CN105006769A - 一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，包括箱体、安装于箱体正面的机构罩、安装于机构罩下端的航空插座及与航空插座连接的控制单元。作为一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，本产品具有体积小、重量轻、成本低、寿命长、安全性好等特点，非常适合低功耗的紧凑型开关成套设备使用，其相对断路器侧重于直接开断接地故障和无压无流后自动开断短路故障，可不与上级开关进行时间上的配合就能实现线路自动化功能。

Description

一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备

技术领域

 本发明涉及配电网自动化领域，具体为一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备。

背景技术

目前配电网自动化领域中，10kV户外柱上负荷开关通常需要配套电压互感器（提供电源和电压信号）、控制器（提供控制信号）以及三者之间的连接电缆后才能实现自动化功能。

电力行业中常用的FZW28系列负荷开关具有隔离断口和负荷开关断口，并且两个断口是采用同一个操动机构实现串联异动控制，开关分闸后静电感应电压低，安全性好，最主要是可靠性高。此集成方式由于各部件分散安装，需要现场进行机械和电气上的连接，耗费的安装金具和连接金具相对更多，导致出现设备总体成本高、运行维护复杂，可靠性低，并且可能存在相互不匹配的问题。

同时，现有FZW28系列负荷开关主要采用电磁弹簧操动机构进行控制，合闸需要的电压高、瞬间功率大，难于采用后备电源进行控制，无法满足配网自动化在停电时遥控开关合闸的需要。在行业中，大部分开关都是采用座式方式安装的，本系列开关所设计的吊架显得过于复杂，导致吊架材料成本居高不下。

此外，由于自供电源的户外柱上智能断路器成套设备主要侧重于直接开断短路电流和接地故障，其必须与上级开关进行动作时间上的配合。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其具有体积小、重量轻、成本低、寿命长、安全性好等诸多特点，非常适合低功耗的紧凑型开关成套设备使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，包括箱体、安装于箱体正面的机构罩、安装于机构罩下端的航空插座及与航空插座连接的控制单元，其中，所述箱体包括设置于两侧的转运组件、分别设置于两侧对应三相的进线端子组件和出线端子组件、设置于底面的安装底座，所述箱体还包括充灌于箱体内的等大气压纯SF6气体、安装于箱体左侧内壁且与三相进线端子组件内侧导电体连接的微型电压取能装置、安装于箱体内且套装在出线端子组件上并以出线端子组件绝缘体作为高压主绝缘的穿心式“两相+零序”一体式电流互感器、安装于箱体底面内壁两端分别与三相进线端子组件和出线端子组件内侧导电体连接的真空灭弧室、隔离刀组件以及与真空灭弧室和隔离刀组件动端连接的传动机构组件。

作为上述技术方案的改进，所述机构罩包括设置于机构罩内的电动弹簧操动机构、与电动弹簧操动机构连接并安装于机构罩正面的用于手动储能的储能手柄、从机械上触发电动弹簧操动机构发出合闸分闸动作的合分闸手柄、从机械上映射负荷开关储能状态的储能指针、从机械上映射负荷开关合分状态的合分闸指针，其中，所述电动弹簧操动机构与传动机构组件连接后驱动真空灭弧室和隔离刀组件的合闸和分闸，所述电动弹簧操动机构还包括从电气上触发电动弹簧操动机构发出合闸动作的合闸线圈、从电气上触发电动弹簧操动机构发出分闸动作的分闸线圈、从电气上映射负荷开关合分状态的开关辅助触点、从电气上映射负荷开关储能状态的储能辅助触点。

作为上述技术方案的改进，所述微型电压取能装置包括一端分别与三相高压线中的一相连接的高压电容，所述每个高压电容的另一端分别连接一相序低压电容，所述每个相序低压电容分别并联一低压变压器，所述每个低压变压器分别连接一整流桥，所述每个相序低压电容共同连接与地连接的零序低电容后形成零序电压信号输出端。

