CN105429041A - 一种空气绝缘高压开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气绝缘高压开关柜，其具体结构包括：一次组合开关室、仪表及机构室和电缆室；一次组合开关室整体为密封气室，并且该密封气室内的充入气体为干燥空气。该密封气室内气体的相对压力为0.01～0.04MPa。本发明不仅结构合理、接线方式灵活、无温室气体排放、绿色环保、成本低廉，而且绝缘性能优异、对环境的适应能力强，能够使高压开关柜一次组合开关室内的主回路避免受到外部恶劣环境影响。

Description

一种空气绝缘高压开关柜

技术领域

本发明涉及高压开关柜技术领域，尤其涉及一种空气绝缘高压开关柜。

背景技术

交流金属封闭高压开关设备(通常简称为高压开关柜)是电力系统中应用最为广泛的电气设备之一，广泛应用于生产和生活中的发电系统、配电系统及供电终端。

目前，现有高压开关柜的柜体内通常设有一次组合开关室(也有人称之为母线室)、仪表及机构室和电缆室，一次组合开关室设有与高压开关柜外部连接的上母线和与电缆室连接的下母线，并且上母线、隔离开关、断路器、下母线、接地开关、接地母线、负荷开关等一次元件通常都设于一次组合开关室内。为了满足不同的应用需求，市场上存在多种柜型的高压开关柜。在灭弧方式上，高压开关柜内的开关器件(例如：高压断路器)基本都是采用真空灭弧方式，即采用真空作为开断灭弧方式和断开后的断口绝缘介质。在外绝缘介质方面，高压开关柜主要有SF6气体绝缘、固体绝缘、空气绝缘、以空气绝缘为主的复合绝缘等多种绝缘方式，这些绝缘方式各有特点，每种绝缘方式的高压开关柜都有较大的市场保有量。

在现有技术中，采用SF6气体绝缘的高压开关柜不仅成本高，而且SF6气体是极难衰减、影响远超COR₂R的温室气体，一旦泄露会给环境带来严重危害，需要定期检查是否泄露；更为重要的是，在进行大电流开断时，强烈的电弧放电会使SF6气体中产生一些反应能力强的有毒气体，这些有毒气体不仅存在泄露隐患，而且会对电缆、电极材料造成腐蚀，因此这种高压开关柜必须限制使用。除了采用SF6气体绝缘的高压开关柜外，现有高压开关柜的主回路一般都是不进行密封的，因此高压开关柜的主回路绝缘情况容易受到外部环境影响，例如：在高海拔、严寒、潮湿、污秽等恶劣环境中，高压开关柜内部的高压器件之间会出现很大的电路安全隐患。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种空气绝缘高压开关柜，不仅结构合理、接线方式灵活、无温室气体排放、绿色环保、成本低廉，而且绝缘性能优异、对环境的适应能力强，能够使一次组合开关室内的主回路避免受到外部恶劣环境影响。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种空气绝缘高压开关柜，包括：一次组合开关室、仪表及机构室和电缆室，一次组合开关室设有与高压开关柜外部连接的上母线和与电缆室连接的下母线，一次组合开关室整体为密封气室，并且该密封气室内的充入气体为干燥空气。

优选地，密封气室内气体的相对压力为0.01～0.04MPa。

优选地，还包括：泄压室；仪表及机构室设于一次组合开关室的前方，并且位于电缆室的上方；而泄压室设于一次组合开关室的下方，并且位于电缆室的后方；泄压室内设有用于对所述密封气室进行泄压的泄压装置。

优选地，所述密封气室内的一次元件包括上母线、隔离开关、断路器、下母线、接地开关和接地母线；一次组合开关室的顶板上设有上母线套管；一次组合开关室与电缆室之间的隔板上设有下母线套管；上母线穿过上母线套管伸入到一次组合开关室内，并且与隔离开关的输入端电连接；隔离开关的输出端与断路器的输入端电连接，而断路器的输出端与下母线电连接；下母线穿过下母线套管与电缆室内的电缆电连接；接地开关的输入端与隔离开关的输出端或断路器的输入端电连接，而接地母线与接地开关的输出端电连接。

