風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜

《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》涉及電工開關技術(shù)，尤其是一種35千伏風力發(fā)電輸出網(wǎng)絡中使用的真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜。

風力發(fā)電機把風能通過旋轉(zhuǎn)葉片及發(fā)電機變?yōu)榻涣麟娔埽妷簽?90伏），然后通過35千伏箱變內(nèi)的升壓變壓器和35千伏開關設備送入電力系統(tǒng)，一般按一機一變的原則，每臺風機配套設置一臺35千伏的箱變，每臺箱變需配備一臺35千伏的開關設備。從經(jīng)濟角度考慮，每臺開關設備中的主元件一般采用將負荷隔離開關和熔斷器集成在一起的真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器。

中國專利CN101540480B公開了一種真空負荷開關和熔斷器組合電器，該專利的特點是有一穿墻絕緣導體穿過一金屬接地底架而形成的電氣連接使得組成的固定柜分成二個功能隔室，而開斷負荷電流的真空滅弧室設置在隔離開關的靜觸頭上。當操作負荷開關時，由隔離開關刀閘帶動真空滅弧裝置動作，實現(xiàn)滅弧室的分合動作。由于隔離開關刀閘質(zhì)量大，因此對操動機構(gòu)操作功要求大，操作過程中沖擊較大，影響開關機械操作壽命，同時負荷開關的關合電流參數(shù)也不易提高。

圖1是《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》的風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的左視圖；

圖3是該發(fā)明風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器使用時在開關柜中左右布置時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a是該發(fā)明風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器的穿墻式固封極柱的剖面示意圖；

圖4b是該發(fā)明風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器的穿墻式固封極柱的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記：1-隔離開關；101-隔離刀；102-靜觸座；103-第二絕緣拉桿；2-熔斷器；201-熔絲；202-上熔座；203-下熔座；3-操動機構(gòu)；4-金屬底架；5-穿墻式固封極柱；51-真空滅弧室；52-導電體；53-環(huán)氧樹脂材料；54-金屬均壓環(huán)；55-法蘭面；56-靜觸頭；6-導向桿；7-第一拐臂；8-第一絕緣拉桿；9-第二拐臂；10-操作軸；11-接地軸；12-接地刀；13-隔離開關室；14-熔斷器室；15-進線電纜；16-避雷器；17-軟連接。

2021年6月24日，《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》獲得第二十二屆中國專利優(yōu)秀獎。

如圖1所示，《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》的風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器包括隔離開關1、熔斷器2以及操動機構(gòu)3，隔離開關1、熔斷器2分別固定在一金屬底架4的兩側(cè)。還包括一穿墻式固封極柱5，穿墻式固封極柱5穿過金屬底架4后一端與一軟連接17電氣連接和導向桿6固定連接，另一端固定靜觸頭56；導向桿6通過第一拐臂7與第一絕緣拉桿8連接，第一絕緣拉桿8另一端通過一第二拐臂9與一操作軸10連接。軟連接17與上熔座202電氣連接。

穿墻式固封極柱5內(nèi)部用環(huán)氧樹脂材料53固封一真空滅弧室51和一導電體52，導電體52連接真空滅弧室51。環(huán)氧樹脂材料53是由于具有絕緣性能和支撐作用而選擇的材料。如圖4a和圖4b所示，穿墻式固封極柱5中部有一法蘭面55與金屬底架4固定連接，法蘭面55處還設有均勻電場用的金屬均壓環(huán)54。真空滅弧室51和導電體52、金屬均壓環(huán)54用環(huán)氧樹脂AGP工藝固封在穿墻式固封極柱5內(nèi)，使得穿墻式固封極柱5即具有滅弧作用又具有穿墻式功能，布局更為緊湊，同時真空滅弧裝置被外層設有裙邊的環(huán)氧樹脂材料53包覆，爬距增大，可適合高海拔地區(qū)使用。

在《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》的優(yōu)選實施例中，熔斷器2包括熔絲201、上熔座202和下熔座203，熔絲201卡設在上熔座202和下熔座203之間。

隔離開關1包括相互鉸接的隔離刀101和靜觸座102，隔離刀101中部鉸接一第二絕緣拉桿103，隔離刀101的自由端可與一靜觸頭56連接或斷開，第二絕緣拉桿103另一端與操動機構(gòu)3輸出軸上拐臂（圖中未示出）鉸接。

金屬底架4的下部通過一接地軸11固定一接地刀12，接地刀12的自由端可與熔斷器2的下熔座203連接或斷開，接地軸11由操動機構(gòu)3表面伸出以供操作。操動機構(gòu)3設于金屬底架4的前端，操作軸10由操動機構(gòu)3驅(qū)動。

