CN102447227A - 一种高铁用双极干燥空气或氮气绝缘金属封闭开关柜 - Google Patents

一种高铁用双极干燥空气或氮气绝缘金属封闭开关柜 Download PDF

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Abstract

一种高铁用双极干燥空气或氮气绝缘金属封闭开关柜，克服了现有技术采用SF6气体绝缘所存在的环境污染、结构复杂和安全性问题，特征是在下气箱中安装有卧式断路器和内置式电流互感器，在下气箱中且位于卧式断路器和内置式电流互感器下侧安装插拔式S2套管与插拔式S3电缆套管，上气箱与下气箱通过装配式气箱连接套管实现连接，有益效果是用干燥空气绝缘代替了SF6气体绝缘，适应了环保的需求，仅以泄压通道为安装孔即可实现内置式电流互感器的稳定安装和一次侧的接线，不需要在柜体面板上再另外开设安装孔，降低了开关柜漏气风险，产品内部和外部电场更加均匀，提高了开关柜的安全系数，出线电缆套管的数量得到有效扩展，方便了用户。

Description

一种高铁用双极干燥空气或氮气绝缘金属封闭开关柜
技术领域
本发明属于高压电器技术领域，特别涉及一种高铁用双极干燥空气或氮气绝缘金属封闭开关柜。
背景技术
目前用于高铁供电系统的带充气金属封闭的开关柜均采用SF6（六氟化硫）气体绝缘，由于SF6气体是《京都议定书》规定的限制排放的温室效应气体之一，一个SF6气体分子的温室效应是一个CO2分子的29000倍，减少SF6气体的使用和排放是对环境进行保护的一个手段和措施，而且SF6气体在放电时的高温下会分解出腐蚀性气体，对金属与人都有严重的危害作用，因此，研发高铁用27.5kV双极干燥空气或氮气绝缘金属封闭的开关柜是环境保护的一种实际需求。从结构上来说，现有技术中用于高铁供电系统27.5kV双极开关柜存在以下一些问题：一是采用外置电流互感器，即电流互感器位于气箱外部，现场安装时，直接套装在一次电缆上，再进行电缆终端的制作和安装，非常不方便，用户现场施工难度较大，且制作成本较高；也有置于开关柜内的电流互感器，但置于开关柜内的电流互感器方形外壳一次侧底部三面带有伞裙或立裙，由于伞裙或立裙的存在以及柜内的空间较小，在柜内安装很不方便，为了将电流互感器稳定安装在柜内以及实现一次侧的接线，除了以开关柜泄压通道作为一个安装孔外，还需要在开关柜的柜体面板上开设相应的安装孔，这样就容易造成开关柜漏气，影响开关柜的安全性能；二是两个气密单元间的连接使用内锥式母线套管，在对两个气密单元母线连接时需使用两只内锥套管及一个插拔连接器进行组合，这种连接结构复杂，轴向尺寸较大，制作成本较高，另外套管与插拔连接器之间采用弹簧触头连接，接触电阻较大，使导流能力有所限制，安装时两个套管若不同心，导电体就会倾斜，从而影响柜内工作温度，而且套管的端部呈圆锥形，电场不均匀，容易放电；三是出线电缆套管安装在上气箱且位于下气箱的后侧，由于柜内空间的限制，出线电缆套管的数量受到限制，不利于扩展，若需要扩展出线电缆套管的数量，需要加深上气箱的深度，或者由多台开关柜并柜，前者需要将上气箱的体积变大，同时需要更多的支撑，使整个开关柜的体积增大，增加生产成本；后者将需要多台开关柜并柜，安装时需要更多的空间，且增加用户的投资。
发明内容
本发明所要解决的问题是，克服采用SF6气体绝缘技术的不足和缺陷，提供一种设有内置式电流互感器、装配式气箱连接套管和插拔式多分支电缆套管的27.5kV高铁用双极干燥空气或氮气绝缘金属封闭开关柜。
本发明采用的技术方案包括柜体外壳和柜体支架，在柜体外壳内安装有上气箱和下气箱，在上气箱中安装有三工位开关、主母线套管和支撑绝缘子，在下气箱中安装有内置式电流互感器和卧式断路器，在下气箱中且位于内置式电流互感器和卧式断路器下侧安装插拔式S3电缆套管与插拔式S2套管，所述内置式电流互感器与卧式断路器之间以及内置式电流互感器与插拔式S3电缆套管和插拔式S2套管之间通过连接排实现电气连接，在上气箱中的三工位开关的中间导体底部安装上卡件， 在下气箱中的卧式断路器的顶部安装下卡件，在上卡件和下卡件之间安装装配式气箱连接套管。
所述装配式气箱连接套管包括导电体、环氧树脂绝缘体、法兰盘和屏蔽环，环氧树脂绝缘体中部为圆柱绝缘体、两端为2个圆弧R1和R2与圆锥面形成的半球绝缘体，导电体两端加工有螺纹孔，圆弧R1半径为45～55mm，圆弧R2半径为20～30mm。。
所述内置式电流互感器包括环氧树脂外壳、二次出线端子及密封槽和一次接线端子， 环氧树脂外壳六个面均为平面，环氧树脂外壳的四个棱角以及环氧树脂外壳的前面、后面、左面和右面与底面均为圆角过渡连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）提供了27.5kV高铁用双极干燥空气或氮气绝缘金属封闭的开关柜，用干燥空气或氮气绝缘代替了SF6气体绝缘，不存在SF6气体的泄漏和排放问题，适应了环境保护的需求；
