CN103354331B - 一种运行安全可靠的空气绝缘环网柜 - Google Patents

Abstract

一种运行安全可靠的空气绝缘环网柜，所述环网柜包括密封壳体和安装在密封壳体内的通过连接母排相连的多个控制单元，每个控制单元的一组断路器和隔离开关控制一路进线或出线，所述密封壳体的前壁外部设置有机构操作室和接线室，后壁设置有检修口和检修口密封盖板，各控制单元的操作端位于机构操作室内，各控制单元的母线均采用电容均压屏蔽母线，电容均压屏蔽母线的引出端依次经D型母线接头和设置在接线室侧壁上的绝缘子与外部电路连接。本发明将配电元器件安装在充有空气的密封壳体内，不存在漏气问题，不仅大大提高了环网柜的防护等级，保证了环网柜的可靠性，而且降低了设备的维护成本，减少了环境造污染。

Description

一种运行安全可靠的空气绝缘环网柜

技术领域

本发明涉及一种在环网供电系统中使用的高压开关柜，属于开关柜技术领域。

背景技术

为了提高供电可靠性，使用户可以从两个独立电源获得电能，通常将供电网连接成环形，这种供电方式简称为环网供电。环网供电系统所使用高压开关柜一般习惯上称为环网柜。现有的环网柜存在诸多设计缺陷，其不足之处主要表现在以下几个方面：

一、常用的环网柜防护等级都比较低（户外设备一般是IP33），安装在污染严重或湿度较大地区时很容易受到环境因素（如潮气、凝露、灰尘和化工污秽）的影响，使绝缘水平下降，进而造成绝缘闪络事故，大大降低了环网柜的可靠性和使用寿命。

共箱充气式环网柜（一次导电部件安装在充有SF6气体的密闭箱体内）虽然具有较高的防护等级，但这种环网柜的密封性很难得到保证，当SF6气体泄漏到一定程度时，就会影响环网柜的安全运行，情节严重的还可能引发电气事故，所以运行管理人员需要经常对设备进行补气，这样就造成了材料的浪费，提高了环网柜的维护成本。此外，由于SF6是一种温室气体，一旦泄漏出来就会对环境造成污染，因此其泄漏问题正受到越来越高的关注。

二、环网柜中的母线是通过安装在柜体上的绝缘子内部的导电芯与外部电缆相连的，绝缘子的导电芯通过母线接头与柜内母线连接。现有的母线接头都是头部带有圆柱状电线接头的六角头螺栓，将螺柱部分旋入绝缘子导电芯的螺纹孔内，圆柱状电线接头与柜内母线的端头搭接后用连接螺栓紧固，最后套上绝缘子护套即完成母线的连接。这种连接方法的缺点是圆柱状电线接头与柜内母线搭接的部分较粗，既不美观也不利于绝缘子护套的安装，更重要的是搭接部位表面不圆滑，容易引起尖端放电，极大地降低了的环网柜的可靠性。

三、环网柜一般包括多个控制单元，每个控制单元包括一组断路器，可控制一路进线或出线。传统的环网柜无论有几个控制单元，各控制单元之间都没有采取隔离措施，当其中的任何一个控制单元出现故障时，产生的热量和烟气都会影响其它控制单元的正常运行，使故障范围进一步扩大。

四、环网柜中均布置着载流母线和分支母线，由于母线形状不规则而且电压等级较高，其周围电场极易发生畸变，导致环网柜局部放电甚至击穿。传统的环网柜一般采取增加不同相线之间以及相线与地线之间距离的方法提高绝缘强度，但这样必然会使设备的体积增大，制造成本增加。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种防护等级高的运行安全可靠的空气绝缘环网柜，以提高环网柜的可靠性，降低其制造和维护成本，减少对环境造成的污染。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种运行安全可靠的空气绝缘环网柜，构成中包括密封壳体和安装在密封壳体内的通过连接母排相连的多个控制单元，每个控制单元的一组断路器和隔离开关控制一路进线或出线，所述密封壳体的前壁外部设置有机构操作室和接线室，后壁设置有检修口和检修口密封盖板，各控制单元的操作端位于机构操作室内，各控制单元的母线均采用电容均压屏蔽母线，电容均压屏蔽母线的引出端依次经D型母线接头和设置在接线室侧壁上的绝缘子与外部电路连接。

上述运行安全可靠的空气绝缘环网柜，所述电容均压屏蔽母线包括铜导体和铜导体外部的包覆层，所述包覆层包括多个绝缘层，相邻两绝缘层之间设置有屏蔽层。

上述运行安全可靠的空气绝缘环网柜，所述D型母线接头包括连接螺栓和头部带有柱状电线接头的六角头螺栓，所述六角头螺栓的螺柱部分与绝缘子导电芯端部盲孔内的内螺纹相匹配，所述柱状电线接头与六角头螺栓的头部相连的一端呈圆柱状，与电容均压屏蔽母线的端头相连的一端为半圆柱状，在半圆柱的矩形面中部设置有与连接螺栓相匹配的螺纹孔。

