CN103444029A

CN103444029A - 具有排气组件的电气开关柜

Info

Publication number: CN103444029A
Application number: CN2012800131011A
Authority: CN
Inventors: 沃尔特·萨尔瓦托雷·佛朗哥
Original assignee: ABB T&D Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: BR112013023692A2; WO2012123208A1; EP2501001A1; BR112013023692A8; RU2013146098A; RU2581843C2; CN103444029B; EP2501001B1

Abstract

一种开关柜（100），包括外壳，该外壳具有多个壁，这些壁界定出适合于容纳电气或电子装备的内部容积；外壳的第一壁（4）设置有开口（7）并且以操作的方式与排气组件相关联。排气组件包括：第一阻挡元件（11），其包括第一表面，该第一表面设置有限定每个第一排出区域的多个第一贯通开口；第二阻挡元件（21），其包括第二表面，第二表面设置有限定每个第二排出区域的多个第二贯通开口（22）；第三阻挡元件（31），其包括第三遮挡表面。第一、第二以及第三阻挡元件彼此以操作的方式耦接以及与第一壁以操作的方式耦接，从而限定相对于多个第一贯通开口和/或多个第二贯通开口横向定位的一个或更多个侧部排出区域。

Description

具有排气组件的电气开关柜

技术领域

本发明涉及具有排气组件的电气开关柜（electric switchgear panel）。

背景技术

正如所知道的，在电能分布系统（electrical energy distributionsystem）中，开关柜是用作节点的电气部件，而电缆和架空线表示各个节点之间的连接。

从结构上看，已知的开关柜（其还可用等价术语“配电盘（electricswitchboard）”或者“简单的开关柜或电气面板”或类似定义来表示）通常包括内部划分成容纳不同装置和装备的几个隔间或单元的金属外壳。例如，一个隔间容纳开关单元，诸如断路器；第二隔间容纳主电缆，诸如从电源供电的汇流条（bus-bar）；另一隔间容纳适合连接至负载（例如，电动机）的电缆系统。

根据应用，开关柜可包括其他部件，诸如电流互感器、保险丝、电压互感器等。

在开关柜的工作寿命中，有可能出现一些电气故障或者误动作，诸如，短路、电流过载以及尤其电弧放电事件。

当电流（例如）在开关柜内两个导体之间，例如，在相位导体之间、相位导体与中性导体之间、所使用的电路断路器的触点之间或者导体与地之间等电流弧放电时，出现电弧放电事件，例如，闪故障或闪烁。当闪故障出现时，尤其在所涉及的能量水平相当可观的中压至高压电力应用中，与闪故障相关联的电离气体可能以足以严重损坏或破坏开关柜自身和/或容纳在开关柜内部的设备和装备的压力和温度来释放，并且它们对于外壳外部的操作者或装备也会是有潜在危险的。具体地，涉及或暴露于电弧的材料产生热分解产物，即塑料的和/或金属的气态和颗粒两者，该热分解产物可能会与热气和火焰一起或者不与热气和火焰一起被喷射到外壳的外部。

由于这些问题，引入了严格的安全标准和相关测试；例如，一种典型的标准测试预计使用高度易燃指示剂，诸如，棉片或等价材料，其放置在开关柜外壳的外部，围绕在外壳的周边，与外壳的一些侧壁或全部侧壁相距特定距离处。在测试期间，当使得内部电弧放电时，不能点燃这些易燃指示剂。

因此，这样的标准迫使开关柜制造商采用适合防止和/或减轻可能的电弧影响的保护系统。

具体地，许多已知的解决方案专注于对电弧的出现进行早期检测和通过随之发生的快速干预来在早期阶段防止或减轻不期望的影响。

例如，第一解决方案预见在预示电弧放电事件的导体中估计的电流扰动；第二解决方案使用压力传感器来监测在预示电弧放电事件的压力上的增加。另一解决方案涉及诸如光纤等光学检测器的使用，以检测可见光，从而感测与电弧放电事件相关联的电弧闪烁。

