一种双断口隔离开关及GIS设备

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，更具体地说，涉及一种双断口隔离开关及GIS设备。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)产品在市场上依靠自身结构占地面积小，运行故障率低、重量轻、免维护等一系列优势得到越来越多的应用。为降低基建及运维成本，较大型GIS电站一般分期建设，大部分GIS电站需要扩建，而GIS产品一期设备部分只预留有扩建接口，为了保证安全，扩建时通常需要母线停电；同时，当GIS运行时某个间隔出现故障时，需要对该间隔单独进行检修，出于安全考虑，同样也需要母线停电。然而，扩建停电或者检修停电意味着延误工程施工进度、浪费人力物力，以及直接或间接的经济损失。

现有技术中，GIS在扩建、检修及试验时，扩建间隔与运行母线中间一般只有一个隔离断口，在间隔对接安装时，为了避免隔离断口放电击穿造成人身伤害，需对原运行母线进行停电处理，在进行间隔扩建、检修后的交流耐压试验时，若试验电压不能与运行电压保持同频同相，则会存在隔离断口两端试验电压和运行电压幅值反向叠加的危险工况，存在隔离断口击穿的风险，进而危及运行设备及电网的安全。

因此，如何实现GIS设备的不停电扩建、检修和试验，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双断口隔离开关，以实现GIS设备的不停电扩建、检修和试验。

本发明的另一目的在于提供一种具有上述双断口隔离开关的GIS设备。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双断口隔离开关，包括：

壳体，所述壳体内设置有静触头，所述静触头包括相对设置地第一静触头和第二静触头；

动触头系统，设置于所述第一静触头和所述第二静触头之间，所述动触头系统包括动触头座，所述动触头座上设置有动触头，所述动触头包括第一动触头和第二动触头；

驱动系统，所述驱动系统包括操动机构和与所述操动机构连接的传动组件，所述传动组件分别与所述第一动触头和所述第二动触头活动连接，以使所述操动机构通过所述传动组件驱动所述第一动触头和所述第二动触头同步运动；

接地系统，用于当所述动触头与所述静触头为分闸状态时，所述接地系统与所述动触头系统电连接。

可选地，在上述双断口隔离开关中，所述传动组件包括与所述操动机构连接的拐臂和轴销组件，所述轴销组件包括设置于所述动触头上的滑槽和与所述滑槽配合的轴销，所述滑槽垂直于所述动触头的运动方向，所述轴销设置于所述拐臂上，以使所述操动机构通过所述拐臂驱动所述第一动触头和所述第二动触头同步运动。

可选地，在上述双断口隔离开关中，所述第一动触头和所述第二动触头为平行设置，且所述拐臂的两个支臂同轴设置。

可选地，在上述双断口隔离开关中，所述第一动触头和所述第二动触头为垂直错位设置，且所述拐臂的两个支臂之间具有预设夹角，所述预设夹角为45°～90°。

可选地，在上述双断口隔离开关中，所述操动机构通过连接组件与所述拐臂连接，所述连接组件包括绝缘拉杆和花键六方轴，所述拐臂的两个支臂之间开设有六方孔，所述花键六方轴与所述六方孔相连，所述绝缘拉杆上设置有外花键，用于与所述花键六方轴连接，所述操动机构的输出六方轴与所述绝缘拉杆上的嵌件连接，以带动所述绝缘拉杆转动。

可选地，在上述双断口隔离开关中，所述绝缘拉杆包括边相绝缘拉杆和中间相绝缘拉杆，所述操动机构的输出六方轴与所述边相绝缘拉杆的第一端的嵌件连接，所述边相绝缘拉杆的第二端的嵌件上设置有外花键，用于边相的所述花键六方轴连接，所述中间相绝缘拉杆的两端的嵌件上分别设置有外花键，用于相邻所述花键六方轴的连接。

可选地，在上述双断口隔离开关中，所述接地系统包括设置于所述动触头座上的接地静触座和接地开关，所述接地开关内设置有接地触头，所述接地触头与所述接地静触座配合，以使所述动触头座接地。