上述运行安全可靠的空气绝缘环网柜，所述密封壳体的下部设置有泄压阀。

上述运行安全可靠的空气绝缘环网柜，所述密封壳体的内部设置有干燥剂。

上述运行安全可靠的空气绝缘环网柜，所述密封盖板与密封壳体之间设置有密封胶垫。

上述运行安全可靠的空气绝缘环网柜，由同一传动轴操纵的相邻断路器之间设置有传动轴增爬器。传动轴增爬器采用伞形、叠加的结构，可增加爬电距离。

上述运行安全可靠的空气绝缘环网柜，所述电容均压屏蔽母线的多个屏蔽层中，位于最外部的一层与地线电连接。

上述运行安全可靠的空气绝缘环网柜，所述电容均压屏蔽母线的每个绝缘层由7～10层聚氯乙烯绝缘胶带构成；所述电容均压屏蔽母线的屏蔽层由半导体胶带缠绕而成；所述电容均压屏蔽母线的绝缘层设置15～20层。

上述运行安全可靠的空气绝缘环网柜，在每两个相邻控制单元之间均设有隔板；所述隔板采用SMC绝缘板，其厚度为10毫米。

本发明将配电元器件安装在密封壳体内，大大提高了环网柜的防护等级；内部母线采用电容均压屏蔽母线并通过D型母线接头和绝缘子与外部电路连接，有效减少了局部放电量，保证了环网柜的可靠性；本环网柜用空气取代了SF6，不存在漏气问题，从而降低了设备的维护成本，减少了环境造污染。

本发明利用隔板将环网柜内的各控制单元分割开来，当某一控制单元出现故障时，其它控制单元仍可正常运行。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是A-A剖视图；

图4是母线铜导体与绝缘子的连接示意图；

图5是B-B剖视图；

图6是头部带有柱状电线接头的六角头螺栓的外形图；

图7是图6的左视图；

图8是图6的俯视图；

图9是图8的右视图。

图中各标号清单为：1、传动轴，2、断路器，3、真空灭弧室，4、隔离刀静刀头，5、隔离刀动刀头，6、检修口密封盖板，7、隔离刀底座，8、电容均压屏蔽母线，9、接线室，10、绝缘子，11、机构操作室，12、密封壳体，13、传动轴增爬器，14、接地触头，15、干燥剂，16、泄压阀，17、隔板，18、连接母排，19、铜导体，20、绝缘层，21、屏蔽层，22、绝缘子护套，23、D型母线接头，24、绝缘子导电芯，25、连接螺栓，26、螺纹孔，27、六角头螺栓。

具体实施方式

参看图1、图2，本发明的密封壳体12利用304不锈钢板材焊接密封，将功能单元的断路器、隔离开关等元器件密封在一个大的空间内部，内部母线通过绝缘子10与外部电缆连接，使配电产品在运行中处于全密封、免维护的状态，防护等级提升至IP67或IP68，有效避免了凝露污秽及洪涝灾害对设备安全运行造成的危害。空气绝缘环网柜后侧开有检修口，检修口由检修口密封盖板6密封，使得检修维护更便利。由于采用了共箱式密封安装方式，本发明可以适应3000米高海拔的运行环境。这种产品彻底改消除传统共箱式环网柜维护不便的缺陷，由于不充SF6气体，避免了产品的机械变形问题，更不存在漏气影响运行和污染环境现象。

密封壳体12内部的干燥剂可以按时更换，彻底解决了共箱式产品易受环境湿度影响的难题。相邻控制单元之间加有10mm厚的SMC板材，实现了单元的间隔功能，有效避免了事故的扩大。本产品的进出线可带内部接地或不接地，方式灵活，极大地方便了检修施工。密封盖板与密封壳体之间采用密封胶垫与密封油组合密封的方式，结构简单牢固，稳定性好，安装方便；由于采用了整体密封的焊接工艺加工制造，使产品的防护达到了IP68,有效避免了因环境因素导致的凝露污秽及洪涝危害所造成的电气事故，且安装不受海拔影响；母线局部采用绝缘处理之后，有效的减少了柜体的体积，节约了成本。

参看图3，电容均压屏蔽母线由铜导体19、绝缘层20和屏蔽层21组成，多个绝缘层20包覆在铜导体19外部，相邻两绝缘层20之间设置屏蔽层21。最内部的屏蔽层21与铜导体19之间、相邻屏蔽层21之间形成电容，多个电容串联连接。铜导体19经这些串联连接的电容接地，铜导体19上的电压均匀分布在这些电容上，有效防止了电场的畸变。开关柜的母线采用本电容均压屏蔽母线后，虽然不同相线之间、相线与地线之间的间隙大为减小（小于125mm）,但由于电容屏均压绝缘处理大大提高了套管的局放起始电压，产品的局放明显减少。本电容均压屏蔽母线增加了不同相线之间、相线与地线之间的绝缘强度，使得设备的体积大幅度的减小，很好地解决了一直困扰本行业的技术难题。

