[实用新型]固体绝缘开关设备及其气体间隙绝缘结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力系统中的开关设备技术领域，尤其涉及一种气体间隙绝缘结构及具有该气体间隙绝缘结构的固体绝缘开关设备。

背景技术

在中压开关设备中，以往应用的开关设备主要有两种，一种是空气绝缘开关柜，空气的绝缘距离较大，因此空气绝缘开关柜体积也比较大，且受周围环境如空气压力、湿度、密度、灰尘等影响较大，在某些环境恶劣的地区，是不适合使用这种开关柜的；另外一种是采用SF6（六氟化硫）绝缘的开关柜，SF6气体优异的绝缘性能不但能有效地缩小了开关柜的体积，这种开关柜密封的气体环境使它排除了外界环境的影响，特别适用于环境条件恶劣的场所。然而SF6是温室气体，应尽量减少应用和排放，保护环境。

随着用户对电力系统环保和可靠性要求的不断提高，出现了固体绝缘开关柜。固体绝缘开关柜不仅能克服空气绝缘和SF6绝缘的缺点，其外表面具有接地的金属或半导体涂层，人体可触及且无触电危险，运行中不受外部环境影响。由于固体绝缘材料有高的介电常数和击穿场强，使得固体开关设备结构更加紧凑；另外固体绝缘材料较气体具有更高的导热系数，使得导体的散热更加容易，使得开关设备的产品技术参数可以更高。因此固体绝缘技术是开关设备未来发展的一个重要方向。

所谓固体绝缘，是指高电场的区域位于外皮接地的固体材料内部的绝缘结构。例如电力设备中的固封极柱也用到固体绝缘材料，常规固封极柱的固体绝缘材料——固体环氧树脂材料主要起固定和支撑作用，环氧树脂内部的电场强度很低，运行中人体不可靠近或触及；与常规固封极柱不同的是，固体绝缘开关设备的固体绝缘材料中电场强度非常高，发挥了其高击穿场强的优势，其外表面接地，运行中人体可触及，安全可靠。

现有技术中，用于中高压的固体绝缘开关设备中的气体间隙的绝缘结构，包括对称气体间隙的绝缘结构和非对称气体间隙的绝缘结构。对称气体间隙的绝缘结构如用于固体绝缘设备中的隔离开关的对称气体断口绝缘；非对称气体间隙的绝缘结构如用于断路器操作端对地绝缘、隔离开关操作端对地绝缘结构以及接地开关的气体断口。

然而，现有的固体绝缘开关设备，通常具有以下的不足：

授权公告号为CN202159894U（以下称文献1），名称为《户内高压固体绝缘隔离开关》的中国发明专利，公开了一种户内高压固体绝缘隔离开关，隔离开关本体包括固封式基座、嵌入基座的上下进出线基座、以及后、中、前导电座，通过导电管与导电座的滑动配合实现分合闸。文献1的该结构内腔气体容易实现密封，且结构较为紧凑。然而，通常在绝缘结构中局部采用伞裙只是单纯的增加爬距，并不能改善气室中气体电场集中的情况，尤其是在固体绝缘开关设备中，由于极柱外表面接地，文献1的结构很难在小的直径尺寸下解决隔离断口间气体及对地气体间隙内局部场强超标的问题。因而运行中容常出现局放超标及绝缘击穿的事故。

授权公告号为CN201820692U，名称为《固体绝缘高压断路器极柱》的中国发明专利，公开了一种固体绝缘高压断路器极柱结构，其主导电回路浇铸在环氧树脂内，密封连接插口为固体绝缘的连接界面，高场强的区域位于灭弧室和两端连接导体与接地外皮之间的环氧树脂内部。由于动端操纵件开口内设置了绝缘拉杆，因此动端操纵件开口内的空气间隙的对地绝缘成为整个结构的薄弱环节。虽然通过硅橡胶密封套将动端操纵件开口内的空气与外部环境空气隔开，以免不良外部环境对动端操纵件开口内的对地绝缘造成影响；虽然在环氧树脂层内设置一均压件，希望改善动端的绝缘水平，但是由于和常规固封极柱不同的是其极柱外表面接地，由于其电压边界的重大变化，该均压件的设置并不能有效改善动端操纵件开口内气体中的电场集中的情况，封闭稳定的气体环境依然不能避免气体中出现放电。

公开号为CN101090041A，名称为《固体隔离开关以及使用它的固体绝缘开关设备》的中国发明专利，公开了一种固体隔离开关，其用于分合闸操作的绝缘连接部分由固体绝缘材料包围，通过可动接触器来完成分闸和合闸操作。在底架和固定接触器之间设置绝缘隔离片来确保对地的电绝缘，虽避免对地气体间隙的绝缘问题，但其结构较复杂，成本高。另外隔离断口的绝缘依然依赖于气体绝缘，因此前述的问题依然存在。

综上，现有技术中的固体绝缘开关设备，不能很好的解决气体间隙绝缘结构中电场集中的问题。由于固体绝缘开关设备外表面接地的影响，此类气体间隙绝缘结构的电场集中问题，通过加大断口气体间隙距离并不能解决该问题。因此，需要一种固体绝缘开关设备，以克服目前的固体绝缘开关设备在运行中常会出现局放超标及绝缘击穿事故的缺陷。

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