CN103022908B - 中压配电柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中压配电柜，该中压配电柜被设计为安装在电路的两部分之间，以便至少执行电流在所述两部分之间流过以及电气故障的情况下电流断路的功能。此柜C特征在于它包括：专用于断开电流和形成电流的第一柜（a），此柜包括具有电流断开和形成性能的电保护装置（3）；及专用于额定电流的流过的第二柜（b），其包括用于在使用上述保护装置（3）的断开阶段之前传导额定电流以及短路电流的装置（6），和用于断开该电路的装置（6），此第二柜（b）被设计为传导高额定电流，由上述电保护装置（3）来命令所述断开开关（6）。

Description

中压配电柜

技术领域

本发明涉及一种中压配电柜(medium-voltage electric distributioncubicle)，该中压配电柜被设计为安装在电路的两部分之间，以便至少执行电流在所述两部分之间流过以及电气故障的情况下电流中断的功能。

背景技术

上述类型的配电柜是已知的，例如如在专利申请FR 2 940 516中所述。此柜包括同样执行断开开关功能的开关或断路器，以及与此开关(或断路器)串联的、具有至少两个位置(分别是电流流过位置和接地位置)的选择器。

此柜被设计为传导630A的电流，因此不适合传导诸如例如1250A的更高的电流电平。

当必须增加这样的柜或任何类似的柜的额定电流性能时，要求巨大的投资和大规模的调试操作，尤其是当这些柜使用了麻烦的技术，例如金属包层绝缘技术时。

而且，这些柜能够经受比一范围的中间更大的额定电流，该范围通常对应在小消耗量的范围内，这导致这样适应的工业成本不合理。

而且在真空断路器的情况下，电流传导功能十分麻烦和成问题，这是由于匣接触的尺寸以及它们的高接触电阻造成的，后者随着执行的断路操作的次数而变化。

此外，开发这种大电流柜增加了与子部件关联(reference)的次数，别提涉及该柜的主功能(即介电和电流分配功能)的所有必要外设开发，在某些情况下此电功能要求从铸件(casting)的匣的复杂浇铸。

发明内容

本发明解决了这些问题，并提出一种设计简单经济的配电柜，能够经受高额定电流而不需要大量地增加必要的投资和生产子部件的数量。

出于此目的，本发明的目的是提供一种上述类型的中压配电柜，此配电柜特征在于它包括：专用于阻断电流和形成电流的第一柜，此柜包括具有电流断开和形成性能的电保护装置；及专用于额定电流的流过的第二柜，此柜包括用于在通过上述保护装置的断路阶段之前传导额定电流以及短路电流的装置，和用于断开该电路连接的装置，此第二柜被设计为传导高额定电流，由上述电保护装置来命令所述断开开关。

根据特定的特征，第一柜被设计为传导高达至少第一电流值，而第二柜被设计为传导至少额定电流的全值减去上述第一电流值。

根据另一特征，第一柜的保护装置包括断路器或开关，而第二柜的传导和断开装置包括断开开关或具有至少两个位置的开关。

根据另一特征，当断路操作发生时，断路器的工作机构命令断开开关的接触断开，然后特定的延迟之后断路器的或相应的所述开关的触点断开，所述特定的延迟使该电流能够在第一分支的分离发生之前在第一分支中完全切换，然后断路器触点断开并在断开开关的触点继续断路的电流断开的整个期间保持断开，而当闭合操作发生时，断路器的触点首先闭合，使能建立被称作第一柜的此柜中的电流，从而闭合保护电路，然后经过特定的时间滞后，断路-形成电路闭合，断路器的机构命令断开开关的触点闭合。

