專利名稱：高壓開關(guān)站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1前序部分所限定類型的電力開關(guān)站，還涉及用于這種開關(guān)站的開關(guān)設(shè)備組件以及建造這種開關(guān)站的方法。
現(xiàn)有的高壓開關(guān)站通常放在戶外，占據(jù)大量空間。開關(guān)站現(xiàn)場安裝并將設(shè)備連接起來。鑒于其尺寸的原因，在很多人眼里其外觀丑陋，因此開關(guān)站一般不得不遠離居住區(qū)和人們經(jīng)常光顧的那些區(qū)域放置。所以常常遠離市區(qū)。在很多情況下，導(dǎo)致了開關(guān)站定位的限制，這是所不期望的。除此之外，現(xiàn)場建造開關(guān)站費用相對昂貴。
在本發(fā)明申請中，高壓的概念涉及72.5kV的電壓電平，還可以更高，優(yōu)選為145-420kV。
為了得到結(jié)構(gòu)更為緊湊的開關(guān)站，現(xiàn)有技術(shù)是將開關(guān)設(shè)備密封地包圍在密封氣體容器中，設(shè)備被SF6-氣體所包圍。氣體使抗跳火性增加，因此減小了處于不同電壓電平的設(shè)備之間所需的安全距離，從而結(jié)構(gòu)更為緊湊。但是，將設(shè)備包圍在這種氣體容器中是非常昂貴的。被包圍的氣體也必須受到監(jiān)視以防危險泄漏。這進一步增加了運營成本，并且沒有完全消除氣體容器對環(huán)境造成的威脅。
因此，這種類型的氣體絕緣開關(guān)站很復(fù)雜，出現(xiàn)故障之后需要很長的維修時間，另外增加間格很麻煩，特別在長時間之后難以獲得備用元件時。開關(guān)站的使用壽命大約為30年。
為了實現(xiàn)一種克服空氣絕緣的戶外或密封氣體絕緣類缺點的開關(guān)站，現(xiàn)有技術(shù)將開關(guān)站包圍在空氣絕緣的建筑物中。
于是，DE-A-4139177公開了一種具有外部建筑物的開關(guān)站，電力設(shè)備收容在外部建筑物中。設(shè)備放置在允許相互安裝在建筑物內(nèi)的底盤上。
此外，F(xiàn)R-A-2566199公開了一種用于具有環(huán)繞設(shè)備的外殼的開關(guān)設(shè)備的元件，它是空氣絕緣的。元件具有將其在兩個方向上劃分為一排排大量的室的隔板，在室中設(shè)有電力設(shè)備。FR-A-2530881公開了類似的開關(guān)站。
這些已公開的開關(guān)站一定程度上克服了最初所討論的傳統(tǒng)開關(guān)站的缺點。
但是，對于要想以緊湊、靈活及可靠的方式得到開關(guān)站，仍存在一些缺點。
鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種封閉的空氣絕緣的開關(guān)站，這種開關(guān)站緊湊、靈活、可靠，此外允許合理安裝和維修，為維修人員提供更高的安全性。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這些目的可以通過具有權(quán)利要求1特征部分所述特定特征的權(quán)利要求1前序部分所述類型的高壓開關(guān)站來實現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過具有權(quán)利要求15特征部分所述特定特征的權(quán)利要求15前序部分所述類型的開關(guān)設(shè)備組件來實現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，通過具有權(quán)利要求37特征部分所述特定特征的權(quán)利要求37前序部分所述類型的開關(guān)設(shè)備組件來實現(xiàn)。
由于用金屬包裝的元件構(gòu)建開關(guān)站，每個元件為分立結(jié)構(gòu)組件，每個這樣的元件構(gòu)成了一種保護外殼，因此靈活性很高。同時消除了對外圍建筑物的需求。可以將元件連接起來設(shè)計組合成開關(guān)站以適應(yīng)不同需要。避免了由于所有設(shè)備放置在具有隔斷墻的一個單獨外殼中而帶來的必須保持特定布局的限制。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例，金屬外殼所形成的室有直接通往開關(guān)站內(nèi)部的入口。因此便于保養(yǎng)和維修。不需要在開關(guān)站本身內(nèi)部設(shè)置專用維修路徑，從而使布局更加緊湊。