可选地，在上述双断口隔离开关中，所述动触头座包括触头座导体，所述动触头设置于所述触头座导体内部，所述触头座导体通过动触座法兰固定于所述壳体的盖板上，所述触头座导体与所述动触座法兰之间连接有支撑绝缘筒。

可选地，在上述双断口隔离开关中，所述静触头通过绝缘子安装于所述壳体上。

一种GIS设备，包括隔离开关，所述隔离开关为如上任一项所述的双断口隔离开关。

本发明提供的双断口隔离开关，通过驱动系统的操动机构驱动传动组件运动，同时传动组件带动动触头系统的动触头座上设置的第一动触头和第二动触头同步运动，以使第一动触头和第二动触头分别与设置在壳体内的第一静触头和第二静触头配合，实现两个断口同时分闸或合闸。当同时分闸时，在静触头与动触头之间产生两个断口，此时接地系统与动触头系统电连接，使得动触头系统接地，此时GIS设备的扩建或检修侧可单独进行试验，且若扩建或检修侧出现异常不会对在运母线造成影响，提高了电站运行的安全性。同时，在扩建过程中即使一个断口被击穿，仍有一个断口处于开路状态，安全性较高。

与现有技术中一个隔离断口的开关相比，本发明提供的双断口隔离开关，通过驱动系统的操动机构驱动传动组件运动，同时传动组件带动动触头系统的动触头座上设置的第一动触头和第二动触头同步运动，以使第一动触头和第二动触头分别与设置在壳体内的第一静触头和第二静触头配合，实现两个断口同时分闸或合闸，从而实现了GIS设备的不停电扩建、检修和试验，亦提高了人员和设备的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的双断口隔离开关的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的传动组件的轴侧图；

图3为本发明实施例一提供的传动组件的正视图；

图4为本发明实施例二提供的传动组件的轴侧图；

图5为本发明实施例二提供的传动组件的正视图；

图6为本发明实施例提供的动触头系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的接地静触头的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的接地开关的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的相间传动结构的轴侧图；

图10为本发明实施例提供的相间传动结构的剖面图。

其中，100为壳体，101为绝缘子，102为盖板；

200为第一静触头，201为第二静触头；

300为动触头系统，301为第一动触头，302为第二动触头，303为动触头座，3031为触头座导体，3032为动触座法兰，3033为支撑绝缘筒；

400为驱动系统，401为拐臂，4011为支臂，4012为六方孔，402为轴销，403为滑槽；

500为接地系统，501为接地静触座，502为接地开关，5021为接地触头；

600为连接组件，601为花键六方轴，602为边相绝缘拉杆，603为中间相绝缘拉杆。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种双断口隔离开关，以实现GIS设备不停电扩建、检修和试验。

本发明的另一核心在于提供一种具有上述双断口隔离开关的GIS设备。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种双断口隔离开关，包括壳体100、动触头系统300、驱动系统400和接地系统500。需要说明的是，现有技术中，GIS在扩建、检修及试验时，扩建间隔与运行母线中间一般只有一个隔离断口，在间隔对接安装时，为了避免隔离断口放电击穿造成人身伤害，需对原运行母线进行停电处理，在进行间隔扩建、检修后的交流耐压试验时，若试验电压不能与运行电压保持同频同相，则会存在隔离断口两端试验电压和运行电压幅值反向叠加的危险工况，存在隔离断口击穿的风险，进而危及运行设备及电网的安全。本发明实施例公开的双断口隔离开关，通过驱动系统400的操动机构驱动传动组件运动，同时传动组件带动动触头系统300的动触头座303上设置的第一动触头301和第二动触头302同步运动，以使第一动触头301和第二动触头302分别与设置在壳体100内的第一静触头200和第二静触头201配合，实现两个断口同时分闸或合闸，从而实现GIS设备不停电扩建、检修和试验。