参看图4～图9，绝缘子和母线采用D型母线接头连接，D型母线接头由头部带有柱状电线接头的六角头螺栓27和连接螺栓25组成，六角头螺栓27的螺柱部分与绝缘子导电芯24端部盲孔内的内螺纹相匹配，柱状电线接头与六角头螺栓27同轴，其与六角头螺栓27的头部相连的一端为圆柱形，与环网柜母线铜导体19相连的一端为半圆柱形，半圆柱形的矩形面上设置有与连接螺栓25相匹配的螺纹孔26。这样的结构使得固定螺丝定位在导体内部，这样使得搭接更加吻合，也不会因为固定螺母影响电气间隙，防止产生放电。接线时，将环网柜母线铜导体19的端头加工成半圆柱形并打上螺栓孔，将母线铜导体19的半圆柱形端头与柱状电线接头的半圆柱形端头扣合，然后将连接螺栓25穿过母线铜导体19的螺栓孔后旋入柱状电线接头的螺纹孔26，再套上绝缘子护套22即完成母线铜导体19的连接。

由图5可以看出，母线铜导体19的半圆柱形端头与柱状电线接头的半圆柱形端头扣合后接近于圆柱形，连接螺栓25位于母线铜导体19的沉孔内，电线接头表面十分圆滑，避免了尖端放电的现象，而且绝缘子护套22的装配十分顺畅，不会受到接头的阻碍。

Claims (7)

1.一种运行安全可靠的空气绝缘环网柜，其特征是，它包括密封壳体（12）和安装在密封壳体（12）内的通过连接母排（18）相连的多个控制单元，每个控制单元的一组断路器和隔离开关控制一路进线或出线，所述密封壳体（12）的前壁外部设置有机构操作室（11）和接线室（9），后壁设置有检修口和检修口密封盖板（6），各控制单元的操作端位于机构操作室（11）内，各控制单元的母线均采用电容均压屏蔽母线（8），电容均压屏蔽母线（8）的引出端依次经D型母线接头（23）和设置在接线室（9）侧壁上的绝缘子（10）与外部电路连接；

所述电容均压屏蔽母线（8）包括铜导体（19）和铜导体外部的包覆层，所述包覆层包括多个绝缘层（20），相邻两绝缘层（20）之间设置有屏蔽层（21）；最内部的屏蔽层（21）与铜导体（19）之间、相邻屏蔽层（21）之间形成电容，多个电容串联连接，铜导体（19）经这些串联连接的电容接地；

所述D型母线接头（23）包括连接螺栓（25）和头部带有柱状电线接头的六角头螺栓（27），所述六角头螺栓（27）的螺柱部分与绝缘子导电芯（24）端部盲孔内的内螺纹相匹配，所述柱状电线接头与六角头螺栓（27）的头部相连的一端呈圆柱状，与电容均压屏蔽母线（8）的端头相连的一端为半圆柱状，在半圆柱的矩形面中部设置有与连接螺栓（25）相匹配的螺纹孔；

同一传动轴操纵的相邻断路器之间设置有传动轴增爬器（13）。

2.根据权利要求1所述的一种运行安全可靠的空气绝缘环网柜，其特征是，所述密封壳体（12）的下部设置有泄压阀（16）。

3.根据权利要求2所述的一种运行安全可靠的空气绝缘环网柜，其特征是，所述密封壳体（12）的内部设置有干燥剂（15）。

4.根据权利要求3所述的一种运行安全可靠的空气绝缘环网柜，其特征是，所述密封盖板（6）与密封壳体（12）之间设置有密封胶垫。

5.根据权利要求4所述的一种运行安全可靠的空气绝缘环网柜，其特征是，所述电容均压屏蔽母线（8）的多个屏蔽层（21）中，位于最外部的一层与地线电连接。

6.根据权利要求5所述的一种运行安全可靠的空气绝缘环网柜，其特征是，所述电容均压屏蔽母线（8）的每个绝缘层（20）由7～10层聚氯乙烯绝缘胶带构成；所述电容均压屏蔽母线（8）的屏蔽层（21）由半导体胶带缠绕而成；所述电容均压屏蔽母线（8）的绝缘层（20）设置15～20层。

7.根据权利要求6所述的一种运行安全可靠的空气绝缘环网柜，其特征是，在每两个相邻控制单元之间均设有隔板（17）；所述隔板（17）采用SMC绝缘板，其厚度为10毫米。