一种紧凑型大通流隔离开关及其使用方法与流程

1.本发明属于气体绝缘金属封闭组合电器技术领域，涉及一种气体绝缘金属封闭组合电器用集成型大通流且采用机构直连的、可复合接地开关的隔离开关，特别涉及一种紧凑型大通流隔离开关及其使用方法。


背景技术：

2.气体绝缘金属封闭开关设备(以下简称gis设备)，由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线等组成，其中隔离开关是高压开关系统中的重要组成元件。
3.随着城市快速发展，电力负荷急剧增大，电网构架逐渐庞大和复杂，超高压大容量电网目标网架成为系统发展的必然趋势。目前，开关类设备主流供应商的550kv开关产品的额定电流主要为4000a/5000a/63000a，550kv/8000a组合电器开关设备还属于空白。因发展需求，每年的电网要求承载的容量持续增加，尤其在沿海地区，对大容量电网设备的需求与日剧增，随之额定电流为8000a的gis设备成为必要。故发明一种超高压，且绝缘水平在550kv及以上的大通流的隔离开关成为必需。
4.因增大通流参数需要相应增大其内部主回路的通流截面，实现其高电压高通流的参数。电器设备往往受场地、布置以及与其他型号的产品对接等方面因素的影响，单方面通过增大元件尺寸提高其主回路通流能力，已不能满足此要求。另外，因受设备场地、布局等因素影响，需要隔离刀闸和接地刀闸的布置方式也多样，为适应不同工况的应用，尤其在超高压和特高压的电压等级，因场地以及布置的多样，经常需要将接地刀闸与隔离刀闸以复合方式布置，故隔离开关结构需要在集成接地刀闸、且满足直线、直角型的情况下实现该参数。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，即在隔离开关有限尺寸内，如何增大其内部主回路的通流截面，进而实现其高电压高通流的参数，本发明提供一种紧凑型大通流隔离开关及其使用方法，可在有限的尺寸内，实现8000a的超高通流。
6.为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种紧凑型大通流隔离开关，包括壳体、静侧绝缘盆子、动侧绝缘盆子以及设置在所述壳体内部的静侧导电装置和动侧导电装置；
8.所述静侧绝缘盆子固定在所述壳体上且位于所述壳体的静侧端口处；
9.所述动侧绝缘盆子固定在所述壳体上且位于所述壳体的动侧端口处；
10.所述静侧导电装置包括静侧导流屏蔽导体和静侧断口屏蔽；
11.所述静侧绝缘盆子的金属嵌件与所述静侧导流屏蔽导体的一端相连；
12.所述静侧导流屏蔽导体的另一端与所述静侧断口屏蔽相连；
13.所述动侧导电装置包括动侧导流屏蔽导体和动侧断口屏蔽；
14.所述动侧绝缘盆子的金属嵌件与所述动侧导流屏蔽导体的一端相连；
15.所述动侧导流屏蔽导体的另一端与所述动侧断口屏蔽相连；
16.所述动侧断口屏蔽内固定有动主触头，所述动主触头与所述动侧导流屏蔽导体相连；
17.所述动主触头能够沿其轴向方向运动至所述静侧断口屏蔽内部并且与所述静侧导流屏蔽导体相接触或所述动主触头能够沿其轴向方向运动至与所述静侧导流屏蔽导体脱离；
18.所述动主触头的直径至少为110mm。
19.进一步地，还包括传动组件；
20.所述动侧导流屏蔽导体内部开设有l形通孔，所述动主触头穿插设置在短边的l形通孔内；
21.所述传动组件穿插设置在长边的l形通孔内，所述传动组件的一端与所述动主触头相连，另一端穿过所述动侧导流屏蔽导体的接口并固定在所述壳体上；
22.所述传动组件包括本体侧齿轮轴、绝缘扭杆和机构侧齿轮轴；
23.所述本体侧齿轮轴的一端通过滚珠轴承与所述绝缘扭杆的一端相连；所述本体侧齿轮轴的另一端与所述动主触头相连；