根据另一特征，第二柜包括用于减少在所述第二柜中的发热的装置。

根据另一特征，此柜包括用于分配分别在所述两柜中流过的电流的装置。

有利地，这些装置包括用于增加第一柜的阻抗的装置。

根据特定的特征，这些装置包括位于第一柜中的以便增加它的电感的磁路。

根据另一实施例，这些装置包括：绕制在磁路上的、闭合在电阻上的绕组、阻抗或所述绕组自身，所述磁路位于执行所述两柜的负载侧连接的每一屏蔽导体周围。

根据另一实施例，这些装置包括：包括分别位于两相的两个平衡电压器的至少一对，所述两相分别属于所述两柜，每一对的两个变压器经由它们的次级之一两两电连接。

根据另一实施例，为了增加被称为第一柜的柜上的阻抗，将到电缆的连接接口仅仅电连接到被称为第二柜的柜。

根据特定的特征，在这种情况下，与母线(omnibus bar)相对的底连接被设计为便于呈现小横截面和/或呈现诸如螺旋形状的形状，使能增加它的电感。

根据另一实施例，向保护被称为第一柜的柜的电流互感器的专用次级添加电感，以便增加它的阻抗，从而将它的电流限制为要传导的额定电流的一小部分。

根据特定的特征，去除断开开关的机械操作设备，而从断路器的操作设备的输出轴直接控制该断开开关。

根据另一实施例，互锁断路器和断开开关各自的操作设备。

有利地，断路器包括真空匣来执行电流切断。

应该注意到，假定所选择的方案允许断路器的操纵轴在触点分离发生之前能够充分地运动，则可以想象诸如那些使用熔断(blow-out)或自熄(self-extinguish)膨胀之类的其它断路技术。

根据特定的特征，断路器机构控制所述匣的活动触点和断开开关的触点二者。

根据特定的特征，此柜包括被称为第二柜的、配备有使能分配更大额定电流的断开开关的若干柜，所述断开开关的输出轴彼此机械连接，在这些不同的柜中分配额定电流。

根据特定的特征，此柜包括用于平衡所述电流的装置，在成对相邻的柜上两两成组。

根据特定的实施例，此柜是位于板(panel)末尾的进线柜、位于板中间的进线柜，或是耦接或计量柜。

根据特定的特征，此柜被设计为传导1250A的电流，第一和第二柜被设计为每个传导630A的电流。

根据另一特征，所述断路器/开关使用同样执行断开开关功能的真空断路技术。

附图说明

但是根据下面参照附图的详细描述，本发明的其它优点和特征将变得更加清楚地明显，仅出于示例的目的给出所述附图，并且其中：

-图1是示出电流断开阶段期间根据本发明的柜的示意图；

-图2是示出用作电板上的进线柜的根据本发明的柜的示意图；

-图3是示出用在板中间的根据本发明的柜的示意图；

-图4是示出用作耦接和计量柜的根据本发明的柜的示意图；

-图5是示出包括用于增加专用于保护的柜中的阻抗的装置的、根据本发明的柜的示意图；

-图6是示出包括用于在所述两分支中分配电流的装置的、根据本发明的柜的示意图；以及

-图7是以示意的方式示出使能进一步提高该柜的额定电流性能的、根据本发明的另一实施例的柜的示图。

具体实施方式

在所述图中表示了根据本发明的中压配电柜C，其被设计为电连接两母线(omnibus bar)1、2并传导来自具有较低额定电流的“标准”柜的高额定电流，例如在此特定实施例中1250A的电流。此柜C被设计为执行若干功能，分别是使得电流能够在母线1、2之间流过；通过在该电路中出现电气故障(例如当该电力系统中出现短路时执行该电力系统的保护时能够出现)之后由断路器执行的断开来执行电流的中断；以及执行该电路的断开，使得该电力系统的两部分能够独立操作。

在图1中，并且根据本发明的特定实施例，此柜C包括并联布置的两分支或柜a、b。第一柜a包括与接地开关4串联的断路器3，断路器3包括真空匣13；而第二柜b包括通过与断开开关6串联的铜导线形成的线桥5。