而其他解决方案则专注于限制电弧所产生的影响。例如，存在广泛使用的耐电弧开关柜，其能够机械地承受与闪故障相关联的热气的压力波和温度；在某些其他情况中，提供了外壳的特定部分，其可能因外壳内部所出现的电弧而造成爆炸。

另外或可选的，还提供了用于将闪电故障所引起的热气和火焰从内部隔间向外朝着期望的区域引导和排出的合适路径；例如，提供了副翼（flap）或管道，其将热气、火焰以及颗粒穿过外壳的盖板或在某些情况下甚至是地板导向外部环境，即，朝着远离可能存在操作者的区域。

尽管已知的解决方案以非常满意的方式执行，但仍需要并且期望进一步的改善。

发明内容

通过根据本发明的开关柜达成了此期望，本发明包括：具有多个壁的外壳，这些壁界定出适合于容纳电气或电子装备的内部容积，所述多个壁中的至少第一壁设置有一个或更多个开口；以及与所述第一壁以操作的方式相关联的排气组件。开关柜特征在于所述排气组件包括：

-至少第一阻挡元件，其包括第一表面，该第一表面设置有限定每个第一排出区域的多个第一贯通开口；

-第二阻挡元件，其包括第二表面，该第二表面设置有限定每个第二排出区域的多个第二贯通开口；

-第三阻挡元件，其包括第三遮挡表面。

第一阻挡元件、第二阻挡元件以及第三阻挡元件彼此以操作的方式耦接并且与所述第一壁以操作的方式耦接，从而限定相对于所述多个第一贯通开口和/或所述多个第二贯通开口而横向定位的一个或更多个侧部排出区域。

附图说明

从根据本发明的开关柜的优选的但不是唯一的实施例的描述，本发明的其他特征和优点将显现出来，在附图中提供了本发明的非限制性示例，附图中：

图1是示出根据本发明的设置有排气组件的电气开关柜的透视图；

图2是图1的排气组件的第一阻挡元件的透视图，图中具有放大的部分以便更好地示出第一阻挡元件；

图3是图1的排气组件的第二阻挡元件的透视图，图中具有放大的部分以便更好地示出第二阻挡元件；

图4是图1的排气组件的第三遮挡元件的透视图；

图5是图1的排气组件的成形侧边元件的透视图；

图6是例示图1的排气组件的元件在组装过程中的分解视图；

图7示出图1排气组件在组装好时的侧视图。

具体实施方式

图1示出了通过总体附图标记100指示的根据本发明的电气开关柜的示例，该电气开关柜100根据已知的解决方案包括外壳，该外壳具有多个壁，即，后部壁1，前部壁2（例如，单部分或多部分门），两个侧部壁3、6，顶部壁或顶部4以及底部壁5，所有这些壁一起限定了适合容纳诸如断路器、汇流条、线缆、电子继电气等各种电气或电子的装备和/或设备的内部容积。

如图6中示意性所示，外壳的至少一个壁，在优选地例示的实施例中顶部壁或顶部4（下文中称为“第一壁”）设置有一个或更多个开口7；这样的开口7适合于允许将在面板100内电弧放电时可能产生的热气、火焰、颗粒等排出到外壳的外部。

有利地，根据本发明的开关柜100包括排气组件，该排气组件总体上通过附图标记10来指示并且与面板100的外壳以操作的方式相关联。

在所例示的示例性实施例中，排气组件10位于外壳的外部并且与第一壁4以操作的方式相关联，并且正如根据下面的描述将更清楚地得到的，其设计成减轻外壳内的电弧放电，例如，火焰、颗粒以及尤其热气所造成的影响。

排气组件10包括至少一个第一阻挡元件11，如图2的示例性实施例中所例示，该第一阻挡元件11包括设置有多个贯通开口12的平面15。

显然，第一阻挡元件11相对于附图中所例示的示例性形式可以以不同的形式成形，只要这种不同的形式适合于该应用即可。

为了简化和更好的示出，在图2中，对平面15的部分（A）进行放大；必须理解的是，带有贯通开口12的经放大的部分（A）遍布平面15的有效部分；例如，整个平面15的至少30%，优选地整个平面15的至少40%，更优选地整个平面15的至少大部分（即，多于50%）穿凿有贯通开口12。