24.所述绝缘扭杆的另一端与所述机构侧齿轮轴相连；
25.所述绝缘扭杆包括绝缘玻璃布管和设置在所述绝缘玻璃布管一端的第一尼龙齿轮以及设置在所述绝缘玻璃布管另外一端的第二尼龙齿轮；
26.所述第一尼龙齿轮与所述本体侧齿轮轴啮合连接；
27.所述第二尼龙齿轮与所述机构侧齿轮轴啮合连接。
28.进一步地，所述第一尼龙齿轮、所述第二尼龙齿轮分别通过螺纹紧固加粘接的方式与所述绝缘玻璃布管固定。
29.进一步地，所述机构侧齿轮轴的另一侧设置有用于驱动隔离开关的电动机构。
30.进一步地，所述动侧导流屏蔽导体通过动侧触头座与所述动主触头相连，所述动主触头通过动侧触头座与所述本体侧齿轮轴的另一端相连。
31.进一步地，所述静侧导流屏蔽导体上设置有静侧复合接地开关；
32.所述动侧触头座上设置有接地开关静侧。
33.进一步地，所述静侧导流屏蔽导体靠近所述动主触头的一端设置有静侧触头座，用于配合所述动主触头实现静侧导电装置和动侧导电装置的主回路通流或断流。
34.进一步地，所述静侧导流屏蔽导体与所述静侧断口屏蔽之间为可拆卸连接；
35.所述动侧导流屏蔽导体与所述动侧断口屏蔽之间为可拆卸连接。
36.进一步地，所述静侧导流屏蔽导体上连接有静侧第一出线导体和静侧第二出线导体。
37.一种紧凑型大通流隔离开关的使用方法，基于上述一种紧凑型大通流隔离开关，包括如下步骤：
38.将紧凑型大通流隔离开关安装在气体绝缘金属封闭开关设备后，推动动主触头，使动侧导流屏蔽导体与静侧导流屏蔽导体实现连接以完成合闸；回拉动主触头，使动侧导流屏蔽导体与静侧导流屏蔽导体断开以完成开闸。
39.相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
40.本发明提供一种紧凑型大通流隔离开关，采用主回路通流导体与电场屏蔽连接为一体结构，即采用导流和电场屏蔽同时实现的动侧导流屏蔽导体和静侧导流屏蔽导体，即具有绝缘功能又兼导流功能，在导流过程中，因静侧导流屏蔽导体和动侧导流屏蔽导体可直接接触气体，可增大其隔离开关的热辐射能力，进而增大主通流回路承载电流的能力，采用直径至少为110mm的动主触头，可实现在有限的体积下，达到通流8000a的参数；本发明结构简单，装配便利，工艺性能高，可达到一个元件单元多重布置使用的效果，减少了元件的种类，提高公司产品的通用化和标准化。
41.优选地，本发明采用带有尼龙齿和绝缘玻璃布管的绝缘扭杆，绝缘扭杆两侧采用尼龙齿轮与齿轮轴啮合，不仅使动主触头的传动更加可靠，且绝缘扭杆内部无金属嵌件，使产品在运行中无悬浮电位，在隔离开关元件长期运行中，不会发生气隙放电现象，在保障元件传动的可靠性的同时，提高产品的运维可靠性；另外，通过在动侧导流屏蔽导体上开设l形通孔，即设置为呈90度布置的气体交换口,作为绝缘扭杆的出口的同时，也可加快气体热交换，进而提高热交换效率。
42.进一步优选地，本发明在机构侧齿轮轴的一端设置了用于驱动隔离开关的电动机构，可以方便操作本隔离开关的开合。
43.优选地，本发明通过采用静侧触头座和动侧触头座，用于对动主触头的轴向运动进行导向限制，可大大提高动主触头处于工作状态下的稳定性。
44.进一步优选地，本发明在静侧导流屏蔽导体上设置静侧复合接地开关以及在动侧触头座设置接地开关静侧，当隔离开关通流为直线型时，由静侧绝缘盆子上的金属嵌件、静侧导流屏蔽导体、隔离开关动触头、动侧导流屏蔽导体和动侧绝缘盆子的金属嵌件组成隔离开关的主通流回路；当隔离开关通流为直角型时，由静侧复合接地开关、静侧导流屏蔽导体、动主触头、动侧导流屏蔽导体和动侧绝缘盆子的金属嵌件组成隔离开关的主通流回路，或由静侧绝缘盆子上的金属嵌件、静侧导流屏蔽导体、隔离开关动触头、动侧导流屏蔽导体及接地开关静侧组成隔离开关的主通流回路，这样，依据实际需求，可对本隔离开关采用直线型或直角型进行灵活安装。
