5中的金属屏蔽罩51外缘端部超出对应侧真空灭弧室1的金属封接面设置；从而取代了传统常见的被环氧树脂包覆的真空灭弧室，以均匀真空灭弧室1的瓷壳两端部封接面及尖角处产生的高场强，同时避免了环氧界面的空气隙带来的电晕问题，从而减小真空灭弧室的尺寸。

本发明的真空开关模块的宽度和高度尺寸较小，可以使安装此模块的氮气绝缘环网柜实现小型化、紧凑型。该真空开关模块可在环网柜外进行独立装配和调试，待真空开关的参数和性能调试完毕后，整体安装在开关柜的充气箱体内，因此真空开关模块的安装和固定更为方便。

本实例中，如图2，绝缘支撑板3优选的为拱形结构，可以在满足绝缘要求的前提下减小金属安装架2的高度尺寸，缩小真空开关模块的体积；同时，拱形结构可向下、向外分散应力，使得绝缘支撑板3在承受合闸撞击力时更加坚固。

如图3，支柱绝缘子4的两端浇注有金属屏蔽网41，支柱绝缘子4起支撑和绝缘作用，通过设置金属屏蔽网41，优化了支柱绝缘子4两端高压电极与地电极间的电场分布，同时缩小了真空灭弧室1与金属安装架2的横梁23之间的安装空间，进一步缩小真空开关模块的体积。

如图4，复合屏蔽罩5优选的为内部浇注有金属屏蔽罩51的环氧树脂材料；复合屏蔽罩5上的环氧树脂厚度由底部向端部厚度逐渐增加，末端的环氧树脂截面成圆弧状平滑过渡。一方面，取代了真空灭弧室1的环氧树脂包覆层，避免了环氧界面的空气隙带来的电晕问题，环氧树脂用料少，在满足绝缘要求前提下，散热更好，体积更小，成本更低。另一方面，在传统设计中，如果要使用裸露的真空灭弧室，必须要在真空灭弧室1两端设置屏蔽结构，如果使用最常用的金属屏蔽罩，则其电场最集中的部位需要足够大的圆弧才能保证绝缘性能良好，因此金属屏蔽罩体积就会很大，也会影响相间绝缘。而采用绝缘的复合屏蔽罩5可以有效缩小屏蔽罩的尺寸，从而减小真空开关的整体尺寸。

如图2所示，触头弹簧系统7安装于固定架6内部，包括触头弹簧、弹簧座、传动杆系统和传动轴等零部件。固定架6具有导向槽，导向槽的中心线与触头弹簧和真空灭弧室的中心线位置重合，起导向作用，可保证真空灭弧室1的动触头在分、合闸时不发生偏离，同时也使触头弹簧系统7的传动更加可靠。

实例2

本实例中，如图5所述，绝缘支撑板3优选的为仅保留一侧支撑的拱形结构，也就是单边拱形结构；可以在满足绝缘要求的前提下减小金属安装架2的高度尺寸，缩小真空开关模块的体积；同时，其单边的拱形结构可向下、向外分散应力，使得绝缘支撑板3在承受合闸撞击力时更加坚固。其余结构与实例1相同。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本领域技术人员应该了解到本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。