第一柜a具有断开和形成性能，但是不使能传导高额定电流，而第二柜b是设计以传导高额定电流的柜，但不具有任何断开和形成能力。

此两柜a、b在上部被电连接至顶板的母线，并在下部被电连接至底母线。

这两柜a、b在称作负载侧的一侧被电连接至所述板的母线，并在称作供电线侧(line side)的另一侧连接至位于到该电力系统电缆的连接之前的耦合连接。

有利地，这第二柜b等同于这样的柜：从第一柜a移除断路器并用线桥5的形式的、从铸件上铸型的屏蔽导线取代，以便特别是当此断路器包括真空匣时减少该柜的发热上升。例如，在此描述的实施例中，这些被称作低额定电流柜的柜a、b的每一个可以设计成传导630A的电流，而根据本发明实现的、通过联合所述两个柜构成的柜使能经受1250A的额定电流。因此根据本发明的、使能经受高稳定电流的此柜由两个被设计为经受相对低的额定电流的现有柜制成，这使得这样的高额定电流柜的生产变得合理化。

优选地，在这种情况下，取决于此柜在板中的位置以及在每一分支中寻求的电流的平衡或分布，供电线侧和负载侧母线将适应于传导1250A或630A的稳定电流。

根据本发明的特定实施例，第一分支a的断路器3和第二分支b的断开开关6的机构机械地连接，以便根据特定的顺序来操作，如将在下文阐明。

在图2中，根据本发明的柜C是位于所述板的末端的进线柜(incomer cubicle)。

在图3中，此柜C位于所述板的中间，而在图4中，使用此柜以便实现一耦接和计量柜。

通过参照图7，还可以看出：可以与第一柜并联地添加第二柜b类型(即被设计为传导高额定电流)的其它柜c、d、e，被称作第二柜b，将电流分配到所述板的母线，然后分配其遍及所有分支，以便增加额定电流。

因此可以理解，负载侧母线1传输的电流将被分配到所有的分支中。根据本发明的特征，提供了这样的方式：以如此的方式分配此电流使得额定电流在被设计为传导大额定电流的第二分支b或第二分支b、c、d中较高。

这些方式包括：增加包括断路器3的第一柜a中的阻抗以减小流经断路器3的额定电流，并将所有此电流或此电流的大部分切换到断开开关6的柜，其可以容易地执行经受高额定电流的功能。

根据图5中示出的特定实施例，这些方式包括例如位于参与了包括断路器3的柜a的阻抗的导体周围的磁路7。此磁路还可以包括在电阻器10上闭合的绕组9、阻抗或绕组自身。

根据图6中示出的另一实施例，通过以它们的次级电平为基准(at the level oftheir secondary)平衡有线连接的电流互感器11、12来在两分支a、b中分配电流。在此实施例中，我们有I1≈N1Is；I2≈N2Is，其中I1/I2≈N1/N2(如果这些互感器被设计为工作在它们的磁路的磁饱和之外，Is是在它们的次级平衡电路中流过的电流)。

根据本发明，是由断路器来命令断开开关的断开和闭合。因此通过机械连接装置L以如此方式运动学上地连接断路器3的机构和断开开关6的机构，使得这两装置根据特定的顺序工作。

根据本发明的最优实施例，此顺序如下：

在闭合位置，断开开关6和断路器3的匣是闭合的。断开开关传导电流(额定或故障电流)的一部分。闭合的匣也传送该电流的一部分，断路器闭合着，该电流在两分支a、b中分配。

当断开操作发生时，由于连接至断开开关机构的断路器机构，断路器3断开了断开开关6的触点，匣13的触点在某一延迟后断开。

匣的触点的断开导致断路器的断开。匣在整个断开持续期间保持断开，在断开开关6和匣13的端子上保持恢复电压。

当闭合操作发生时，是匣13以及断路器3的机构先闭合匣的触点，使得电流能在分支a中建立起来，断开的电路闭合了，然后某段时间之后，此相同的机构闭合断开开关6的触点。在匣的触点之间建立电流，然后以并联的方式在断开开关6的触点之间建立电流。

根据描述的实施例，根据第一柜a的机构，通过将断路器工作机构的输出轴连接到断开开关的可移动组件(assembly)的机械链接来命令第二柜b的断开开关6，已经去除断开开关的工作机构。

