一种双极复合式组合电器的制作方法

1.本发明涉及高压电器领域，具体的说是一种双极复合式组合电器。


背景技术：

2.目前我国高速动车组额定功率很大，一般都在10000kw左右，直接供电方式的接触网无法满足一个供电臂内多组动车组的取流，因此在高铁牵引供电系统中多采用自耦变压器供电方式 （at供电方式）。
3.在使用at供电方式的牵引供电系统中，如图1所示，通过一个有源回流回路，也就是所说的正馈线，采用两倍于架空接触网电压2
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25kv供电系统，系统中的牵引所、分区所、at所等需要配备的开关设备为2
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31.5kv双极产品，目前该产品的常规解决方案为空气绝缘的敞开式开关设备（ais）。
4.但随着铁路牵引供电系统规模不断发展，征用土地的难度也随之增大，产品高可靠性和免维护的需求也越来越高，而传统ais解决方案一般存在着以下几个缺陷：第一，现场设备多，接线繁琐，施工安装复杂；第二，占地面积大，征用土地费用高；第三设备外露部件多，抵御外界环境影响能力差，易受气候环境条件的影响，不利于系统的安全及可靠运行。
5.现有的ais解决方案已无法满足铁路供电系统的需求，因此迫切需要一种集成化程度高、可靠性高、免维护的双极2
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31.5kv组合电器设备。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是提供一种集成化程度高、可靠性高的双极复合式组合电器。
7.为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种双极复合式组合电器，其创新点在于：包括基座、双极断路器、电流互感器、双极隔离接地开关及套管；所述基座包括支架以及安装在支架上的横梁，套管、双极隔离接地开关、电流互感器及双极断路器自上而下依次安装在横梁上，所述双极隔离接地开关通过导电杆与双极电路器进行电气连接；所述双极隔离接地开关及双极断路器均安装在一密闭壳体内，在密闭壳体中填充有绝缘气体。
8.进一步的， 所述横梁为由若干横板以及竖板共同连接而成的长方形框架结构；所述双极断路器包括一对并列安装横梁上的断路器壳体，在断路器壳体内具有第一驱动空腔，且第一驱动空腔中填充有绝缘气体，在第一驱动空腔中安装有静侧导电支撑座、动侧导电支撑座、拉杆、气缸、第一触头、喷嘴及第二触头，静侧导电支撑座及动侧导电支撑座并列安装在断路器壳体内，在静侧导电支撑座及动侧导电支撑座的上端面上均设置有一容导电杆插接配合的插接座，所述导电杆的底端插入插接座内，导电杆的顶端从断路器壳体的上端伸出，并穿过电流互感器后与双极隔离接地开关相连；
所述拉杆、气缸及第一触头安装在动侧导电支撑座上，拉杆的一侧伸出断路器壳体外，且两个断路器壳体内的两个拉杆通过第一输出连杆联结进行同步动作，第一输出连杆由安装在基座侧端的弹簧操动机构驱动进行动作，拉杆的另一侧气缸相连，在气缸的顶端连接有第一触头；所述喷嘴的一侧安装在动侧导电支撑座上，另一侧安装在静侧导电支撑座，第二触头安装在静侧导电支撑座上，第二触头、第一触头分别从喷嘴的两侧伸入喷嘴内；所述电流互感器通过法兰的配合连接在断路器壳体的上端，同一个断路器壳体上安装有两个电流互感器，所述电流互感器为穿心式结构，所述电流互感器包括浇筑线圈、内支撑壳体及防雨罩，内支撑壳体呈圆筒状，在内支撑壳体的中心位置具有容导电杆穿过的通孔，防雨罩套装在内支撑壳体的外壁上，且在防雨罩与内支撑壳体之间共同形成容浇筑线圈安装的空腔；所述双极隔离接地开关包括一对并列分布的隔离开关壳体，两个隔离开关壳体的底端通过法兰的配合与电流互感器相连，在隔离开关壳体内具有第二驱动空腔，且第二驱动空腔中填充有绝缘气体，在第二驱动空腔中安装有拐臂、连杆、第三触头及第四触头，所述拐臂的一侧铰接在隔离开关壳体内，且两个隔离开关壳体内的两个拐臂通过同一个相间拉杆驱动实现同步摆动，所述相间拉杆通过输出连杆连接有一隔离开关接地机构，所述拐臂的另一侧分别铰接有一个连杆，其中一个连杆竖直设置，另一个连杆水平设置，在两个连杆的另一侧分别连接有一第三触头，在隔离开关壳体内还安装有与第三触头相配合的第四触头，所述隔离开关壳体的底端开有容导电杆伸入的通孔，在隔离开关壳体内还安装有容导电杆的顶端固定的安装座；所述套管通过法兰的配合分别一一对应连接在隔离开关壳体的上端面，在套管内设置有屏蔽罩。