其中，如图1所示，壳体100内设置有静触头，且静触头包括相对设置地第一静触头200和第二静触头201。具体地，静触头通过绝缘子101安装于壳体100上。第一静触头200和第二静触头201的相对位置可以为图1中相互平行地设置，且与平行设置的第一动触头301和第二动触头302配合，以实现电连接，当然，也可以根据实际需求，将第一静触头200和第二静触头201相互垂直地设置，并与垂直设置的第一动触头301和第二动触头302配合，以实现电连接。

具体地，动触头系统300设置于第一静触头200和第二静触头201之间，动触头系统300包括动触头座303，动触头座303上设置有动触头，动触头包括第一动触头301和第二动触头302，即第一动触头301和第二动触头302设置于动触头座303上，且第一动触头301与第一静触头200之间形成第一断口，第二动触头302与第二静触头201之间形成第二断口，同时通过驱动系统400驱动动触头系统300的动触头运动实现分闸或合闸。其中，驱动系统400包括操动机构和与操动机构连接的传动组件，传动组件分别与第一动触头301和第二动触头302活动连接，以使操动机构通过传动组件驱动第一动触头301和第二动触头302同步运动，从而实现第一断口和第二断口同时合闸或分闸。当动触头与静触头为分闸状态时，接地系统500与动触头系统300电连接，保障人员和设备的安全。

在一具体实施例中，当GIS设备进行间隔扩建、检修或耐压试验时，操动机构驱动传动组件，同时传动组件带动第一动触头301和第二动触头302分别从第一静触头200和第二静触头201中拔出，形成隔离的第一断口和第二断口，此时接地系统500与动触头系统300电连接，将动触头系统300接地，保障人员和设备安全。由于设置两个断口，若一侧出现异常不会对另一侧造成影响，提高了GIS设备的安全性能，即使一个断口被击穿，仍有一个断口处于开路状态，安全性较高，可实现GIS设备的不停电扩建、检修或耐压试验。当GIS设备的间隔扩建、检修或耐压试验完成后，将接地系统500与动触头系统300之间的电连接断开，再通过操动机构驱动传动组件，同时传动组件带动第一动触头301和第二动触头302分别插入第一静触头200和第二静触头201中，使得双断口隔离开关正常导通，GIS设备正常运行。

本发明提供的双断口隔离开关，通过驱动系统400的操动机构驱动传动组件运动，同时传动组件带动动触头系统300的动触头座303上设置的第一动触头301和第二动触头302同步运动，以使第一动触头301和第二动触头302分别与设置在壳体100内的第一静触头200和第二静触头201配合，实现两个断口同时分闸或合闸。当同时分闸时，在静触头与动触头之间产生两个断口，此时接地系统500与动触头系统300电连接，使得动触头系统300接地，此时GIS设备的扩建或检修侧可单独进行试验，若扩建或检修侧出现异常不会对在运母线造成影响，提高了电站运行的安全性。同时，扩建过程中即使一个断口被击穿，仍有一个断口处于开路状态，安全性较高。

与现有技术中一个隔离断口的开关相比，本发明提供的双断口隔离开关，通过驱动系统400的操动机构驱动传动组件运动，同时传动组件带动动触头系统300的动触头座303上设置的第一动触头301和第二动触头302同步运动，以使第一动触头301和第二动触头302分别与设置在壳体100内的第一静触头200和第二静触头201配合，实现两个断口同时分闸或合闸，从而实现了GIS设备的不停电扩建、检修和试验，亦提高了人员和设备的安全性。

进一步地，如图2和图3所示，在一具体实施例中，传动组件包括与操动机构连接的拐臂401和轴销402组件，轴销402组件包括设置于动触头上的滑槽403和与滑槽403配合的轴销402，滑槽403垂直于动触头的运动方向，轴销402设置于拐臂401上，以使操动机构通过拐臂401驱动第一动触头301和第二动触头302同步运动。具体地，在动触头上设置有用于伸入拐臂401的安装腔，安装腔两侧的侧壁上开设有滑槽403，并且拐臂401具有两个支臂，两个支臂分别伸入第一动触头301和第二动触头302的安装腔内，同时在拐臂401的支臂上设置有销孔，轴销402插入销孔内，与拐臂401同步运动，并且轴销402穿过滑槽403，与滑槽403滑动配合。当操动机构带动拐臂401旋转时，使得拐臂401上的轴销402同步旋转，从而给动触头施加水平向力，使得动触头沿水平向运动，由于轴销402可在滑槽403内滑动，因此动触头仅受到其运动方向的驱动力，无侧向力产生或者存在由于轴销402与滑槽403之间摩擦产生的较小侧向力即摩擦力。