根据未表示的另一实施例，可以保留并互锁所述两种工作机构。

根据优选实施例，所述两机构之间的机械链接使得在断路器匣的闭合弹簧的减压期间第二柜的断开开关的摇杆能够高速工作。

因此用这种方式实现的板适合于传输1250A的电流，它的母线被设计用于1250A，并且根据板的配置，底或顶耦接线适合于传导1250A的电流或630A的电流。

断开开关不必执行断开或形成电流，因为它不具有这两种性能。它仅可以承担使能中断电流的开关动作期间的短弧。

应该注意到，也可以通过相当简单地保持同样在两柜上分配的电缆的连接，并通过使用合适的供电线侧和负载侧连接来在两分支之间解决电流的平衡，但是不能如此使能在分支之一中的电流值减小。但是在两分支中的阻抗的任何变化将使得所获得的平衡变化，例如，具体地，螺钉、橡皮圈或断开触点的电阻的改变。

因此减小分支a中的电流值的另一解决方案可以包括将连接装置连接至另一柜(必须接收更大电流的柜)。

在这种情况下，与母线相对的底连接可以被设计为小横截面和/或包括增加它的电感的形状，例如螺旋形状。

另一解决方案还可以在于添加两分支和相对的电缆上的平衡电流互感器。

再另一解决方案可以在于至少在它的电路的某一部分上使用具有非常小的铜横截面的断路器柜，断开开关柜被设计为经受稳定电流并且必须计算它的横截面以便在断开的电流切换时间(几毫秒)期间经受短路电流。

因此本发明建议提供基于被称为额定电流柜的柜与被称为控制保护柜的柜的并联连接的柜的组合，所述被称为额定电流柜的柜被设计为传导额定电流，所述被称为控制保护柜的柜被设计为执行控制和电保护功能。

此额定电流柜将仅仅看到此额定电流的一部分，并且决不必须断开它或建立它。

该“控制保护”柜将仅仅看到该额定电流的一部分，但是最重要的是将必须断开和形成所有类型的电流。被称为“额定电流”柜的柜包括断开开关，而被称为“控制保护”柜的柜包括断路器。是断路器工作机构直接驱使断路器触点，并且同时驱使断开开关触点。

因此，为了从630A柜实现1250A柜，将需要与包括更大横截面的导体和断开开关的简化柜仅仅关联使用630A类型的柜，所述断开开关将必须被设计为传导至少完整额定电流值减去上述第一电流值。

真空匣的位置将接收从铸件铸型的屏蔽导体，在铸件的两端包括连接接口(母线侧和断开开关侧)。匣的此位置使能减少此柜的发热，通过相对于第二柜增加第一柜的阻抗使能将产生的更大的电流流过。

因此本发明使得能够通过由现有的柜或现有的子部件制成的柜传导的额定电流的值能够显著地增加。因此，不但能够通过以合适的方式调整第二柜的断开开关的尺寸(dimension)来选择额定电流，而且能够通过增加与被称为第一柜的柜并联的将被称为第二柜的柜的数量来修改此电流的值。

还可以补充的是，将能够有利地模块化根据本发明创建的柜，一经要求能够通过添加将与其它柜并联连接的额定电流断开和流过模块来调整额定电流的值。

因此本发明延伸为任何并联了断路器柜和断开开关柜的设备，此断开开关被设计为适应于必须传导的各种额定电流。连接插入可以例如被设计为尽可能最适合于要分配的电流，并且能够根据要求复制模块化设计的断开开关刀身(knife-blade)。

还应该注意到，电保护装置可以是包括或不包括真空匣的断路器或开关。

Claims (22)

1.一种中压配电柜，被设计成安装在电路的两部分之间，以便执行至少电流在所述部分之间流过和电气故障的情况下电流中断的功能，

其特征在于它包括：专用于切断电流和形成电流的第一柜，此柜包括具有电流切断和形成性能的电保护装置；及被布置与第一柜并联的第二柜，所述柜专用于额定电流的流过并包括用于在由上述电保护装置产生的断开阶段之前传导额定电流以及短路电流、和用于断开该电路的传导和断开装置，此第二柜被设计为传导高额定电流，由上述电保护装置来命令所述传导和断开装置，其中所述电保护装置和所述传导和断开装置被以机械方式连接，以便按照预定顺序操作。