9.进一步的，所述双极断路器的相间倾斜角度为15
°
，极间倾斜角度为10
°
。
10.进一步的， 所述绝缘气体为sf6气体。
11.本发明的优点在于：在本发明中，通过将双极断路器、电流互感器、双极隔离接地开关及套管集成为一个整体，与ais产品相比大大减少了对地绝缘套管和支柱数，仅为常规设备的30~50％，这也减少了绝缘支柱因污染造成对地闪络的概率，有助于提高运行的可靠性。
12.缩短了设备间接线距离，节省了各设备的布置尺寸。相对于传统的ais，大大缩小了高压设备纵向布置尺寸，减少占地面积达40~60％。
13.本发明的双极复合式组合电器可在制造厂预制式整体组装调试、模块化整体运输和现场施工安装的方式，现场施工安装更为简单、方便，同时减少了变电站支架、钢材需用量，又由于基础小，工程量少，混凝土用量少，大大减少了基础工作和费用开支，使得现场结构清晰、简洁、紧凑、安装和维护方便、运行可靠性高。
14.将双极隔离接地开关安装在一密闭壳体，这样就避免了户外隔离开关经常出现的瓷瓶断裂、操作失灵、导电回路过热、腐蚀等4大问题，又由于隔离开关与接地开关合一简化了结构，大大缩小了尺寸，这种三工位隔离开关与接地开关，不存在常规隔离开关与接地开关间各种可能的误操作，因此可省略他们之间的电气操作联锁，使运行的可靠性大大提高。
15.本发明的双极复合式组合电器可推广至at供电方式的牵引变电所内、开闭所、分
区所、at所内，可大大降低变电站占地面积，提高开关设备的可靠性，保证牵引系统可靠运行。
附图说明
16.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
17.图1为使用at供电方式的牵引供电系统的原理图。
18.图2为本发明的双极复合式组合电器的正视图。
19.图3为本发明的双极复合式组合电器的侧视图。
20.图4为本发明中双极断路器的示意图。
21.图5为本发明中断路器壳体的内部示意图。
22.图6为本发明中电流互感器的示意图。
23.图7为本发明中电流互感器的内部剖视图。
24.图8为本发明中双极隔离接地开关的示意图。
25.图9为本发明中双极隔离接地开关的内部示意图。
26.图10为本发明中套管的示意图。
27.图11为本发明中套管的内部示意图。
实施方式
28.下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
29.如图2-图11所示的一种双极复合式组合电器，包括基座、双极断路器4、电流互感器3、双极隔离接地开关2及套管1。
30.基座包括支架6以及安装在支架6上的横梁8，支架6为由若干的横杆、纵杆及竖杆共同焊接而成的空心长方体框架结构，横梁8为由若干横板以及竖板共同连接而成的长方形框架结构，横梁8的底端焊接固定在支架6的上端面上，套管1、双极隔离接地开关2、电流互感器3及双极断路器4自上而下依次安装在横梁8上，双极隔离接地开关2通过导电杆11与双极电路器4进行电气连接。
31.双极隔离接地开关2及双极断路器4均安装在一密闭壳体内，在密闭壳体中填充有绝缘气体，绝缘气体为sf6气体。
32.如图4、图5所示的示意图可知，双极断路器4包括一对并列安装横梁上的断路器壳体41，断路器壳体41为一两侧均封口的空心圆筒式结构，在断路器壳体41内具有第一驱动空腔42，且在第一驱动空腔42中填充有绝缘气体，从而使得断路器壳体41即为上述的安装双极断路器4用的密闭壳体。
33.在第一驱动空腔42中安装有静侧导电支撑座43、动侧导电支撑座44、拉杆45、气缸46、第一触头47、喷嘴48及第二触头49，静侧导电支撑座43及动侧导电支撑座44并列安装在断路器壳体41内，在静侧导电支撑座42及动侧导电支撑座44的上端面上均设置有一容导电杆11插接配合的插接座12，在插接座12上开有容导电杆11插入的通孔，且该通孔与静侧导电支撑座42或动侧导电支撑座44内部相连通，导电杆11的底端插入插接座12内，导电杆11的顶端从断路器壳体41的上端伸出，并穿过电流互感器3后与双极隔离接地开关2相连。