通過操控操作軸10帶動第二拐臂9，從而帶動第一絕緣拉桿8，繼而進一步帶動第一拐臂7，在第一拐臂7轉(zhuǎn)動時的聯(lián)動作用下，導向桿6發(fā)生左右軸向運動，以打開或者關閉穿墻式固封極柱5內(nèi)部的真空滅弧室51。具體地，當導向桿6在操作軸10的間接作用下向右（以圖1的坐標方向為參考）發(fā)生橫向移動時，穿墻式固封極柱5內(nèi)部的真空滅弧室51被打開，反之，當導向桿6在操作軸10的間接作用下向左（以圖1的方向為參考）發(fā)生橫向移動時，穿墻式固封極柱5內(nèi)部的真空滅弧室51被關閉。

繼續(xù)參看圖1所示，當熔斷器2熔斷時，熔斷器2上方的撞擊器向上頂出，通過傳動鏈（未在圖中標出）觸發(fā)操動機構(gòu)3帶動導向桿6發(fā)生位移，使得真空滅弧室51被打開。相應地，操動機構(gòu)3內(nèi)部設有儲能機構(gòu)，與真空滅弧室51相互配合以實現(xiàn)過流和短路保護的作用。

參看圖2所示，操動機構(gòu)3于金屬底架4的前端，如圖3所示，《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》的風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器使用時安裝在開關柜中，隔離開關1和熔斷器2為左右布置方式，開關柜包括隔離開關室13和熔斷器室14，隔離開關室13與熔斷器室14通過金屬底架4分隔，穿墻式固封極柱5使得隔離開關室13和熔斷器室14形成電氣連接。穿墻式固封極柱5內(nèi)的真空滅弧室51作為開斷負荷電流用。進線電纜15接在隔離開關1的靜觸座102上。靜觸座102與開關柜之間還可連接有避雷器16，以防止雷擊產(chǎn)生損害。熔斷器室14是個獨立的金屬隔室，當需要進入熔斷器室14進行維護時，即使隔離開關室13的進線電纜15仍處于帶電狀態(tài)，打開隔離刀101，而后通過接地軸11使得隔離刀101接地，此時，熔斷器室14內(nèi)，金屬底架4和熔斷器2下端接地，維護人員可安全進入該隔室進行維護。

熔斷器2是一個由金屬板隔開的獨立的一個隔室，當需要更換熔斷器2時，通過操動機構(gòu)3使真空滅弧室51分閘，切斷左右二室的電氣連接，而后，使隔離刀101分閘，使得35千伏的進線電纜15與右邊的熔斷器室14形成可見斷口，最后合上熔斷器2下端的接地刀12，此時，即使35千伏的進線電纜處于帶電狀態(tài)，熔斷器室14也是處于無任何電荷的安全區(qū)，維護人員可安全地進入該隔室更換熔斷器2。

《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》一方面保證維護人員在35千伏進線電纜帶電的情況下，仍能安全地更換熔斷器，另一方面，操作功小，提高了機械操作壽命，且更能適合惡劣環(huán)境和高原地區(qū)使用。

風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜專利目的

《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》的目的是提供一種風力發(fā)電輸出網(wǎng)絡中使用的真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜，一方面保證維護人員在35千伏進線電纜帶電的情況下，仍能安全地更換熔斷器，另一方面，操作功小，提高了機械操作壽命，且更能適合惡劣環(huán)境和高原地區(qū)使用。

風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜技術(shù)方案

《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》包括隔離開關、熔斷器以及操動機構(gòu)，其中：所述隔離開關、所述熔斷器分別固定在一金屬底架的兩側(cè)；還包括一穿墻式固封極柱，所述穿墻式固封極柱穿過所述金屬底架后一端與一軟連接電氣連接和一導向桿固定連接，另一端固定一靜觸頭，所述穿墻式固封極柱內(nèi)部用環(huán)氧樹脂材料固封一真空滅弧室和一導電體，所述導電體連接所述真空滅弧室。

上述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其中，所述穿墻式固封極柱中部設一法蘭面與所述金屬底架固定連接，所述法蘭面處還設有金屬均壓環(huán)。

上述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其中，所述熔斷器包括熔絲、所述上熔座和所述下熔座，所述熔絲卡設在所述上熔座和所述下熔座之間。

上述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其中，所述導向桿通過一第一拐臂與一第一絕緣拉桿連接，所述第一絕緣拉桿另一端通過一第二拐臂與一操作軸連接，所述軟連接與所述上熔座電氣連接。

