一种一体化柱上断路器的制作方法

1.本实用新型涉及户外高压交流真空断路器输配电领域，特别涉及一种一体化柱上断路器。


背景技术：

2.目前，业界的户外高压交流真空断路器通常由开关本体、电压互感器、馈线终端、连接电缆组成，这种户外高压交流真空断路器普遍存在问题如下：
3.1.一二次设备接口多,电缆多、一二次部件生命周期不同步,造成检修和维护麻烦；
4.2.电磁式取电pt易被雷击损坏、电压二次侧短路产生过电流以及铁磁谐振等安全问题；
5.3.电流互感器动态范围小、有磁饱和以及二次输出不能开路的问题；
6.4.开关密封不严,易产生凝露,引起机构锈蚀,造成分合不正常,导致故障。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足和缺陷，本实用新型提供了一种一体化柱上断路器，以解决上述问题。
8.为了实现上述实用新型目的，本实用新型的一种一体化柱上断路器，包括：一体化开关本体、馈线终端、连接电缆，所述一体化开关本体通过开关支架安装在柱上，所述馈线终端通过馈线终端支架也安装在柱上，所述馈线终端通过连接电缆与所述一体化开关本体连接，所述馈线终端自适应识别各种情况下发生的单相接地故障和短路故障。
9.在本实用新型的一个优选实施例中，所述馈线终端位于所述开关支架的下方。
10.在本实用新型的一个优选实施例中，所述开关支架为三角形结构。
11.在本实用新型的一个优选实施例中，所述一体化开关本体包含壳体、三个一体化固封极柱、二个取电电容极柱、分合操作手柄、储能操作手柄、分合指示器、储能指示器、操作机构、a相隔离变压器、c相隔离变压器和一个航插接口；三个一体化固封极柱分为a相一体化固封极柱、b相一体化固封极柱、c相一体化固封极柱；二个取电电容极柱分为a相取电电容极柱和c相取电电容极柱；
12.所述壳体包括一块顶板、左侧板、右侧板、前侧板、后侧板、第一隔板、第二隔板、a相取电电容隔室封板、c相取电电容隔室封板和操作机构隔室封板，其中，所述左侧板、右侧板、前侧板、后侧板的顶缘分别与所述顶板的左侧缘、右侧缘、前侧缘、后侧缘连接，所述第一隔板、第二隔板的顶缘、前缘、后缘分别与所述顶板、前侧板、后侧板连接，所述第一隔板、第二隔板结合所述顶板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板将所述壳体内部分隔呈相互连通的a相取电电容隔室、c相取电电容隔室和操作机构隔室，所述操作机构隔室位于所述a相取电电容隔室与c相取电电容隔室之间；所述a相取电电容隔室封板封装在所述a相取电电容隔室的底部并通过紧固件与所述第一隔板的底缘、左侧板的底缘、前侧板的底缘、后侧板的
底缘固定密封连接，所述操作机构隔室封板封装在所述操作机构隔室的底部并通过紧固件与所述第一隔板的底缘、第二隔板的底缘、前侧板的底缘、后侧板底缘固定密封连接，所述c相取电电容隔室封板封装在所述c相取电电容隔室的底部并通过紧固件与所述第二隔板的底缘、右侧板的底缘、前侧板的底缘、后侧板的底缘固定密封连接；
13.三个一体化固封极柱成一排固定在所述壳体的顶板对应所述操作机构隔室的位置上，其中b相一体化固封极柱位于a相一体化固封极柱与c相一体化固封极柱之间；
14.a取电电容极柱固定在所述壳体的顶板对应所述a相取电电容隔室的位置上，c取电电容极柱固定在所述壳体的顶板对应所述c相取电电容隔室的位置上；所述a相取电电容极柱通过a导电组件与所述a相一体化固封极柱电连接，所述c相取电电容极柱通过c相导电组件与所述c相一体化固封极柱电连接；
15.所述操作机构安装在所述操作机构隔室内并与所述a相一体化固封极柱、b相一体化固封极柱、c相一体化固封极柱机械连接，驱动所述a相一体化固封极柱、b相一体化固封极柱、c相一体化固封极柱进行分合动作；
16.所述分合操作手柄、储能操作手柄、分合指示器、储能指示器均安装在所述壳体的前侧板对应所述操作机构隔室位置上；所述分合操作手柄、储能操作手柄、分合指示器、储能指示器与所述操作机构机械连接，所述分合操作手柄、储能操作手柄驱动所述操作机构进行储能和分合闸动作；
