一种环保气体绝缘金属封闭开关设备及配电装置的制作方法

1.本技术涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种环保气体绝缘金属封闭开关设备及配电装置。


背景技术：

2.气体绝缘金属开关设备用于输配电系统中进行电能的接受和分配，实现对电力系统在正常运行和故障情况下实时控制、保护、测量、监视、通讯等功能。气体绝缘金属开关设备的一次通流部分封装在密闭的由不锈钢板焊接的气箱内，气室内部充气体作为开关设备的绝缘介质。
3.目前，气体绝缘金属封闭开关设备一般采用sf6气体作为绝缘介质，sf6气体绝缘金属封闭开关设备体积小、占地面积小、结构紧凑，但由于sf6气体是一种温室气体，其气体具有非常长的大气寿命，温室效应的影响较大，对环境造成严重的污染。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种环保气体绝缘金属封闭开关设备及配电装置，用以解决现有技术中的气体绝缘金属封闭开关设备使用sf6气体造成环境污染的问题。
5.本技术实施例提供的技术方案如下：
6.一方面，本技术实施例提供了一种环保气体绝缘金属封闭开关设备，包括：
7.由通过隔板隔开且以环保气体为绝缘介质的上气室和下气室组成的气箱，位于气箱外部的三相三工位开关操动机构，位于上气室中的多个母线内锥组、三相三工位开关和绝缘轴，位于下气室中的断路器和电缆内锥插座，以及三相导电法兰；
8.三相导电法兰贯穿固定在隔板上；
9.多个母线内锥组包含的两个母线内锥相对设置于上气室的左右两侧内壁上且两个母线内锥的端部之间由母线连接；
10.三相三工位开关中的每相三工位开关的上静触头固定在与三工位开关对应的母线内锥组的母线上，接地静触头固定在上气室的右侧内壁上，动触头固定在绝缘轴上，下静触头固定在三相导电法兰中与三工位开关对应的导电法兰上；三相三工位开关中各三工位开关之间的间距与各母线内锥组的母线之间的间距相同；
11.绝缘轴的一端贯穿上气室的前侧内壁与三相三工位开关操动机构连接，另一端固定在上气室的后侧内壁上；
12.断路器的上部固定端与三相导电法兰连接，下部固定端与电缆内锥插座连接。
13.在一种可能的实施方式中，每一母线内锥组中的两个母线内锥的端部之间由两根母线呈z字形连接且两根母线的搭接面位于z字形中部。
14.在一种可能的实施方式中，三相三工位开关中的每相三工位开关的上静触头固定在与三工位开关对应的母线内锥组的两根母线中位于左侧的母线的下部。
15.在一种可能的实施方式中，三相三工位开关中的每相三工位开关的动触头的长度
均大于原有长度。
16.在一种可能的实施方式中，上气室的体积大于下气室的体积且上气室的深度和高度的尺寸均大于原有尺寸。
17.在一种可能的实施方式中，三相导电法兰与隔板的连接处设置有密封圈。
18.在一种可能的实施方式中，上气室的顶部箱壁上设置有用于安装元器件的安装孔；下气室的前后两侧箱壁上均设置有用于安装元器件的安装孔。
19.在一种可能的实施方式中，断路器的上部固定端通过异形铜母线与三相导电法兰连接；异形铜母线的两端均采用螺栓形式固定连接。
20.在一种可能的实施方式中，电缆内锥插座为品字形结构。
21.在一种可能的实施方式中，上气室为长方形气室，下气室为l型气室。
22.在一种可能的实施方式中，环保气体绝缘金属封闭开关设备还包括：上气室压力释放装置和下气室压力释放装置；上气室压力释放装置设置在上气室的后侧箱壁上，下气室压力释放装置设置在下气室的l型横边上侧箱壁上。
23.在一种可能的实施方式中，环保气体绝缘金属封闭开关设备还包括：霹雷器；霹雷器插接在下气室的l型横边上侧箱壁上。