优选地，所述的隔离开关和接地开关为一体式的三工位隔离接地开关；该三工位隔离接地开关包括：隔离接地共用动触头、隔离开关静触头和接地开关静触头；上母线与隔离开关静触头电连接，接地母线与接地开关静触头电连接，隔离接地共用动触头与断路器的输入端电连接，并且隔离接地共用动触头在隔离开关静触头与接地开关静触头之间投切。

优选地，所述密封气室内的一次元件包括上母线、隔离开关、负荷开关、下母线、接地开关和接地母线；一次组合开关室的顶板上设有上母线套管；一次组合开关室与电缆室之间的隔板上设有下母线套管；上母线穿过上母线套管伸入到一次组合开关室内，并且与隔离开关的输入端电连接；隔离开关的输出端与负荷开关的输入端电连接，而负荷开关的输出端与下母线电连接；下母线穿过下母线套管与电缆室内的电缆电连接；接地开关的输入端与隔离开关的输出端或负荷开关的输入端电连接，而接地母线与接地开关的输出端电连接。

优选地，所述的隔离开关和接地开关为一体式的三工位隔离接地开关；该三工位隔离接地开关包括：隔离接地共用动触头、隔离开关静触头和接地开关静触头；上母线与隔离开关静触头电连接，接地母线与接地开关静触头电连接，隔离接地共用动触头与负荷开关的输入端电连接，并且隔离接地共用动触头在隔离开关静触头与接地开关静触头之间投切。

优选地，所述的仪表及机构室包括仪表室和机构室；仪表室设于机构室的正上方。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的空气绝缘高压开关柜将一次组合开关室整体设置成了密封气室，一次组合开关室内的一次元件及这些元件间的电连接位置均处于该密封气室内，而该密封气室内采用干燥空气作为外绝缘介质，并且该密封气室内气体的相对压力为0.01～0.04MPa，这不仅克服了现有技术中采用SF6气体作为外绝缘介质所存在的成本高、泄露后严重破坏环境、可能产生有毒气体等缺点，而且提高了高压开关柜对环境的适应能力，使一次组合开关室内主回路可以避免受到外部恶劣环境影响，能够在高海拔、严寒、潮湿、污秽等恶劣环境中安全可靠地工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供的空气绝缘高压开关柜的单元柜结构示意图一；

图2为本发明实施例所提供的空气绝缘高压开关柜的单元柜结构示意图二；

图3为本发明实施例所提供的空气绝缘高压开关柜的共箱柜结构示意图一；

图4为本发明实施例所提供的空气绝缘高压开关柜的共箱柜结构示意图二；

图中各标号的含义为：A、一次组合开关室，B、仪表及机构室，B1、仪表室，B2、机构室，C、泄压室，D、电缆室，1、上母线套管，2、上母线，31、隔离接地共用动触头，32、隔离开关静触头，33、接地开关静触头，4、断路器，5、下母线，6、下母线套管，7、接地母线，8、接地螺栓，9、泄压装置。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面对本发明所提供的空气绝缘高压开关柜进行详细描述。

如图1、图2、图3和图4所示，一种空气绝缘高压开关柜，其具体结构可以包括：一次组合开关室、仪表及机构室和电缆室，一次组合开关室设有与高压开关柜外部连接的上母线和与电缆室连接的下母线；一次组合开关室整体为密封气室，并且该密封气室内的充入气体为干燥空气。

具体地，该空气绝缘高压开关柜将一次组合开关室整体设置成密封气室，而且在该密封气室内充入了干燥空气作为外绝缘介质，因此一次组合开关室内的一次元件(这些一次元件可以包括母线、隔离开关、断路器、接地开关、接地母线等)及这些元件间的电连接位置均处于干燥空气的绝缘防护之下，从而使一次组合开关室内的主回路和接地回路均不会受到外部恶劣环境影响，能够在高海拔、严寒、潮湿、污秽等恶劣环境中更加安全可靠地工作，延长了一次组合开关室内各元件的使用寿命。同时，采用干燥空气替代SF6气体作为外绝缘介质，这可以克服现有技术中采用SF6气体作为外绝缘介质时所存在的成本高、泄露后严重破坏环境、可能产生有毒气体、需要现场进行气体泄漏检测等缺点，从而可以在保障高压开关柜具有良好绝缘性能的条件下，实现无放温室气体排放、性能稳定可靠、降低成本。

