免维护高压隔离器的制作方法

本实用新型免维护高压隔离器涉及高压隔离器制造和高压电机绝缘检测应用技术领域。

背景技术：
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高压电机投入运行前要进行绝缘检测，传统人工摇测绝缘，尤其是现代高压开关柜均具有五防功能，绝缘检测时必须严格操作程序，以现场摇测一台高压电机绝缘为例，程序为：将高压柜真空断路QF置检修位置-合接地刀闸-打开高压柜后门-拉开接地刀闸-检测点验电-摇测绝缘电阻-合接地刀闸-关闭高压柜后门-拉开接地刀闸-断路器QF置运行位置-投运，这一过程很繁琐，两位技术熟练值班员完成这一过程也得20～30分钟，不当操作会有损坏设备的可能，如果是热备用设备此时将失去了热备用功能，改变这一现况的有效措施是采用高压电机绝缘检测装置，但因该装置中的关键部件-高压隔离器不够理想，因而高压电机绝缘检测装置未能全面实施，所以很有必要提供一种高可靠的免维护高压隔离器，但至今未见实例。

专利号为ZL200520075271.X的“一种高压电动机绝缘电阻检测开关”，是本人申请的第一项用于高压电机绝缘检测的专利(也是一种隔离器)，其原理虽正确，当时仅提供了原理示意图，实质是一种卧式杠杆型结构，最大的缺点不能适用所有高压开关柜，只能勉强装于某些中置柜断路器下方空间，并且还要在现场开关柜打孔才能将QF下端头引线至静触头，因此不是一个理想的方案，无法实用推广。

专利号为ZL200620070856.7“一种高压电动机绝缘检测高压隔离器”是本人申请的第二项用于高压绝缘检测的专利，作用原理是对的，但当时只提供了简单孤立的原理示意图，具体结构图纸资料极不完善，有些描述前后矛盾，甚至有错误，如：1、静触头、动触头芯杆和驱动线圈三者之间是如何联系的，静触头是什么样子，固定在什么地方，动触头如何对准静触头，驱动线圈的特征，线圈固定在何处，如何固定，没有外套(外壳)静触头、动触头和驱动线圈无处生根，无法在开关柜内安装，安全更谈不上；2、权利2“其特征是，所述静触头上设磁体”，权利3“其特征是，所述芯杆的下端设有复位弹簧”，权利2、3两点是有矛盾错误的，也是不必要的，即使能设磁体但动触头是铜的，那样必须在铜动触头下方要设铁磁体，磁力小了增加不了动-静触头吸紧的程度，磁力大了将产生线圈断电后动触头芯杆落不下来的严重后果；同理复位弹簧短了，线圈通电芯杆不容易吸入线圈会影响动-静触头的接触，弹簧长了芯杆落下也会影响落位的稳定性，所以权利2和权利3是不科学的，而且是矛盾错误的，综上所述，前面的专利是本人当时一些设想，未作深思熟虑而造成，所以未能成为一个产品推向市场。

技术实现要素：
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本实用新型的目的：针对高压电机绝缘检测技术存在的缺陷，吸取以往专利的经验教训，全面突破原来的思路和框框，在安全可靠的原则下进行高标准设计，提供一种结构合理，外形小巧，适用于各种类型高压开关柜安装使用，能用于高压电机及高压电气领域绝缘检测的长寿命免维护的高压隔离器。

本实用新型的技术方案是免维护高压隔离器GLQ，包括免维护高压隔离器本体和免维护高压隔离器在高压电机绝缘检测装置中使用时必须具备的安全措施，免维护高压隔离器本体包括静触头、动触头芯杆和芯杆驱动线圈、绝缘外套和配套附件组成，其特征是免维护高压隔离器静触头是由瓷套管(13)与尼龙上绝缘外套(9)螺纹固定连接，瓷套管内导电螺栓下端头平面为静触头(10)，内导电螺栓外部顶端两只锁紧螺母(14)紧接高绝缘软导线至被隔离的高压端，两只锁紧螺母兼作静触头压力弹簧(11)和动触头行程超调量调节之用。

所述动动触头芯杆和芯杆驱动线圈(7)，其特征是动触头芯杆由上下两部分不同材质连为一体的圆杆，上半部分是非导磁的绝缘芯杆(6)，其顶端为动触头(8)，接绝缘软导线(B)，下半部分为铁磁芯杆(5)，端部为铁磁圆盘，圆盘上表面敷一层非磁性垫片，圆盘下面为小端头。

所述免维护高压隔离器GLQ本体，包括芯杆驱动线圈(7)，其特征是直流线圈，电压为DC110～220V，线圈的总高度是线圈通电时铁磁芯杆的最大移动距离，隔离器的安全隔离距略小于线圈总高度，上下左右铁轭包围线圈，下铁轭中心留一小于铁磁芯杆端部圆盘直径的缺口。