34.拉杆45、气缸46及第一触头47安装在动侧导电支撑座44上，拉杆45的一侧伸出断路器壳体41外，且两个断路器壳体41内的两个拉杆45通过第一输出连杆40联结进行同步动作，第一输出连杆40由安装在基座的支架6侧端的弹簧操动机构7驱动进行动作，拉杆45的另一侧气缸相连，在气缸46的顶端连接有第一触头47。
35.喷嘴48的一侧安装在动侧导电支撑座44上，喷嘴48的另一侧安装在静侧导电支撑座43上，第二触头49安装在静侧导电支撑座43上，第二触头49、第一触头47分别从喷嘴48的两侧伸入喷嘴48内。
36.双极断路器4采用v形布置，双极断路器4的相间倾斜角度为15
°
，极间倾斜角度为10
°
，双极断路器4采用一个弹簧操动机构7驱动，弹簧操动机构7侧挂布置在横梁8的侧端，两相之间通过第一输出连杆40实现相间机械联动。
37.双极断路器4在进行工作时，通过拉杆45带动气缸46压缩绝缘气体，经过喷嘴48将气体吹出，以此断开第一触头47和第二触头49之间的电弧，同时也可以通过拉杆45推动第一触头47进行关合。
38.电流互感器3通过法兰的配合连接在断路器壳体41的上端，同一个断路器壳体41上安装有两个电流互感器3，电流互感器3为穿心式结构，如图6、图7所示的示意图可知，电流互感器3包括浇筑线圈32、内支撑壳体31及防雨罩33，内支撑壳体31呈圆筒状，在内支撑壳体31的中心位置具有容导电杆11穿过的通孔，防雨罩33套装在内支撑壳体31的外壁上，且在防雨罩33与内支撑壳体31之间共同形成容浇筑线圈32安装的空腔，浇筑线圈32放置于防雨罩33内，且全密封，实现绝缘性能、耐候性能高。
39.如图8、图9所示的示意图可知，双极隔离接地开关2包括一对并列分布的隔离开关壳体21，两个隔离开关壳体21的底端分别通过法兰的配合与电流互感器3一一对应连接固定，在隔离开关壳体21内具有第二驱动空腔，且第二驱动空腔中填充有绝缘气体，从而使得隔离开关壳体21即为隔离开关安装的密闭壳体。
40.在第二驱动空腔中安装有拐臂22、连杆23、第三触头24及第四触头25，拐臂22的一侧铰接在隔离开关壳体21内，且两个隔离开关壳体21内的两个拐臂22通过同一个相间拉杆26驱动实现同步摆动，相间拉杆26通过输出连杆27连接有一隔离开关接地机构5，拐臂22的另一侧分别铰接有一个连杆23，其中一个连杆23竖直设置，另一个连杆23水平设置，在两个连杆23的另一侧分别连接有一第三触头24，在隔离开关壳体21内部的上侧还安装有与安装在竖直设置的连杆23上的第三触头24相配合的第四触头25，在隔离开关壳体21的底端开有容导电杆11伸入的通孔，在隔离开关壳体21内还安装有容导电杆11的顶端固定的安装座。
41.对于双极隔离接地开关2的设计，隔离开关与接地开关共用同一个动触头，简化了结构，大大缩小了尺寸，双极隔离接地开关2采用1个隔离开关接地机构5驱动，隔离开关接地机构5下移侧挂布置安装于横梁8上，便于运维人员操作检修，隔离开关接地机构5与双极隔离接地开关2之间通过输出连杆27进行动力传动，双极隔离接地开关2的两极本体之间通过相间拉杆26实现相间机械联动，在双极隔离接地开关2进行工作时，转动拐臂22带动连杆23进行动作，连杆23的动作来带动第三触头24实现与第四触头25接触和断开。
42.套管1通过法兰的配合分别一一对应连接在隔离开关壳体21的上端面上，套管1的顶端与一次架空线进行连接，如图11所示，在套管1内设置有屏蔽罩15，从而可满足试验电压1.1
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31.5kv下局放≤3pc的要求。
43.本发明中的双极复合式组合电器的元件的二次控制系统汇控至汇控柜10中，汇控柜10整体安装与支架6上，用户无需单独制作汇控柜的水泥基础。
44.在本发明中，通过合理的布局以及结构设计，将双极断路器4、电流互感器3、双极隔离接地开关2及套管1组成一个复合式组合电器，适用于at供电方式的牵引供电系统，将双极断路器4、双极隔离接地开关2整体封闭于充有绝缘气体的容器内，而对易发生故障的母线（即套管与一次架空线），则采用敞开式进行布置，兼备gis和ais的优点。
45.其中：双极断路器4采用sf6自能式灭弧室，共用一个弹簧操作机构7，两相机械联动，实现切断系统负荷电流和短路电流的功能。
46.电流互感器3采用穿心式结构，可监测电流信号，系统短路时可通过继电保护控制双极断路器4发出保护动作命令。
47.双极隔离接地开关2可实现系统的隔离和接地功能，为供电臂或断路器提供检修条件。