当GIS设备进行间隔扩建、检修或耐压试验时，操动机构驱动拐臂401旋转，此时拐臂401上的轴销402同步旋转，从而给第一动触头301和第二动触头302分别施加水平拉力即驱动动触头远离静触头的水平力，使得第一动触头301和第二动触头302分别从第一静触头200和第二静触头201中拔出，形成隔离的第一断口和第二断口，随后将接地系统500与动触头系统300电连接，将动触头系统300接地，保障人员和设备安全；当GIS设备的间隔扩建、检修或耐压试验完成后，将接地系统500与动触头系统300之间的电连接断开，再通过操动机构驱动拐臂401反方向旋转，此时拐臂401上的轴销402同步反向旋转，从而给第一动触头301和第二动触头302分别施加水平推力即驱动动触头靠近静触头的水平力，使得第一动触头301和第二动触头302分别插入第一静触头200和第二静触头201中，使得双断口隔离开关正常导通，GIS设备正常运行。

进一步地，如图2和图3所示，第一动触头301和第二动触头302可采用平行设置，此时拐臂401的两个支臂4011同轴设置，同时第一静触头200和第二静触头201分别与第一动触头301和第二动触头302对应平行设置，以便动触头和静触头配合。当然，也可根据实际需求，第一动触头301和第二动触头302相互垂直设置，如图4所示，为了防止第一动触头301和第二动触头302的运动区域重叠，将第一动触头301和第二动触头302垂直错位设置，使得第一动触头301和第二动触头302的运动互不干扰，此时为了保证第一动触头301和第二动触头302同步运动实现第一断口和第二断口的同时合闸和分闸，如图5所示，拐臂401的两个支臂4011之间具有预设夹角，预设夹角为45°～90°，以保证拐臂401的驱动效率，同时第一静触头200和第二静触头201分别与第一动触头301和第二动触头302对应垂直设置，以便动触头和静触头配合。

进一步地，如图6所示，动触头座303包括触头座导体3031，动触头设置于触头座导体3031内部，触头座导体3031通过动触座法兰3032固定于壳体100的盖板102上，触头座导体3031与动触座法兰3032之间连接有支撑绝缘筒3033。具体地，动触头安装于触头座导体3031的内部，且与触头座导体3031滑动电连接，触头座导体3031与支撑绝缘筒3033粘接连接，同时支撑绝缘筒3033粘接在动触座法兰3032上，通过动触座法兰3032上的螺栓孔将动触头座303安装于盖板上，当然，触头座导体3031与支撑绝缘筒3033也可以为一体式结构。相比于传统的一体式金属动触座，本实施例中公开的动触头座303结构装配方便，提高了装配效率，同时支撑绝缘筒3033刚度较高，动触头座303在侧置时可减小其重力方向的变形量，有利于动触头和静触头的对中，使得传动组件的传动更加稳定。

进一步地，如图7和图8所示，接地系统500包括设置于动触头座303上的接地静触座501和接地开关502，接地开关502内设置有接地触头5021，接地触头5021与接地静触座501配合，以使动触头座303接地。具体地，接地静触座501设置在触头座导体3031上。当第一动触头301和第二动触头302分别从第一静触头200和第二静触头201中拔出，形成隔离的第一断口和第二断口后，此时接地开关502合闸，使得接地触头5021与接地静触座501电连接，从而保证触头座导体3031与动触头接地，避免其电位悬浮，保障人员和设备安全；当GIS设备的间隔扩建、检修或耐压试验完成后，将接地开关502分闸，使得接地触头5021与接地静触座501之间的电连接断开，此时操动机构驱动拐臂401反方向旋转，带动第一动触头301和第二动触头302分别插入第一静触头200和第二静触头201中，使得双断口隔离开关正常导通，GIS设备正常运行。

