CN104604055B - 用于开关装置的耐弧通风系统 - Google Patents

Abstract

用于电气开关装置的通风系统，该通风系统具有安装到所述开关装置外壳的顶部的至少一个垂直通气道。至少一个垂直通气道具有安装在其上的翻门，用于释放弧闪期间产生的压力、热气体和微粒物质。该垂直通气道具有位于相对侧壁中的格栅，以用于开关装置的通风。在某些条件下，格栅允许对于抬升翻门的阈值以下的压力释放。当气体在所述至少一个垂直通气道的内部体积和外壳之间行进时，翻门升高。

Description

用于开关装置的耐弧通风系统

技术领域

本发明涉及具有通风系统的耐弧开关装置外壳。

背景技术

开关装置经受故障状况，例如在开关装置的运行或维修期间的弧闪。当电流在导体之间的空气中或从导体到地穿行时，弧闪发生。由于在弧闪期间排放的气体和微粒物质的高温，弧闪可能导致工作在开关装置中或附近的人员受到严重的伤害甚至死亡。

通风系统已经作为开关装置的部分被提供，以容纳并引导弧闪远离人员和该开关装置。然而，已知的通风系统是昂贵的、劳动密集的、难以激活的、并且仅在故障状况期间减轻对开关装置外壳的压力。

发明内容

本发明的一个目标是提供具有通风系统的电气开关装置。该通风系统被用来从容纳至少一个电气设备的开关装置外壳排出气体。该通风系统具有至少一个从所述外壳的顶部向上延伸的垂直通气道。翻门被附接到所述至少一个垂直通气道的壁部。当气体在所述外壳和所述垂直通气道的内部体积之间穿过时，所述翻门从闭合位置延伸到打开位置。

根据本发明的示例性发明包括一种电气开关装置，包括：外壳，具有底座、至少一个壁部、以及顶部，所述外壳用于容纳至少一个电气设备。电气开关装置还可包括通风系统，用于从所述外壳排出电弧故障的产物，所述通风系统包括：至少一个垂直通气道，具有一个或多个壁部。所述至少一个垂直通气道可从所述外壳的顶部向上延伸。所述通风系统还可包括翻门，安装到所述至少一个垂直通气道的顶边缘并且枢转地附接到所述至少一个垂直通气道的第一垂直通气道的壁部。所述翻门可包括超过所述第一垂直通气道的壁部的所述顶边缘延伸的凸缘，以及具有耦合到所述凸缘的返回元件。当电弧故障的所述产物从所述外壳进入所述至少一个垂直通气道的内部体积，并且从所述至少一个垂直通气道退出时，所述翻门可升高。所述返回元件可操作成当所述翻门打开到如下位置时自行关闭，其中在所述位置处所述返回元件接触所述第一垂直通气道的壁部。

附图说明

在附图中，结构性的实施例被示出如下，与下面提供的详细实施例一起，描述了用于开关装置的耐弧通风系统的例示性实施例。本领域普通技术人员将理解，一个元件可以被设计为多个元件，并且多个元件可以被设计为单个元件。

此外，在附图和下面的描述中，贯穿全部附图和文字描述，相同的元件分别以相同的附图标记描述。附图没有按比例绘制，并且为了方便和说明起见，某些元件的比例被夸大。

图1为根据本发明实施的具有至少一个垂直通气道的通风系统的开关装置外壳的透视图。

图2示出至少一个垂直通气道安装在该开关装置的顶部，该至少一个垂直通气道的侧墙被移除，并且翻门附接到所述至少一个垂直通气道对应的每一个。

图3示出所述至少一个垂直通气道的一个具有处于闭合位置的翻门以及至少一个垂直通气道的另一个具有处于打开位置的翻门。

图4为图1的开关装置外壳的侧部截面图。

图5示出所述至少一个垂直通气道中的一个处于大约四十度打开位置，所述至少一个垂直通气道中的另一个处于闭合位置，以及示出安装在翻门中的橡皮阻挡件闪弧的插页。

图6A为所述至少一个垂直通气道的侧视图，示出格栅和翻门的凸缘。

图6B为所述至少一个垂直通气道的侧视图，具有四十五度弯曲部分的翻门。

具体实施方式

图1描绘了例示性低压电气开关装置单元，其具有外壳100和通风系统30。通风系统30由至少一个垂直通气道20制成，具有安装到其的翻门10，并且用来从外壳100排出弧闪的热气体和微粒物质。如这里所用到的低压指的是没有超出600伏特的电压。尽管描述了低压电气开关装置单元(在下文中称为“开关装置”)，应该理解外壳100和通风系统30可以被用在中压开关装置应用中，其范围为大约600伏到大约38kV。