17.所述a相隔离变压器和c相隔离变压器分别安装在所述a相取电电容隔室和c相取电电容隔室中，所述a相隔离变压器与所述a相取电电容极柱电连接，对a相取电电容极柱进行取电，所述c相隔离变压器与所述c相取电电容极柱电连接，对c相取电电容极柱进行取电；
18.所述航插接口安装在所述壳体的前侧板对应所述操作机构隔室并临近所述c相取电电容隔室的位置上，所述航插接口的内端通过导线与所述a相一体化固封极柱、b相一体化固封极柱、c相一体化固封极柱、操作机构、a相隔离变压器和c相隔离变压器信号连接，所述航插接口通过所述连接电缆与馈线终端信号连接。
19.在本实用新型的一个优选实施例中，所述航插接口为26芯航插接口。
20.在本实用新型的一个优选实施例中，在所述第一隔板的底缘、第二隔板的底缘、左侧板的底缘、右侧板的底缘、前侧板的底缘、后侧板的底缘均设置有迷宫双折板，所述a相取电电容隔室封板、所述操作机构隔室封板、所述c相取电电容隔室封板与这些迷宫双折板固定密封连接。
21.在本实用新型的一个优选实施例中，所述顶板、左侧板、右侧板、前侧板、后侧板、第一隔板、第二隔板、a相取电电容隔室封板、所述操作机构隔室封板、所述c相取电电容隔室封板均采用304不锈钢材质制成。
22.在本实用新型的一个优选实施例中，在每个一体化固封极柱内安装有td-12/t630-20型真空灭弧室并在每一一体化固封极柱上设置有电流传感器和电压传感器，其中所述电流传感器为一个，配置在所述一体化固封极柱环氧绝缘层内后部，所述电压传感器为两个，采用对称方式安装在所述一体化固封极柱环氧绝缘层左右两边；所述电流传感器和所述电压传感器通过信号线与所述航插接口的内端连接。
23.在本实用新型的一个优选实施例中，在所述壳体的顶板上安装有若干个吊耳和两
个开关提手，其中两个开关提手分别位于所述壳体的顶板的左侧缘和右侧缘，若干吊耳位于两个开关提手之间；在所述壳体的左侧板的底缘和右侧板的底缘各自设置有一开关折边，在每一个开关折边上设置有安装空位。
24.在本实用新型的一个优选实施例中，在所述壳体的左侧板上设置有开关接地螺丝、充气接口和开关铭牌。
25.由于采用了如上的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：
26.1.本实用新型的三个一体化固封极柱内安装有td-12/t630-20型真空灭弧室并在每一一体化固封极柱上设置有电流互感器和电压传感器，该一体化固封极柱融合多种先进的电力设备构造技术、微功耗电子传感技术，无线通信技术等，最多集成11个测量电压电流传感器(电源侧三相相电压、负荷侧三相相电压、三相相电流、零序电压和零序电流)。
27.2.采用取电电容集成独立安装的两个取电电容极柱，将二次取能与开关本体分离，取能电源采用电容式电压互感器方案(电容式电压互感器由串联电容器抽取电压,再经变压器变压)，其具有内阻小，输出隔离，安全性能更好，避免电压二次侧短路产生过电流以及铁磁谐振等安全问题，解决了现有电磁式取电pt易被雷击损坏、电压二次侧短路产生过电流以及铁磁谐振等安全问题。另外两个取电电容极柱独立安装在a相一体化固封极柱和c相一体化固封极柱两侧边，方便检修和更换。
28.3.壳体采用304不锈钢全密封机构，底部采用迷宫双折边，避免开关密封不严，易产生凝露，引起机构锈蚀,造成分合不正常,导致故障的问题。
29.4.采用航插接口实现一二次设备连接，解决了现有技术中的一二次设备接口多,电缆多、一二次部件生命周期不同步,造成检修和维护麻烦等问题。另外，两个取电电容极柱的交流32v电源经各自的隔离变压器输出，通过航插接口和连接电缆至馈线终端，方便检修和维护。
30.5.馈线终端自适应识别各种情况下发生的单向接地故障和短路故障，很好的解决了配网线路单相接地故障识别和故障选线的问题。
31.本实用新型通过整体结构和元件设计，具有原理、结构简单，安装、拆卸、更换简便，安全可靠的优点，提高了供电可靠性和用电安全，提高了用户满意度。
附图说明
32.为了更清楚地说明本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。
33.图1是本实用新型的一体化开关本体的后视图。
34.图2是本实用新型的一体化开关本体的俯视图。
35.图3是本实用新型的一体化开关本体的仰视图。
36.图4是本实用新型的一体化开关本体的左视图。