所述免维护高压隔离器GLQ本体包括尼龙绝缘外套，其特征是由上下两部分(9和4)组成，中间通过螺纹连接成整体绝缘外套，上绝缘外套壁上有一条便于动触头绝缘引出线上下移动的条形孔，孔旁有隔离距标示，上绝缘外套下端口的外径螺纹与下绝缘外套上端口相匹配，内经小于芯杆驱动线圈外径，便于上下绝缘外套在固定连接的同时能紧压芯杆驱动线圈，下绝缘外套内径上半段稍大于驱动线圈外径，使线圈刚好能放入其中，尼龙下绝缘外套下半段的内经小于驱动线圈外径，便于作为驱动线圈的支撑端面，在线圈的下绝缘外套壁上有一小孔做线圈线引出之用，下绝缘外套底壁上另一孔安装光电开关，下绝缘外套底部端头由平头螺栓固定在底板上。

所述免维护高压隔离器GLQ本体包括配套附件有10KV级绝缘支柱(16)和监控芯杆原位状态的光电开关(3)和接线端子排(2)，其特征是10KV级绝缘支柱装在隔离器外套旁的底板上，光电开关安装下绝缘外套底部壁上，并对准铁磁芯杆端头，接线端子排共有11只端子，2只接光电开关SQ，2只接芯杆驱动线圈，2只接开关柜真空断路器辅助常闭触头QF，2只接检测装置起动继电器常闭触头J，1只PE接地，2只备用，隔离器本体整套一同装在底板上，使用时用膨胀螺栓安装在高压开关柜电缆室地面上。

所述免维护高压隔离器GLQ在高压电机绝缘检测装置中应用时必须具备的安全措施，包括隔离器芯杆原位监控指示、起动联锁电路和免维护高压隔离器GLQ快速起动、降压经济运行和驱动线圈自灭磁电路，其特征免维护高压隔离器芯杆原位监控指示、起动联锁电路，举例是单台高压电机绝缘检测交流控制电路附图2中的虚线框内的电路，由光电开关SQ、中间继电器JS、指示灯GHS、YHS和检测按钮SBQ组成，时间继电器KT2的常闭延时断开触头连接光电开关SQ、中间继电器的常闭触头JS和常开触头JS，光电开关的另一端连接中间继电器JS，指示灯GHS与中间继电器JS并接后连接微型断路1QF的N端动触头，常闭触头JS的另一端连接指示灯YHS，YHS的另一端连接1QF的N端动触头，常开触头JS的另一端连接检测按钮SBQ。

所述免维护高压隔离器GLQ在高压电机绝缘检测装置中使用时必须具备的安全措施，包括隔离器芯杆驱动线圈快速起动、降压经济运行和芯杆驱动线圈的自灭磁电路，举例是单台高压电机绝缘检测直流控制电路附图3中虚线框内电路，其特征是(+)极熔断器RD1的另一端连接中间继电器常开触头J，J的另一端连接隔离器GLQ和二极管D的负极，D的正极连接电阻R2，R2的另一端连接隔离器GLQ的另一端、电阻R1和中间继电器的常闭触头Js，Js的另一端连接电阻R1的另一端和中间继电器的常开触头J，J的另一端连接熔断器RD2，RD2的另一端接电源(-)极端。

本实用新型免维护高压隔离器GLQ工作原理：当芯杆驱动线圈断电时，上半部绝缘芯杆在线圈中，此时顶部瓷套管内导电螺栓底部静触头与绝缘芯杆顶端动触头之间的空间距离称隔离器安全隔离距，本实用新型的安全隔离距为140mm(10KV级国标为125mm)，所以即使静触头带10KV高压，动触头通过140mm隔离后也是安全的，驱动线圈通电时下半部铁磁芯杆被吸入线圈并带动上半部绝缘芯杆一同上移，动-静触头接通，动触头上引出的绝缘软导线接通检测外电路，结构原理最核心的一点上半部芯杆是绝缘的，动触头在其顶端，由铁磁芯杆传递接通，只要芯杆驱动线圈具有一定的高度，就能达到安全隔离和接通电路的作用，安全隔离距离略小于线圈高度。

安全措施的原理及作用：

芯杆原位(最低位)监控是高压隔离器GLQ最重要最基本的要求，只有芯杆在原位时才能保证本隔离器的安全隔离距为140mm，用光电开关SQ来实现芯杆原位监控，具体监控电路见附图3，光电开关的特征是安置在尼龙绝缘外套的底壁上，光电头对准芯杆小端头，受光电开关控制的继电器JS动作，并接继电器JS的绿色指示灯GHS亮，表示芯杆在原位，如果芯杆不在原位，则继电器Js的常闭触头接通，故障黄色指示灯YHS亮，实现了芯杆原位灯光指示，继电器JS的另一常开触头只有芯杆在原位时JS闭合，因常开触头JS串在起动按钮SBQ电路，实现芯杆原位与起动的联锁；

芯杆行程、动-静触头接触稳定性和芯杆可靠下落的实现(见附图1)：铁磁芯杆下端圆盘在线圈通电时与下铁轭形成封闭磁路，增加了芯杆行程和动-静触头接触的稳定性，圆盘上表面的非磁性垫片能在线圈断电时芯杆不被剩磁作用而可靠下落；

