专利名称：气体绝缘开关设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体绝缘开关设备，特别涉及紧凑的气体绝缘开关设备，它能使线路侧组件降至最少，并适于对其进行安装。
气体绝缘开关设备包括断路器、切断开关、接地开关设备、仪表电流互感器等，还有电连接于其间的导体，这些导体容纳于若干充装着绝缘气体的气密容器中。由于其尺寸紧凑适于安装、绝缘性能及操作安全的优点和杰出性能，它被广泛安装在诸如子电站等的各种电站中。
现有技术中的一种这样的气体绝缘开关设备披露于例如日本JPA特许公开号10-75513，以及1997 Japan Electrical Society NationalConvention No.1592中，此种气体绝缘开关设备包括容纳连接导体、连接于此连接导体的切断开关、连接于此切断开关的电缆接头、一个端部连接于切断开关与电缆接头之间的避雷器、以及单相电压互感器，其一个端点连接在为三相中一个相而设置的切断开关与电缆接头之间。
此外，其它相关技术还披露于日本JPA特许公开号60-197106、60-187217和60-183908中，它们包括避雷器及电缆接头，这些避雷器及电缆接头布置在其线路侧组件下方的等腰三角形中其间的紧邻处。
上述常规的气体绝缘开关设备为提供一种尺寸紧凑的装置，曾计划通过将若干装置容纳在线路侧的若干气密容器组件之间的一件组件中，以减少装置的尺寸和/或简化其结构。但出现这样的问题，因为作为其部件之一并连接至接地线的避雷器被放置在线路侧的气密容器的上方，接地线的长度变得相当长，从而引起避雷器的操作电位变得更高。此外，为了监视避雷器的操作频率或类似项目，用于放置监视装置的气候保护箱必须设置在气密容器的外侧。
还有，在披露于JPA特许公开号60-197106、60-187217、60-183908的相关技术中，三相避雷器和电缆接头相互相近地设置，因此，出现了这样的一些问题，即其结构由于内导体以及电位互感器的外部设置的连接所必须的复杂连接而变得十分复杂；因为某个电缆接头也靠近断路器组件而设置，这要花费相当时间去组装电位互感器等；以及接地线的最小化未曾加以考虑。
本发明的第一个目的是提供一种尺寸紧凑的气体绝缘开关设备，它是通过将若干线路侧部件和零件组装在线路侧上的一个密封容器中完成的。
本发明的第二个目的是提供一种尺寸紧凑的气体绝缘开关设备，其中其连接至其避雷器的接地线能加以最小化，而监视装置安装在线路侧组件的密封槽之下。
为实现本发明前述目的的气体绝缘开关设备的特点是，所述气体绝缘开关设备包括汇流条组件；断路器组件；以及线路侧组件，其中，避雷器设置在线路侧组件内的下方，并靠近断路器组件，而电缆接头则设置在与其中断路器组件相对的相对侧；但位于其中的上方，还容纳了线路侧切断开关和一台电位互感器，其中，这些避雷器和电缆接头近似同心地加以布置。此外，所述气体绝缘开关设备具有这样一些特点，即线路侧切断开关、避雷器、电位互感器以及电缆接头有利地容纳在线路侧组件内；容纳在断路器组件内的三相断路器线性排列地加以布置；以及断路器的排气筒的表面部分在其线性排列方向部分地成形成平面。
再其次，避雷器和电缆接头设置在线路侧组件内的下部中，而线路侧切断开关和电位互感器设置在其上方，避雷器和电缆接头通过绝缘隔离块，应用连接导体与断路器组件内的断路器相连接，而其中线性排列的线路侧切断开关则设置在绝缘隔离块与避雷器之间。
再其次，用于将断路器组件内的断路器与容纳在线路侧组件下部中的避雷器和电缆接头(线路侧组件也将线路侧切断开关和电位互感器容纳于其上部中)相连接的连接导体具有部分用于连接避雷器与电缆接头的水平部分，以及部分用于连接在断路器与避雷器之间的垂直部分，而其中线路侧切断开关则被安装在连接导体的垂直部分上。
再其次，在电缆接头的上方设置了线性排列的接地装置，电位互感器进而则放置在这些接地装置之上。避雷器和电缆接头沿着线路侧组件中容器的周边而放置。同相的两台避雷器和两个电缆接头靠近地放置。避雷器的接地线和监视装置则放置在线路侧组件之下的底部方向中。
