CN102447228A - 一种高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备 - Google Patents

Abstract

一种高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备，克服了采用SF₆气体作为绝缘介质存在环境污染和散热性能差的问题，特征是气箱的上封板、左封板、右封板和后封板上均设置有散热片，三工位开关与固封极柱通过铜连接件连接，铜连接件外安装铜连接件散热片，固封极柱的动触头出线端加工有散热通孔，固封极柱的环氧树脂绝缘壳体前部设置有对流槽口，在固封极柱的环氧树脂壳体与静触头端出线座之间留有防裂缝隙，在固封极柱末端安装有U形散热母线，有益效果是，在解决了散热问题同时改善了电场分布，满足了采用洁净干燥压缩空气作为绝缘介质的电压为40.5kV、电流为2000A以上干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备的需要，实现了节能环保。

Description

一种高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备

技术领域

本发明属于高压电器技术领域，特别涉及以洁净干燥压缩空气为绝缘介质的电压为40.5kV、电流为2000A以上的一种高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备。

背景技术

现有技术中，电压为40.5kV、电流为2000A以上的高压大电流气体绝缘金属封闭开关设备普遍采用SF₆（六氟化硫）气体作为绝缘介质，而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，其温室效应是二氧化碳的29000倍，同时SF₆气体在电弧的作用下会产生有毒有害气体，对金属与人都有严重的危害作用，因此,采用洁净干燥压缩空气作为绝缘介质替代SF₆气体是实现节能减排、保护环境的一个重要措施，但是，由于洁净干燥压缩空气的绝缘性能远差于SF₆气体，现有的气体绝缘金属封闭开关设备的结构由于其散热性能差，如果在现有的散热性能差的气体绝缘金属封闭开关设备的结构中采用洁净干燥压缩空气作为绝缘介质，将会在高压部分产生相间和相对地放电和击穿现象，温升问题也是一个难以跨越的鸿沟，因此，现有结构不能应用于以洁净干燥压缩空气为绝缘介质的电压为40.5kV、电流为2000A以上的高压大电流气体绝缘金属封闭开关设备。

发明内容

本发明所要解决的问题是，克服现有技术存在的不足和缺陷，对发热量较大的部件采用散热结构设计，以满足采用洁净干燥压缩空气作为绝缘介质的电压为40.5kV、电流为2000A以上的高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备的需要，实现节能环保。

本发明所采用的技术解决方案包括柜体壳体、气箱、左主母线内锥套管、右主母线内锥套管，主母线、三工位开关、固封极柱、三工位开关操作机构、真空断路器操作机构、3号内锥连接插座、2号内锥连接插座、第一支母线、第二支母线和压力释放装置，所述气箱的上封板、左封板、右封板与后封板上均设置有散热片，三工位开关与固封极柱通过铜连接件连接，在铜连接件外安装有铜连接件散热片，在固封极柱末端安装有U形散热母线。

所述铜连接件与所述铜连接件散热片之间安装有铜垫块。

所述U形散热母线有一个U形散热圈，在U形散热圈内圈安装齿形散热块。

所述固封极柱的动触头出线端加工有散热通孔，固封极柱的环氧树脂绝缘壳体前部上下分别设置有对流槽口，在固封极柱的环氧树脂壳体与静触头端出线座之间留有防裂缝隙。

  所述三工位开关的中间导体外部用螺钉固定连接有环形开口散热圈，三工位开关的动导电体中间加工有动导电体散热槽，在三工位开关的隔离导体与支撑绝缘子之间安装散热座。

所述柜体壳体包括低压室、机构室和电缆室，低压室、机构室和电缆室各自构成独立功能单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在三工位开关与固封极柱连接部分和固封极柱末端增加了散热片结构，不仅解决了散热问题，同时改善了周围的电场分布，气箱封板上设置有散热片并在气箱封板内部主要发热元件外部采用涂黑工艺，解决了温升问题，不用对铜、铝制件进行表面处理，从而降低了生产成本，采用带有散热结构的三工位开关和固封极柱，很好地解决了温升问题和电场分布，整个设计便于装配，满足了采用洁净干燥压缩空气作为绝缘介质的电压为40.5kV、电流为2000A以上高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备的需要，实现了节能环保。