37.图5是本实用新型的一体化开关本体的正视图。
38.图6是本实用新型的一体化固封极柱的立体示意图。
39.图7为本实用新型的一体化固封极柱的剖视图。
40.图8为本实用新型的一体化固封极柱的侧视图。
41.图9为本实用新型的一体化固封极柱的俯视图。
42.图10为本实用新型的取电电容极柱的正视图。
43.图11为本实用新型的取电电容极柱的仰视图。
44.图12为本实用新型的隔离变压器的正视图。
45.图13为本实用新型的隔离变压器的侧视图。
46.图14是本实用新型的取电电容极柱取电原理图。
47.图15是本实用新型的一体化固封极柱的电流原理图。
48.图16是本实用新型一体化固封极柱的电压原理图。
49.图17是本实用新型的馈线终端的正视图。
50.图18是本实用新型的馈线终端的左视图。
51.图19是本实用新型的馈线终端的右视图。
52.图20是本实用新型的馈线终端的仰视图。
53.图21是本实用新型的馈线终端中的电源取电模块原理图。
54.图22是本实用新型的馈线终端中的电源取电模块电原理示意图。
55.图23是本实用新型一体化柱上断路器的安装示意图。
具体实施方式
56.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本新型。
57.参见图23所示，本实用新型的一种一体化柱上断路器，包括：一体化开关本体100、馈线终端200、连接电缆300，该一体化开关本体100通过开关支架400安装在柱500上，开关支架400为三角形结构。
58.馈线终端200通过馈线终端支架600也安装在柱500上并位于开关支架400的下方。馈线终端200通过连接电缆300与一体化开关本体100连接，该馈线终端200自适应识别各种情况下发生的单相接地故障和短路故障(具体后面描述)。
59.参见图1至图5，一体化开关本体100包含壳体110、三个一体化固封极柱、二个取电电容极柱(结合参见图10和图11)、分合操作手柄150、储能操作手柄140、分合指示器140a、储能指示器150a、操作机构160、a相隔离变压器170a(结合参见图12和图13)、c相隔离变压器170c(结合参见图12和图13)和一个航插接口180；三个一体化固封极柱分为a相一体化固封极柱120a、b相一体化固封极柱120b、c相一体化固封极柱120c；二个取电电容极柱分为a相取电电容极柱130a和c相取电电容极柱130c。
60.壳体110包括一块顶板111、左侧板112、右侧板113、前侧板114、后侧板115、第一隔板116、第二隔板117、a相取电电容隔室封板118a、c相取电电容隔室封板118c和操作机构隔室封板118b。
61.其中，左侧板112、右侧板113、前侧板114、后侧板115的顶缘分别与顶板111的左侧缘、右侧缘、前侧缘、后侧缘连接，第一隔板116、第二隔板117的顶缘、前缘、后缘分别与顶板111、前侧板114、后侧板115连接，第一隔板116、第二隔板117结合顶板111、前侧板114、后侧板115、左侧板112和右侧板113将壳体110内部分隔呈相互连通的a相取电电容隔室119a、c
相取电电容隔室119c和操作机构隔室119b，操作机构隔室119b位于a相取电电容隔室119a与c相取电电容隔室119c之间。
62.顶板111、左侧板112、右侧板113、前侧板114、后侧板115、第一隔板116、第二隔板117、a相取电电容隔室封板118a、操作机构隔室封板118b、c相取电电容隔室封板118c均采用304不锈钢材质制成。在第一隔板116的底缘、第二隔板117的底缘、左侧板112的底缘、右侧板113的底缘、前侧板114的底缘、后侧板115的底缘均设置有迷宫双折板，a相取电电容隔室封板118a、操作机构隔室封板118b、c相取电电容隔室封板118与这些迷宫双折板固定通过紧固件例如螺丝110a密封连接。这样避免开关密封不严，易产生凝露，引起机构锈蚀,造成分合不正常,导致故障的问题。
63.在壳体110的顶板111上安装有若干个吊耳110b和两个开关提手110c、110d，其中两个开关提手110c、110d分别位于壳体110的顶板111的左侧缘和右侧缘，若干吊耳110b位于两个开关提手110c、110d之间。设置若干个吊耳110b和两个开关提手110c、110d的目的是便于吊装和提起整个一体化开关本体100。