24.在一种可能的实施方式中，断路器包括：真空灭弧室；真空灭弧室的上部固定端通过异形铜母线与三相导电法兰连接，下部固定端通过斜面搭接铜母线与电缆内锥插座连接；异形铜母线和斜面搭接铜母线的两端均采用螺栓形式固定连接。
25.在一种可能的实施方式中，环保气体绝缘金属封闭开关设备还包括：位于下气室中的支柱式电流互感器；支柱式电流互感器的一次侧进线端通过麻花弯铜母线与断路器的下部固定端连接，一次侧出线端通过斜面搭接铜母线与电缆内锥插座连接；异麻花弯铜母线和斜面搭接铜母线的两端均采用螺栓形式固定连接。
26.另一方面，本技术实施例提供了一种配电装置，包括：本技术实施例提供的环保气体绝缘金属封闭开关设备；或者，穿心式电流互感器，以及不包含支柱式电流互感器的环保气体绝缘金属封闭开关设备，穿心式电流互感器穿心连接在与环保气体绝缘金属封闭开关设备的电缆内锥插座连接的电缆上。
27.本技术实施例的有益效果如下：
28.本技术实施例中，通过将环保气体作为绝缘介质，并将三相三工位开关中各三工位开关之间的间距与各母线内锥组的母线之间的间距保持一致，不仅可以增大环保气体绝缘金属封闭开关设备中元器件的电气间隙，提高环保气体绝缘金属封闭开关设备的绝缘性能，使环保气体绝缘金属封闭开关设备满足设计要求的同时，还解决了气体绝缘金属封闭开关设备中的sf6气体对环境造成严重污染的问题，并且可以有效减少母线内锥因三工位开关在合闸位置及合闸过程中侧向分力过大而损坏的情况，同时，三相三工位开关具有天然的机械联锁功能，可以有效地减少电路中的误操作。
29.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地可以从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
31.图1为本技术实施例中环保气体绝缘金属封闭开关设备第一种结构的侧面示意图；
32.图2为本技术实施例中环保气体绝缘金属封闭开关设备第一种结构的正面示意图；
33.图3为本技术实施例中环保气体绝缘金属封闭开关设备第一种结构的俯视示意图；
34.图4为本技术实施例中环保气体绝缘金属封闭开关设备第二种结构的侧面示意图；
35.图5为本技术实施例中环保气体绝缘金属封闭开关设备第三种结构的侧面示意图；
36.图6为本技术实施例中环保气体绝缘金属封闭开关设备第四种结构的侧面示意图；
37.图7为本技术实施例中配电设备第一种结构的侧面示意图；
38.图8为本技术实施例中配电设备第二种结构的侧面示意图。
具体实施方式
39.为了使本技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.本技术实施例提供了一种环保气体绝缘金属封闭开关设备，参阅图1所示，该环保气体绝缘金属封闭开关设备包括：由通过隔板100隔开且以环保气体为绝缘介质的上气室101和下气室102组成的气箱103，位于气箱103外部的三相三工位开关操动机构104，位于上气室101中的多个母线内锥组105、三相三工位开关106和绝缘轴107，位于下气室102中的断路器108和电缆内锥插座111，以及三相导电法兰112；三相导电法兰112贯穿固定在隔板100上；多个母线内锥组105包含的两个母线内锥113相对设置于上气室101的左右两侧内壁上且两个母线内锥113的端部之间由母线连接；三相三工位开关106中的每相三工位开关的上静触头114固定在与三工位开关对应的母线内锥组105的母线上，接地静触头固定在上气室101的右侧内壁上，动触头116固定在绝缘轴107上，下静触头117固定在三相导电法兰112中与三工位开关对应的导电法兰上；三相三工位开关106中各三工位开关之间的间距与各母线内锥组105的母线之间的间距相同；绝缘轴107的一端贯穿上气室101的前侧内壁与三相三工位开关操动机构104连接，另一端固定在上气室101的后侧内壁上；断路器108的上部固定端109与三相导电法兰112连接，下部固定端110与电缆内锥插座111连接。