外壳100具有四个壁部，底座66和顶部80。外壳100容纳电缆部70、母线部54、以及设备部52。电缆部70容纳将公共服务或其他电源电连接到母线88的电缆。

现在参考图4，母线部54容纳母线88和在母线88和至少一个电气设备14之间的连接，母线88典型地由铜形成。母线部54也用作垂直通风路径，以将弧闪期间或其他压力产生事件中产生的热气体和微粒物质引导和/或连通到通风系统30。

母线部54位于壁部51、55之间。壁部51、55被提供为由玻璃纤维增强的塑料(GFRP)的实心壁部，其具有用于母线88、电缆连接和其他连接的开口。可替换地，该壁部51、55由连接在一起的GFRP的面板或金属片材形成，这些面板具有用于母线88和各种连接的开口。壁部51、55可以设有格栅以允许弧闪期间产生的热气体和微粒物质进入母线部54的通风，此处该气体继而进入或被引导进入至少一个垂直通气道20的内部体积34。

设备部52具有用于容纳至少一个电气设备14的间隔室12，电气设备14例如为模制壳体断路器、空气断路器、欧姆计、安培计、万用表、继电器、可编程逻辑控制器、电位变压器、控制功率变压器以及适于应用的其他类型的断路器和测试设备。

可替换地，一个或多个间隔室12可以为空的或用于随后安装的至少一个电气设备14的预留位。示例性示出的开关装置外壳100在每列具有四个间隔室12，在其他情况下当由电气设备14占据时被称为4个高压。然而，应该理解可以使用不同结构或数量的电气设备14，取决于具体应用。

现在参考图2，至少一个垂直通气道20被示出为附接到外壳100的顶部80并从外壳100的顶部80向上延伸。至少一个垂直通气道20典型地安装在母线部54之上，作为母线部54中最多的故障或压力积累发生处，或者在其他情况中连通到母线部54并通过至少一个垂直通气道20释放。应该理解至少一个垂直通气道20可以在开关装置外壳100的其他部分52、70之上被安装到顶部80。

至少一个垂直通气道20具有附接到其的翻门10。更具体地，翻门10通过铰链62安装到至少一个垂直通气道20的顶边缘84。铰链62为标准的铰链，具有两个叶片和将这两个叶片连接到一起的销。铰链62活页中的一个附接到翻门10并且铰链62活页中的另一个附接到或靠近至少一个垂直通气道20的顶边缘84。可替换地，铰链62活页中的一个附接到翻门10并且铰链62活页中的另一个附接到至少一个垂直通气道20的侧壁28的平坦部，如图6A所示的。典型地，沿着凸缘76每个翻门10安装有三个铰链62，然而，应该理解铰链62的数量和铰链62的放置可以取决于具体应用而使用。

至少一个垂直通气道20具有一个或多个壁部。尽管在图1-4中，至少一个垂直通气道20被描绘为方形并具有四个侧壁25、28，应该理解至少一个垂直通气道20可以为圆的，因此具有一个圆柱形的壁部。在至少一个垂直通气道为方形的情况下，较长的两个相对侧壁28具有放置其上的格栅90。格栅90可以被具体化为单行的开口或两行的开口，或者允许电弧故障的产物从外壳100逸出的任何其他布置。较短的相对侧壁25由平坦金属片材形成并且与格栅90作用以形成由至少一个垂直通气道20包围的内部体积34。格栅90提供了用于弧闪或故障期间产生的气体和颗粒的出口路径。

现在参考图3，通风系统30的至少一个垂直通气道20具有设置在相对侧壁上的格栅90。至少一个垂直通气道20提供了用于弧闪容纳的内部体积34，以及用于开关装置100的弧闪起始部52、54、70以经过至少一个垂直通气道20排出热气体、微粒物质和压力的路径。应该理解，取决于开关装置的配置，可以使用适于具体应用的任何数量的垂直通气道，然而，优选的实施例使用两个垂直通气道。