由于開關(guān)設(shè)備在金屬外殼中所占范圍更大或更小，大大減小了不同電勢設(shè)備之間通常所需要的安全距離。在開關(guān)設(shè)備中，安全距離指的是高壓和設(shè)備中進行保養(yǎng)或維修的那部分之間所需的最小空氣距離。該距離包括在不出現(xiàn)跳火的情況下設(shè)備必須能夠承受的電壓所確定的距離，稱為最低大氣距離，還包括獲得保養(yǎng)和維修安全系數(shù)的必要距離。當(dāng)設(shè)備放在具有受控環(huán)境的接地外殼中時，可以減小最先提到的距離。如果在高壓和處于維修或保養(yǎng)的設(shè)備之間有接地金屬壁(外殼)，第二距離可以忽略。和處于戶外的傳統(tǒng)開關(guān)站中的設(shè)備的情況一樣，外殼內(nèi)部環(huán)境是空氣本身，但與戶外相比，在這種外殼內(nèi)部可以通過完全不同的方式對環(huán)境進行控制，并且不受雨水影響?？諝獾膲毫?、溫度、顆粒數(shù)、濕度和起伏運動以及電極表面特性，所有這些都影響著電場相對均勻的電極氣隙中的空氣有多大的抗跳火性。正是在空氣被包圍起來時能增加這些參數(shù)的控制靈活性才允許接受更短的大氣距離，從而使結(jié)構(gòu)變得更加緊湊。瓷器的尺寸也可以具有更短的泄漏路徑。這從財政方面和環(huán)境方面都有利于高壓開關(guān)站在建筑區(qū)中的定位。
適當(dāng)設(shè)計開關(guān)站以便每個單獨的金屬外殼包含與同一相有關(guān)的電氣設(shè)備。
空氣中的電跳火導(dǎo)致空氣分子的電離。例如如果為了獲得緊湊的結(jié)構(gòu)而將高壓導(dǎo)電體非常緊密地放在一起，由初級跳火而被電離的空氣會引起中級跳火，中級跳火涉及初級跳火所涉及的那個/那些導(dǎo)體以外的其他導(dǎo)體。對于三相系統(tǒng)來說，眾所周知，在一相中對地電跳火對三相網(wǎng)絡(luò)帶來的副作用比多相之間跳火小。因此，當(dāng)各相和設(shè)備被隔離在單獨外殼中時，可以消除開關(guān)站中空氣電離造成的多相故障。因此，隔離增大了減小大氣距離的可能性。
單獨的金屬外殼最好包圍多個高壓電氣設(shè)備。這能減小開關(guān)站的尺寸，開發(fā)開關(guān)站組件的優(yōu)勢，也降低了制造和運營成本。
但實際上，由于一些設(shè)備必須與其它設(shè)備隔離以及必須取出來維修和保養(yǎng)而這時其他設(shè)備仍處于運轉(zhuǎn)中，所以，對于同一外殼中的一相來說，將所有高壓設(shè)備包圍起來是不可能的。當(dāng)必須對開關(guān)設(shè)備進行這種維修時，維修變成了一種危險的作業(yè)。小尺寸使可接近性復(fù)雜化。為良好運行和人員安全所采取的安全措施是將高壓開關(guān)站分成很多外殼，這些外殼用于每條電流路徑流出外殼到達不同于在此提到的開關(guān)站的地方，以及獨立的設(shè)備外殼將連接外殼的電流路徑分段。
在本發(fā)明的另一實施例中，金屬外殼為長方盒形，這些盒子彼此上下左右堆放起來。這使得能夠合理組合開關(guān)站，便于元件的運輸，也便于外殼的制造和將設(shè)備包圍其中。
在本實施例中，優(yōu)選為三個盒子層疊，一個放在另一個上面，每個盒子包括與三相中其中一相有關(guān)的電氣設(shè)備，從而獲得一種方便且易于運輸?shù)拈_關(guān)站結(jié)構(gòu)。本實施例尤其適用于使用以下所述內(nèi)部母線替換例的情況。
在另一最佳實施例中，與開關(guān)站有關(guān)的母線位于金屬外殼的外部或內(nèi)部。前者為在開關(guān)站中交換獨立金屬外殼提供了很大靈活性，但另一方面不能充分開發(fā)與傳統(tǒng)開關(guān)站相比較而言的空間上的減小。后者，即具有內(nèi)部母線，沒有提供同樣程度的靈活性，但開關(guān)站的尺寸比使用外部母線時小。因此一般來說，當(dāng)?shù)氐耐獠織l件和優(yōu)先級將決定上述這些方面中哪些是最重要的并因此二者擇其一。
在最佳實施例中，開關(guān)站的設(shè)計是使得在外殼內(nèi)部濾波后空氣的正壓占優(yōu)勢。該正壓相對較弱但具有防止顆粒進入而對電場造成嚴重干擾的效果。這增加了具有短的大氣距離的靈活性。
本發(fā)明開關(guān)站的一個好處是每個組件可具有檢測組件內(nèi)部事件狀態(tài)和過程的監(jiān)視設(shè)備。檢測值發(fā)送到控制元件，控制元件不需剛好位于開關(guān)站其余部分的旁邊。在最佳實施例中，開關(guān)站以此方式進行設(shè)計。信號經(jīng)光纜發(fā)送到控制中心并且在微處理器中進行處理。對開關(guān)站密切監(jiān)視機會的增加減少了定期維修，且在很大程度上代之以當(dāng)控制信號指示需要維修時才進行維修。
根據(jù)本發(fā)明開關(guān)站實施例的上述以及其他好處由所附依賴于權(quán)利要求書1的權(quán)利要求限定。
在根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)站中，使用權(quán)利要求15所限定類型的組件是有利的。