41.实际应用中，位于上气室101中的多个母线内锥组105用于与其他开关柜电联通。三相三工位开关操动机构104用于操纵绝缘轴107实现对三相三工位开关106的动触头的控
制。三相三工位开关106用于在需要进行维护与检修时有效切断电路，其中每相三工位开关的上静触头114固定在与三工位开关对应的母线内锥组105的母线上，下静触头117固定在三相导电法兰112中与三工位开关对应的导电法兰上，其动触头116在三相三工位开关操动机构104的作用下转动，每次只能到达唯一的功能位置。三相三工位开关106具有合闸、隔离、接地三种功能位置，其动触头位于合闸功能位置代表通过三相三工位开关106接通母线内锥113的母线与三相导电法兰112法兰的连接，其动触头隔离功能位置代表通过三相三工位开关106断开母线内锥113的母线与接线法兰的连接，其动触头接地功能位置代表三相三工位开关106的动触头连接接地静触头。断路器108用于切断和接通电路，保护电路安全运行。电缆内锥插座111用于插接底部进出线电缆125。
42.在具体实施时，环保气体绝缘金属封闭开关设备可以采用但不限于c4f7n/co2混合气体等环保气体作为绝缘介质，从而减少对环境的污染。c4f7n/co2混合气体的混合比为6～12％的c4f7n和82～88％的co2，确定c4f7n/co2混合气体的标准压力为0.03～0.06mpa。每两个母线内锥113组间的距离可以是相等的，其对应的母线之间的间距相同，三相三工位开关106中各三工位开关之间的间距也是相同的，采用这种等距设置方式可以有效减少母线内锥113因三工位开关在合闸位置及合闸过程中侧向分力过大而损坏的情况。
43.在一种可能的实施方式中，上气室101的体积大于下气室102的体积且上气室101的深度和高度的尺寸均大于原有尺寸。例如：原有气体绝缘金属封闭开关设备上气室101的尺寸为600(宽)
×
654(深)
×
603(高)，现有环保气体绝缘金属封闭开关设备上气室101的尺寸尺寸为600(宽)
×
700(深)
×
653(高)。
44.实际应用中，在开关柜宽度、深度尺寸不变的情况下，通过增加开关设备上气室101深度和高度的尺寸，可以使充入环保气体作为绝缘介质的环保气体绝缘金属封闭开关设备满足电气间隙和绝缘距离的要求。
45.在一种可能的实施方式中，三相导电法兰112与隔板100的连接处设置有密封圈118。
46.实际应用中，环保气体绝缘金属封闭开关设备的三相导电法兰112从上气室101顶部箱壁开孔装入，用焊接在隔板100上的螺栓及盖型螺母固定于上气室101的底部，这种固定形式易于平衡上下气室102的电气间隙，有效减少产品局部绝缘性能偏低的现象，增强产品整体的绝缘性能，并且可在降低产品标准压力的情况下，保证产品安全运行，而在三相导电法兰112与隔板100的连接处设置密封圈118，可以有效地密封上气室101和下气室102，防止两个气室之间漏气情况的发生。
47.在一种可能的实施方式中，参阅图1所示，上气室101为长方形气室，下气室102为l型气室；环保气体绝缘金属封闭开关设备还可以包括：上气室压力释放装置119和下气室压力释放装置120；上气室压力释放装置119设置在上气室101的后侧箱壁上，下气室压力释放装置120设置在下气室102的l型横边上侧箱壁上。
48.在一种可能的实施方式中，参阅图1所示，上气室101的顶部箱壁上设置有用于安装元器件的安装孔121；下气室102的前后两侧箱壁上均设置有用于安装元器件的安装孔121。通过在箱壁上设置安装孔121，便于元器件的安装，增加环保气体绝缘金属封闭开关设备的实用性。