45.优选地，本发明设计具有可拆卸功能的静侧断口屏蔽和动侧断口屏蔽，可预留有螺栓调节的空间，以便动主触头的安装不受工艺性能的限制。
46.本发明还提供一种紧凑型大通流隔离开关的使用方法，基于上述紧凑型大通流隔离开关实现，本方法操作简单且方便实施。
附图说明
47.图1为本发明实施例提供的一种紧凑型大通流隔离开关处于合闸状态下的结构示意图；
48.图2(a)为本发明实施例提供的一种紧凑型大通流隔离开关的装配结构组合示意图；
49.图2(b)为本发明实施例提供的另一种紧凑型大通流隔离开关的装配结构组合示意图；
50.图3为本发明实施例提供的传动组件的结构示意图；
51.图4为本发明实施例提供的绝缘扭杆的结构示意图；
52.图5为本发明实施例涉及的绝缘扭杆上尼龙齿轮的结构示意图。
53.附图标记：
54.静侧绝缘盆子-1；壳体-2；静侧导流屏蔽导体-3；静侧触头座-4；静侧断口屏蔽-5；电动机构-6；动侧触头座-7；传动组件-8；动侧导流屏蔽导体-9；动侧绝缘盆子-10；接地开关静侧-11；接地开关动侧-12；动侧断口屏蔽-13；动主触头-14；静侧第一出线导体-15；静侧复合接地开关-16；静侧第二出线导体-17；动侧复合接地开关-18；吸附剂盖板-19；滚珠轴承-20；本体侧齿轮轴-21；绝缘扭杆-22；机构侧齿轮轴-23；第一尼龙齿轮-24；绝缘玻璃布管-25；第二尼龙齿轮-26。
具体实施方式
55.本发明一种紧凑型大通流隔离开关，包括壳体2、静侧绝缘盆子1、动侧绝缘盆子10、传动组件8以及设置在所述壳体2内部的静侧导电装置和动侧导电装置；
56.所述静侧绝缘盆子1固定在所述壳体2上且位于所述壳体2的静侧端口处；所述动侧绝缘盆子10固定在所述壳体2上且位于所述壳体2的动侧端口处；所述静侧导电装置包括静侧导流屏蔽导体3和静侧断口屏蔽5；所述静侧绝缘盆子1的金属嵌件与所述静侧导流屏蔽导体3的一端相连；所述静侧导流屏蔽导体3的另一端与所述静侧断口屏蔽5相连；所述动侧导电装置包括动侧导流屏蔽导体9和动侧断口屏蔽13；所述动侧绝缘盆子10的金属嵌件与所述动侧导流屏蔽导体9的一端相连；所述动侧导流屏蔽导体9的另一端与所述动侧断口屏蔽13相连；所述动侧断口屏蔽13内固定有动主触头14，所述动主触头14与所述动侧导流屏蔽导体9相连；所述动主触头14能够沿其轴向方向运动至所述静侧断口屏蔽5内部并且与所述静侧导流屏蔽导体3相接触或者所述动主触头14能够沿其轴向方向运动至与所述静侧导流屏蔽导体3脱离；所述动主触头14的直径至少为110mm。
57.所述动侧导流屏蔽导体9内部开设有l形通孔，所述动主触头14穿插设置在短边的l形通孔内；
58.所述传动组件8穿插设置在长边的l形通孔内，所述传动组件8的一端与所述动主触头14相连，其另一端穿过所述动侧导流屏蔽导体9的接口并固定在所述壳体2上；
59.所述传动组件8包括本体侧齿轮轴21、绝缘扭杆22和机构侧齿轮轴23；
60.所述本体侧齿轮轴21的一端通过滚珠轴承20与所述绝缘扭杆22的一端相连；所述本体侧齿轮轴21的另一端与所述动主触头14相连；
61.所述绝缘扭杆22的另一端与所述机构侧齿轮轴23相连；
62.所述绝缘扭杆22包括绝缘玻璃布管25和设置在所述绝缘玻璃布管25一端的第一尼龙齿轮24以及设置在所述绝缘玻璃布管25另外一端的第二尼龙齿轮26；
63.所述第一尼龙齿轮24与所述本体侧齿轮轴21啮合连接；
64.所述第二尼龙齿轮26与所述机构侧齿轮轴23的一侧啮合连接。