上述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其中，所述隔離開關包括相互鉸接的隔離刀和靜觸座，所述隔離刀中部鉸接一第二絕緣拉桿，所述隔離刀的自由端可與所述靜觸頭連接或斷開，所述第二絕緣拉桿另一端與所述操動機構(gòu)輸出軸上拐臂鉸接。

上述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其中，所述金屬底架的下部通過一接地軸固定一接地刀，所述接地刀的自由端可與所述熔斷器的下熔座連接或斷開，所述接地軸由所述操動機構(gòu)驅(qū)動。

上述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其中，所述操動機構(gòu)設于所述金屬底架的前端，所述操作軸由所述操動機構(gòu)驅(qū)動。

《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》的技術(shù)方案還包括一種開關柜，用于固定放置如上述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其中，包括隔離開關室和熔斷器室，所述隔離開關室與所述熔斷器室通過所述金屬底架分隔，所述穿墻式固封極柱使得隔離開關室和所述熔斷器室形成電氣連接。

《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案還包括一種開關柜，用于固定放置如上述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其中，包括隔離開關室和熔斷器室，所述隔離開關室與所述熔斷器室通過所述金屬底架分隔，所述穿墻式固封極柱使得隔離開關室和所述熔斷器室形成電氣連接。

風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜改善效果

（1）《風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器及其開關柜》的真空滅弧室用環(huán)氧樹脂AGP工藝固封在穿墻式固封極柱內(nèi)，使得固封極柱即具有滅弧作用又具有穿墻式功能，布局更為緊湊，同時真空滅弧裝置被外層設有裙邊的環(huán)氧樹脂絕緣材料包覆，爬距增大，可適合高海拔地區(qū)使用；

（2）真空滅弧室由操動機構(gòu)單獨的輸出軸驅(qū)動，因此所需操作功小，機械沖擊小，提高了負荷開關的操作壽命。

1.一種風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，包括隔離開關（1）、熔斷器（2）以及操動機構(gòu)（3），其特征在于：所述隔離開關（1）、所述熔斷器（2）分別固定在一金屬底架（4）的兩側(cè)；還包括一穿墻式固封極柱（5），所述穿墻式固封極柱（5）穿過所述金屬底架（4）后一端與一軟連接（17）電氣連接和一導向桿（6）固定連接，另一端固定一靜觸頭（56），所述穿墻式固封極柱（5）內(nèi)部用環(huán)氧樹脂材料（53）固封一真空滅弧室（51）和一導電體（52），所述導電體（52）連接所述真空滅弧室（51），一操作軸（10）由所述操動機構(gòu)（3）驅(qū)動，所述靜觸頭（56）與所述導電體（52）連接；其中，所述熔斷器（2）包括熔絲（201）、上熔座（202）和下熔座（203），所述熔絲（201）卡設在所述上熔座（202）和所述下熔座（203）之間，所述導向桿（6）通過一第一拐臂（7）與一第一絕緣拉桿（8）連接，所述第一絕緣拉桿（8）另一端通過一第二拐臂（9）與一操作軸（10）連接，所述軟連接（17）與所述上熔座（202）電氣連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其特征在于，所述穿墻式固封極柱（5）中部設一法蘭面（55）與所述金屬底架（4）固定連接，所述法蘭面（55）處還設有金屬均壓環(huán)（54）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其特征在于，所述隔離開關（1）包括相互鉸接的隔離刀（101）和靜觸座（102），所述隔離刀（101）中部鉸接一第二絕緣拉桿（103），所述隔離刀（101）的自由端可與所述靜觸頭（56）連接或斷開，所述第二絕緣拉桿（103）另一端與所述操動機構(gòu)（3）輸出軸上拐臂鉸接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其特征在于，所述金屬底架（4）的下部通過一接地軸（11）固定一接地刀（12），所述接地刀（12）的自由端可與所述熔斷器（2）的下熔座（203）連接或斷開，所述接地軸（11）由所述操動機構(gòu)（3）驅(qū)動。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其特征在于，所述操動機構(gòu)（3）設于所述金屬底架（4）的前端。

6.一種開關柜，用于固定放置如權(quán)利要求1至5任意一項所述風電用真空負荷隔離開關-熔斷器組合電器，其特征在于，包括隔離開關室（13）和熔斷器室（14），所述隔離開關室（13）與所述熔斷器室（14）通過所述金屬底架（4）分隔，所述穿墻式固封極柱（5）使得隔離開關室（13）和所述熔斷器室（14）形成電氣連接。