49.在一种可能的实施方式中，断路器108的上部固定端109通过异形铜母线122与三
相导电法兰112连接，且异形铜母线122的两端均采用螺栓形式固定连接。
50.实际应用中，在如图1所示的环保气体绝缘金属封闭开关设备中，断路器108的上部固定端通过异形铜母线122与三相导电法兰112固定连接，增大了铜排之间电气间隙和铜排对地间隙，利于电场优化，同时节约了铜排的用量，降低环保气体绝缘金属封闭开关设备的成本，采用螺栓形式固定连接，固定形式简单可靠、易于操作。
51.在一种可能的实施方式中，断路器108可以包括：真空灭弧室123；真空灭弧室123的上部固定端109通过异形铜母线122与三相导电法兰112连接，下部固定端110通过斜面搭接铜母线124与电缆内锥插座111连接；异形铜母线122和斜面搭接铜母线124的两端均采用螺栓形式固定连接。
52.实际应用时，在如图1所示的环保气体绝缘金属封闭开关设备中，真空灭弧室123具有优良的绝缘性，在电路的开通与关断时能迅速熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生，而且，采用斜面搭接铜母线124具有减少开孔、母线长度短、易于加工，电气间隙有较大的优化空间等优点，而采用螺栓形式固定铜母线，简单易于操作、牢固，具有良好的可靠性。
53.在一种可能的实施方式中，参阅图2所示，每一母线内锥组105中的两个母线内锥113的端部之间由两根母线呈z字形连接且两根母线的搭接面位于z字形中部。
54.实际应用中，在如图2所示的环保气体绝缘金属封闭开关设备中，每一母线内锥组105中的两个母线内锥113的端部可以由两根母线采用“z”字形的连接方式进行连接，并利用螺栓进行搭接与固定，“z”字形母线连接的搭接面在“z”字形母线的中部。相较于传统的母线直线连接，通过将搭接面设置在“z”字形的母线的中部，增大了螺栓对气室顶部的电气间隙，减少螺栓对气室顶部放电的可能性，并且，相较于传统的直线连接母线的搭接方式，减少了母线搭接面，节约了铜排的用量，降低成本。
55.在一种可能的实施方式中，参阅图2所示，三相三工位开关106中的每相三工位开关的上静触头114固定在与三工位开关对应的母线内锥组105的两根母线中位于左侧的母线的下部。
56.实际应用中，在如图2所示的环保气体绝缘金属封闭开关设备中，每相三工位开关的上静触头114固定在“z”字形母线中位于左侧的母线的下部，位于左侧的母线即为靠近环保气体绝缘金属封闭开关设备的上气室101前侧内壁的母线。通过这种设置方式，可以有效的将三工位开关合闸时的侧向分力分布在两个母线内锥113上，降低单个母线因承受的内锥侧向分力过大而导致损坏的可能性。
57.在一种可能的实施方式中，三相三工位开关106中的每相三工位开关的动触头116的长度均大于原有长度。
58.实际应用中，在如图2所示的环保气体绝缘金属封闭开关设备中，由于设备开关柜宽度和深度尺寸不变、上气室101的深度和高度增加，三相三工位开关106中的每相三工位开关的动触头116长度有所增加，上静触头114随着母线上移，进一步加大了三相三工位开关106隔离断口的距离；同时移动三工位开关接地静触头115，可使三工位开关对地断口距离增大。通过三相三工位开关106触头的移动，不仅使环保气体绝缘金属封闭开关设备满足电气间隙的距离要求，而且提高了隔离断口的绝缘水平，确保产品的安全性。
59.在一种可能的实施方式中，参阅图3所示，电缆内锥插座111可以采用品字形结构，从而可以方便用户安装电缆及布置穿心式电流互感器，有利于环保气体绝缘金属封闭开关
设备中元器件位置的设计和空间的有效利用。