每个第一开口12的周围边缘界定了贯通区域13，即，排出区域13，从外壳的内部出来的热气、火焰、颗粒能够经该排出区域穿过；通过每个第一开口12限定的各个排出区域13优选地彼此大致相等（例如，+/-10%）。

优选地，对所有的各个大致相等的排出区域13进行界定的第一贯通开口12在平面15上随机地定位。

在图2中所例示的示例性实施例中，第一贯通开口12优选地由圆形贯通孔12构成，其中每个圆圈的前面区域（front area）形成各个排出区域13（排出区域中示例性的一个排出区域在经放大的部分（A）中用点来标记）。

可选地，还可以具有任何形状的第一贯通开口，只要其与本发明的范围一致即可，例如，可以存在优选地限定了均相同的各个排出区域13的正方形贯通开口，或者椭圆形贯通开口等。

此外，除了均限定各个排出区域13（其中所有的排出区域13彼此相等）的一个或更多个第一贯通开口12之外，阻挡元件11还可设置有其他开口，所述其他开口的周围边缘可对不同的贯通区域进行界定。例如，在第一阻挡元件11的边缘处设置一些连接孔18，用于容纳连接装置，诸如，将在下文中更详细地描述的图6和图7中例示的连接件40的一部分；替代地，可以设置一些其他的开口19，用于容纳其他通用连接构件或者封闭元件，诸如，插入型小套管，等。

在任何情况下，设置在平面15上均限定各个（大致相同）排出区域13的第一贯通开口12的数量优选地占大多数，即，第一表面15上设置的孔/开口的至少多半由所指示的第一贯通开口12构成。

在图中所例示的示例性实施例中，排气组件10包括以操作的方式与第一阻挡元件11相关联的第二阻挡元件21。在图3中所例示的示例中，第二阻挡元件21由金属板构成并且具有设置有多个第二贯通开口22的基本平坦的中心部25（下文中称为“第二平面25”）。在例示的示例性实施例中，侧面部26具有（例如）从第二平面25突出的L形截面。

另外，第二阻挡元件21可具有不同的形状，例如，U形或C形，或者与申请的范围一致的任意其他合适形状。

为了简化和更好的示出，在图3中，也对第二平面25的一部分（B）进行放大；必须理解的是，带有贯通开口22的经放大的部分（B）遍布平面25的有效部分；例如，整个平面25的至少30%，优选地是整个平面25的至少40%，更优选地整个平面25的至少大部分（即，多于50%）穿凿有贯通开口22。

每个第二开口22的周围边缘界定了贯通区域23，即，排出区域23，从外壳的内部出来并且已经穿过开口7和第一开口12的热气、火焰、颗粒能够经该排出区域穿过；通过每个第二开口22限定的各个排出区域23彼此大致相等（例如，+/-10%）。

优选地，界定所有的各个大致相等的排出区域23的一个或更多第二贯通开口22在第二表面25上随机地定位。

优选地，如图3中所示，第二贯通开口22也由圆形贯通孔22构成，其中每个圆圈的前面区域形成各个排出区域23（排出区域中示例性的一个排出区域在经放大的部分（B）中用点来标记）。

替代地，正如在上面针对第一阻挡元件21所指示的，在第二阻挡元件21上还可以具有均对各个相同区域23进行界定的、任何形状的贯通开口，例如，正方形、椭圆形等，并且只要他们与本发明的范围一致。

另外，第二阻挡元件21可设置有除第二贯通开口22之外的开口并且该开口的周围边缘可对不同的贯通区域进行界定；具体地，某些开口29可只用于容纳固定螺钉或封闭元件，而某些连接孔28有目的地设置（例如）在第二阻挡元件21的边缘。如将在下文中更详细地描述的，这种附加的连接孔28适合于与第一阻挡元件11上所设置的连接孔18对齐并且用于容纳连接件40的一部分。