此外，在本发明的气体绝缘开关设备的线路侧组件内，于其中的下部分容纳了三相避雷器和三相电缆接头，而线路侧切断开关还有电位互感器则容纳于其中的上部分，此线路侧组件所具有的特点是中间相的避雷器和电缆接头是相对地布置的；其余相的避雷器布置在中间相避雷器的两侧，用以在相对地布置的中间避雷器与中间电缆接头之间形成第一三角形；以及其余相的电缆接头布置在中间相电缆接头的两侧，用以在其间形成第二三角形，且其中第二三角形大于第一三角形。
再有，在本发明的气体绝缘开关设备中，于其中的下部分容纳了三相避雷器和三相电缆接头，而线路侧切断开关和电位互感器则容纳于其中的上部分，中间相避雷器和中间相电缆接头相互相对地设置在画于线路侧组件内的假想圆上。然后，另一相的电缆接头、中间相电缆接头、余下相电缆接头、另一相避雷器、中间相避雷器、以及余下相避雷器则沿着假想圆依次地布置。
再有，在上述三相电缆接头和三相避雷器的三角形布置中，三相电缆接头的三角形成形成大于避雷器的三角形。
图1是按本发明的一个实施例提出的气体绝缘开关设备的垂直截面图；图2是按图1所示的本发明的一个实施例提出的气体绝缘开关设备的横向截面图3是本发明的一个实施例的线路侧组件的横向截面图；而图4表示按本发明的一个实施例提出的避雷器和电缆接头的布置。
本发明的优选实施例将参考图1-4在下文加以说明。按本发明的一个实施例提出的气体绝缘开关设备包括如图1和2所示的汇流条组件1、断路器组件2以及线路侧组件3。在断路器组件2的一侧设置了两台垂直叠放的汇流条组件1，而在断路器组件2的另一侧设置了与之连接的线路侧组件3。在断路器组件2的下方设置了执行机构4，在其侧面设置了控制器箱5。如图1所示，在执行机构4和控制器箱5的上方的空间中，容纳着断路器组件2和垂直叠放的汇流条组件1。
每一汇流条组件1具有以下结构。在其汇流条容器7中，三相的汇流条导体6a、6b、6c放置在等腰三角形的每个顶点上。汇流条容器7包括沿汇流条导体6的轴向伸展的圆柱形容器部分7a和圆柱形容器部分7b的组合，圆柱形容器7b垂直于圆柱形容器部分7a。上、下汇流条导体6a和6b相对圆柱形容器部分7a的中心线垂直地设置，而汇流条导体6c则设置在其中心线上，并靠近断路器组件2。在汇流条容器7的圆柱形容器部分7a的两侧设置了法兰，至其一个端部连接了膨胀接头15，膨胀接头15成形成波纹管状。汇流条导体6a、6b、6c的相应的分流导体8a、8b、8c沿圆柱形容器部分7b的中心部分的垂直方向线性排列地设置。可移动电极13设置在每一分流导体8a、8b、8c的中心部分中，该可移动电极13由执行机构9加以驱动，执行机构9设置在两个汇流条容器7之间，用以使可移动电极13在每一分流导体8a、8b、8c内往复运动。固定电极12通过导体11固定至绝缘隔离块10，绝缘隔离块10设置在汇流条组件1与断路器组件2之间。可移动电极13和固定电极12构成切断开关。气密绝缘隔离块10相应地设置在垂直叠置的汇流条组件1与断路器组件2之间。在此绝缘隔离块10中，导体接头14在水平方向线性排列地沿其中心线加以设置，用于形成与断路器组件内的导体18进行连接。
本发明的断路器组件2布置如下。断路器组件2的容器包括其轴线位于垂直方向的圆柱形容器部分16a、沿水平方向形成于圆柱形容器部分16a上部的两侧上的圆柱形容器部分16b、以及沿水平方向靠近汇流条组件形成于其下部的圆柱形容器部分16b。在沿圆柱形容器部分16a的中心部分，对应于三相的断路器17与汇流条导体6的轴线相平行而定位。
设置在上方的绝缘隔离块10中的导体接头14与设置在下方的绝缘隔离块10中的导体接头14由往复运动的导体18加以连接，导体18的下部通过导体24连接至断路器17的下部。
在往复运动导体18的下方设置了接地装置的固定电极19，用以能接触或脱离可移动电极，移动电极由设置在断路器组件2的容器的外侧的执行机构(未表示)加以驱动。
在每一断路器17的上部，设置了连接导体20。此连接导体20与导体接头22之一相连接，这些导体接头22沿水平方向线性地定位在绝缘隔离块21中，该绝缘隔离块21设置在断路器组件2与线路侧组件3之间。此外，连接导体20在断路器一侧设置有分流部分，接地装置的固定电极23设置在其端部上。此固定电极23与可移动电极进行接触或脱离，可移动电极由设置在断路器组件2的容器的外侧的执行机构(未指示)加以往复驱动。
