CN101854036A - 空气开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关装置，尤其涉及一种采用气体绝缘的开关装置。本发明的空气开关柜，包括柜体，柜体上设有二次室、气箱、机构室、电缆室，二次室位于柜体的顶端，气箱、机构室设置在柜体的中间，电缆室位于柜体的下端，气箱为密封箱体，气箱内填充空气。本装置的柜体具有尺寸小、环保、寿命长、恶劣环境适应性强、维护频次低、可靠性高、扩展性高等明显优点。

Description

空气开关柜

技术领域

本发明涉及一种开关装置，尤其涉及一种采用气体绝缘的开关装置。

背景技术

目前，随着社会经济的发展，大量新建或扩建城市变电所受建筑面积限制，要求配电装置的占地面积进一步缩小。为适应这一要求，电力设备正逐渐向智能化、集约化、经济化的方向发展。预装式箱式变电站技术由于其具有体积小、集约化程度高、投资小、建设快等突出优点得到突飞猛进的发展。为适应箱式变电站对高压开关设备紧凑可靠的要求，各类面向箱变产品的新型高压开关设备不断涌现，其中以SF6气体绝缘开关柜为代表的新一代开关柜产品最为突出，其具备常规开关柜所有优点的同时，体积更加紧凑。SF6作为一种绝缘气体，具有很多优点，是一种无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体，并有优异的冷却电弧特性，特别是在开关设备有电弧高温的作用下能产生较高的冷却效应，避免局部高温的可燃性。SF6气体的绝缘性能远远超过传统的油、空气绝缘介质。其用于电气设备中，可以缩小设备的尺寸，提高设备绝缘的可靠性，基于以上优点，SF6气体开关柜在电力市场得到了广泛的应用。如2006年3月22日授权公告的中国专利，公告号为CN2766426Y，其公告了一种箱式六氟化硫开关柜，由柜体，主回路开关及带电附件室、熔断器室、操作机构室及电缆室四个部分组成，主回路开关及带电附件室是一个密封箱体，密封箱体内充满SF6气体。

虽然SF6气体绝缘开关柜具备许多优良特性，但其受气体的物理特性和运行成本方面的限制也存在不可忽视的弊端，主要存在以下几点：

1.SF6气体是具有高度稳定性的温室效应气体，当它被排放在大气中时，能促使地球气候变化，给人类的生存环境带来不利影响。理论上，SF6气体可以回收再利用，绝不允许泄漏到大气中。然而，随着在SF6气体在全球电力工业的广泛应用，SF6气体泄漏量正在急剧上升。SF6气体虽然不会破坏臭氧层，但对全球气候变暖有特别大的影响。为此，减少SF6气体排放量以改善人类的生存环境，已成为一个大的课题。且如果气体出现外漏情况会下，充气柜内元件安全距离不能保证，易造成电路故障。

2.SF6在电弧放电时会分解形成硫的低氟化合物，这种化合物不但有毒，而且会对某些绝缘材料和金属具有腐蚀作用，会对其内部金属机构造成损害，影响产品可靠性。

3.SF6只有在温度高于-45°以上时才能保持气态，在通常使用条件下，它有液化的可能性，因此SF6不能在低温度和过低压力下使用。所以充有SF6的高压开关设备在我国北方高寒地区是不能使用的，如果环境温度达到或接近气体液化临界点，那气体的绝缘性能将大幅度降低，由此会引发绝缘不足，导致设备出现重大事故。

4.SF6气体绝缘开关柜利用SF6气体的优异的冷却电弧特性，使内置于其中的隔离开关具有一定的带负荷开断能力，但是这种开关容许带负荷开断的次数较少，正常情况下，其机械开断次数为2000次左右，带负荷开断次数为200次左右，无短路开断功能。而为减小尺寸和降低成本，开关柜一般采用多个功能单元共箱式的结构，当充气箱体内某一单元超过其寿命后，则开关柜内与其共箱的其他运行正常的单元也必须一起更换，造成资源的严重浪费。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种空气开关柜，其体积小、维护成本低、可靠性高、安全环保。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括柜体，柜体上设有二次室、气箱、机构室、电缆室，二次室位于柜体的顶端，气箱、机构室设置在柜体的中间，电缆室位于柜体的下端，气箱为密封箱体，气箱内填充空气。

基于现代电气工业对高压开关柜的要求，针对现有技术存在的一些弊端，本装置基于空气绝缘、充分利用复合绝缘材料来实现缩小设备尺寸的新型开关柜。气箱内设有三相真空断路器、接地开关，每相真空断路器与接地开关之间通过触头连接件连接。其中气箱是开关柜的主要组成部分，其采用一种小相距永磁机构真空断路器、小相距接地开关来替代传统开关柜负荷开关与接地机构。真空断路器位于气箱上部，接地开关位于气箱下部，气箱进出线采用专用的一体式套管座。