65.所述第一尼龙齿轮24、所述第二尼龙齿轮26分别通过螺纹紧固加粘接的方式与所述绝缘玻璃布管25固定。
66.所述机构侧齿轮轴23的另一侧设置有用于驱动隔离开关的电动机构6。
67.所述静侧导流屏蔽导体3靠近所述动主触头14的一端设置有静侧触头座4，用于配合所述动主触头14实现静侧导电装置和动侧导电装置的主回路通流或断流。
68.所述动侧导流屏蔽导体9通过动侧触头座7与所述动主触头14相连，所述动主触头14通过动侧触头座7与所述本体侧齿轮轴21的另一端相连。
69.所述静侧导流屏蔽导体3上设置有静侧复合接地开关16；
70.所述动侧触头座7上设置有接地开关静侧11。
71.所述静侧导流屏蔽导体3上连接有静侧第一出线导体15。
72.所述静侧导流屏蔽导体3与所述静侧断口屏蔽5为可拆卸连接，例如螺栓连接；
73.所述动侧导流屏蔽导体9和所述动侧断口屏蔽13为可拆卸连接，例如螺栓连接。
74.本发明还提供一种紧凑型大通流隔离开关的使用方法，基于上述一种紧凑型大通流隔离开关，包括如下步骤：
75.将紧凑型大通流隔离开关安装在气体绝缘金属封闭开关设备后，推动动主触头14，使动侧导流屏蔽导体9与静侧导流屏蔽导体3实现连接以完成合闸；回拉动主触头14，使动侧导流屏蔽导体9与静侧导流屏蔽导体3断开以完成开闸。
76.实施例
77.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
78.本实施例提供一种紧凑型大通流隔离开关，其特点为体积小、机构直连、可单相操作、可三相操作，可满足直角、直线型布置，可复合接地开关。
79.静侧绝缘盆子1呈盆状，外环通过螺栓与壳体2固定在一起，壳体2呈圆腔柱体状，上下侧开有拔口，用于装配隔离开关传动部分、使隔离开关动作的机构、复合型接地开关、静侧出线导体；两侧的拔口用于固定隔离开关的静侧和隔离开关的动侧。
80.静侧导流屏蔽导体3通过螺栓与静侧绝缘盆子1的金属嵌件连接，静侧触头座4通过螺栓固定在静侧导流屏蔽导体3上，静侧断口屏蔽5通过螺栓固定在静侧导流屏蔽导体3的前端接口上，静侧第一出线导体15通过螺栓固定在静侧导流屏蔽导体3上。
81.动侧绝缘盆子10呈盆状，外环通过螺栓与壳体2固定在一起，动侧导流屏蔽导体9通过螺栓与动侧绝缘盆子10的金属嵌件连接，动侧导流屏蔽导体9内部开设有l形通孔，动侧触头座7通过螺栓固定在动侧导流屏蔽导体9内短边l形通孔的前端，动侧断口屏蔽13通过螺栓固定在动侧导流屏蔽导体9内短边l形通孔的前端接口上，传动组件8位于动侧导流屏蔽导体9的长边l形通孔内，传动组件8一端通过螺栓固定在动侧触头座7的中部，并通过动侧导流屏蔽导体9中部的接口，设置为呈90度布置的气体交换口(l形通孔结构),作为绝缘扭杆的出口的同时，也可加快气体热交换，进而提高热交换效率；传动组件8的另一端固定在壳体2上，且与电动机构6通过机构侧齿轮轴23连接。接地开关静侧11通过螺栓固定在动侧触头座7的中部，接地开关静侧11下方还设置有接地开关动侧12。动主触头14通过触指与动侧触头座7实现电接触，这里采用的动主触头14是直径至少为110mm的大口径触头，可保证8000a的超高通流。传动组件8的齿轮轴21以齿轮啮合的方式固定在动侧触头座7上，本体侧齿轮轴21通过传动组件8的滚珠轴承20与绝缘扭杆22一端实现连接固定，绝缘扭杆22另一端连接机构侧齿轮轴23，机构侧齿轮轴23连接用于驱动隔离开关的电动机构6，这里的电动机构6最好采用电动弹簧机构。
82.隔离开关有两种状态，分闸状态和合闸状态，动主触头14随隔离开关的工作状态而改变与静侧触头座4之间的位置关系，图1为隔离开关的合闸状态。