附图说明

图1是本发明结构示意图，

图2是图1的左视图，

图3是本发明气箱的主视图，

 图4是图3的左视图,

图5是图3的俯视图，

  图6是图3的后视图，

图7是本发明固封极柱的结构示意图，

图8 是本发明三工位开关结构示意图，

图9是本发明主母线与主母线内锥套管装配结构示意图，

图10是本发明U型散热母线与固封极柱的装配结构示意图，

图11是本发明铜连接件与铜连接件散热片装配结构示意图。

图中：

1.柜体壳体，

1-1.低压室，1-2.机构室，1-3.电缆室，

2．气箱，

2-1．上散热片，2-2．左散热片，2-3．右散热片，

2-4．后散热片，2-5．主母线内锥套管安装孔，

3-1．左主母线内锥套管，3-2．右主母线内锥套管，

4．主母线，

4-1．长母排，4-2．短母排，

5．第一支母线，6．屏蔽环，

7．三工位开关，

7-1.操作机构安装板，7-2.接地导体，7-3．绝缘螺杆，

7-4．中间屏蔽环，7-5．中间导体，7-6．环形开口散热圈，

7-7．导向键，7-8．隔离屏蔽环，7-9．隔离导体，

7-10．散热座，7-11．支撑绝缘子，7-12．加强筋，

7-13．MC触指弹簧，7-14．动导电体，7-15．螺纹套，

7-16.动导电体散热槽，7-17．连接头；

8．固封极柱，

8-1．静触头端出线座，8-2．真空灭弧室，8-3．动触头出线端，

8-4．连接弹簧，8-5．动触头端出线座，8-6．环氧树脂绝缘壳体，

8-7．操作绝缘子，8-8．气体对流槽口，8-9．散热通孔，8-10．防裂缝隙，

9．三工位开关操作机构，10．真空断路器操作机构，

11-1．3号内锥连接插座，11-2．2号内锥连接插座，

12．第二支母线，13．U形散热母线，

13-1．U形散热圈，13-2．齿形散热块，

14．压力释放装置，15．电缆，

16．铜连接件散热片17．铜垫块，18．铜连接件。

具体实施方式

下面结合附图提供本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本发明包括柜体壳体1，所述柜体壳体1含有低压室1-1、机构室1-2和电缆室1-3，所述气箱2以及低压室1-1、机构室1-2、电缆室1-3各自构成独立功能单元，均可以作为一个单独模块制造，只需用螺栓将其连接就可组合成开关设备的柜体壳体1，其中，低压室1-1位于柜体壳体1前侧上方，是整个开关设备的控制仪表的安装空间，机构室1-2位于低压室1-1下方，用于安装三工位开关操作机构和真空断路器操作机构，电缆室1-3位于柜体壳体1后侧下方，用于安装电缆以及连接电压互感器或避雷器的空间，在柜体壳体1内安装气箱2，所述气箱2是一个由无磁不锈钢板经激光切割和焊接而成的长方箱体， 如图3、图4、图5和图6所示，在气箱2的上封板的前端和后端设置有2块散热片2-1，在气箱2的左封板上设置有左散热片2-2，在气箱2的右封板上设置有右散热片2-3，在气箱2的后封板的上端和下端设置有2块后散热片2-4，在气箱2的左封板与右封板上对应加工有主母线内锥套管安装孔2-5，在气箱2的左封板与右封板上对应的主母线内锥套管安装孔2-5中用螺栓固定连接有3个左主母线内锥套管3-1和3个右主母线内锥套管3-2，并使左主母线内锥套管3-1和右主母线内锥套管3-2处在气箱2内， 所述左主母线内锥套管3-1和右主母线内锥套管3-2采用本申请人在专利号为ZL 2010 2 0248424.7 中公开的结构；左主母线内锥套管3-1与右主母线内锥套管3-2之间用主母线4连接，如图9所示，所述主母线4由4根母排并联连接，其中2根长母排4-1用螺钉连接固定在左主母线内锥套管3-1与右主母线内锥套管3-2 上，2根短母排4-2用螺栓连接固定在左主母线内锥套管3-1与右主母线内锥套管3-2 上，在主母线4下端通过第一支母线5连接有三工位开关7，在三工位开关7和第一支母线5连接处用螺栓连接有屏蔽环6，在气箱2的前封板上用螺栓连接3个固封极柱8，在气箱2前侧的机构室1-2内通过螺栓连接安装有三工位开关操作机构9和真空断路器操作机构10，在气箱2安装三工位开关操作机构9处的连接面采用O型橡胶圈密封，在气箱2安装真空断路器操作机构10处的连接面采用气密焊接波纹管密封，在气箱2下侧板上用螺栓连接有9个3号内锥连接插座11-1和3个2号内锥连接插座11-2，固封极柱8与3号内锥连接插座11-1之间以及3号内锥连接插座11-1与2号内锥连接插座11-2之间通过第二支母线12连接，三工位开关7与固封极柱8通过铜连接件18连接，如图11所示，在铜连接件18外安装有铜连接件散热片16，铜连接件18与铜连接件散热片16之间安装有铜垫块17，以保障铜连接件18与铜连接件散热片16之间形成散热空间，在固封极柱8末端安装有U形散热母线13，如图10所示，所述U形散热母线13有一个U形散热圈13-1，在U形散热圈13-1内圈安装齿形散热块13-2；当上述各部安装并在试验电气连通后，在密闭的气箱2内充入压力为0.1～0.3MPa的洁净干燥压缩空气，在气箱2上部设有装有防爆膜的压力释放装置14，当气箱2内部气压升高超过一定值时，压力释放装置14将被自动打开，释放气箱2内部压力和排泄气箱2内部气体，以确保操作人员和产品的安全，使用时，3号内锥连接插座11-1可并联插接电缆室1-3内多根电缆15，将出线电流引至下一级配电设备或用户；2号内锥连接插座可用于连接电压互感器或避雷器，电流互感器可套装在电缆上，并与开关设备框架固定。