根據(jù)開關(guān)站周圍地區(qū)的特點和位置，組件具有連接架空線或電纜的裝置。在社區(qū)外部用第一種是有利的，可以在不很麻煩的情況下拉設(shè)架空線，避免了鋪設(shè)更為昂貴的地下電纜，但在市區(qū)，地下電纜是必要的，組件應(yīng)與此相適應(yīng)。
當(dāng)開關(guān)站設(shè)計為具有外部母線時，根據(jù)最佳實施例的組件具有連接到外部母線的裝置，這種裝置適于為集電弓隔離開關(guān)形。這樣，就將組件有效安全地連接到外部母線上，組件可以移動或被替換。
當(dāng)開關(guān)站設(shè)計為具有內(nèi)部母線時，單獨組件適于包括其區(qū)段。這需要在組件概念中附加步驟并且它提供了優(yōu)勢。在另一最佳實施例中，在穿過外殼的母線通道中設(shè)置絕緣屏蔽，這樣，如果在外殼內(nèi)部出現(xiàn)電弧，就可以防止其從跳火點傳到相鄰?fù)鈿?，因此限制了損壞。為了進一步降低這種危險，根據(jù)本實施例的最佳修改例，母線具有靠近絕緣屏蔽的環(huán)繞絕緣層。
基于這種類型的組件來建造開關(guān)站的突出優(yōu)點是它們可以作為預(yù)加工元件來提供。這樣，預(yù)加工的組件構(gòu)成了一個重要實施例。因此，無論建立開關(guān)站的當(dāng)?shù)貤l件如何，都可以在工廠將它們制造出來，使得能合理且成本有效地生產(chǎn)組件。組件中的設(shè)備和組件接頭也可以在工廠里進行檢測，這樣，開關(guān)站實際上可以用插入式元件組合起來。
根據(jù)最佳實施例，位于組件中的母線區(qū)段由電纜終端組成。因此，電弧造成的破壞限制在出現(xiàn)電弧的組件中。如果要擴展電纜，也很容易將組件分開。
在另一實施例中，組件包括車架式斷路器。這使得能夠在單個運動中操縱幾個斷開點，這也有助于減小組件尺寸。維修時，車架式斷路器也易于從組件中取出。
在另一最佳實施例中，組件具有屏蔽構(gòu)件，該構(gòu)件經(jīng)操縱到達使組件內(nèi)部一部分與另一部分相隔開的位置。這意味著，例如，從組件中設(shè)備來看，位于組件中的母線區(qū)段被屏蔽住了。當(dāng)放下屏蔽時，即使在母線仍通有電流時也可以對設(shè)備進行維修。
根據(jù)本發(fā)明開關(guān)組件的上述及其他優(yōu)點在依賴權(quán)利要求15的其它權(quán)利要求中限定。
最后，第三方面，本發(fā)明涉及建造權(quán)利要求37所限定的高壓開關(guān)站的方法，利用了本發(fā)明開關(guān)站所提供的合理性優(yōu)點。
以下結(jié)合附圖通過詳細說明最佳實施例來更為充分地解釋本發(fā)明，附圖中

圖1-3是本發(fā)明開關(guān)站替換實施例的透視示意圖，圖4-6是本發(fā)明開關(guān)站附加實施例的俯視示意圖，圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例所述開關(guān)站的水平截面，圖8是具有處于第一位置的設(shè)備的圖7所示開關(guān)站的放大的部分截面，圖9是與圖8相同的截面，但設(shè)備處于不同位置，圖10是本發(fā)明組件的透視圖，移開了外殼的一個側(cè)壁，圖11是根據(jù)本發(fā)明一個替換實施例所述組件的垂直截面，圖12-16是本發(fā)明組件中設(shè)備的不同細節(jié)，圖17是本發(fā)明再一實施例所述組件的垂直截面，圖18是圖17的細節(jié)截面。
圖1是根據(jù)本發(fā)明可能看到的開關(guān)站透視圖。開關(guān)站的尺寸適用于九條三相電流線且包括27個尺寸相同的矩形開關(guān)組件箱或盒1，其中每個盒寬2m、長4.5m、高3m。每三個盒堆放在一起，一個放在另一個上面，一個盒用于一條線路中的一相，這些堆起來的盒緊密放置在一起。因此，所示開關(guān)站長18m、寬4.5m、高9m。所有盒都具有金屬壁并且是接地的。每個組件設(shè)有門2，圖中僅畫出了其中一個盒的門，通過門，維修人員可以在一定條件和約束下進入組件內(nèi)部，這一點將在以下的說明中變得更為明顯。可以從地面直接進入最低組件內(nèi)部，通過設(shè)置的樓梯和通道可以進入上兩層組件。所示開關(guān)站比同樣類型的傳統(tǒng)開關(guān)站小得多，約需原來面積的1/4。圖1所示實施例為內(nèi)部母線型，它們在組件內(nèi)部沿開關(guān)站的縱向運行且在墻壁之間穿過到達相鄰組件。這種類型提供了最緊湊的設(shè)計。由于開關(guān)站是以使用同樣的盒子為基礎(chǔ)的，因此可以獲得分立一致的外表，易于以可接受的方式安裝在周圍環(huán)境中，甚至安裝在市區(qū)。
圖2以六箱實施例示出的此類開關(guān)站與接地電纜連接，或者與圖3四箱實施例所示的架空線連接。圖2和3也示出了每個組件是如何分別設(shè)有電纜連接3或架空線連接4的。
圖2電纜實施例或圖3架空線實施例還可以具有外部母線和/或內(nèi)部母線。