在任何情况下，设置在第二表面25上均限定各个相同排出区域23的第二贯通开口22的数量优选地占大多数，即，第二表面25上所设置的孔/开口的至少多半由所指示的第二贯通开口22构成。

优选地，通过一个或更多个第一贯通开口12的组中的每个第一贯通开口12的边缘所界定的第一排出区域13不同于通过一个或更多个第二贯通开口22的组中的每个第二贯通开口22的边缘所界定的第二排出区域23。

根据特别优选的实施例，通过一个或更多个第一贯通开口12的组中的每个第一贯通开口12所界定的第一排出区域13大于一个或更多个第二贯通开口22的组中的每个第二贯通开口22的第二排出区域23。

具体地，第二贯通开口22的组中的每个第二贯通开口22的第二排出区域23是在通过第一贯通开口12的组中的每个第一贯通开口12所限定的第一排出区域13的（例如）2%与90%之间，优选地在3%与50%之间。

例如，在所例示的示例中，每个圆形第一开口12的直径D₁为6mm，而每个圆形第二开口22的直径D₂为2mm；这里，每个第一排出区域13等于28.26mm²，而每个第二排出区域23等于12.56mm²。

排气组件10优选地设置有第三阻挡件或遮挡元件31，该遮挡元件与第一阻挡元件11和第二阻挡元件12中的至少一个以操作的方式相关联。

在图4中所例示的示例性实施例中，第三阻挡元件31由具有（例如）U形截面的金属板构成，其中最大的部分具有基本上不穿孔的中心平坦部35（远离需容纳某些封闭元件的可能开口39）；另外，如将在下文中更详细描述，在中心平坦部35的边缘处设置了连接孔38，该连接孔用于与第一阻挡元件11上所设置的孔18和第二阻挡元件21上所设置的孔28对齐并且用以容纳连接件40。具体地，平面35的未穿孔部分构成了主要部分，例如，整个平面35的至少50%，优选地整个平面35的至少60%，更优选地整个平面35的至少70%。

显然地，第三阻挡元件31也可以具有不同的形状，只要其适合于申请的范围即可。

在任何情况下，第三阻挡件31作为遮挡，即作为尽可能地防止气体、火焰以及颗粒从组件10的顶部（即，在大致垂直于顶部4的方向上）射出的大致封闭的元件被容纳。

在所例示的示例性实施例中，排气组件10还包括一个或更多个侧部或框架件50；如图5中所例示，每个框架件50可由具有（例如）S形截面的成形金属元件构成。如将在下文更详细地描述，在每个框架件50的一个或更多个部分上设置连接孔58，该连接孔58与分别在第一阻挡元件11、第二阻挡元件21以及第三阻挡元件31上设置的孔18、28、38对齐并且用以容纳连接件40的一部分。

显然地，这种框架件50在使用时还可具有任意其他适合形状，例如，L形、C形等。

根据例示的示例性实施例并且如图6-7所示，当组装时，第一阻挡元件11定位成第一表面15搁置在顶部4上并且面向开口7，而设置在第一阻挡元件11的边缘的连接孔18与顶部4上设置的对应连接孔68对齐。

依次地，第二阻挡元件21定位成第二表面25面向第一表面15并且与第一表面15隔开，而部分26搁置在第一阻挡元件11的对应边缘上；设置在第二阻挡元件21的边缘的连接孔28与设置在第一阻挡元件11的边缘上的对应孔18对齐。在使用时，侧部框架件50在第二阻挡元件21的边缘处靠在其上，孔58与对应的孔18、28、68对齐。

当使用框架件50时在每一串对齐的孔18、28、68和58内，插入了连接件40的对应端部。在例示的示例中，这种连接件40具有大致圆筒形体，其中中间部41大于带螺纹的端部42；为了简化，图6中示出了在两个平行侧边上定位仅几个连接件40，而应理解的是，可在期望的任意侧边上并且以任意数量使用连接件40。