作为上述技术方案的改进，所述微型电压取能装置的高压电容的电容芯子为采用稀土陶瓷为介质、银质薄膜为极板构造而成高压电容芯子。

作为上述技术方案的改进，所述微型电压取能装置的低压变压器通过其一次侧绕组的两端与对应相序低压电容并联，所述一次侧绕组的一端还与对应的低压引线端连接，另一端与零序低电容连接。

作为上述技术方案的改进，所述微型电压取能装置的整流桥包括四个封装的整流二极管，其中两个整流二极管的正极连接在一起形成正输出端，另外两个整流二极管的负极连接在一起形成负输出端。

作为上述技术方案的改进，所述微型电压取能装置的整流桥中，所述四个封装的整流二极管所形成的另外两个连接端分别与对应低压变压器的二次侧绕组连接。

作为上述技术方案的改进，所述“两相+零序”一体式电流互感器包括绝缘体，以及安装于绝缘体内且相互绝缘的对应三相的相绕组和零序绕组，所述三相相绕组和零序绕组的其中一端连接在一起形成电流公共端，另外一端形成三相和零序电流信号输出端。

作为上述技术方案的改进，所述控制单元包括航空连接器以及安装在航空连接器内与整流桥正/负输出端连接的电源输入模块、与“两相+零序”一体式电流互感器的电流互感器电流公共端、三相以及零序电流信号输出端连接的电流输入模块、与零序电压输出端连接的零序电压输入模块、与开关辅助触点和储能辅助触点连接的开入模块、与合闸线圈和分闸线圈连接的控出模块、故障翻牌指示模块、具有GPRS通信功能的通信模块以及主控模块。

作为上述技术方案的改进，所述控制单元的航空连接器包括航空插头、内置于各模块的圆筒形密闭容器、作为故障翻牌指示模块观察窗的圆锥形密闭窗口，所述航空插头、密闭容器和密闭窗口之间采用防渗水式密封连接。

作为上述技术方案的改进，所述转运组件包括设置在箱体两侧便于人力搬抬开关的框以及安装在框上便于行车或吊车起吊开关的吊钩。

作为上述技术方案的改进，所述电动弹簧机构采用电压低至直流24V、容量低至80VA的电源进行控制，所述电动弹簧机构包括控制灭弧室动作的主控制拐臂、控制隔离刀动作的隔离控制拐臂。

本发明带来的有益效果有：

较之于现有技术，本发明的自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其

1、微型电压取能装置采用三相电容分压的原理从线路上获取电能以及零序电压信号提供给户外开关成套设备控制单元使用，提供稳定电压；微型电压取能装置的每相高压电容只需要一个陶瓷电容芯子即可满足要求，无需再进行串联和并联，同时，亦可充分减小装置体积使其整体可内置在开关设备之内，降低成本，提升使用寿命。

因此，相比现有技术，本发明具有体积小，重量轻，成本低，寿命长，安全性好等特点，且不受铁磁谐振、线路电流、环境等因素的影响，投入运行后不会导致线路容性电流出现不平衡，非常适合低功耗的紧凑型开关成套设备使用。

2、本发明控制单元采用的新型航空连接器可以降低电力装置工程安装的复杂程度，实现免安装工具，对配电设备可靠性的提升也尤为明显，因其彻底解放了连接电缆等附件，实现免电缆连接，使得该连接器对环境的适应能力得到改善，间接提升了设备使用寿命，同时减少加工成本，具有较高的市场推广价值。

3、本发明将电源装置、电压信号取样装置、电流信号取样装置、控制单元和负荷开关有机集成在一起，不仅降低了产品成本、减轻了安装、运行、维护的复杂程度，而且提高了产品的可靠性。

4、本发明采用的转运组件，用于方便搬抬的框分别与箱体有前后上下四个点连接，连接强度好，搬抬时箱体不会因受力不均匀而导致变形。用于方便行车或吊车起吊的吊钩，结构简单并且强度好，相比同类开关的吊钩，成本降低80%。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明的侧视结构简化示意图；