隔离器GLQ快速起动、线圈低温升经济运行和自灭磁电路(附图4)：直流控制电路，电阻R1并接中间继电器JS的常闭触头，GLQ实现了全压快速起动，瞬间常闭触头JS打开，GLQ线圈串了电阻R1实现降压低温升经济运行；GLQ线圈并接了二极管D串电阻R2自灭磁电路，实现了GLQ线圈断电时提供了一条放电通路，保证了前后中间继电器常开触头不会有大的电弧；

高压隔离器GLQ、检测装置和开关柜真空断路器QF之间联锁：通过QF的辅助常闭触头(附图3)，只有QF断电时(开关柜不运行)才能接通中间继电器J和隔离器GLQ，实现了上述三者之间的安全联锁，保证了检测装置、隔离器GLQ是在无高压电的状态下参与检测。

本实用新型技术效果：

本隔离器GLQ设计标准高、结构合理、外型小、外套全绝缘、安全措施全面、故障率极低，所以称免维护高压隔离器；

本隔离器GLQ的最大特点是不仅有明显超长的安全断开距离，还可电气操作控制，是一个电气性能优良的高压隔离电器，应用它不但能组成高压电机绝缘检测装置，还可开拓了高压电气检测技术新的领域，这是最大的技术效果。

附图说明：

图1免维护高压隔离器内部结构示意图

图2高压隔离器控制的单台高压电机绝缘检测装置主电路原理图

图3高压隔离器控制的单台高压电机绝缘检测装置交流控制原理图

图4高压隔离器控制的单台高压电机绝缘检测装置直流控制原理图

图5一种聚四氟乙烯材料制成的静触头结构图

图1中1底板、2端子排、3光电开关、4绝缘下外套、5铁磁芯杆、6绝缘芯杆、7线圈、8动触头、9绝缘上外套、10静触头、11弹簧、12瓷套管固定座、13瓷套管、14锁紧螺母、15接线垫片、16绝缘支柱；

图2中6～10KV高压电源、QF真空断路器、GLQ免维护高压隔离器、ZK1-ZK2高压真空继电器、MΩ2500V高压数字式绝缘检测仪、R_M地电机M绝缘电阻、M被测高压电机，A检测接点、高绝缘强度软导线、SQ光电开关。

图3中～220V交流电源、1Qf微型断路器、RH_AC交流电源指示灯、SBJ紧急停止检测按钮、SQ光电开关、JS中间继电器、SBQ检测按钮、QF真空断路器辅助常闭触头、J.ZJ1.ZJ2中间继电器、GHJ检测全程指示灯、GHF检测验放电指示灯、KT1-KT2时间继电器；

图4中DC220V直流电源，2Qf微型断路器、RD1-RD2熔断器、RH_DC电源指示灯、GHK1-GHK2指示灯、GLQ高压隔离器、D二极管、R1、R2、R0电阻、ZK1-ZK2高压真空继电器；

具体实施方式：

免维护高压隔离器制造：

设计：超标准要求，动-静触头安全隔离距为140mm(国标10KV级为125mm)；动-静触头允许通过最大电流5A，正常检测电流为ma级，考虑意外情况允许通过5A；

备料：材料及独立零部件以高标准、高性能采购，如光电开关、瓷套管静触头、10KV绝缘支柱、高绝缘软导线和端子排等；

独立部件制作：动触头芯杆及驱动线圈、绝缘外套和底板等；

部件总装完成如附图1；

试验：

静态参数测试：线圈电阻、线圈、动静触头、光电开关对地电阻测试；

通电实验：线圈快速起动、降压经济运行实验；

DC 220V 测线圈电流

V运行 测线圈电流

I_AB＝5A，线圈运行15min，温度测试

安全隔离距测试

光电开关原位监控试验

高压试验：按高压电器试验标准进行。

高压隔离器GLQ成品完成。

高压隔离器GLQ在高压电机绝缘检测装置中应用时必须具备的安全措施具体实施方式；

芯杆原位监控指示、起动联锁电路具体实施方式是：附图3中虚线框内电路，由光电开关SQ、中间继电器JS、指示灯GHS、YHS和检测按钮SBQ组成，时间继电器KT2的常闭延时断开触头连接光电开关SQ、中间继电器的常闭触头JS和常开触头JS，光电开关的另一端连接中间继电器JS，指示灯GHS与中间继电器JS并接后连接微型断路1QF的N端动触头，常闭触头JS的另一端连接指示灯YHS，YHS的另一端连接1QF的N端动触头，常开触头JS的另一端连接检测按钮SBQ。

芯杆驱动线圈快速起动和降压经济运行及芯杆驱动线圈GLQ自灭磁电路具体实施方式是：附图4中虚线框内电路，由熔断器RD1、RD2高压隔离器GLQ、电阻R1、R2和二极管D组成，(+)极熔断器RD1的另一端连接中间继电器常开触头J，J的另一端连接隔离器GLQ和二极管D的负极，D的正极连接电阻R2，R2的另一端连接隔离器GLQ的另一端、电阻R1和中间继电器的常闭触头Js，Js的另一端连接电阻R1的另一端和中间继电器的常开触头J，J的另一端连接熔断器RD2，RD2的另一端接电源(-)极端。