64.在壳体110的左侧板112的底缘和右侧板113的底缘各自设置有一开关折边110e、110f，在每一个开关折边110e、110f上设置有安装空位。这样便于将整个一体化开关本体100安装并固定在开关支架400上。
65.在壳体110的左侧板113上设置有开关接地螺丝110g、充气接口110h和开关铭牌110i。通过开关接地螺丝110g便于整个一体化开关本体100接地。通过充气接口110h可以向壳体110内充入六氟化硫气体，使得整个一体化开关本体100具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能。
66.三个一体化固封极柱成一排固定在壳体110的顶板111对应操作机构隔室118b的位置上，其中b相一体化固封极柱120b位于a相一体化固封极柱120a与c相一体化固封极柱120c之间。
67.a取电电容极柱130a固定在壳体110的顶板111对应a相取电电容隔室119a的位置上，c取电电容极柱130c固定在壳体110的顶板111对应c相取电电容隔室119c的位置上；a相取电电容极柱130a通过a导电组件131a与a相一体化固封极柱120a电连接，c相取电电容极柱130c通过c相导电组件131c与c相一体化固封极柱120c电连接,进行取电。
68.操作机构160安装在操作机构隔室119b内并与a相一体化固封极柱120a、b相一体化固封极柱120b、c相一体化固封极柱120c机械连接，驱动a相一体化固封极柱120a、b相一体化固封极柱120b、c相一体化固封极柱120c进行分合动作。
69.分合操作手柄150、储能操作手柄140、分合指示器140a、储能指示器150a均安装在壳体110的前侧板114对应操作机构隔室119b位置上；分合操作手柄150、储能操作手柄140、分合指示器140a、储能指示器150a与所述操作机构机械连接，分合操作手柄150、储能操作手柄140驱动操作机构160进行储能和分合闸动作。
70.a相隔离变压器170a和c相隔离变压器170c分别安装在a相取电电容隔室119a和c相取电电容隔室119c中，a相隔离变压器170a与a相取电电容极柱130a电连接，对a相取电电容极柱130a进行取电，c相隔离变压器170c与c相取电电容极柱130c电连接，对c相取电电容极柱130c进行取电,具体取电原理参见图14：
71.a相隔离变压器170a和c相隔离变压器170c中的隔离变压器t1的输入端通过a相隔
离变压器170a和c相隔离变压器170c中的电压互感器l1连接到a相取电电容极柱130a和c相取电电容极柱130c中的取电电容c2的两端，a相取电电容极柱130a和c相取电电容极柱130c中的取电电容c1的一端与a导电组件131a和c相导电组件131c连接，取电电容c1的另一端与取电电容c2的一端连接，取电电容c2的另一端接地。图14中的电压u为a导电组件131a和c相导电组件131c的电压，电压u0为隔离变压器t1输出端所取电压。
72.采用取电电容c1和取电电容c2集成独立安装的两个取电电容极柱即a相取电电容极柱130a和c相取电电容极柱130c，将二次取能与开关本体分离，取能电源采用电容式电压互感器方案(电容式电压互感器由串联电容器抽取电压,再经变压器变压，具有内阻小，输出隔离，安全性能更好，避免电压二次侧短路产生过电流以及铁磁谐振等安全问题，解决了现有电磁式取电pt易被雷击损坏、电压二次侧短路产生过电流以及铁磁谐振等安全问题。另外两个取电电容极柱即a相取电电容极柱130a和c相取电电容极柱130c独立安装在a相一体化固封极柱和c相一体化固封极柱两侧边，方便检修和更换。