相邻的相之间的触头连接件以及触头连接件与气箱的两侧壁之间设有绝缘伞裙。三相的触头连接件与气箱一侧壁之间通过绝缘隔板间隔，绝缘伞裙之间通过绝缘支撑杆连接，绝缘支撑杆吸收接地开关分合闸带给真空断路器的冲击力，既可支撑一体式套管座，又可以增大连接件之间爬电距离和绝缘强度。真空断路器相邻的相之间通过绝缘隔板间隔，每个绝缘隔板分别与对应的固定在真空断路器上的绝缘隔板支架连接，即绝缘隔板与绝缘隔板支架连接固定，绝缘隔板支架又固定在真空断路器上，这样可以从整体上实现绝缘隔板的固定，防止绝缘隔板松动，增加使用寿命。气箱进线端、出线端分别设有一体式套管座，进线端、出线端的一体式套管座内部分别设有进线端子、出线端子，进线端子通过软接头与真空断路器连接，出线端子通过触头连接件与真空断路器连接，软接头与进线端的一体式套管座之间设有绝缘伞裙。端子的周边采用绝缘树脂浇注。用绝缘材料增强相间、相对地之间的绝缘强度，所有元器件皆封闭于一个不锈钢箱体内。气箱下部安装柜体底座，电缆室位于底座内部。柜体前部是机构室，安装有断路器与接地开关的操作输出轴和位置指示，以及二者之间的五防连锁装置。

由于本柜利用空气和其他绝缘材料作为绝缘介质，所以不会产生对大气的危害，有效避免了SF6气体所具有的固有缺陷，属于绿色环保产品。

本装置的柜体具有尺寸小、环保、寿命长、恶劣环境适应性强、维护频次低、可靠性高、扩展性高等明显优点。

附图说明

图1为本发明的外形结构示意图；

图2为本发明的前向内部结构示意图；

图3为图2中的后向内部结构示意图；

图4为图2的侧视图。

具体实施方式

本装置包括柜体，柜体上设有二次室1、气箱4、机构室2、电缆室3，二次室1位于柜体的顶端，气箱4、机构室2设置在柜体的中间，电缆室3位于柜体的下端，气箱4为密封箱体，气箱4内填充空气。

气箱4内设有三相的真空断路器5、接地开关12，每相的真空断路器5与接地开关12之间通过触头连接件13连接。相邻的相之间的触头连接件13以及触头连接件13与气箱4的两侧壁之间设有绝缘伞裙9，绝缘伞裙9通过绝缘支撑杆11连接。三相的触头连接件13与气箱4一侧壁之间通过绝缘隔板8间隔。真空断路器5相邻的相之间通过绝缘隔板8间隔，每个绝缘隔板8分别与对应的固定在真空断路器5上的绝缘隔板支架7连接。气箱进线端、出线端分别设有一体式套管座6。进线端、出线端的一体式套管座6内部分别设有进线端子14、出线端子15，进线端子14通过软接头10与真空断路器5连接，软接头10与进线端的一体式套管座6之间设有绝缘伞裙9；出线端子15通过触头连接件13与真空断路器5连接。

本开关柜采用的是一种小相距永磁机构真空断路器5，真空断路器5体积小，可靠性高，机械开断次数和带负荷开断寿命次数均为5000次，短路故障开断寿命次数为100次，可以满足长年免维护使用。另外，该真空断路器5对环境的要求低，可在-40℃～+55℃的环境下正常工作。

开关柜的气箱4内部采用金属型材组装的绝缘隔板支架7，用以支撑真空断路器5和接地开关12，并增大气箱结构强度。

气箱4外壳用不锈钢板包覆并焊接密封，使内部元器件与外界环境隔绝，具有防潮、防锈、防尘等作用，提高了开关柜的耐候性。

由于真空断路器5和接地开关12属于小相距产品，仅凭空气作为绝缘介质并不能满足绝缘要求，为了保证正常的绝缘水平，在相间和相地之间加以特殊绝缘材料制作的间隔机构，如绝缘伞裙9、绝缘隔板8、绝缘支撑杆11，增大了爬电距离和空气绝缘距离，顺利通过耐压实验。

由于空间紧凑，真空断路器5与接地开关12的电气连接件经特殊设计后，将接地开关12的静触头和与真空断路器5的连接铜排有效的融为一体，满足了空间要求和导电要求。

本开关柜一个真空断路器5和一个接地开关12以及相关电气连接件可组成一个电气功能单元，并且，本发明可通过采用共箱式结构扩展为多单元并联运行，也能满足电力系统的环网运行使用要求，根据单元数目的不同，产品可实现系列化，完全能够满足不同用户对设备的不同要求。

Claims (9)

1.一种空气开关柜，包括柜体，柜体上设有二次室、气箱、机构室、电缆室，二次室位于柜体的顶端，气箱、机构室设置在柜体的中间，电缆室位于柜体的下端，其特征在于气箱为密封箱体，气箱内填充空气。

2.根据权利要求1所述的空气开关柜，其特征在于气箱内设有三相真空断路器与接地开关，每相真空断路器与接地开关之间通过触头连接件连接。

3.根据权利要求2所述的空气开关柜，其特征在于相邻的相之间的触头连接件以及触头连接件与气箱的两侧壁之间设有绝缘伞裙。

4.根据权利要求3所述的空气开关柜，其特征在于三相的触头连接件与气箱一侧壁之间通过绝缘隔板间隔。

5.根据权利要求3所述的空气开关柜，其特征在于绝缘伞裙之间通过绝缘支撑杆连接。

6.根据权利要求2所述的空气开关柜，其特征在于真空断路器相邻的相之间通过绝缘隔板间隔，每个绝缘隔板分别与对应的固定在真空断路器上的绝缘隔板支架连接。

7.根据权利要求6所述的空气开关柜，其特征在于气箱进线端、出线端分别设有一体式套管座。

8.根据权利要求7所述的空气开关柜，其特征在于进线端、出线端的一体式套管座内部分别设有进线端子、出线端子，进线端子通过软接头与真空断路器连接，出线端子通过触头连接件与真空断路器连接。

9.根据权利要求8所述的空气开关柜，其特征在于软接头与进线端的一体式套管座之间设有绝缘伞裙。

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