现在参考图2和3，至少一个垂直通气道20被示出为安装到外壳100的顶部80。外壳100的顶部80具有对应于至少一个垂直通气道20的开口78，开口78一般为方形。至少一个垂直通气道20完全封闭开口78并且产生内部体积34。通过使用铆钉、螺栓或其他类型的紧固件将凸缘部22、44、46和支架58附接到外壳的顶部，至少一个垂直通气道20被安装在外壳100的开口78的边缘附近。

较低压力的故障可以通过格栅90完全减轻而不需要升高或者甚至部分抬升翻门10。在一个实施例中，较低压力的故障，例如产生气体的故障具有大约14.5磅/平方英寸(psi)的压力，导致翻门10仅部分地从对应的至少一个垂直通气道20的顶边缘84升高。

现在参考图3，至少一个垂直通气道20的翻门10被描绘为处于开口位置。每个翻门10从对应的垂直通气道20的顶边缘84所处的平面打开不大于90度的角度。在具有两个垂直通气道20的实施例中，当预定的压力阈值已经到达时，翻门10彼此远离而打开，触发翻门10的抬升。更具体地，当气体在至少一个垂直通气道的外壳100和内部体积34之间经过时，翻门10升高。

在一个实施例中，大约为14.5磅/平方英寸(psi)或更大的预定的压力阈值导致翻门10完全打开。应该理解通风系统30能够承受比预定的压力阈值更大或更小的压力，取决于具体应用。通过非限制性的例子，铰链可以修改以允许翻门10增大的或减小的开口半径，或翻门10的厚度或重量可以增大或减小。

继续参考图3，一个翻门10被示出为处于完全打开的位置，其从垂直通气道20的顶边缘84或所形成的水平面所测量为大约九十度。当抬升或完全打开时，翻门10被凸缘76阻止使其不能从垂直通气道20的顶边缘84延伸超过九十度，所述凸缘76超出至少一个垂直通气道20的顶边缘84的边缘35mm。在一个实施例中，翻门10被阻止使其不能关于顶边缘84的水平面打开超过80度。

凸缘76的边缘在侧壁28的格栅90的两行开口之间的位置附近接触格栅90。当凸缘76与格栅90接触时，凸缘76阻止翻门10移动到这样的位置，即从翻门10相对于由至少一个垂直通气道20的顶边缘84所形成的水平面大于九十度。

一旦故障的压力得到释放，翻门10通过重力返回到闭合位置。附加地，如下所述，铰链62可以被设计为使用翻门和格栅90之间的接触力，并且在来自母线部54的压力释放之后自行闭合翻门10。当处于闭合位置时，翻门10阻止工作在开关装置上的物品和人员落入外壳100中。

现在参考图4，具有安装在顶部80的至少一个垂直通气道20的开关装置外壳100的侧截面视图如所示。断路器42通过触头56连接到母线88。弧闪可能发生在任何一个开关装置的部分52、54、70。发生在母线部54中的电弧故障向上被连通经过由母线部54、壁部51、55形成的通风路径，母线部54、壁部51、55作为连通和引导弧闪垂直进入内部体积34并退出至少一个垂直通气道20的管道。

发生在设备部52和电缆部70中的电弧故障典型地通过壁部51、55然后跟随由母线部54形成的通风路径，如之前所描述的。

现在参考图5，通风系统30的实施例示出为具有阻挡件102，其设置在沿着凸缘76定位的翻门10的拐角附近。在一个实施例中，阻挡件102被安装在沿着凸缘76布置的每一个翻门10的两个拐角附近。应该理解一个或任何数量的阻挡件102可以沿着凸缘76或在翻门10上的其他使翻门10和另一个表面接触的位置处安装，包括但不限于至少一个垂直通气道20的顶边缘84。

阻挡件102由弹性材料形成并具有大约为16mm的直径和大约7mm的高度。当翻门10由于电弧故障或其他压力产生事件的压力而从闭合位置向大约四十度打开位置移动时，阻挡件102将接触格栅90。阻挡件102和格栅90之间的接触导致翻门10闭合。