在架空線實施例中，為了在相之間建立更大的距離，以一定間隔設(shè)置相鄰組件堆是有利的。本例中，對接艙放在設(shè)備艙之間。
圖2也象征性地示出了開關(guān)站也可以設(shè)有包括風(fēng)扇90和空氣過濾器92的單元，該單元通過通風(fēng)管91連接到開關(guān)站，從而將開關(guān)設(shè)備外殼置于過濾后空氣具有輕正壓之下。
開關(guān)站也設(shè)有控制元件93，該元件經(jīng)光纜這樣的信號引線94控制和監(jiān)視開關(guān)站。
圖4-9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明所述開關(guān)站的多個其他例子的鳥瞰圖。
圖4示出了一種實施例，在開關(guān)設(shè)備組件外面設(shè)有母線6、7、8的三條線路上具有架空線5。開關(guān)站為單母線型。開關(guān)站變壓器用9表示。每個開關(guān)設(shè)備組件1通過隔離開關(guān)10連接到它自己的母線上，隔離開關(guān)為集電弓型較為合適，放置在組件的上端。圖5也示出了設(shè)有架空線5和外部母線6、7、8、6′、7′、8′的例子，但為雙母線型。從兩個圖中明顯看出，線上的每一相5a，5b，5c都與它自己的組件連接。就開關(guān)站的布局來說，用圖4和5所示類型的實施例靈活性相對較大，例如為了維修和保養(yǎng)很容易將各個組件進行更換。
在對應(yīng)的圖中，圖6示出了帶有內(nèi)部總線的開關(guān)站例子。它比圖4-5所示實施例的靈活性差，但這種開關(guān)站所需空間較小。本例中，在堆11中，用于三相的組件一個放在另一個的上面，每條線5上的每一相5a，5b，5c與堆11中三個組件其中之一相連。所示布局用于不同類型的總線排布，例如單母線、H-連接單母線、以及環(huán)形連接的母線。
圖4-6所示的所有例子當(dāng)然也適用于接地電纜連接。
圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的具有內(nèi)部總線的開關(guān)站水平剖面圖，包括九個組件，其中六個為斷路器組件1a、1b、1d、1f、1h、1I，剩下的三個1c、1e、1g為分段組件，通過分段組件將母線分為四個部分12a-12d。將母線分段的目的是如果其中一個斷路器組件1a出現(xiàn)故障，可以將故障組件分離，從開關(guān)站任一端的其中一個連接提供完整的開關(guān)站部分。然后在相鄰組件投入運行的同時對故障組件進行檢修。組件中的隔離開關(guān)和斷路器可以斷開與母線12的連接。
圖8和9進一步示出了圖7中組件1c-e的放大圖。圖8示出了處于連接位置的排布，圖9為未連接位置。在圖8所示位置，母線是閉合的，原因是其區(qū)段12a、12b和12c通過區(qū)段1c和1e的隔離開關(guān)13c和13d相互連接，同時車架式斷路器14d處于接通位置。
如果在母線區(qū)段12b或連接到此的設(shè)備上執(zhí)行修理工作，通過將隔離開關(guān)13c和13e向后拉至圖9所示位置而將其分離。同時，將組件1d中的車架式斷路器14d向后拉，然后經(jīng)接地裝置將母線12b連接到地電勢。這一位置如圖9所示。由于是斷開且接地的，因此可以在母線區(qū)段12b上進行維護和修理。這最好通過組件1d來進行。不必為此使用組件1c和1e的好處是不需要斷開母線的相鄰區(qū)段12a和12c。在組件1c和1e上設(shè)置可移動簾15c、15e，所述可移動簾可以從收起位置拉到圖9所示的屏蔽位置，在屏蔽位置上，每個組件中的設(shè)備與母線12隔開。當(dāng)如圖9所示拉出簾時，可以在母線不必為無電流的情況下在對設(shè)備進行保養(yǎng)和維護。
圖10示意性地示出了具有車架式斷路器14的組件的內(nèi)部透視圖。組件例如可以是圖8中的組件1d。組件1包括接地金屬外殼，外殼具有頂板16、底板17、前端壁18、后端壁19和兩個側(cè)壁20，其中圖中只可看到其中一個側(cè)壁。金屬外殼形成了長4.5m、寬2m、高3m的平行**(parallel-epipedic)盒，壁由2mm波紋狀鋼板構(gòu)成。后端壁包括兩個門21。金屬外殼設(shè)有電纜接頭3和電纜終端22。母線12包括半徑約200-250mm的鋁管，鋁管使至/來自相鄰?fù)鈿ぶ械脑O(shè)備電流導(dǎo)通，厚的絕緣屏蔽49設(shè)置在其穿過側(cè)壁20的出口處。從而防止電弧穿過開關(guān)站。母線12設(shè)有來自絕緣屏蔽49的絕緣層55且沿母線延伸很短距離。母線也可以使用鋁以外的材料。
鋁管的半徑大導(dǎo)致其表面場強減弱，因此，空氣中的場更加均勻。
車架在外殼底板17的一對鐵軌23上運行，車架承載車架式斷路器14設(shè)備，當(dāng)車架式斷路器朝底端壁21向后拉時，車架式斷路器14從連接位置置換為斷開位置。車架的框架是鋁的或涂漆鋼板的。圖中，所示車架式斷路器處于剛要連接的位置。軌道23包括一個向上拐的角形區(qū)段，車架輪24與此對應(yīng)。通過車架上的控制裝置25實現(xiàn)車架式斷路器的行進運動，在外殼底板17上安裝有止動器27。