为连接导体20和固定电极23设置的、向下悬挂的分流部分设置在其接地装置的端部上。此固定电极23以及被设置在断路器组件2的容器的外侧的执行机构加以往复驱动的可移动电极构成接地装置。
此处，位于断路器17的中心的断路器17之一设置在一直线上，该直线连接在绝缘隔离块10中的中心的导体接头14与在绝缘隔离块21的中心的导体接头22之间。设置在此中心定位的断路器17两侧的其它断路器17则放置在相应直线的外侧，这些直线连接在它们相应的导体接头14与22之间，以便能保持它们的绝缘距离。因此，它们的导体24被向外连接。此外，虽然每一断路器基本成形成圆柱，但在直线布置方向，其面向其它断路器的表面被部分成形成平面，以便减少在线性排列方向的尺寸。相应断路器17的上部被连接至导体接头22，它们沿水平方向线性地排列在绝缘隔离块21中，绝缘隔离块21设置在断路器组件2与线路侧组件3之间。
如图1所示，断路器17包括排气筒17c，它通过绝缘支架构件17d固定在拉杆机构51的上方，拉杆机构51与执行机构4相连接；绝缘筒17b，它放置在排气筒17c上；以及排气筒17a，它设置在绝缘筒17b上。三相断路器17成线性地设置，但是，因为排气筒17c具内装的导体，绝缘筒17b具有内装的断路器，它们主直径变大。此外，因为排气筒17a和17c具有法兰，用于应用螺栓与绝缘筒17b相固定，它们的主直径必然变大。因此，如图2所示，按本发明，与相邻断路器17的表面邻近的任何断路器17的一部分表面成形成平面，而在其为圆柱形并远离相邻断路器的其它部分表面侧上的法兰部分则用作通过螺栓在排气筒17a或17c与绝缘筒17b之间的固定，从而确保将三相断路器17之间的适当绝缘距离保持于最小尺寸，从而将断路器组件2的主直径降低至最小。
本发明的线路侧组件3具有以下布置。线路侧组件3的容器包括在垂直方向的圆柱形容器部分25a以及圆柱形容器部分25b，它在水平方向形成在圆柱形容器部分25a的上部。其中的导体26连接至设置在绝缘隔离块21中的导体接头22。此导体26包含从导体接头22沿水平方向线性地伸出的水平部分，和线性地悬挂的垂直部分。在沿垂直方向伸展的导体26的垂直部分，线性地排列着与三相相对应的切断开关。每一切断开关设置有可移动电极28，它由设置在线路侧组件3的容器外侧的执行机构27在垂直方向加以驱动。可移动电极28与绝缘杆相连，该绝缘杆在通过导体26的中心部分设置的孔中往复移动。固定电极29固定在导体31上，导体31与电缆接头30相连，而电缆接头30则设置在圆柱形容器部分25a内的下方，并与断路器组件相对。避雷器32设置在电缆接头30的横向，并靠近断路器组件2，而此电缆接头30及其相关的避雷器32则通过共同导体31而连接。导体28设置在导体31的上方及其邻近，该导体28设置有接地装置的固定电极34，它与可移动电极进行接触，可移动电极由设置在线路侧组件3的容器的外侧的执行机构35加以驱动。在电缆接头30的上方及在接地装置之上设置了电位互感器33。电位互感器33及导体26借助隔板36加以相互脱开。
至于电位互感器33，在其中具有圆形开口45a的顶盖45应用螺栓紧固至圆柱形容器部分25a的上部分，通过此开口45a，电位互感器33能插入于腔中。此电位互感器33包括具有内装绕组的屏蔽部分46、铁心部分47以及电压检拾端头48。
线路侧组件的底平面示于图3中。如此图所示，对应三相的三个避雷器32和三个电缆接头30大致同心地设置在圆柱形容器部分25a内，特别是，三相的电缆接头30相对断路器组件2而布置，而三相的避雷器32则布置在断路器组件2的附近。由于电缆接头向着外侧的这一布置，当安装电流互感器41时，现场工作的效率提高。