附图3是本发明的俯视结构简化示意图；

附图4是本发明的电动弹簧操动机构结构示意图；

附图5是本发明的电气原理示意图。

具体实施方式

本发明为我们提供了一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其具有体积小、重量轻、成本低、寿命长、安全性好等诸多特点，非常适合低功耗的紧凑型开关成套设备使用。

具体参照附图1至附图3，作为一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其主要包括箱体1、安装于箱体1正面的机构罩2、安装于机构罩2下端的航空插座3及与航空插座3连接的控制单元4。其中，箱体1包括设置于两侧的转运组件11、分别设置于两侧对应三相的进线端子组件12和出线端子组件13、设置于底面的安装底座14，此外，箱体1还包括充灌于箱体1内的等大气压纯SF6气体、安装于箱体1左侧内壁且与三相进线端子组件12内侧导电体连接的微型电压取能装置5、安装于箱体1内且套装在出线端子组件13上并以出线端子组件13绝缘体作为高压主绝缘的穿心式“两相+零序”一体式电流互感器6、安装于箱体1底面内壁两端分别与三相进线端子组件12和出线端子组件13内侧导电体连接的真空灭弧室、隔离刀组件15以及与真空灭弧室和隔离刀组件15动端连接的传动机构组件16。

其次，机构罩2包括设置于机构罩2内的电动弹簧操动机构21、与电动弹簧操动机构21连接并安装于机构罩2正面的用于手动储能的储能手柄22、从机械上触发电动弹簧操动机构21发出合闸分闸动作的合分闸手柄23、从机械上映射负荷开关储能状态的储能指针24、从机械上映射负荷开关合分状态的合分闸指针25，参照附图4，其中，电动弹簧操动机构21与传动机构组件16连接后驱动真空灭弧室和隔离刀组件15的合闸和分闸，电动弹簧操动机构21还包括从电气上触发电动弹簧操动机构21发出合闸动作的合闸线圈26、从电气上触发电动弹簧操动机构21发出分闸动作的分闸线圈27、从电气上映射负荷开关合分状态的开关辅助触点28、从电气上映射负荷开关储能状态的储能辅助触点29。

参照附图5，上述的微型电压取能装置5包括一端分别与三相高压线中的一相连接的高压电容51，其每个高压电容51的另一端分别连接一相序低压电容52，同时每个相序低压电容52分别并联一低压变压器53，每个低压变压器53分别连接一整流桥54，每个相序低压电容52共同连接与地连接的零序低电容55后形成零序电压信号输出端。

在上述结构中，微型电压取能装置5的高压电容51的电容芯子为采用稀土陶瓷为介质、银质薄膜为极板构造而成高压电容芯子。并且，微型电压取能装置5的低压变压器53通过其一次侧绕组的两端与对应相序低压电容52并联，所述一次侧绕组的一端还与对应的低压引线端连接，另一端与零序低电容55连接。微型电压取能装置5的整流桥54包括四个封装的整流二极管，其中两个整流二极管的正极连接在一起形成正输出端，另外两个整流二极管的负极连接在一起形成负输出端，四个封装的整流二极管所形成的另外两个连接端分别与对应低压变压器53的二次侧绕组连接。

上述“两相+零序”一体式电流互感器6包括绝缘体，以及安装于绝缘体内且相互绝缘的对应三相的相绕组61和零序绕组62，三相相绕组61和零序绕组62的其中一端连接在一起形成电流公共端，另外一端形成三相和零序电流信号输出端。

此外，控制单元4包括航空连接器7以及安装在航空连接器7内与整流桥54正/负输出端连接的电源输入模块41、与“两相+零序”一体式电流互感器6的电流互感器电流公共端、三相以及零序电流信号输出端连接的电流输入模块42、与零序电压输出端连接的零序电压输入模块43、与开关辅助触点28和储能辅助触点29连接的开入模块44、与合闸线圈26和分闸线圈27连接的控出模块45、故障翻牌指示模块46、具有GPRS通信功能的通信模块47以及主控模块48。航空连接器7包括航空插头71、内置于各模块的圆筒形密闭容器72、作为故障翻牌指示模块46观察窗的圆锥形密闭窗口73，航空插头71、密闭容器72和密闭窗口73之间采用防渗水式密封连接。

