用于中压或高压配电柜的三极装置和包括此三极装置的相关配电柜 |
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| 申请号 | CN200710305181.9 | 申请日 | 2007-11-09 | 公开(公告)号 | CN101226844A | 公开(公告)日 | 2008-07-23 |
| 申请人 | 维益T&D有限责任公司; | 发明人 | A·瓦吉尼; A·罗西; G·佩利; | ||||
| 摘要 | 一种安装在电 力 变电站的 配电柜 中的三极装置，包括：i)空气绝缘三极隔离 开关 ，其执行将电力线路从配电柜隔离的功能，和ii)三极 断路器 ，其执行线路保护功能，其特征在于：a)三极装置还包括由绝缘材料制成的 外壳 ，该外壳至少部分地将所述三极断路器容纳在其内部，其中所述外壳没有被密封闭合而是包含空气；b)断路器包括三个 真空 断路器模 块 ， 隔离开关 包括三个单极隔离开关设备，其中，每一个单极隔离开关设备又包括可从工作 位置 线性运动进入断开位置的可动触点；c)其中，当在其工作位置时，每一个触点至少部分地从外壳上凸出；和d)三极装置被配置为与未被封装入外壳中的接地开关协作。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于安装在电力变电站的配电柜(2)中的三极装置(1)，包括： |
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| 说明书全文 | 用于中压或高压配电柜的三极装置和包括此三极装置的相关配电柜[0001] 技术领域 [0002] 本发明涉及一种三极电气装置，该三极电气装置特别是用于中压或高压电力变电站。对于每一极，该装置包括能够执行线路隔离功能的空气绝缘隔离开关和为了执行线路保护功能而采用真空断路技术的断路器。根据本发明的装置适合安装在形成中压或高压配电盘的封闭式配电柜中。这些配电柜还包括能够执行线路接地功能的空气绝缘接地开关。 [0003] 发明背景 [0004] 公知地，配电盘代表位于电网的节点中的所有电气装置，其目的是传输或集中电功率以使其有效传输和/或分配。通常，在节点中有一个或多个汇集到该节点的线路和几个从该节点离开的线路。通常，用于中压和高压装置的规程拟设：在电网的节点中，每一个流入和流出的线路设有执行隔离和接地功能(为了确保安全)和保护功能(为了消除可能发生的故障)的装置。 [0005] 断路器能保护脱离节点并朝向用户的线路。在断路器断开脱离节点并朝向用户的线路后，隔离开关能物理隔离该线路。最后，如果隔离开关已经将线路从供给和接收电压的节点隔离，接地开关将线路接地以使操作员完全安全地接近正常情况下带电的导线。除了与本发明目的不相关的其它装置，位于电网的节点中的、出现在电功率分布节点中的所有上述的装置通常被称为“配电盘”。每一个配电盘由几个配电柜组成，在配电柜中执行每个线路的断路、隔离和接地功能。 [0006] 同一申请人的EP1,226,596中描述了用于电力变电站的三极装置，其与已知的装置相比具有非常紧凑的结构。根据EP1,226,596的装置包括一系列包含至少一个隔离开关的隔离装置、断路器和接地开关。断路器密封于真空球形物中并与线-地(line-earth)隔离开关设备串联配置，该线-地隔离开关设备可以在其使所述断路器和电压母线的触点连接的第一位置和其使断路器和地触点连接的第二位置之间移动。根据EP1,226,596，该线-她隔离开关和断路器都包含在金属外壳中，并且隔离装置设置在设备的输入和输出端处。 [0007] 上述的已知的装置是非常紧凑、有效、安全和可靠的。然而，申请人的目的是提供一种三极装置，该三极装置特别是用于中压或高压开关配电柜，对于装置的每一极，该三极装置包括能够执行线路隔离功能的隔离开关和能够执行断路功能的断路器，该装置能完全安全地被维护人员从配电柜容易地取出来。取出的速度和容易程度对于保持干扰时间至最小是最重要的。确保操作人员的安全也是此类型装置必不可少的特点。 [0008] EP0543683公开了一种多极负载断路开关，对于每一极，其包括封装抽空的球形物的绝缘套管，该套管包括在第一末端与球形物的第一端连接并被设计为与第一导线配合的第一触点，和在第二末端与球形物的第二端连接并被设计为与第二导线配合的第二触点，该套管与覆盖用于操作球形物的公共轴的普通金属部件构成整体，其由包含在与部件构成整体的柜中的机构致动。 [0009] 发明内容 [0011] 根据第一方面，提供一种用于安装在电力变电站的配电柜中的三极装置。该三极装置包括： [0012] i)空气绝缘的三极隔离开关，其被配置为执行将电线从配电柜隔离的功能，和 [0013] ii)三极断路器，其被配置为执行线路保护功能。该三极装置的特征在于： [0014] a)它还包括由绝缘材料制成的外壳，所述三极断路器至少部分地被收容在该外壳的内部； [0015] b)三极断路器包括三个真空断路器模块，而三极隔离开关包括三个单极隔离开关设备，其中每一个单极隔离开关设备又包括触点，该触点可从工作位置线性运动进入断开位置； [0016] c)其中，当每一个触点在其工作位置时，该触点至少部分地从外壳上凸出；和 [0017] d)该三极装置被配置为与未被封装入所述外壳中的接地开关配合。 [0018] 有利地是，外壳不是密封闭合的(与EP1226596中的现有装置不同)，其包含有空气(与EP1226596中的包含SF6的现有装置不同)。如果需要，外壳能被打开和维修。另外，不会发生污染物进入环境中。 [0019] 由于特征c)，当该装置不得不从配电柜中取出时，操作人员安全地知道装置是在隔离(断开的)位置还是在工作位置。由于特征c)，当隔离开关的触点为凸出配置(工作位置)时，提供给配电柜一种防止装置取出的措施。 [0020] 该装置最好还包括用于致动隔离设备的轴，其中该用于致动隔离设备的轴被外壳直接或间接地支承。该装置最好还包括用于致动真空断路器模块的轴，其中该用于致动真空断路器的轴直接或间接地被外壳支承。 [0021] 在一个实施方式中，用于致动真空断路器模块的轴设置在所述外壳的外部。 [0022] 在一个实施方式中，单极隔离开关设备的每一个所述可动触点的轴线与相应的真空断路器模块的轴线重合。 [0023] 优选地，单极隔离开关设备的每一个所述可动触点的轴线基本上垂直。 [0026] 在一个实施方式中，所述装置包括由所述用于起动真空断路器模块的轴致动的控制杆系统，其操作真空断路器模块的可动触点。 [0027] 根据第二个方面，本发明提供一个中压或高压电力变电站的配电柜，其包括支承导向件，依靠该支承导向件至少一个三极装置能被引入、取出或保持在适当的位置。该三极装置包括：空气绝缘三极隔离开关，其被配置为执行将电力线路从配电柜隔离的功能；三极断路器，其被配置为执行线路保护功能；和外壳，其由绝缘材料制成，所述三极断路器至少部分地被容纳在该外壳的内部。三极断路器包括三个真空断路器模块而三极隔离开关包括三个单极隔离开关设备，每一个单极隔离开关设备又包括可从工作位置线性运动进入断开位置的可动触点。当每一个触点在其工作位置时，该触点至少部分地从外壳上凸出。该三极装置被配置为与未被封装入所述外壳的接地开关配合。 [0028] 配电柜最好还包括位于电压母线和三级装置之间的间隔板，该间隔板具有开口，三极隔离开关的可动触点能穿过该开口。 [0029] 配电柜最好还包括分离闸板，其可以在其允许三极隔离开关的可动触点穿过的第一开口位置和其闭合开口的第二位置之间移动。 [0030] 所述分离闸板的运动最好依赖于三极隔离开关的可动触点的位置。可选择地，它依赖于用于闭合所述配电柜的面板的存在与否。 [0031] 配电柜最好还包括具有能从工作位置旋转进入接地位置的臂的接地开关。 [0032] 配电柜最好还包括与配电柜电绝缘的形板，所述形板连接到用户线缆上和与三极装置电连接的箝位端子上。 [0034] 本发明将从下面的作为非限制例子提供的参考说明性的附图的详细说明变得一目了然。在附图中： [0035] -图1是能够容纳根据本发明的实施方式的装置的闭合的配电柜的示意的正视图； [0036] -图2显示了根据本发明的实施方式的装置，其中，该装置安排在配电柜中并处于工作位置； [0037] -图3显示了根据本发明的实施方式的装置，其中，该装置安排在配电柜中并处于断开位置； [0038] -图4显示了根据本发明的实施方式的装置，其中该装置安排在配电柜中并处于闸闭合的接地位置； [0039] -图5显示了根据本发明的实施方式的装置和将装置容纳于其中的配电柜的仅一部分；在该图中断路器示意性地显示在闭合位置； [0040] -图6显示了根据本发明的实施方式的装置和将该装置容纳于其中的配电柜的仅一部分；在该图中断路器示意性地显示在打开位置。 [0041] 具体实施方式 [0042] 附图2-6示意性地显示了根据本发明的实施方式的三极装置1。