其中，该空气绝缘高压开关柜的各部件可以包括如下实施方案：

(1)所述的密封气室(即一次组合开关室)内气体的相对压力最好为0.01～0.04MPa(相对压力是指以高压开关柜的外部大气压力为基准，密封气室内的气压高于外部大气的压力；在实际生产中，高压开关柜的外部大气压力可以采用20℃和101.3kPa的标准大气压)，也就是说，密封气室内的干燥空气最好呈微正压，这不仅可以避免外部较低气压的空气进入到所述的密封气室内，而且可以降低所述密封气室发生气体泄露的几率；如果所述密封气室内气体的相对压力大于0.04MPa，那么该密封气室发生气体泄露的几率将大幅增加。需要说明的是，即使密封气室内的气压与高压开关柜的外部大气压力相同，该空气绝缘高压开关柜仍然能维持较高的绝缘强度，不会影响正常运行。

(2)该空气绝缘高压开关柜还可以包括：泄压室；仪表及机构室设于一次组合开关室的前方，并且位于电缆室的上方，而泄压室设于一次组合开关室的下方，并且位于电缆室的后方，从而将泄压室设于一次组合开关室的下方可以方便对一次组合开关室进行泄压，将电缆室设于一次组合开关室的前下方可以方便安装电缆。

在实际应用中，仪表及机构室最好分为仪表室和机构室两个独立的隔室，并且仪表室最好设于机构室的正上方，这不仅可以方便对机构室内的机构进行操作和维护，而且也方便了对仪表室内的仪表进行观察和调试。泄压室内可以设有用于对所述密封气室进行泄压的泄压装置，并且该泄压装置最好固定于一次组合开关室与泄压室之间的隔板上，这不仅可以方便对泄压装置进行安装和检修，而且进一步提高了给一次组合开关室泄压的便利性。

(3)该空气绝缘高压开关柜的密封气室内的一次元件可以包括上母线、隔离开关、断路器、下母线、接地开关和接地母线。

一次组合开关室的顶板上设有上母线套管，一次组合开关室的顶板与上母线套管之间进行密封处理；而一次组合开关室与电缆室之间的隔板上设有下母线套管，一次组合开关室与电缆室之间的隔板与下母线套管之间进行密封处理。

上母线穿过上母线套管伸入到一次组合开关室内(在实际生产中，上母线与上母线套管通常是浇注成一个件，并且上母线与上母线套管之间没有空隙，因此这可以保证上母线与上母线套管之间具有良好的气密性)，并且与隔离开关的输入端电连接；隔离开关的输出端与断路器的输入端电连接，而断路器的输出端与下母线电连接；下母线穿过下母线套管与电缆室内的电缆电连接(在实际生产中，下母线与下母线套管通常也是浇注成一个件，并且下母线与下母线套管之间也没有空隙，因此这可以保证下母线与下母线套管之间也具有良好的气密性)。

接地开关的输入端与隔离开关的输出端或断路器的输入端电连接，从而当接地开关闭合时，断路器被串联到了接地回路中，断路器的真空灭弧室可以替代接地开关进行关合短路操作，这克服了接地开关不能多次快速关合接地电流以及关合短路后需要进行维修等缺点，延长了接地开关的使用寿命。在实际生产中，接地母线的一端与接地开关的输出端电连接，而接地母线的另一端与固定在金属壳体或金属隔板上的接地螺栓电连接，用以实现接地回路的接地操作，从而保证了运行维护人员安全。需要说明的是，根据不同的电路需求，该空气绝缘高压开关柜可以将断路器替换为负荷开关。

(4)在上述(3)所述密封气室内的电路中，所述的隔离开关和接地开关可以为一体式的三工位隔离接地开关；该三工位隔离接地开关的具体结构可以包括：隔离接地共用动触头、隔离开关静触头和接地开关静触头，上母线与隔离开关静触头电连接，接地母线与接地开关静触头电连接，隔离接地共用动触头与断路器的输入端电连接，并且隔离接地共用动触头在隔离开关静触头与接地开关静触头之间投切，从而实现隔离开关合闸和接地开关合闸操作。该三工位隔离接地开关的结构设计在保证隔离功能和接地功能不变的情况下，减少了连接部件，从而使各元件连接结构更加简洁、紧凑、可靠，而且体积更小。