其他，上述的转运组件11包括设置在箱体1两侧便于人力搬抬开关的框112以及安装在框112上便于行车或吊车起吊开关的吊钩111。电动弹簧机构采用电压低至直流24V、容量低至80VA的电源进行控制，所述电动弹簧机构包括控制灭弧室动作的主控制拐臂212、控制隔离刀动作的隔离控制拐臂211。

较之于现有技术，本发明新的自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其

1、微型电压取能装置5采用三相电容分压的原理从线路上获取电能以及零序电压信号提供给户外开关成套设备控制单元4使用，提供稳定电压；微型电压取能装置5的每相高压电容51只需要一个陶瓷电容芯子即可满足要求，无需再进行串联和并联，同时，亦可充分减小装置体积使其整体可内置在开关设备之内，降低成本，提升使用寿命。

因此，相比现有技术，本发明具有体积小，重量轻，成本低，寿命长，安全性好等特点，且不受铁磁谐振、线路电流、环境等因素的影响，投入运行后不会导致线路容性电流出现不平衡，非常适合低功耗的紧凑型开关成套设备使用。

2、本发明控制单元4采用的新型航空连接器7可以降低电力装置工程安装的复杂程度，实现免安装工具，对配电设备可靠性的提升也尤为明显，因其彻底解放了连接电缆等附件，实现免电缆连接，使得该连接器对环境的适应能力得到改善，间接提升了设备使用寿命，同时减少加工成本，具有较高的市场推广价值。

3、本发明将电源装置、电压信号取样装置、电流信号取样装置、控制单元4和负荷开关有机集成在一起，不仅降低了产品成本、减轻了安装、运行、维护的复杂程度，而且提高了产品的可靠性。

4、本发明采用的转运组件11，用于方便搬抬的框112分别与箱体1有前后上下四个点连接，连接强度好，搬抬时箱体1不会因受力不均匀而导致变形。用于方便行车或吊车起吊的吊钩111，结构简单并且强度好，相比同类开关的吊钩111，成本降低80%。

5、本发明采用的电动弹簧机构可使用电压低至直流24V、容量低至80VA的电源进行控制，解决了行业中串联异动的双断口负荷开关不能采用后备电源进行操作的难题。

总之，作为一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，本产品具有体积小、重量轻、成本低、寿命长、安全性好等特点，非常适合低功耗的紧凑型开关成套设备使用，其相对断路器侧重于直接开断接地故障和无压无流后自动开断短路故障，可不与上级开关进行时间上的配合就能实现线路自动化功能。

最后需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：包括箱体（1）、安装于箱体（1）正面的机构罩（2）、安装于机构罩（2）下端的航空插座（3）及与航空插座（3）连接的控制单元（4），其中，所述箱体（1）包括设置于两侧的转运组件（11）、分别设置于两侧对应三相的进线端子组件（12）和出线端子组件（13）、设置于底面的安装底座（14），所述箱体（1）还包括充灌于箱体（1）内的等大气压纯SF6气体、安装于箱体（1）左侧内壁且与三相进线端子组件（12）内侧导电体连接的微型电压取能装置（5）、安装于箱体（1）内且套装在出线端子组件（13）上并以出线端子组件（13）绝缘体作为高压主绝缘的穿心式“两相+零序”一体式电流互感器（6）、安装于箱体（1）底面内壁两端分别与三相进线端子组件（12）和出线端子组件（13）内侧导电体连接的真空灭弧室、隔离刀组件（15）以及与真空灭弧室和隔离刀组件（15）动端连接的传动机构组件（16）。