阻挡件102充当弹簧机制，使得当阻挡件102接触格栅90时，从阻挡件102和格栅90之间的接触产生的力，将翻门10返回到闭合位置。以这种方式，自行闭合的翻门10充当了安全装置，由于操作人员不必在与弧闪有关的压力和/或热气体和微粒退出开关装置100之后手动闭合翻门10。

现在参考图6，翻门10如所示具有弯曲部分95。当翻门10处于闭合位置时，弯曲部分95如从翻门10的水平表面测量为大约四十五度。弯曲部分95为翻门10提供了自行闭合装置，其当翻门10处于如从闭合的翻门10将处于的平面相对于水平面所测量为四十五度角时允许凸缘76接触格栅90。在一个实施例中，弯曲部分95和阻挡件102都被提供来实现用于翻门10的自行闭合机制。

尽管本申请示出了各种实施例，并且尽管这些实施例已经用各种细节描述，但是本申请并不意图限制或以任何方式将所附权利要求的范围限定为这些细节。另外的优点和修改对本领域技术人员来说将很明显。因此，在更宽泛的观点来看，本发明不限于示出和描述的具体细节、代表性的实施例以及说明性的例子。因此，从这样的细节做出的修改并不偏离本申请一般性发明构思的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电气开关装置，包括：

外壳(100)，具有底座(66)、至少一个壁部、以及顶部(80)，所述外壳(100)用于容纳至少一个电气设备；以及

通风系统(30)，用于从所述外壳排出电弧故障的产物，所述通风系统(30)具有：

至少一个垂直通气道(20)，具有一个或多个壁部，所述至少一个垂直通气道(20)从所述外壳的顶部(80)向上延伸，所述一个或多个壁部限定所述至少一个垂直通气道(20)的内部体积；以及

翻门(10)，安装到所述至少一个垂直通气道的顶边缘(84)并且枢转地附接到所述至少一个垂直通气道的壁部，所述翻门(10)具有超过所述顶边缘延伸的凸缘(76)，以及具有设置到所述凸缘(76)的返回元件(102、95)，所述翻门(10)被构造成从闭合位置升高至打开位置以从所述内部体积释放所述电弧故障的产物的压力，所述返回元件(102、95)的尺寸被形成为使得当所述翻门(10)处于所述打开位置时接触所述至少一个垂直通气道的壁部，并且可操作成基于所述接触自行关闭所述翻门(10)到所述闭合位置；

其中所述返回元件(102、95)包括设置在所述凸缘(76)的下表面处的阻挡件(102)，使得当所述阻挡件(102)接触所述至少一个垂直通气道(20)的壁部时，从所述阻挡件(102)和所述至少一个垂直通气道(20)的壁部之间的接触所产生的力，将所述翻门(10)返回到闭合位置。

2.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中所述通风系统(30)还包括格栅(90)，设置在所述至少一个垂直通气道(20)的每一个垂直通气道的一组相对的壁部上，所述通风系统(30)被配置成当所述压力小于预定的压力阈值时通过所述格栅(90)排出所述电弧故障的产物，并且当所述压力大于所述预定阈值时至少通过所述翻门(10)的升高来排出所述电弧故障的产物。

3.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中当所述翻门(10)抬升时，所述翻门(10)向外打开，相对于由所述至少一个垂直通气道(20)的所述顶边缘形成的水平平面不超过九十度。

4.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中所述外壳(100)进一步包括母线部(54)，所述母线部(54)提供通风路径，所述通风路径用于将所述电弧故障的产物从所述壳体(100)传输到所述至少一个垂直通气道(20)的所述内部体积，用于通过所述通风系统(30)排出。

5.根据权利要求2所述的电气开关装置，其中所述预定的压力阈值为14.5磅/平方英寸(psi)。

6.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中所述阻挡件(102)为橡皮阻挡件(102)，当所述翻门(10)被升高相对于由所述至少一个垂直通气道的所述顶边缘形成的水平平面至少40度时，所述橡皮阻挡件(102)接触所述壁部，由所述橡皮阻挡件(102)来阻止所述翻门(10)相对于所述水平平面打开的打开位置超过所述40度。

7.根据权利要求6所述的电气开关装置，其中所述橡皮阻挡件(102)由弹性材料形成。

8.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中所述阻挡件(102)邻近所述翻门(10)和所述壁部之间的附接点定位在所述凸缘(76)中。

9.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中所述翻门(10)由至少一个铰链(62)附接在所述壁部。