综上可见，本发明实施例不仅结构合理、接线方式灵活、无温室气体排放、绿色环保、成本低廉，而且绝缘性能优异、对环境的适应能力强，能够使一次组合开关室内的主回路避免受到外部恶劣环境影响。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例并结合附图对本发明实施例所提供的空气绝缘高压开关柜进行详细描述。

实施例1

如图1和图2所示，一种单元柜式空气绝缘高压开关柜，其具体结构包括：一次组合开关室A、仪表及机构室B、泄压室C和电缆室D；仪表及机构室B设于一次组合开关室A的前方，并且位于电缆室D的上方，而泄压室C设于一次组合开关室A的下方，并且位于电缆室D的后方。

具体地，该空气绝缘高压开关柜的各部件包括如下实施方案：

(1)仪表及机构室B分为仪表室B1和机构室B2两个独立的隔室，并且仪表室B1设于机构室B2的正上方；这不仅可以方便对机构室B2内的机构进行操作和维护，而且也方便了对仪表室B1内的仪表进行观察和调试。

(2)一次组合开关室C整体为密封气室，并且该密封气室内的充入气体为干燥空气，而该密封气室内气体的相对压力为0.01～0.04MPa，因此一次组合开关室C内的上母线2、隔离接地共用动触头31、隔离开关静触头32、接地开关静触头33、断路器4、下母线5、接地母线7等一次元件及这些元件间的电连接位置均处于微正压干燥空气的绝缘防护之下，这不仅能够克服现有技术中采用SF6气体作为外绝缘介质所存在的缺点，而且使一次组合开关室C内的主回路和接地回路均不会受到外部恶劣环境影响，能够在高海拔、严寒、潮湿、污秽等恶劣环境中更加安全可靠地工作，延长了一次组合开关室C内各元件的使用寿命。

(3)一次组合开关室C内的一次元件包括上母线2、三工位隔离接地开关、断路器4、下母线5和接地母线6，而该三工位隔离接地开关包括隔离接地共用动触头31、隔离开关静触头32和接地开关静触头33。一次组合开关室A的顶板上固定有上母线套管1，而一次组合开关室A与电缆室D之间的隔板上固定有下母线套管6。上母线2穿过上母线套管1伸入到一次组合开关室A内，并且与隔离开关静触头32电连接；接地母线7的一端与接地开关静触头33电连接，而接地母线7的另一端与固定在金属隔板上的接地螺栓8电连接；隔离接地共用动触头31与断路器4的输入端电连接，并且隔离接地共用动触头31在隔离开关静触头32与接地开关静触头33之间投切，从而实现隔离开关合闸或接地开关合闸操作；断路器4的输出端与下母线5电连接；下母线5穿过下母线套管6与电缆室D内的电缆电连接。

当隔离接地共用动触头31与隔离开关静触头32闭合时，隔离开关闭合，接地开关断开，上母线2连入主回路；当隔离接地共用动触头31与接地开关静触头33闭合时，接地开关闭合，隔离开关断开，断路器4被串联到了接地回路中，断路器4的真空灭弧室可以替代接地开关进行关合短路操作，这克服了接地开关不能多次快速关合接地电流以及关合短路后需要进行维修等缺点，延长了接地开关的使用寿命。需要说明的是，根据不同的电路需求，该空气绝缘高压开关柜可以将断路器替换为负荷开关。该三工位隔离接地开关的结构设计在保证隔离功能和接地功能不变的情况下，减少了连接部件，从而使各元件连接结构更加简洁、紧凑、可靠，而且体积更小。

(4)泄压室C设于一次组合开关室A的下方，并且一次组合开关室A与泄压室C之间的隔板上固定有用于对所述密封气室进行泄压的泄压装置9，这不仅可以方便泄压装置9的安装和检修，而且进一步提高了给一次组合开关室A泄压的便利性。

由此可见，本发明实施例所提供的单元柜式空气绝缘高压开关柜不仅结构合理、接线方式灵活、无温室气体排放、绿色环保、成本低廉，而且绝缘性能优异、对环境的适应能力强，能够使一次组合开关室内的主回路避免受到外部恶劣环境影响。