实际上，如图7中所示，每个连接件40的一个端部42插入并且穿过对齐的孔18、28、68（以及58，当存在时），使较大的中间部42的一侧边搁置在第二阻挡元件21上或者当使用对应的框架件50时搁置在该对应的框架件50上。

然后，放置第三遮挡元件31，使得每个连接件40的第二端部42进入遮挡元件31自身的对应连接孔38；遮挡元件31因此搁置在更大部41的第二侧边上并且定位成其中间平坦遮挡表面35面向第二阻挡元件21并且与第二阻挡元件21隔开。使用诸如压铆螺母43等适合固定装置，以完成各种元件11、21、31（以及50，当使用时）之间以及与顶部4的相互组装。

实际上，三个元件11、21、31在开关柜100的外壳外部垂直地堆叠并且（在使用框架件50时还与框架件50一起）限定相对于多个第一贯通开口12和多个第二贯通开口22中的至少一个，优选地是两个都横着放置的一个或更多侧部排出区域70。

更具体地，在所示出的示例性实施例中，一旦组装了各种元件，则第一阻挡元件11和第二阻挡元件21在它们之间界定出内部空间80，该内部空间在侧面上基本是封闭的而在对应孔12和22处敞开的；在第二阻挡元件21和第三阻挡元件31的边缘处并且在它们之间限定了一个或更多个侧部排出区域70（两者在图7中用斜线标记）。

具体地，组件10总体上限定了一个专用的环境，在该环境内，电弧所产生的副产品进入外壳并且减轻了相关的影响；第一贯通开口12的设定允许某些电弧产生的副产品，诸如，火焰、颗粒和热气通过并进入封闭的内部空间80，而第二贯通开口22的设定进一步降低了进入第二阻挡元件21与第三遮挡元件31之间的空间90的副产品的量和相关的影响。实际上，通过利用不同的排出区域，并且特别是朝着开放环境从外壳的内部朝向电弧产生的副产品的移动方向减小尺寸的贯通排出区域，组件10表现得像抑制器并且尤其减缓热气和火焰。然后，穿过第二贯通孔22的那些物质被不穿孔的第三元件31遮挡并且流向（尤其，热气）并穿过关于顶部4基本上是横向（参见箭头71）的一个或更多个侧部排出区域70。侧部框架件50构建了有助于将气体导向排出区域70的曲径。

以这种方式，电弧的多数副产品被组件10减轻并且热气（或甚至是火焰）在任何情况下在其外部被减缓并且被允许行进与相关安全标准要求和测试相符的较短距离；如图7中所示，甚至顶部4的边缘44可用作另一反射或阻碍表面。

根据上面的描述显而易见的是，根据本发明的开关柜100提供了相对于现有技术的具有明显优势并且根据极简单且有效的解决方案的改进气体排出系统。由此构思的电气开关柜100可进行许多的修改并且取得几个变形，但所有这些都落入如通过所附权利要求所定义的本发明的思想的范围内；对于示例，各种阻挡元件可以以不同的方式成形，或者它们可以相对于彼此以及相关联的外壳以不同的方式定位，或者以不同的方式连接；组件10可连接至外壳的其他壁，例如，后部壁等。根据技术的需要和状态并且只要它们与如所附权利要求中所定义的本发明的范围相符，则开关柜的元件材料和尺寸可以是任何类型。

Claims

1.一种开关柜（100），包括：外壳，所述外壳具有多个壁（1，2，3，4，5，6），所述壁界定出适合于容纳电气或电子装备的内部容积，所述多个壁中的至少第一壁（4）设置有一个或更多个开口（8）；以及以操作的方式与所述第一壁（4）相关联的排气组件（10），特征在于所述排气组件（10）包括：

-至少第一阻挡元件（11），包括第一表面（15），所述第一表面设置有限定每个第一排出区域（13）的多个第一贯通开口（12）；

-第二阻挡元件（21），包括第二表面（25），所述第二表面设置有限定每个第二排出区域（23）的多个第二贯通开口（22）；

-第三阻挡元件（31），包括第三遮挡表面（35）；

其中，所述第一阻挡元件（11）、所述第二阻挡元件（21）以及所述第三阻挡元件（31）彼此以操作的方式耦接并且与所述第一壁（4）以操作的方式耦接，从而限定相对于所述多个第一贯通开口（12）和/或所述多个第二贯通开口（22）而横向定位的一个或更多个侧部排出区域（70）。