單極斷路器28水平安裝在車架上，在其帶有接頭31的端部設(shè)有母線上的反接頭32。在接頭31周圍，斷路器設(shè)有屏蔽29，目的是在電流路徑和外殼15之間相對較短的氣隙中獲得期望的電場分布。斷路器28由建立在車架底盤34上的針形絕緣子33支撐。設(shè)置金屬屏蔽體30，在那里，斷路器28建立在針形絕緣子33上且功能與屏蔽29相同。向上指的導(dǎo)體35通向其上端的屏蔽體36，水平導(dǎo)體37電連接到上部接頭38。導(dǎo)體35和37由鋁管構(gòu)成。上部屏蔽體36由安裝到車架背板上的水平針形絕緣子39支撐。為了減小車架長度以至組件長度，斷路器28的瓷料比普通的短。能縮短長度歸因于所提及的屏蔽體，由于無須考慮雨淋，所以漏電路徑能做得更短。
設(shè)置上部接頭38以連接到電纜終端22上的反接頭(未示出)，該反接頭被屏蔽體39所包圍。指向下的針形絕緣子40支撐電纜終端22的反接頭。在屏蔽體39和外殼15的前壁18之間還設(shè)置電涌放電器41，以便應(yīng)付危險的過壓。
通過控制裝置42，接地裝置43經(jīng)其接頭44連接到經(jīng)電纜3進入的電流路徑，以便連接到地電勢。
外殼前壁18設(shè)有降壓艙口45，通過該艙口，可以帶走外殼內(nèi)部跳火處出現(xiàn)的過壓。
這里所示的處于折疊位置的金屬屏蔽46放在前壁內(nèi)側(cè)上，金屬屏蔽46最好為遮陽卷簾型。接地的屏蔽46由控制裝置47操縱，能沿著設(shè)置在兩個側(cè)壁20內(nèi)側(cè)上的導(dǎo)軌48鋪開。鋪開后，屏蔽46將母線周圍的區(qū)域與外殼內(nèi)部的其他區(qū)域隔開。屏蔽46也能以圖示之外的其他方式設(shè)置，例如，設(shè)置在組件的頂板16上或者從最遠的側(cè)壁20垂直運行到最近側(cè)壁。除了采用遮陽卷簾這種類型之外，屏蔽也可以采用折疊門的形式。
操縱車架向后運動斷開母線12的反接頭32和電纜終端22之間的電流路徑。只有在那時，即，當(dāng)電流被斷開且車架移動到與組件中其他設(shè)備斷開的位置時，才能操縱接地裝置43，使其接頭44連接到電纜終端22的反接頭，從而將引入電纜3的電流路徑與地電勢連接。在該位置，由于向后壁19拉車架，因此可以將金屬屏蔽46拉出屏蔽母線12。除非電纜終端22接地且向后拉車架，否則不能鋪開屏蔽。
門21只有在屏蔽46處于該展開位置時才能被打開，于是維修人員可以進入外殼內(nèi)部空間，但不能進入被遮住的區(qū)域。如果需要的話，現(xiàn)在車架就能夠滾出外殼了。
圖11示意性地示出了與圖10相類似的組件，但具有外部母線。圖中，組件也與接地電纜連接并設(shè)有電纜終端22b。如上所述，車架斷路器14′可以在組件中行進且設(shè)有連接電纜終端22b的下接頭62。其上接頭63連接到從集電弓隔離開關(guān)10引出的穿心式導(dǎo)管50，以便與集電弓隔離開關(guān)上的外部母線(未示出)連接或斷開，如圖4和5所示。隔離開關(guān)10由穿心式導(dǎo)管旁邊單獨的旋轉(zhuǎn)絕緣子60操縱。本例中，使用標準類型的穿心式導(dǎo)管50?？刂蒲b置64控制絕緣子60的旋轉(zhuǎn)運動，運動傳送到集電弓隔離開關(guān)的齒輪箱65。當(dāng)電流路徑打開時，控制裝置67操縱的接地裝置66將電纜終端22b接地，使得引入電纜連接到地電勢。當(dāng)電流路徑打開時，該接地裝置68使裝置69向下移動到與穿心式導(dǎo)管的反接頭70接觸，從而將后者連接到地電勢。本實施例中，還設(shè)置了電涌放電器(未示出)以應(yīng)付危險過壓。
圖12示出了操縱集電弓隔離開關(guān)10的另一實施例。通過放在穿心式導(dǎo)管中央且伸出外殼頂板16的旋轉(zhuǎn)控制桿，隔離開關(guān)10與母線6連接或從母線6斷開。
圖17示出了具有外部母線(未示出)的組件的實施例，如圖11所示，它經(jīng)集電弓隔離開關(guān)10與穿心式導(dǎo)管50連接，同樣，穿心式導(dǎo)管50受旋轉(zhuǎn)絕緣子60操縱。在圖13的實施例中，外殼連接到架空線79，而不是象圖11那樣連接到接地電纜。
隔離開關(guān)通過斷路器71將架空線引出的高壓端子76與被屏蔽端子74和75連接。高壓端子76設(shè)置在組合的穿心式導(dǎo)管/隔離開關(guān)/接地裝置(LDE)78上。下面結(jié)合圖18詳細說明通過桿87實現(xiàn)接地的方式。只有在斷路器71處于其斷開位置時才能操縱集電弓隔離開關(guān)10和LDE。斷路器終端74通過接地裝置72連接到地電勢，接地裝置72由裝置73操縱，這只能在LDE高壓端子接地時才能進行。只有在兩個端子都接地時才允許進入組件。
圖18示出了圖17中組合的穿心式導(dǎo)管/隔離開關(guān)/接地裝置78。