进一步地，如图9和图10所示，在一具体实施例中，操动机构通过连接组件600与拐臂401连接，连接组件600包括绝缘拉杆和花键六方轴601，拐臂401的两个支臂4011之间开设有六方孔4012，花键六方轴601与六方孔4012相连，绝缘拉杆嵌件上设置有外花键，便于与花键六方轴601连接，操动机构的输出六方轴与绝缘拉杆上的嵌件连接，以带动绝缘拉杆转动。具体地，花键六方轴601具有供绝缘拉杆嵌件插入的腔体，且花键六方轴601的内壁上设置有内花键，当绝缘拉杆嵌件插入花键六方轴601的腔体内时外花键与内花键相互啮合，使得绝缘拉杆与花键六方轴601之间同步转动，同时花键六方轴601与拐臂401的六方孔4012配合，使得拐臂401与花键六方轴601同步转动，通过操动机构驱动绝缘拉杆旋转，从而带动拐臂401同步转动。

如图10所示，当双断口隔离开关为三相联动时，绝缘拉杆包括边相绝缘拉杆602和中间相绝缘拉杆603，操动机构的输出六方轴与边相绝缘拉杆602的第一端的嵌件连接，边相绝缘拉杆602的第二端的嵌件上设置有外花键，与边相的花键六方轴601连接，中间相绝缘拉杆603的两端的嵌件上分别设置有外花键，以连接相邻的花键六方轴601。具体地，操动机构的输出六方轴与边相绝缘拉杆602的第一端的嵌件连接，带动边相绝缘拉杆602旋转，边相绝缘拉杆602的第二端的嵌件上的外花键与花键六方轴601连接，花键六方轴601与拐臂401的六方孔4012相连，将边相绝缘拉杆602的旋转运动传递至A相的拐臂401，带动A相的动触头运动。中间相绝缘拉杆603的两端的嵌件上的外花键，一端插入A相的花键六方轴601中，与A相的花键六方轴601连接，另一端插入B相的花键六方轴601中，与B相的花键六方轴601连接，将边相绝缘拉杆602的旋转运动传递至B相的拐臂401，带动B相的动触头运动，C相的运动原理与B相类似，本文在此不再赘述。

当双断口隔离开关为单相操作时，绝缘拉杆仅设置边相绝缘拉杆602即可，操动机构的输出六方轴与边相绝缘拉杆602的第一端的嵌件连接，带动边相绝缘拉杆602旋转，边相绝缘拉杆602的第二端的嵌件上的外花键与花键六方轴601连接，花键六方轴601与拐臂401的六方孔4012相连，将边相绝缘拉杆602的旋转运动传递至拐臂401，带动动触头运动。

本发明实施例公开的双断口隔离开关，通过拐臂401、轴销402和滑槽403传动，并且轴销402在滑槽403内滑动，将拐臂401转动产生的侧向力释放，动触头仅受到自身运动方向的驱动力，使得运动更加平稳，动触头和静触头之间的对中性更好，并且传动部件加工简单、装配方便，成本较低，同时装配调试方便，分闸和合闸的响应速度较快。两个断口错位布置的方式较为灵活，当两个断口为水平偏心布置时，则可充分利用壳体100内高度空间，降低产品水平方向的尺寸，当两个断口为垂直偏心布置时，则两个方向的尺寸皆可降低，从而满足小型化的要求。并且，本发明公开的双断口隔离开关结构简单、紧凑，可用于126kV电压等级的三相共箱产品及其余电压等级的三相分箱产品的不停电扩建、检修及耐压试验，当然也可用于单相产品，应用范围广泛。

本发明实施例还公开了一种GIS设备，包括隔离开关，该隔离开关为如上述实施例公开的双断口隔离开关，因此兼具上述双断口隔离开关的所有技术效果，本文在此不再赘述。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。