实施例2

如图3和图4所示，一种共箱柜式空气绝缘高压开关柜，其具体结构与实施例1基本类似，其主要区别是：一次组合开关室C内的主回路和接地回路均为两套，它们共用一个密封气室。

由此可见，本发明实施例所提供的共箱柜式空气绝缘高压开关柜不仅结构合理、接线方式灵活、无温室气体排放、绿色环保、成本低廉，而且绝缘性能优异、对环境的适应能力强，能够使一次组合开关室内的主回路避免受到外部恶劣环境影响。

综上所述，本发明不仅结构合理、接线方式灵活、无温室气体排放、绿色环保、成本低廉，而且绝缘性能优异、对环境的适应能力强，能够使一次组合开关室内的主回路避免受到外部恶劣环境影响。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种空气绝缘高压开关柜，包括：一次组合开关室、仪表及机构室和电缆室，一次组合开关室设有与高压开关柜外部连接的上母线和与电缆室连接的下母线，其特征在于，一次组合开关室整体为密封气室，并且该密封气室内的充入气体为干燥空气。

2.根据权利要求1所述的空气绝缘高压开关柜，其特征在于，密封气室内气体的相对压力为0.01～0.04MPa。

3.根据权利要求1或2所述的空气绝缘高压开关柜，其特征在于，还包括：泄压室；仪表及机构室设于一次组合开关室的前方，并且位于电缆室的上方；而泄压室设于一次组合开关室的下方，并且位于电缆室的后方；泄压室内设有用于对所述密封气室进行泄压的泄压装置。

4.根据权利要求1或2所述的空气绝缘高压开关柜，其特征在于，所述密封气室内的一次元件包括上母线、隔离开关、断路器、下母线、接地开关和接地母线；

一次组合开关室的顶板上设有上母线套管；一次组合开关室与电缆室之间的隔板上设有下母线套管；

上母线穿过上母线套管伸入到一次组合开关室内，并且与隔离开关的输入端电连接；隔离开关的输出端与断路器的输入端电连接，而断路器的输出端与下母线电连接；下母线穿过下母线套管与电缆室内的电缆电连接；

接地开关的输入端与隔离开关的输出端或断路器的输入端电连接，而接地母线与接地开关的输出端电连接。

5.根据权利要求4所述的空气绝缘高压开关柜，其特征在于，所述的隔离开关和接地开关为一体式的三工位隔离接地开关；

该三工位隔离接地开关包括：隔离接地共用动触头、隔离开关静触头和接地开关静触头；上母线与隔离开关静触头电连接，接地母线与接地开关静触头电连接，隔离接地共用动触头与断路器的输入端电连接，并且隔离接地共用动触头在隔离开关静触头与接地开关静触头之间投切。

6.根据权利要求1或2所述的空气绝缘高压开关柜，其特征在于，所述密封气室内的一次元件包括上母线、隔离开关、负荷开关、下母线、接地开关和接地母线；

一次组合开关室的顶板上设有上母线套管；一次组合开关室与电缆室之间的隔板上设有下母线套管；

上母线穿过上母线套管伸入到一次组合开关室内，并且与隔离开关的输入端电连接；隔离开关的输出端与负荷开关的输入端电连接，而负荷开关的输出端与下母线电连接；下母线穿过下母线套管与电缆室内的电缆电连接；

接地开关的输入端与隔离开关的输出端或负荷开关的输入端电连接，而接地母线与接地开关的输出端电连接。

7.根据权利要求6所述的空气绝缘高压开关柜，其特征在于，所述的隔离开关和接地开关为一体式的三工位隔离接地开关；

该三工位隔离接地开关包括：隔离接地共用动触头、隔离开关静触头和接地开关静触头；上母线与隔离开关静触头电连接，接地母线与接地开关静触头电连接，隔离接地共用动触头与负荷开关的输入端电连接，并且隔离接地共用动触头在隔离开关静触头与接地开关静触头之间投切。

8.根据权利要求1或2所述的空气绝缘高压开关柜，其特征在于，所述的仪表及机构室包括仪表室和机构室；仪表室设于机构室的正上方。