LDE單元78包括絕緣套管81，用于通過外殼頂板16。在套管內(nèi)部，高壓端子80的擴展部86向下延伸，終止在接頭82?？梢苿咏宇^83放置在可旋轉(zhuǎn)螺桿87上，螺桿向上伸入絕緣套管81中，所述接頭83與高壓端子76連接。通過控制裝置84可以使螺桿87轉(zhuǎn)動，使其向上或向下移動。所示螺桿87處于其最上邊的位置，在該位置上，接頭82和83連接，使得電流從架空線79送入高壓端子76。螺桿的最下端是接地端子85，本例中，所示接地端子未與螺桿87接觸。
通過旋轉(zhuǎn)螺桿87，螺桿87可以從所示位置向下運動，使得接頭83與接頭82分離，因此，架空線從高壓端子76斷開。在該下方位置，螺桿87的下端向下運動到和接地端子接觸，使得高壓端子76接地。
圖8和9所示的分段組件中的設(shè)備最好還支撐在行進車架上。根據(jù)與圖10所述車架斷路器同樣的原理構(gòu)造車架分段器13，所以在此也參考圖10。
用于連接內(nèi)部母線的車架分段器和車架斷路器上的接頭以及母線上同樣的接頭應(yīng)當(dāng)是不需維修的，即沒有可移動部件。圖13示出了如何設(shè)計車架斷路器接頭和反接頭的例子。斷路器28′上的接頭31′為凹型，母線12上的反接頭32′為凸型。接頭31′的爪設(shè)有接觸裝置51，當(dāng)反接頭32′插入時，接觸裝置51彈出。
圖14示出了不需維修的接頭和反接頭的另一實施例。在該實施例中，也采取了措施保持組件尺寸盡可能地小，以便得到結(jié)構(gòu)緊湊的開關(guān)站。結(jié)構(gòu)緊湊導(dǎo)致從高壓到地的空氣距離內(nèi)場強高且相對均勻。因此，在本實施例中母線12的反接頭32″包圍以絕緣屏蔽52。
當(dāng)斷路器28″的接頭31″移動到與母線反接頭32″接觸時，屏蔽52就將這些包圍起來，防止在接頭和地之間觸發(fā)跳火引起的接觸火花。還可以將絕緣屏蔽52設(shè)計為有助于在連接操作中將接頭導(dǎo)入正確位置。
便于保持組件尺寸盡可能小的另一裝置如圖15所示。圖中，引入電纜3穿過金屬外殼的壁18到達電纜終端22″。金屬環(huán)設(shè)置在電纜終端內(nèi)端部的電纜周圍且與端部電連接，使環(huán)56獲得高壓電勢。在環(huán)56和外殼壁18之間是更多的同類環(huán)57、58，縛接到電纜終端22″的絕緣表面59。因此，后面這些環(huán)處于浮動電勢上。場分布受穿過這些環(huán)56、57、58的高壓和地之間的電容性控制。因此，減小了電纜終端22″的壓力錐體61周圍最易損壞點處的應(yīng)力。該電纜終端實施例加上組件內(nèi)部的受控環(huán)境使其可以做得比普通組件短。
如上所述，當(dāng)使用內(nèi)部母線時，母線由鋁管做成。在圖16所示的另一實施例中，母線12′由電纜終端53a-f組成。當(dāng)電纜終端成對使用時，它們被安裝在外殼前壁上的支撐絕緣子54所包圍。
用一種特殊的帶屏蔽的自由接點電容性電壓計測量電壓，這種電壓計的好處是大大小于傳統(tǒng)電壓計，因此適用于本發(fā)明的組件中而不增加組件的尺寸。它也能測量快速瞬變狀態(tài)。這種電壓計在瑞典專利申請9602785-9中有描述。
為了消除在特定的戶外應(yīng)用中可能出現(xiàn)的溫度和冷凝問題，組件設(shè)有雙層壁，雙層壁之間設(shè)有絕緣。
權(quán)利要求
1.一種高壓開關(guān)站，包括多個電氣設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)站由可連接元件構(gòu)成，其中至少兩個元件包括接地金屬外殼(1)，至少一個電氣設(shè)備被包圍在金屬外殼中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)站，其中，元件內(nèi)部具有直接通道通往開關(guān)站外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓開關(guān)站，其中，至少有些金屬外殼(1)每一個包圍一個單獨的電氣設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的高壓開關(guān)站，其中，每個金屬外殼(1)僅包圍與一相相關(guān)的電氣設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的高壓開關(guān)站，其中，每個金屬外殼(1)形狀基本上為平行epipedic盒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓開關(guān)站，其中，所述盒緊密放置在一起，一個放在另一個上面層疊起來至三個盒的高度，其中，一個放在另一個上面層疊起來的三個盒中的每一個都包含與線上不同相相關(guān)的電氣設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