（2）由于采用取消了伞裙或立裙的内置式电流互感器，仅以泄压通道为安装孔即可实现电流互感器在柜内的稳定安装和一次侧的接线，不需要在柜体面板上再另外开设相应的安装孔，降低了开关柜漏气风险，保证了开关柜整体绝缘强度，同时使工厂化装配时很方便，也便于电缆终端的制作和安装，降低了制作成本和安装成本，亦可提高安装工程的进度；
（3）由于采用装配式气箱连接套管，上气箱与下气箱之间通过整体的装配式气箱连接套管即可实现连接，还可以同时对开关柜内上气箱的三工位开关和开关柜内下气箱的断路器起到支撑作用，此外，装配式气箱连接套管的环氧树脂绝缘体中部为圆柱绝缘体，两端为2个圆弧与圆锥面形成的半球绝缘体，使产品内部和外部电场更加均匀，使用在气体绝缘金属封闭开关设备中不会出现电晕、放电、闪络等现象；还由于采用了上气箱和下气箱双气箱结构，即使某一个气箱单元出现故障，也不会影响另一个气箱单元的功能，从而大大提高了开关柜的安全系数；
（4）由于采用卧式断路器和内置式电流互感器以及装配式气箱连接套管，节省了大量柜内体积，以及将出线电缆套管安装在下气箱且位于卧式断路器和内置式电流互感器下侧，出线电缆套管的数量得到有效扩展，方便了多个电缆分支的用户，且可降低用户的投资。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是图1的左视图；
图3是本发明连接套管的剖视图；
图4是本发明内置式电流互感器外壳立体图；
图5是本发明内置式电流互感器外壳俯视图。
图中：
1. 上气箱，2. 下气箱，
3．三工位开关，4．主母线套管，5.支撑绝缘子，
6.内置式电流互感器，
6-1.环氧树脂外壳,6-2.二次出线端子,
6-3.密封槽，6-4.一次接线端子
7.连接排，8.插拔式S3电缆套管,9.插拔式S2套管,
10．卧式断路器，11.下卡件，
12.装配式气箱连接套管,
12-1.导电体,12-2.环氧树脂绝缘体,
12-3.法兰盘,12-4.屏蔽环，
13.上卡件。
14.铜导体。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明包括柜体外壳和柜体支架，在柜体外壳内安装有上气箱1和下气箱2，在上气箱1中安装有三工位开关3、主母线套管4和支撑绝缘子5，在下气箱2中安装有内置式电流互感器6和卧式断路器10，在下气箱2中且位于内置式电流互感器6和卧式断路器10下侧安装插拔式S3电缆套管8与插拔式S2套管9，所述内置式电流互感器6与卧式断路器10之间以及内置式电流互感器6与插拔式S3电缆套管8和插拔式S2套管9之间通过连接排7实现电气连接，在上气箱1中的三工位开关3的中间导体底部安装上卡件13，在下气箱2中的卧式断路器10的顶部安装下卡件11，在上卡件13和下卡件11之间安装装配式气箱连接套管12，所述上气箱1和下气箱2通过连接套管12连接导通。
如图3所示，本发明装配式连接套管12包括导电体12-1、环氧树脂绝缘体12-2、法兰盘12-3和屏蔽环12-4，环氧树脂绝缘体12-2中部为圆柱绝缘体、两端为2个圆弧R1和R2与圆锥面2-2形成的半球绝缘体，圆弧R1半径为45～55mm，圆弧R2为半径20～30mm，在环氧树脂绝缘体12-2中心轴线上压注导电体12-1，所述导电体12-1两端加工有螺纹孔，上端螺纹孔用来与三工位开关3连接，同时，装配式连接套管12上端与三工位开关3通过上卡件13实现电气连接，下端螺纹孔用来与铜导体14连接，卧式断路器10与铜导体14通过下卡件11实现电气连接，导电体12-1上还加工有2个圆弧凹槽，用以防止导电体12-1在环氧树脂绝缘体12-2中的轴向移动，在环氧树脂绝缘体12-2中部压注法兰盘12-3，在法兰盘12-3上加工有浇注孔，以便环氧树脂绝缘体12-2的浇注，在法兰盘12-3上安装由纤维半导体加工而成的屏蔽环12-4，导电体12-1、环氧树脂绝缘体12-2、法兰盘12-3和屏蔽环12-4整体浇注成一体结构。
如图4和图5所示，本发明内置式电流互感器6包括环氧树脂外壳6-1，二次出线端子6-2及密封槽6-3和一次接线端子6-4，所述环氧树脂外壳6-1为六面体，六个面均为平面，环氧树脂外壳6-1的四个棱角以及环氧树脂外壳6-1的前面、后面、左面和右面与底面均为圆角过渡连接，在环氧树脂外壳6-1的顶部平面浇注二次出线端子6-2及密封槽6-3，在环氧树脂外壳6-1的底部平面浇注一次接线端子6-4。
所述上气箱1和下气箱2采用不锈钢板经激光切割和激光气密焊接制成，且内部充入0.10～0.25MPa（相对压力）的干燥空气或氮气为绝缘气体，减小了密封难度，实现了开关柜的免维护。