线路侧组件3的圆柱形容器的主直径制成基本与断路器2的圆柱形容器的主直径相同。电缆接头30和避雷器32设置在线路侧组件3内的布置决定如下。每一电缆接头30具有圆锥梯形形状，并如图4所示，在其圆锥梯形的顶部上设置有屏蔽60。此外，屏蔽61也设置在每一避雷器82的顶部上。这些屏蔽60、61成形成在其角上具有半径为R的曲率。绝缘距离由此半径R的值加以确定。为了确保在这些屏蔽60、61与线路侧组件3的圆柱形容器的内表面之间能保持防接地绝缘距离，一个例如为60mm的距离D1间隔在这些屏蔽60、61与圆柱形容器的内表面之间，以保证绝缘距离。中间相的电缆接头30和三相的中间相的避雷器32是相对地设置的。为确保三相的相应电缆接头30之间的适当的绝缘距离，在屏蔽60之间确保120mm的最大距离，且其它两个电缆接头30布置在三角形中中间相电缆接头30的两侧，与此相距的距离D2在绝缘的最大范围之内。为确保在三相避雷器之间保持绝缘距离，其余两个避雷器布置在三角形中中间相避雷器32的两侧，以使相应屏蔽61之间的中间距离D3成为例如大约70mm。在上述本发明的这一实施例中，作为中间相的避雷器32之一和作为中间相的电缆接头30之一是相对地设置在假想画于线路侧组件之内的圆上，然后，余下的电缆接头30之一和其另一个沿同一圆布置在中间相电缆接头30的两侧，余下的避雷器32之一和其另一个也沿着此假想圆布置在中间相避雷器32的两侧。这时，为定位电缆接头30，其所具有的直径大于避雷器32的直径，将电缆接头30之间的距离D2设置成大于避雷器32之间的距离D3。布置在中间相电缆接头两侧的电缆接头30与布置在中间相避雷器两侧的避雷器32之间的距离由相互最接近的距离D4加以分隔。此外，这些距离D1、D2、D3和D4之间的关系设定为D4＜D1,D3＜D2。
通过将电缆接头30的屏蔽60与三相的避雷器32的屏蔽61布置在假想画出圆62的同心圆上，能使线路侧组件3的圆柱形容器部分25a的主直径降至最小。此外，避雷器32与圆柱形容器部分25a的内表面相距的距离可设置成远于D1。如上所述，通过将中间相电缆接头和中间相避雷器相互相对而设置；将相应三相电缆接头设置在大三角形的每一顶点上，及将相应三相避雷器设置在线路侧组件内的较小三角形的每一顶点上，能确保适当的绝缘距离得以保持，而所能获得的线路侧组件3的主直径缩小至基本与断路器组件2的主直径相同，从而使槽间空间降至最小。
此外，切断开关线性地排列，它们相对它们相关联的避雷器32的位置关系是这样的，即，与两相的避雷器32相关联的两个切断开关，除了设置在三角形离断路器2最远的每一顶点上的中间一个外，紧挨它们相关联的避雷器32而定位。这些切断开关借助设置在导体31上的分流导体分别与布置在同心圆上的三相避雷器32和电缆接头30相连接。如上所述，由于三相电缆接头30和三相避雷器32的它们的同心布置，三相避雷器32之间和/或三相电缆接头30之间的适当绝缘距离得以保证，而线路侧组件3的圆柱形容器部分25a的外径能最小化。此外，由于电缆接头30和避雷器32均布置在其中的下方，以及由于对其余两相的同相电缆接头30和避雷器32加以紧挨的布置，避雷器的负载因素能降低，从而延长其使用寿命。
在线路侧组件3之下的下方，设置了框架结构37，用于将线路侧组件3支承于其上。此外，底板38设置在线路侧组件3的容器之下，用于与电缆接头30的电缆40相连接的接头部分39通过底板38的密封部分从底板38露出。电流互感器41连接至此电缆40上。监视装置42安装至框架结构37上，而从避雷器32之下露出的地线43被连至此监视装置42。由于地线43是从避雷器32之下露出的，地线43的长度能最小化，从而要施加在避雷器32的操作电位上的电位能最小化。结果，避雷器32能在其操作电位下精确地加以操作。
如此前所述的，因为按照本发明，线路侧组件的高度能下降，所以能提供一种尺寸紧凑的气体绝缘开关设备。还有，因为在线路侧组件之下能提供较宽的底部空间，在现场安装电流互感器的工作空间能得到保证。此外，因为将电缆接头布置在断路器组件的相对侧，使电流互感器的安装等变得更为容易。
再有，因为同相的避雷器和电缆接头紧挨地加以布置，避雷器的负载因数能下降，从而延长其使用寿命。
此外，通过将监视装置及避雷器的地线安放在直接位于线路侧组件的密封槽之下的空间中，接地线的长度能最小化。因此，可能降低地线的成本，以及防止由于地线阻抗引起的避雷器操作电位的增加。
在避雷器的脱离装置的应用中，脱离装置和密封端头能共用，从而减少了部件数。
权利要求
1．一种气体绝缘开关设备，具有汇流条组件、断路器组件以及线路侧组件，其特征在于，所述线路侧组件包括避雷器，它们设置在其中的下方，并靠近所述断路器组件；电缆接头，它们远离所述断路器组件而设置；线路侧切断开关，它们设置在其中的上方；以及一台电位互感器，它设置在其中的上方，而且，所述避雷器及所述电缆接头同心地布置于其中。