2.根据权利要求1所述的开关柜（100），其中，所述第一阻挡元件（11）、所述第二阻挡元件（21）以及所述第三阻挡元件（31）借助于连接件（40）在所述外壳外部以垂直堆叠的结构相互组装，其中，所述第一阻挡元件（11）定位成所述第一表面（15）面向所述第一壁（4），所述第二阻挡元件（21）定位成所述第二表面（25）与所述第一表面（15）隔开并且面向所述第一表面（15），以及所述第三阻挡元件（31）定位成所述第三遮挡表面（35）与所述第二表面（25）隔开并且面向所述第二表面（25）。

3.根据权利要求1或2所述的开关柜（100），其中，在所述第二阻挡元件（21）和所述第三阻挡元件（31）之间并且在所述第二阻挡元件（21）和所述第三阻挡元件（31）的边缘处限定所述一个或更多个排出区域（70）。

4.根据前述权利要求中的一个或更多个权利要求所述的开关柜（100），其中，所述第一阻挡元件（11）和所述第二阻挡元件（21）在它们之间界定出侧面处基本上封闭的内部空间（80）。

5.根据前述权利要求中的一个或更多个权利要求所述的开关柜（100），其中，所述连接件（40）包括圆筒形体，所述圆筒形体具有：第一端部（42），该第一端部（42）插入进对齐的分别在所述第一阻挡元件（11）和所述第二阻挡元件（21）上设置的第一连接孔（18）和第二连接孔（28）；第二端部（42），该第二端部（42）插入进在所述第三阻挡元件（31）上设置的对应的第三连接孔（38）；以及中间部（41），该中间部比所述第一端部（42）和所述第二端部（42）更厚并且所述中间部的端部表面适合于分别搁置在所述第二阻挡元件（21）和所述第三阻挡元件（31）上。

6.根据前述权利要求中的一个或更多个权利要求所述的开关柜（100），其中，所述排气组件（10）包括多个框架件（50），该框架件均位于所述第二阻挡元件（21）的对应侧边处并且在所述内部空间（80）的外部，所述交错件（50）设置有均与对应的对齐的第一连接孔（18）和第二连接孔（28）对齐的连接孔（58）。

7.根据前述权利要求中的一个或更多个权利要求所述的开关柜（100），其中，通过每个第一贯通开口（12）限定的第一排出区域（13）对于所有的第一贯通开口（12）而言是相同的，并且通过每个第二贯通开口（22）限定的排出区域（23）对于所有的第二贯通开口（22）而言是相同的。

8.根据前述权利要求中的一个或更多个权利要求所述的开关柜（100），其中，每个第一贯通开口（12）的第一排出区域（13）不同于每个第二通过开口（22）的第二排出区域（23）。

9.根据权利要求8所述的开关柜（100），其中，通过每个第一贯通开口（12）限定的第一排出区域（13）大于每个第二贯通开口（22）的第二排出区域（23）。

10.根据前述权利要求中的一个或更多个权利要求所述的开关柜（100），其中，每个第二贯通开口（22）的第二排出区域（23）是在通过每个第一贯通开口（12）限定的第一排出区域（13）的2%与90%之间。

11.根据权利要求10所述的开关柜（100），其中，每个第二贯通开口（22）的第二排出区域（23）是在通过每个第一贯通开口（12）限定的第一排出区域（13）的3%与30%之间。

12.根据前述权利要求中的一个或更多个权利要求所述的开关柜（100），其中，所述第一贯通开口（12）随机地定位在所述第一表面（15）上。

13.根据前述权利要求中的一个或更多个权利要求所述的开关柜（100），其中，所述第二贯通开口（22）随机地定位在所述第二表面（25）上。