特别是，图2-6显示了侧视图形式的装置1，其中假设容纳该装置于其中的配电柜2是打开的。此外，为了说明方便，由绝缘材料制成的下面描述的外壳以截面显示以使容纳在外壳中的所有组件均可以看见。 [0043] 金属配电柜2，其适合容纳根据本发明的三极装置1，该配电柜2在图1中所示是闭合的，在图2-4中是打开的。配电柜2是箱子形状。在一个有利实施方式中，三个不同的区域被标识在配电柜2中：上部区域2a，也叫“母线单元”；中间区域2b，也叫“装置单元”；和底部区域2c，也叫“电缆单元”。合适地，母线单元2a被上部面板2A闭合。上部面板2A可以用螺栓或以其它方式固定到配电柜2的壁上。合适地，中间区域2b被中间面板2B闭合。中间面板2B可以用螺栓或以其它方式固定到配电柜2的壁上。中间面板2B具有由一片透明材料如玻璃或树脂玻璃闭合的检查口2B’。合适地，电缆单元2c由铰接在配电柜2的一个壁上的门2C闭合。在电缆单元2c的该门上可以提供一个或多个用于检查接地开关的位置的检查口2C’。 [0044] 在配电柜2的内部，三极装置1由C形导向件3支承(在放大的图5和6中看得更清楚)，该导向件固定在配电柜2的壁上的合适高度处。装置1基本上位于配电柜2的中间区域。 [0045] 配电柜2的顶部具有从其上突出的三个绝缘支柱6，所述绝缘支柱分别支承三个相应的中压或高压主母线7。这三个母线7横向穿过配电柜2。由于其是配电柜的正视图，所以只显示了一个主母线7和一个绝缘支柱6。每一个主母线7通过线接触构件8固定在它的支柱6上，该线接触构件8最好是由弹簧环绕的郁金香形触点。 [0046] 三极装置包括隔离开关和断路器。该隔离开关包括三个单极隔离设备而断路器包括三个真空断路器模块20。这样，对于每一极，三极装置1包括被线性致动的单极隔离设备10和真空断路器模块20。真空断路器模块20至少部分地被容纳在由绝缘材料(例如环氧树脂或类似物)制成的外壳30中。外壳30可以合适地由两部分组成：上锥部和下锥部。优选地，外壳30至少部分地在外表面上装有鳍，以增加径流出线(flow-off lines)。外壳30最好不被密封闭合，因此在其中包含空气。无论如何，它形成一个保护气氛。 [0047] 现在描述根据本发明的三极装置1的三个单极隔离设备10中的一个。 [0048] 单极隔离设备10包括导向管101，其用作场扩散器。导向管101的底端与相应的断路器20的顶端电接触；而导向管101的顶端与郁金香形触点102电接触。导向管101由导电材料，合适地为铝或铝合金制成。 [0049] 导向管101最好具有圆形的横截面。径向彼此相对的两个纵向槽103形成在导向管101上。因此，在附图中只能看到一个槽103。 [0050] 可动的线路隔离触点104在导向管101内滑动。该可动触点104也具有最好为圆柱形的横截面。合适地，它是中空的。合适地，可动触点104可以由铜或铝制成。当装置处于工作位置(图2)，可动触点104完全被退出并且它的顶端与线接触构件8接触。 [0051] 销105穿过可动触点104的底部(图5和6)。该销105在纵向槽103内被引导。这样，它进行垂直的位移(并使得可动触点104进行类似的垂直位移)。销105的每一端可枢转地安装在隔离联杆106上。单极隔离设备的每一个联杆106又可枢转地安装在单极隔离设备的曲轴107上。曲轴107刚性地连接在单极隔离设备的轴108上。合适地，所述联杆和所述曲轴由电绝缘材料制成。 [0052] 根据本发明，单个的隔离轴被提供用于同时致动隔离开关的三个单极隔离设备。参考图2和3，通过使隔离轴108在逆时针方向上旋转，三个单极隔离设备10的三个可动触点104向下移动，从工作位置(图2)通过进入隔离位置(图3)。由绝缘材料制成的外壳30合适地成形以具有以在其工作位置的单极隔离设备的联杆107的方式倾斜的上部壁和以在其隔离位置的单极隔离设备的联杆107的方式倾斜的下部壁。 [0053] 所有三个单极隔离设备的联杆因此刚性地被固定于轴108上。也就是说，其旋转同时致动隔离开关的三个单极隔离设备。轴108可以被制成以根据不再进一步描述的公知的控制设备而旋转。无论如何，根据本发明，隔离轴108由外壳30支承。 [0054] 如上所述，根据本发明的三极装置1具有包括三个真空断路器模块20的断路器。根据本发明的一个有利实施方式，每一个真空断路器模块20是垂直的或始终在轴向上与相应的可动隔离触点104对齐，如附图2-6所示。单个的真空断路器模块20将在下文描述。 [0055] 导向管101的底端，如上所述，与真空断路器模块的固定触点201接触。图5和6示意性地示出了真空断路器模块的固定触点201和真空断路器模块的可动触点202。真空断路器模块的可动触点202固定于从外壳30的底部突出的尾端件203上。 [0056] 单个的断路器轴204使得断路器的三个真空断路器模块20打开和闭合，从而使得可动触点202和固定触点201之间的接触分离和在它们之间形成接触。断路器的轴204直接被由绝缘材料制成的外壳30支承。可选择地，它被板31支承，该板又形成用于绝缘外壳30的支承并且其又被配电柜的C形导向件支承。 [0057] 杆系统205使触点压紧，即朝向固定触点201移动可动触点202。在所示的实施方式中，刚性地固定于外壳30上的支架206可旋转地支承杆207，该杆207的一端作用于突出的尾端件203上。在图5中，断路器20处于闭合位置，而在图6中断路器处于打开位置(固定和可动触点是分开的)。 [0058] 底部尾端件203固定在导电的编织物208上，该编织物又固定在接触板209上。接触板209保持在固定在形板211上的箝位端子210中。形板211被固定在配电柜2的壁上的绝缘体212支承，并与向用户传输电流的电缆9电接触。 [0059] 接地开关50设置在配电柜2中。合适地，接地开关50设计用于每一个三极装置。在一个实施方式中，接地开关50包括铰接于图2、3和4所示的配电柜2的壁上的隔离臂51。在工作位置(图2)或在线路隔离位置(图3)，隔离臂51邻近配电柜2的壁设置。在接地位置(图4)，隔离臂51的自由端与形板211接合。 [0060] 根据本发明的一个有利实施方式，间隔板60被设置在母线7和装置1之间。该间隔板60具有三个用于使隔离开关的可动触点104通过的开口61(在各附图中仅示出一个)。开口61具有隔离和引导的功能。作为三个开口61的替代，可以设置单个的具有适当形状的开口61。 [0061] 在一个非常有利的实施方式中，最好还拟设计用于闭合开口61的分离闸板62。拟设用于闭合三个开口的三个被连接在一起的分离闸板或一个单独的分离闸板是可能的。 [0062] 在本发明的一个实施方式中，当可动触点104完全位于间隔板60下面并且接地开关50从打开位置移进闭合位置时分离闸板62移进用于闭合开口的位置。 [0063] 在另一个实施方式中，当在隔离可动触点104和定位接地开关50在接地位置之后面板2B的螺孔未被栓上以使三极装置1取出时，分离闸板62移进闭合位置。显然，上述提及的检查口2B’被人们使用以检查可动隔离触点104的位置。 [0064] 无论如何，由于间隔板60和分离闸板62，当人员为了替换或维修该装置而操作它时，母线7完全分离和与人员接触(甚至是偶然地)是不可能的。 [0065] 根据本发明，三极装置1可以容易地安装在配电柜2中或从配电柜中移出。事实上，断路器轴204和隔离轴108都被由绝缘材料制成的外壳30支承或被固定在外壳上的结构(例如板31)支承。此外，单极隔离/隔离开关设备10可线性滑动。而且，在底部，该装置具有对于每一极的由箝位端子210保持的板209。在适合取出的位置(图4)，三极装置1可以制成沿C形导向件3滑动进而从配电柜2中取出，而不用拆卸任何构件。而且，由于装置1相对紧凑的尺寸，这样的操作毫不费力，且几秒内即可完成，即，仅仅需要打开底部的门、旋出中间面板的螺栓和以抽屉的方式将装置拉出的时间。该装置可以仅在隔离的、闸板闭合的、断路器打开的和接地的状态下取出。适合取出的配置如图4所示。 [0066] 从图2的工作位置开始，当装置必须取出时，断路器的触点是分开的；触点104从图2中的位置移到图3的位置。有利地，闸板移动以闭合相应的开口。最后，臂51旋转从而其移到隔离臂51的自由端与形板211接合的接地位置(图4)。因为母线7完全分离和与人员接触(甚至是偶然地)是不可能的，这种方式增加了人员的安全。 [0067] 必须取出装置的人员通过观察外壳外部的触点的长度可以立即查证隔离开关处在隔离状态。如果触点在工作位置，由于这样的触点处在间隔板中的相应的孔或口中，因此无论如何装置不能被取出。 [0068] 根据本发明的装置的安装同样以非常简单和快速的方式完成：将装置1插入配电柜2中，使其在C形导向件3内滑动，然后闭合中间面板2B和底部门2C并拧紧螺栓。上述已经提及的图5和6示出了根据本发明的实施方式的装置1的放大视图。 |
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