2．一种气体绝缘开关设备，具有汇流条组件、断路器组件以及线路侧组件，其中，所述线路侧组件包括容纳于其中的线路侧切断开关、避雷器、一台电位互感器以及电缆接头，其中在所述断路器组件内三相断路器沿直线方向排列，且其中沿直线方向排列的所述三相断路器中的每一断路器的排气筒的表面部分，即在相互邻近侧上的表面部分，是成形成平面的。
3．一种气体绝缘开关设备，具有汇流条组件、断路器组件以及线路侧组件，其中，所述线路侧组件包括避雷器和电缆接头，它们设置于其中的下部；以及线路侧切断开关和一台电位互感器，它们设置在其中的上部，其中所述避雷器和电缆接头通过绝缘隔离块连接至位于所述断路器组件中的断路器，而其中线性排列的所述线路侧切断开关则设置在所述绝缘隔离块与所述避雷器之间。
4．一种气体绝缘开关设备，具有汇流条组件、断路器组件以及线路侧组件，其中，所述线路侧组件包括避雷器和电缆接头，它们被容纳于其中的下部；线路侧切断开关和一台电位互感器，它们被容纳于其中的上部，其中用于将所述断路器组件中的断路器与所述避雷器及电缆接头进行连接的连接导体包括沿水平方向设置的水平部分，该水平部分用于连接在所述避雷器与电缆接头之间；以及沿垂直方向设置的垂直部分，该垂直部分用于连接在所述断路器与所述避雷器之间，而其中所述线路侧切断开关则被设置至连接导体的所述垂直部分。
5．如权利要求1-4中任一权利要求的气体绝缘开关设备，其特征在于，接地装置线性地布置在所述电缆接头的上方，而电位互感器则设置在所述接地装置之上。
6．如权利要求1的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述避雷器和所述电缆接头布置在所述线路侧组件的容器的外表面上。
7．如权利要求1-4中任一权利要求的气体绝缘开关设备，其特征在于，同相的电缆接头和避雷器相互相当接近地设置。
8．如权利要求1-4中任一权利要求的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述避雷器的地线以及监视装置被设置在所述线路侧组件之下的下部分中。
9．一种气体绝缘开关设备，具有线路侧组件，所述线路侧组件包括三相避雷器和三相电缆接头，它们被容纳在其中的下部中；以及线路侧切断开关和一台电位互感器，它们被容纳在其中的上部中，其中，中间避雷器和中间电缆接头被相对地设置，其余两台避雷器布置在中间相避雷器的两侧，以使每一避雷器设置在第一三角形的每一顶点上，其余两个电缆接头布置在中间相电缆接头的两侧，以使每一电缆接头设置在第二三角形的每一顶点上，且其中所述第二三角形成形成大于所述第一三角形。
10．一种气体绝缘开关设备，具有线路侧组件，所述线路侧组件包括容纳于其中下部中的三相避雷器和三相电缆接头；以及容纳于其中上部中的线路侧切断开关和一台电位互感器，其中，所述避雷器和所述电缆接头以这样的方式布置在假想画于所述线路侧组件内的圆上，即中间相避雷器和中间相电缆接头按相互相对定位的方式设置在所述圆上，而另一相电缆接头和余下相电缆接头布置在中间相电缆接头的两侧，同样，另一相避雷器和余下相避雷器相应布置在中间相避雷器的两侧。
11．如权利要求10的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述三相电缆接头和所述三相避雷器布置在相应三角形的顶点上，而其中所述三相电缆接头的三角形成形成大于所述三相避雷器的三角形。
全文摘要
提出一种尺寸紧凑的气体绝缘开关设备,其特点是将构成其线路侧组件的部件和装置容纳在一个容器中。按照本发明,避雷器和电缆接头容纳在线路侧组件的下部中,而连接相应避雷器和电缆接头布置于其中的中心的圆则近似保持在与线路侧组件的外架相同的同一周边上,从而完成尺寸紧凑的气体绝缘开关设备。
文档编号H02B13/035GK1324507SQ99812690
公开日2001年11月28日 申请日期1999年4月5日 优先权日1998年10月27日
发明者津津乐佳一, 高桥和彦, 木田顺三, 矢吹实 申请人:株式会社日立制作所