2.根据权利要求1的中压配电柜，其特征在于它是多极柜，同时激活所有极。

3.根据权利要求1或2的中压配电柜，其特征在于第一柜包括传导上至至少第一电流值的装置，而第二柜包括传导至少额定电流的全值减去上述第一电流值的装置。

4.根据权利要求1或2的中压配电柜，其特征在于第一柜的电保护装置包括断路器或开关，而第二柜的传导和断开装置包括断开开关或具有至少两个位置的开关。

5.根据权利要求4的中压配电柜，其特征在于，当断开操作发生时，断路器的工作机构命令断开开关的触点断开，然后特定的延迟之后断路器或所述开关各自的触点断开，所述延迟使得电流在第一分支的分离发生之前在第一分支中完全切换，然后断路器的触点断开并在断开开关的触点持续断开的整个电流断开期间保持断开，而当闭合操作发生时，断路器的触点首先闭合，使能建立在被称为第一柜的柜中的电流，从而闭合所述电保护装置，然后经过特定的时间滞后，闭合断开-形成电路，断路器的机构命令闭合所述断开开关的触点。

6.根据权利要求1或2的中压配电柜，其特征在于第二柜包括用于减少所述第二柜中的发热的装置。

7.根据权利要求1或2的中压配电柜，其特征在于它包括用于分配分别在所述第一柜和所述第二柜中流过的电流的装置。

8.根据权利要求7的中压配电柜，其特征在于这些装置包括用于增加第一柜的阻抗的装置。

9.根据权利要求8的中压配电柜，其特征在于这些装置包括位于第一柜以便增加它的电感的磁路。

10.根据权利要求9的中压配电柜，其特征在于这些装置包括绕制在所述磁路上的、在电阻上闭合的绕组；阻抗或所述绕组自身，所述磁路位于执行所述两个柜的负载侧连接的每一屏蔽导体周围。

11.根据权利要求7的中压配电柜，其特征在于这些装置包括：包括分别位于两相的两个平衡互感器的至少一对，所述两相分别属于所述第一柜和所述第二柜，这些每一对的两个互感器经由它们的次级之一而两两电连接。

12.根据权利要求8的中压配电柜，其特征在于为了增加称为第一柜的柜上的阻抗，将对电缆的连接接口只电连接至称为第二柜的柜。

13.根据权利要求8的中压配电柜，其特征在于向保护称为第一柜的柜的电流互感器的专用次级添加电感，以便增加它的阻抗，并从而将它的电流限制在要传导的额定电流的小部分。

14.根据权利要求4的中压配电柜，其特征在于去除断开开关的机械操作设备，以及在于从断路器的操作设备的输出轴直接控制断开开关。

15.根据权利要求4的中压配电柜，其特征在于互锁断路器和断开开关各自的操作设备。

16.根据权利要求4的中压配电柜，其特征在于断路器包括执行断开电流的真空匣。

17.根据权利要求16的中压配电柜，其特征在于断路器的机构控制匣的可移动触点和断开开关的触点二者。

18.根据权利要求1或2的中压配电柜，其特征在于它包括称为第二柜的、装配有使能分配更大额定电流的断开开关的若干柜(c、d、e)，所述断开开关的输出轴彼此机械连接，在这些不同的柜中分配额定电流。

19.根据权利要求18的中压配电柜，其特征在于它包括用于平衡电流的装置，在相邻柜对上两两成组。

20.根据权利要求1或2的中压配电柜，其特征在于它是位于板末尾的进线柜、位于板中间的进线柜或计量柜。

21.根据权利要求1或2的中压配电柜，其特征在于此柜被设计为传导1250A的电流，第一柜和第二柜被设计为每者传导630A的电流。

22.根据权利要求4的中压配电柜，其特征在于断路器/开关使用同样执行断开开关的功能的真空断开技术。