Claims (3)

1.一种高铁用双极干燥空气或氮气绝缘金属封闭开关柜，包括柜体外壳和柜体支架，在柜体外壳内安装有上气箱（1）和下气箱（2），在上气箱（1）中安装有三工位开关（3）、主母线套管（4）和支撑绝缘子（5），其特征在于，在下气箱（2）中安装有内置式电流互感器（6）和卧式断路器（10），在下气箱（2）中且位于内置式电流互感器（6）和卧式断路器（10）下侧安装插拔式S3电缆套管（8）与插拔式S2套管（9），所述内置式电流互感器（6）与卧式断路器（10）之间以及内置式电流互感器（6）与插拔式S3电缆套管（8）和插拔式S2套管（9）之间通过连接排（7）实现电气连接，在上气箱（1）中的三工位开关（3）的中间导体底部安装上卡件（13）， 在下气箱（2）中的卧式断路器（10）的顶部安装下卡件（11），在上卡件（13）和下卡件（11）之间安装装配式气箱连接套管（12）。
2.根据权利要求1所述一种高铁用双极干燥空气或氮气绝缘金属封闭开关柜，其特征在于，所述装配式气箱连接套管（12）包括导电体（12-1）、环氧树脂绝缘体（12-2）、法兰盘（12-3）和屏蔽环（12-4），环氧树脂绝缘体（12-5）中部为圆柱绝缘体、两端为2个圆弧R1和R2与圆锥面（2-2）相切形成的半球绝缘体，导电体（12-1）两端加工有螺纹孔，圆弧R1半径为45～55mm，圆弧R2半径为20～30mm。
3.根据权利要求1所述一种高铁用双极干燥空气或氮气绝缘金属封闭开关柜，其特征在于，所述内置式电流互感器（6）包括环氧树脂外壳（6-1）、二次出线端子（6-2）及密封槽（6-3）和一次接线端子（6-4）， 环氧树脂外壳（6-1）六个面均为平面，环氧树脂外壳（6-1）的四个棱角以及环氧树脂外壳（6-1）的前面、后面、左面和右面与底面均为圆角过渡连接。
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Denomination of invention: Double-pole dry air or nitrogen insulated metal closed switch cabinet for high-speed railway

Effective date of registration: 20171227

Granted publication date: 20150422

Pledgee: Shengjing bank Limited by Share Ltd. in Shenyang city Shenhe branch

Pledgor: SHENYANG HUADE HIGH TECHNOLOGY ELECTRIC Co.,Ltd.

Registration number: 2017210000027

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Date of cancellation: 20200609

Granted publication date: 20150422

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Denomination of invention: Double-pole dry air or nitrogen insulated metal closed switch cabinet for high-speed railway

Effective date of registration: 20200610

Granted publication date: 20150422

Pledgee: Shengjing bank Limited by Share Ltd. in Shenyang city Shenhe branch

Pledgor: SHENYANG HUADE HIGH TECHNOLOGY ELECTRIC Co.,Ltd.

Registration number: Y2020210000026

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Date of cancellation: 20230606

Granted publication date: 20150422

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Denomination of invention: A bipolar dry air or nitrogen insulated metal enclosed switchgear for high-speed rail

Effective date of registration: 20230607

Granted publication date: 20150422

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Pledgor: SHENYANG HUADE HIGH TECHNOLOGY ELECTRIC Co.,Ltd.

Registration number: Y2023210000139

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Granted publication date: 20150422

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Pledgor: SHENYANG HUADE HIGH TECHNOLOGY ELECTRIC Co.,Ltd.

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Denomination of invention: A bipolar dry air or nitrogen insulated metal enclosed switchgear for high-speed rail

Granted publication date: 20150422

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Registration number: Y2024210000051