如图7所示，所述固封极柱8包括静触头端出线座8-1、真空灭弧室8-2、动触头出线端8-3、连接弹簧8-4、动触头端出线座8-5和环氧树脂绝缘壳体8-6，其中静触头端出线座8-1与真空灭弧室8-2连接，真空灭弧室8-2与动触头出线端8-3连接，动触头端出线座8-5通过连接弹簧8-4与动触头出线端8-3连接，所述动触头出线端8-3上加工有散热通孔8-9，所述静触头端出线座8-1、真空灭弧室8-2和动触头端出线座8-5浇注于环氧树脂绝缘体8-6内，为了解决环氧树脂壳体内动触头出线端8-3与动触头端出线座8-5摩擦所产生的热量的散热问题，在所述动触头出线端8-3上加工有3～10个散热通孔8-9，在所述环氧树脂绝缘壳体8-6前部上下分别设置有气体对流槽口8-8，为了消除环氧树脂绝缘壳体8-6与静触头端出线座8-1之间易产生裂缝的问题，将所述环氧树脂绝缘壳体8-6后端部的开口加大，使环氧树脂壳体8-6与静触头端出线座8-1之间留有防裂缝隙8-10，安装时，动触头出线端8-3与操作绝缘子8-7螺纹连接，通过环氧树脂绝缘壳体8-6前端部加工的螺孔用螺栓将固封极柱8与气箱2的前封板连接；动触头出线端8-3与动触头端出线座8-5摩擦所产生的热量即可通过动触头出线端8-3上加工的散热通孔8-9以及环氧树脂绝缘壳体8-6前部上下分别设置的气体对流槽口8-8散发出去，从而较好地解决了固封极柱的散热问题。