73.结合参见图6至图9、图15和图16，在每个一体化固封极柱即在a相一体化固封极柱120a、b相一体化固封极柱120b、c相一体化固封极柱120c内均安装有xd-12/t630-20型真空灭弧室120d，以真空作为灭弧和绝缘介质，具有极高的真空度。当xd-12/t630-20型真空灭弧室120d的动、静触头在操作机构160作用下带电分闸室，触头间将会产生真空电弧，同时由于触头的特殊结构，在触头的间隙中也会产生适当的纵向磁场，促使真空电弧保持为扩散型，并使电弧均匀地分布在触头表面燃烧，维持低的电弧电压，在电流自然过零时，残留的离子、电子和金属蒸气在微秒数量级的时间内就可复合或凝聚在触头表面和屏蔽罩上，真空灭弧室121d断口的介质绝缘强度很快被恢复，从而电弧被熄灭达到分断的目的。真空灭弧室120d由于采用纵向磁场控制真空电弧，所以xd-12/t630-20型真空灭弧室120d具有强而稳定的开断电流能力。
74.操作机构160中的弹簧结构动作原理如下：
75.操作机构160进行手动或电动合闸，合闸簧能量释放，带动操作机构160的拐臂带动主轴动作，主轴拉动a相一体化固封极柱120a、b相一体化固封极柱120b、c相一体化固封极柱120c中的绝缘拉杆向下运动，绝缘拉杆拉连杆在轨道中运动，关节轴承和调节螺杆带动真空灭弧室121d动端，实现合闸操作；在合闸的同时合闸簧或电机(电动)储能。
76.手动或电动分闸，分闸簧能量释放，操作机构160中各运动组件向合闸相反方向运动，实现分闸操作，在合闸已储能状态下，操作机构160处于重合闸状态，可实现“分-0.35-合分”的重合闸操作，xd-12/t630-20型真空灭弧室120d本身还没有机构联锁，保证操作机构160处于合闸位置室不再进行合闸操作。
77.上述操作机构160与xd-12/t630-20型真空灭弧室120d适配，属于现有技术。
78.为了检测每个一体化固封极柱即在a相一体化固封极柱120a、b相一体化固封极柱120b、c相一体化固封极柱120c的电源侧三相相电压、负荷侧三相相电压、三相相电流，在每一一体化固封极柱即在a相一体化固封极柱120a、b相一体化固封极柱120b、c相一体化固封极柱120c上均设置有电流传感器120e和电压传感器120f、120g，电流互感器120e配置在一体化固封极柱即在a相一体化固封极柱120a、b相一体化固封极柱120b、c相一体化固封极柱120c的内部，用以测量三相相电流。电压传感器120f、120g采用对称方式安装在一体化固封极柱即a相一体化固封极柱120a、b相一体化固封极柱120b、c相一体化固封极柱120c的外周
面上,用以检测电源侧三相相电压、负荷侧三相相电压。具体参见图15所示的一体化固封极柱的电流原理图和图15所示的一体化固封极柱的电流原理图。另外在任意一个一体化固封极柱内还可以设置零序电压传感器和零序电流传感器，通过设置电流传感器120e和电压传感器120f、120g和零序电压传感器和零序电流传感器，可以避免有磁饱和以及二次输出不能开路的问题。
79.航插接口180安装在壳体110的前侧板114对应操作机构隔室119b并临近c相取电电容隔室119c的位置上，为26芯航插接口,航插接口180的内端通过导线与a相一体化固封极柱、b相一体化固封极柱、c相一体化固封极柱中的电流传感器120e和电压传感器120f、120g以及零序电压传感器和零序电流传感器、操作机构、a相隔离变压器170a和c相隔离变压器170c的输出端信号连接，航插接口180通过连接电缆300与馈线终端200信号连接。采用航插接口180实现一二次设备连接，解决了现有技术中的一二次设备接口多,电缆多、一二次部件生命周期不同步,造成检修和维护麻烦等问题。另外，a相取电电容极柱130a和c相取电电容极柱130c的交流32v电源经各自的a相隔离变压器170a和c相隔离变压器170c输出，通过航插接口180和连接电缆300至馈线终端200，方便检修和维护。
80.馈线终端200的外形结构参见图17至图20。参见图21，a相隔离变压器170a和c相隔离变压器170c输出的交流32v电源输入至馈线终端200中的电源取电模块210，电源取电模块210可以依靠锂电池或者超级电容蓄电。
81.电源取电模块210的原理可以参见图22，电源管理经过极柱电容取电，经过整流稳压，给设备供电，同时对后备超级电容和电池充放电管理；10kv线路失电，无外部供电时，能够无缝切换到超级电容和电池供电。
82.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。