83.当隔离开关通流为直线型时，由静侧绝缘盆子1上的金属嵌件、静侧导流屏蔽导体
3、静侧触头座4、动主触头14、动侧触头座7、动侧导流屏蔽导体9和动侧绝缘盆子10的金属嵌件组成隔离开关的主通流回路。
84.当隔离开关通流为直角型时，如图2(a)所示，静侧复合接地开关16通过螺栓固定在静侧导流屏蔽导体3上。由静侧复合接地开关16、静侧导流屏蔽导体3、静侧触头座4、动主触头14、动侧触头座7、动侧导流屏蔽导体9和动侧绝缘盆子10的金属嵌件组成隔离开关的主通流回路。静侧导流屏蔽导体3上还连接有静侧第二出线导体17，同时，在动侧导流屏蔽导体9上还连接有动侧复合接地开关18，本实施例提供的紧凑型大通流隔离开关可应实际场景需要，满足更多种类的安装布置方式；
85.另外，如图2(b)所示，静侧导流屏蔽导体3上还设有吸附剂盖板19，用于吸附隔离开关内的水分。
86.为在有限的体积内增大其主回路的通流面积，将静侧导流屏蔽导体9和静侧导流屏蔽导体3设计为即有绝缘功能又兼通流功能，在通流过程中，因静侧导流屏蔽导体9和静侧导流屏蔽导体3可直接接触气体，可增大其隔离开关的热辐射能力；受其空间的限制，如图1所示，要求图中的尺寸b大于尺寸a，这样做的目的是，可增大通流截面以及提升散热效果；因触头前端安装受工艺性能的限制，需要留有螺栓调节的空间，故前端设计具有可拆卸功能的静侧断口屏蔽5和动侧断口屏蔽13。
87.因高通流的要求，加大主回路通流性能，增加了动主触头14的口径和重力，需要配用可靠传动的大扭矩的绝缘扭杆22。本实施例提供的绝缘扭杆22相较于其他大扭矩绝缘扭杆，该绝缘扭杆22由第一尼龙齿轮24和第二尼龙齿轮26及绝缘玻璃布管25组成，两侧的第一尼龙齿轮24和第二尼龙齿轮26分别与本体侧齿轮轴21和机构侧齿轮轴23相啮合，上述尼龙齿轮(第一尼龙齿轮24、第二尼龙齿轮26)如图5所示，尼龙齿轮上具有多个锯齿，实现多面接触，以配合大口径、大重力的动主触头14，增加传动可靠。这样，通过绝缘扭杆22可将电动机构6提供的动力传动至动主触头14本体，采用该绝缘扭杆22可提高传动可靠性，且绝缘扭杆中无金属嵌件，避免悬浮电位的产生，在隔离开关元件长期运行中，不会因气隙放电。
88.特别的，本实施例提供的一种紧凑型大通流隔离开关，其绝缘扭杆22上的第一尼龙齿轮24通过本体侧齿轮轴21与动侧触头座7连接，另一端的第二尼龙齿轮26通过机构侧齿轮轴23与电动机构6连接。这样，电动机构6输出动力后，通过机构侧齿轮轴23与第二尼龙齿轮26带动绝缘扭杆22做旋转运动，再通过第一尼龙齿轮24与本体侧齿轮轴21通过滚珠轴承20带动动侧触头座7做轴向运动，可将绝缘扭杆22的旋转运动转变为动侧触头座7的轴向运动，最终带动动主触头14本体做轴向运动，完成隔离开关的分闸和合闸工作。
89.本实施例提供一种紧凑型大通流隔离开关，采用导流导体与屏蔽连接为一体结构，即采用导流和电场屏蔽同时实现的动侧导流屏蔽导体和静侧导流屏蔽导体，即具有绝缘功能又兼导流功能，在通流过程中，因静侧导流屏蔽导体和动侧导流屏蔽导体可直接接触气体，可增大其隔离开关的热辐射能力，进而增大主通流回路承载电流的能力，采用直径至少为110mm的动主触头，可实现在有限的体积下，达到通流8000a的参数；同时为了配合大口径动主触头做轴向运动，采用带有尼龙齿轮的大扭矩绝缘扭杆使得传动可靠；本实施例的结构简单，装配便利，工艺性能高，可达到一个元件单元多重布置使用的效果，减少了元件的种类，提高公司产品的通用化和标准化。
90.尽管以上结合附图与实施例对本发明的实施方案进行了描述，但是本发明并不局
限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。