的高壓開關(guān)站，設(shè)有位于金屬外殼外面的母線(6，7，8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的高壓開關(guān)站，設(shè)有穿過金屬外殼的母線(12)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的高壓開關(guān)站，設(shè)有連接到架空線的裝置(4)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的高壓開關(guān)站，設(shè)有連接到接地電纜(3)的裝置(22)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的高壓開關(guān)站，其中，至少一個所述金屬外殼(1)加之包圍在其中的電氣設(shè)備包括基本上為預(yù)加工的組件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的高壓開關(guān)站，設(shè)有維持外殼(1)內(nèi)過氣壓的構(gòu)件(90)，以及具有對提供給外殼的空氣進行濾波的濾波裝置(92)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的高壓開關(guān)站，其中，每個外殼(1)加之包圍在其中的設(shè)備構(gòu)成開關(guān)組件，開關(guān)站由至少兩種不同類型的組件(1c，1d，1e)和至少其中一種類型的至少兩個組件構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的高壓開關(guān)站，包括遠離金屬外殼定位的控制元件(93)，設(shè)置在金屬外殼內(nèi)的傳感器，以及傳感器和控制元件之間的信號傳送器(94)。
15.一種在權(quán)利要求1-14中任一項所述的開關(guān)站中使用的開關(guān)設(shè)備組件，其特征在于，組件包括具有一個單獨隔室的金屬外殼(1)且其中包圍空氣絕緣的電氣設(shè)備。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的開關(guān)設(shè)備組件，具有連接到架空線(5)的裝置(4，78)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的開關(guān)設(shè)備組件，具有連接到接地電纜(3)的裝置(22)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，所述設(shè)備與三相線中其中一相有關(guān)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，設(shè)有連接到外部母線(6，7，8)的裝置(10)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，所述裝置包括至少一個集電弓隔離開關(guān)(10)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，包括包圍在外殼中的母線的至少一個區(qū)段(12)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，所述區(qū)段(12)終止在穿過其中一個外殼壁的通道處，在通道上設(shè)置絕緣屏蔽(49)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，在母線部分周圍設(shè)置絕緣層(55)，所述絕緣層從所述屏蔽伸出短距離。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，所述區(qū)段包括至少一個電纜終端(53a)。
25.根據(jù)權(quán)利要求15-24中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，包括車架(14)。
26.根據(jù)權(quán)利要求15-25中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，包括可被操縱到打開或閉合位置的可操縱的屏蔽構(gòu)件(15，46)，在閉合位置，組件內(nèi)部的一部分與另一部分隔離開。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，所述被遮去的部分罩住所述母線(12)區(qū)段。