2.根据权利要求1 所述的一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：所述机构罩（2）包括设置于机构罩（2）内的电动弹簧操动机构（21）、与电动弹簧操动机构（21）连接并安装于机构罩（2）正面的用于手动储能的储能手柄（22）、从机械上触发电动弹簧操动机构（21）发出合闸分闸动作的合分闸手柄（23）、从机械上映射负荷开关储能状态的储能指针（24）、从机械上映射负荷开关合分状态的合分闸指针（25），其中，所述电动弹簧操动机构（21）与传动机构组件（16）连接后驱动真空灭弧室和隔离刀组件（15）的合闸和分闸，所述电动弹簧操动机构（21）还包括从电气上触发电动弹簧操动机构（21）发出合闸动作的合闸线圈（26）、从电气上触发电动弹簧操动机构（21）发出分闸动作的分闸线圈（27）、从电气上映射负荷开关合分状态的开关辅助触点（28）、从电气上映射负荷开关储能状态的储能辅助触点（29）。

3.根据权利要求1 所述的一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：所述微型电压取能装置（5）包括一端分别与三相高压线中的一相连接的高压电容（51），所述每个高压电容（51）的另一端分别连接一相序低压电容（52），所述每个相序低压电容（52）分别并联一低压变压器（53），所述每个低压变压器（53）分别连接一整流桥（54），所述每个相序低压电容（52）共同连接与地连接的零序低电容（55）后形成零序电压信号输出端。

4.根据权利要求3所述的一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：所述微型电压取能装置（5）的高压电容（51）的电容芯子为采用稀土陶瓷为介质、银质薄膜为极板构造而成高压电容芯子。

5.根据权利要求3所述的一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：所述微型电压取能装置（5）的低压变压器（53）通过其一次侧绕组的两端与对应相序低压电容（52）并联，所述一次侧绕组的一端还与对应的低压引线端连接，另一端与零序低电容（55）连接。

6.根据权利要求3所述的一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：所述微型电压取能装置（5）的整流桥（54）包括四个封装的整流二极管，其中两个整流二极管的正极连接在一起形成正输出端，另外两个整流二极管的负极连接在一起形成负输出端。

7.根据权利要求6所述的一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：所述微型电压取能装置（5）的整流桥（54）中，所述四个封装的整流二极管所形成的另外两个连接端分别与对应低压变压器（53）的二次侧绕组连接。

8.根据权利要求1所述的一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：所述“两相+零序”一体式电流互感器（6）包括绝缘体，以及安装于绝缘体内且相互绝缘的对应三相的相绕组（61）和零序绕组（62），所述三相相绕组（61）和零序绕组（62）的其中一端连接在一起形成电流公共端，另外一端形成三相和零序电流信号输出端。

9.根据权利要求2所述的一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：所述控制单元（4）包括航空连接器（7）以及安装在航空连接器（7）内与整流桥（54）正/负输出端连接的电源输入模块（41）、与“两相+零序”一体式电流互感器（6）的电流互感器电流公共端、三相以及零序电流信号输出端连接的电流输入模块（42）、与零序电压输出端连接的零序电压输入模块（43）、与开关辅助触点（28）和储能辅助触点（29）连接的开入模块（44）、与合闸线圈（26）和分闸线圈（27）连接的控出模块（45）、故障翻牌指示模块（46）、具有GPRS通信功能的通信模块（47）以及主控模块（48）。

10.根据权利要求9所述的一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：所述控制单元（4）的航空连接器（7）包括航空插头（71）、内置于各模块的圆筒形密闭容器（72）、作为故障翻牌指示模块（46）观察窗的圆锥形密闭窗口（73），所述航空插头（71）、密闭容器（72）和密闭窗口（73）之间采用防渗水式密封连接。

11.根据权利要求1所述的一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：所述转运组件（11）包括设置在箱体（1）两侧便于人力搬抬开关的框（112）以及安装在框（112）上便于行车或吊车起吊开关的吊钩（111）。

12.根据权利要求2所述的一种自供电源的户外柱上智能负荷开关成套设备，其特征在于：所述电动弹簧机构（21）采用电压低至直流24V、容量低至80VA的电源进行控制，所述电动弹簧机构包括控制灭弧室动作的主控制拐臂（212）、控制隔离刀动作的隔离控制拐臂（211）。