60.在一种可能的实施方式中，参阅图4所示，环保气体绝缘金属封闭开关设备还可以包括：位于下气室102中的支柱式电流互感器127；支柱式电流互感器127的一次侧进线端通过麻花弯铜母线128与断路器108的下部固定端110连接，一次侧出线端通过斜面搭接铜母线124与电缆内锥插座111连接。其中，麻花弯铜母线128和斜面搭接铜母线124的两端均采用螺栓形式固定连接。
61.实际应用中，在如图4所示的环保气体绝缘金属封闭开关设备中，支柱式电流互感器127用于将电路中的大电流转化为电流互感器二次侧小电流，基于转化后的小电流对设备进行测量与保护。连接支柱式电流互感器127的一次侧进线端和断路器108的真空灭弧器的下部固定端110的麻花弯铜母线128无需对铜排进行长度方向的机械加工，简化加工过程，并且，麻花弯铜母线128与断路器108下部固定端110连接采用固定连接，连接可靠，通流能力强。采用斜面搭接铜母线124连接支柱式电流互感器127的一次侧出线端和不同相间距的电缆内锥插座111时，所需的斜面搭接铜母线124开孔少、长度短、易于加工，并且在设计时易于躲让气箱103加强筋等零件，电气间隙有较大的优化空间。麻花弯铜母线128和斜面搭接铜母线124的两端均采用螺栓形式固定连接，固定形式简单可靠、易于操作。
62.在一种可能的实施方式中，参阅图5所示，环保气体绝缘金属封闭开关设备还包括：霹雷器129；霹雷器129插接在下气室102的l型横边上侧箱壁上。
63.实际应用中，霹雷器129利用接地装置使雷电电压幅值限制在环保气体绝缘金属封闭开关设备可承受的雷电冲击水平以下，避免环保气体绝缘金属封闭开关设备受雷电冲击过电压、操作过电压而损坏。
64.在一种可能的实施方式中，参阅图6所示，环保气体绝缘金属封闭开关设备可以设计成上部电缆125进出线结构，通过将电缆内锥插座111设置于下气室102的l型横边上侧箱壁上，将电缆125插接在电缆内锥插座111上插接有电缆125，即可构成上部电缆125进出线结构。
65.基于上述实施例，本技术实施例还提供了一种配电装置，包括上述环保气体绝缘金属封闭开关设备；或者，穿心式电流互感器126以及不包含支柱式电流互感器127的环保气体绝缘金属封闭开关设备，穿心式电流互感器126穿心连接在与环保气体绝缘金属封闭开关设备的电缆内锥插座111连接的电缆125上。
66.实际应用中，在如图7所示的配电装置中，设备电缆内锥插座111上插接有电缆125，穿心式电流互感器126穿心连接在电缆125上，用于将电缆125上的大电流变成小电流，以便各种测量设备的使用，实现电流变换和电气隔离。
67.实际应用中，在如图8所示的配电装置中，在采用穿心式电流互感器126和不包含支柱式电流互感器的环保气体绝缘金属封闭开关设备进行设计时，可以根据需要，减小气箱103尺寸，实现易实现设备小型化，成本优势明显。
68.本技术实施例提供的环保气体绝缘金属封闭开关设备和配电装置中，由于环保气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘介质为环保气体，并基于各母线内锥组105的母线之间的间距设置三相三工位开关106中各三工位开关之间的间距，使环保气体绝缘金属封闭开关设备满足设计要求的同时，解决了设备中绝缘气体的污染的问题，并且可以有效减少母线内锥113侧向分力过大而损坏的情况，同时，三相三工位开关106具有天然的机械联锁功能，
可以有效地减少误操作。
69.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
70.显然，本领域的技术人员可以对本技术实施例进行各种改动和变型而不脱离本技术实施例的精神和范围。这样，倘若本技术实施例的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。