28.根據(jù)權(quán)利要求15-26中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，設(shè)有允許一個人進入組件內(nèi)部的門(2；21)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的開關(guān)設(shè)備組件，在依賴于權(quán)利要求27時，其中，門(2；21)僅在屏蔽構(gòu)件(15；46)處于閉合位置時才能被打開，才可能進入所述組件內(nèi)部的另一部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求26-29中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，只有在電流斷開且車架被操縱到母線(12)與組件中其他設(shè)備隔離開的位置時才能認為屏蔽構(gòu)件(15；46)處于閉合位置。
31.根據(jù)權(quán)利要求15-30中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，金屬外殼(1)實質(zhì)為平行epipedic形盒。
32.根據(jù)權(quán)利要求15-31中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，屬于設(shè)備的接頭(31′)和反接頭(32′)中至少有一個是不可移動部分。
33.根據(jù)權(quán)利要求15-32中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，屬于設(shè)備的接頭(31″)和反接頭(32″)中至少有一個具有圍繞接頭構(gòu)件的絕緣屏蔽(52)。
34.根據(jù)權(quán)利要求15-33中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，包括位于組件內(nèi)部的電纜終端(22″)并且由從外殼的一個壁(18)延伸的絕緣材料組成，第一金屬元件(56)在遠離壁(18)的絕緣材料端部與電纜(3)電連接，在壁(18)和所述第一金屬元件(56)之間設(shè)置至少一個附加金屬元件(57，58)，所述附加金屬元件(57，58)既與所述第一金屬元件(56)電隔離，又與壁(18)電隔離。
35.根據(jù)權(quán)利要求15-34中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，在組件內(nèi)部設(shè)置電壓計，所述電壓計是電容性的且沒有接頭。
36.根據(jù)權(quán)利要求15-35中任一項所述的開關(guān)設(shè)備組件，作為可預(yù)加工元件來建造。
37.根據(jù)權(quán)利要求16所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，所述裝置包括用于穿心式導(dǎo)管、隔離和接地的組合元件。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的開關(guān)設(shè)備組件，其中，所述組合元件包括從組件中壁部分(16)伸出的絕緣體(81)，與接到架空線(71)的高壓終端(80)相連接的絕緣體(81)中的固定接頭，以及可在絕緣體中移動的接頭(83)且連接到組件內(nèi)部的高壓終端(76)，通過在絕緣體(81)中延伸的軸向移動的導(dǎo)電桿(87)移動所述可移動接頭(83)，當(dāng)接頭(82，83)接觸時，所述桿與地隔離，當(dāng)接頭(82，83)不接觸時，所述桿接地。
39.建造高壓開關(guān)站的方法，其特征在于，開關(guān)站至少局部由權(quán)利要求15-38中任一項所定義類型的組件構(gòu)成，組件中的設(shè)備連接在一起，金屬外殼接地。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，至少有些送往開關(guān)站地點的組件是已經(jīng)預(yù)加工和測試過的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括多個電氣設(shè)備的高壓開關(guān)站。根據(jù)本發(fā)明,電氣設(shè)備放置在空氣絕緣的接地金屬外殼(1)中。本發(fā)明還涉及用于這種開關(guān)站的開關(guān)設(shè)備組件。根據(jù)本發(fā)明的組件包括具有包圍空氣絕緣電氣設(shè)備的金屬外殼(1)。本發(fā)明還涉及建造高壓開關(guān)站的方法。根據(jù)該方法,開關(guān)站由本發(fā)明的組件構(gòu)成,將其中的設(shè)備連接起來,金屬外殼接地。
文檔編號H02B1/00GK1252179SQ9880416
公開日2000年5月3日 申請日期1998年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月24日
發(fā)明者K·約翰松, J·卡爾松, M·萊永, L·斯克爾德, L·瓦爾夫里德松, D·溫德馬 申請人:Abb股份有限公司