48.本发明的双极复合式组合电器可推广至at供电方式的牵引变电所内、开闭所、分区所、at所内，可大大降低变电站占地面积，提高开关设备的可靠性，保证牵引系统可靠运行。
49.本行业的技术人员应该了解，本发明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发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种双极复合式组合电器，其特征在于：包括基座、双极断路器、电流互感器、双极隔离接地开关及套管；所述基座包括支架以及安装在支架上的横梁，套管、双极隔离接地开关、电流互感器及双极断路器自上而下依次安装在横梁上，所述双极隔离接地开关通过导电杆与双极电路器进行电气连接；所述双极隔离接地开关及双极断路器均安装在一密闭壳体内，在密闭壳体中填充有绝缘气体。2.根据权利要求1所述的双极复合式组合电器，其特征在于：所述横梁为由若干横板以及竖板共同连接而成的长方形框架结构；所述双极断路器包括一对并列安装横梁上的断路器壳体，在断路器壳体内具有第一驱动空腔，且第一驱动空腔中填充有绝缘气体，在第一驱动空腔中安装有静侧导电支撑座、动侧导电支撑座、拉杆、气缸、第一触头、喷嘴及第二触头，静侧导电支撑座及动侧导电支撑座并列安装在断路器壳体内，在静侧导电支撑座及动侧导电支撑座的上端面上均设置有一容导电杆插接配合的插接座，所述导电杆的底端插入插接座内，导电杆的顶端从断路器壳体的上端伸出，并穿过电流互感器后与双极隔离接地开关相连；所述拉杆、气缸及第一触头安装在动侧导电支撑座上，拉杆的一侧伸出断路器壳体外，且两个断路器壳体内的两个拉杆通过第一输出连杆联结进行同步动作，第一输出连杆由安装在基座侧端的弹簧操动机构驱动进行动作，拉杆的另一侧气缸相连，在气缸的顶端连接有第一触头；所述喷嘴的一侧安装在动侧导电支撑座上，另一侧安装在静侧导电支撑座，第二触头安装在静侧导电支撑座上，第二触头、第一触头分别从喷嘴的两侧伸入喷嘴内；所述电流互感器通过法兰的配合连接在断路器壳体的上端，同一个断路器壳体上安装有两个电流互感器，所述电流互感器为穿心式结构，所述电流互感器包括浇筑线圈、内支撑壳体及防雨罩，内支撑壳体呈圆筒状，在内支撑壳体的中心位置具有容导电杆穿过的通孔，防雨罩套装在内支撑壳体的外壁上，且在防雨罩与内支撑壳体之间共同形成容浇筑线圈安装的空腔；所述双极隔离接地开关包括一对并列分布的隔离开关壳体，两个隔离开关壳体的底端通过法兰的配合与电流互感器相连，在隔离开关壳体内具有第二驱动空腔，且第二驱动空腔中填充有绝缘气体，在第二驱动空腔中安装有拐臂、连杆、第三触头及第四触头，所述拐臂的一侧铰接在隔离开关壳体内，且两个隔离开关壳体内的两个拐臂通过同一个相间拉杆驱动实现同步摆动，所述相间拉杆通过输出连杆连接有一隔离开关接地机构，所述拐臂的另一侧分别铰接有一个连杆，其中一个连杆竖直设置，另一个连杆水平设置，在两个连杆的另一侧分别连接有一第三触头，在隔离开关壳体内还安装有与第三触头相配合的第四触头，所述隔离开关壳体的底端开有容导电杆伸入的通孔，在隔离开关壳体内还安装有容导电杆的顶端固定的安装座；所述套管通过法兰的配合分别一一对应连接在隔离开关壳体的上端面，在套管内设置有屏蔽罩。3.根据权利要求2所述的双极复合式组合电器，其特征在于：所述双极断路器的相间倾斜角度为15
°
，极间倾斜角度为10
°
。
4.根据权利要求1所述的双极复合式组合电器，其特征在于：所述绝缘气体为sf6气体。

技术总结
本发明涉及一种双极复合式组合电器，包括基座、双极断路器、电流互感器、双极隔离接地开关及套管；所述基座包括支架以及安装在支架上的横梁，套管、双极隔离接地开关、电流互感器及双极断路器自上而下依次安装在横梁上，所述双极隔离接地开关通过导电杆与双极电路器进行电气连接；所述双极隔离接地开关及双极断路器均安装在一密闭壳体内，在密闭壳体中填充有绝缘气体。本发明的优点在于：通过将双极断路器、电流互感器、双极隔离接地开关及套管集成为一个整体，与AIS产品相比大大减少了对地绝缘套管和支柱数，仅为常规设备的30~50％，这也减少了绝缘支柱因污染造成对地闪络的概率，有助于提高运行的可靠性。提高运行的可靠性。提高运行的可靠性。


技术研发人员：黄秋豪 陈广飞 范兴财 刘生
受保护的技术使用者：江苏省如高高压电器有限公司
技术研发日：2023.07.27
技术公布日：2023/9/23