 如图8所示，所述三工位开关7包括操作机构安装板7-1、接地导体7-2、绝缘螺杆7-3、中间屏蔽环7-4、中间导体7-5、导向键7-7、MC触指弹簧7-13、动导电体7-14、隔离屏蔽环7-8、隔离导体7-9、支撑绝缘子7-11、加强筋7-12，其中，绝缘螺杆7-3通过螺纹套7-15与动导电体7-14机械连接，当绝缘螺杆7-3旋转时，动导电体7-14可以在绝缘螺杆7-3上往复移动，当动导电体7-14运动到不同位置时，分别使主电路达到有效接地、隔离或导通三种状态；绝缘螺杆7-3通过连接头7-17与接地导体7-2机械连接， MC触指弹簧7-13和导向键7-7安装在动导电体7-14上，在图示导通状态下，动导电体14一端通过MC触指弹簧7-13与中间导体7-5实现电气连接，动导电体7-14另一端通过MC触指弹簧7-13与隔离导体7-9实现电气连接，中间导体7-5两端分别安装有中间屏蔽环7-4，中间屏蔽环7-4采用铝制材质，便于装配固定在中间导体7-5的两端，在节约成本的基础上，很好的解决了电场均匀分布问题，可防止放电击穿现象的产生，在中间导体7-5外部用螺钉固定连接有环形开口散热圈7-6，所述动导电体7-14中间加工有动导电体散热槽7-16，有助于散热，隔离屏蔽环7-8固定在隔离导体7-9上，支撑绝缘子7-11安装在加强筋7-12上，隔离导体7-9通过螺钉固定在支撑绝缘子7-11上，在隔离导体7-9与支撑绝缘子7-11之间安装散热座7-10，安装时，通过接地导体7-2安装在气箱2的前封板上，并与三工位开关操作机构9连接，通过三工位开关操作机构9带动绝缘螺杆7-3旋转，将动导电体7-14移动到接地导体7-2与中间导体7-5之间时，使动导电体7-14上的MC触指弹簧7-13分别与接地导体7-2、中间导体7-5接触，接地导体7-2与中间导体7-5实现连通，三工位开关实现接地功能；当三工位开关操作机构9将动导电体7-14移动到中间导体7-5中间时，中间导体7-5与接地导体7-2、隔离导体7-9互不连接，三工位开关实现隔离功能；当三工位开关操作机构9将动导电体7-14移动到中间导体7-5与隔离导体7-9之间时，中间导体7-5与隔离导体7-9实现连通，三工位开关处于导通位置。

Claims (6)

1.一种高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备,包括柜体壳体（1）、气箱（2）、左主母线内锥套管（3-1）、右主母线内锥套管（3-2），主母线（4）、三工位开关（7）、固封极柱（8）、三工位开关操作机构（9）、真空断路器操作机构（10）、3号内锥连接插座（11-1）、2号内锥连接插座（11-2）、第一支母线（5）、第二支母线（12）和压力释放装置（14），其特征在于，所述气箱（2）的上封板、左封板、右封板与后封板上均设置有散热片，三工位开关（7）与固封极柱（8）通过铜连接件（18）连接，在铜连接件（18）外安装有铜连接件散热片（16），在固封极柱（8）末端安装有U形散热母线（13）。

2.根据权利要求1所述一种高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备, 其特征在于，所述铜连接件（18）与所述铜连接件散热片（16）之间安装有铜垫块（17）。

3.根据权利要求1所述一种高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备, 其特征在于，所述U形散热母线（13）有一个U形散热圈（13-1），在U形散热圈（13-1）内圈安装齿形散热块（13-2）。

4.根据权利要求1所述一种高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备, 其特征在于，所述固封极柱（8）的动触头出线端（8-3）加工有散热通孔（8-9），固封极柱（8）的环氧树脂绝缘壳体（8-6）前部上下分别设置有对流槽口（8-8），在固封极柱（8）的环氧树脂壳体（8-6）与静触头端出线座（8-1）之间留有防裂缝隙（8-10）。

5.根据权利要求1所述一种高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备, 其特征在于，所述三工位开关（7）的中间导体（7-5）外部用螺钉固定连接有环形开口散热圈（7-6），三工位开关（7）的动导电体（7-14）中间加工有动导电体散热槽（7-16），在三工位开关（7）的隔离导体（7-9）与支撑绝缘子（7-11）之间安装散热座（7-10）。

6.根据权利要求1所述一种高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备, 其特征在于，所述柜体壳体（1）含有低压室（1-1）、机构室（1-2）和电缆室（1-3），低压室（1-1）、机构室（1-2）和电缆室（1-3）各自构成独立功能单元。

Images