CN105826854B - 一种气体绝缘金属封闭开关设备 - Google Patents

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Abstract

一种气体绝缘金属封闭开关设备,设有母线室、断路器室和电缆室,母线室设有压力释压窗口(A)、断路器室设有压力释压窗口(B),释压窗口(A和B)都连通一向上泄压通道,泄压通道经顶盖泄压孔连通大气;顶盖泄压孔分出母线室压力释放口;母线室压力释压窗口外,设有一喇叭形压力释放通道;断路器室释压窗口外设有第一弯曲减力单向开封闭装置,电缆室设有泄压口,泄压口经第二弯曲减力单向开封闭装置后连通泄压通道;封闭装置结构为:覆盖在释压窗口或泄压口上、一边固定的盒或板,固定边之内的板面上,开有平行于固定边的多个弯曲减力方孔栅。本发明当其产生内部电弧时,开关柜相互独立隔室之间和相邻开关柜之间运行互不影响,设备安全可靠。

Description

一种气体绝缘金属封闭开关设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种气体绝缘金属封闭开关设备,具体涉及一种具有相互独立泄压通 道的气体绝缘金属封闭开关设备。
背景技术
[0002] 按照国家标准要求和用户的要求:应将IAC等级水平(内部故障电流大小和短路持 续时间)作为开关设备设计的关键指标,内部故障电弧允许持续时间应不小于0.5秒。断路 器室、母线室和电缆室均应设有独立的泄压通道和压力释放装置,压力释放装置喷口朝向 应避开巡视通道和其它设备。由于开关设备仅限于授权的人员可触及,开关柜的前面、后面 及侧面均布置有操作或维护通道,授权的人员可能触及开关柜的前面、后面及侧面,所以开 关柜的内部电弧防护等级(IAC级)宜选择AFLR。
[0003] 金属封闭开关设备和控制设备原则上应该能够防止发生内部故障,应该根据电网 的特性、运行规程和使用条件选择适当的开关设备;开关设备应按照制造厂的说明书进行 安装、运行和维护。由于高压开关柜本身的缺陷,或异常的工作条件,或误操作等原因,造成 内部的故障,可能引起内部电弧;当产生内部电弧时,不应伤及人,也不应影响相邻的高压 开关柜的运行;同时最大程度的减少本柜内其它运行隔室的影响。金属封闭开关设备和控 制设备的设计与结构必须考虑抗内部故障防护的技术,断路器室、母线室、电缆室设置独立 的压力释放通道,若产生内部故障电弧,气体可通过排气通道将压力释放;并要采取必要的 防护措施,保证人身安全。
[0004] 现有的气体绝缘金属封闭开关设备,在母线室设置了朝向柜体后方的释压窗口 A、 在断路器室设置了朝向柜体上方的释压窗口 B,释压窗口 A和B都直接连通一设在柜体后部 的向上的泄压通道,泄压通道经柜体顶部的顶盖泄压孔连通大气;电缆室则未设置伸入柜 顶的泄压通道。
[0005] 从设计的角度来讲,压力释放窗口是各隔室压力的安全保障,其功能类似于安全 阀,压力释放窗口的防爆膜在高于气箱一定数值的压力下爆破,以保护箱体本身不受压力 的损伤。
[0006] 参见图1,为现有的气体绝缘金属封闭开关设备,其柜体外壳一般采用敷铝锌钢板 折弯后用螺栓拴接而成,柜内一般分为:母线室1〇、断路器室4、电缆室1和仪表室7;母线室 10、断路器室4使用不锈钢板焊接而成,母线室、断路器室之间用不锈钢板和导电连接法兰 11隔开;三工位隔离开关及柜间母线安装于母线室,断路器的一次部分装于断路器室,断路 器上接线端子通过导电连接法兰与三工位隔离开关的接线端子相连接,断路器的下接线端 子与电流互感器13连接并延伸到出线电缆锥14;电缆通过出线电缆锥把电流输送到其他设 备,电缆经过的封闭隔室称之为电缆室1。
[0007] 这样一来,当断路器室产生内部电弧时,高温高压气体通过压力释放窗口B排出 后,当高温高压的部分气体通过顶盖的泄压孔不能及时排出时,会向下膨胀,高温高压的气 体会损坏母线室的压力释放窗口A,引起母线室故障;同样,当母线室产生内部电弧时,高压 气体通过压力释放窗口 A排出后,高温高压的气体通过顶盖的泄压孔不能及时排出时,会向 下膨胀,损坏断路器压力释放口B,引起断路器室故障。也即断路器室和母线室任何一个隔 室产生内部电弧时,都会相互影响,甚至会使事故范围进一步扩大,达不到设备快速维修和 快速恢复运行的目的。
[0008] 还有就是,当电缆室发生内部故障时,由于现有设备的电缆室未设置伸入柜顶的 泄压通道,高温高压的气体在电缆室膨胀,会损坏电缆室薄弱的环节;将高温高压的气体排 出电缆室,当高温高压的气体从电缆室后盖方向排出时,因电缆室后盖板位置较低,高温高 压的气体会伤及柜后维护通道的人员,存在安全隐患;如果高温高压的气体从电缆室向前 柜方向排出时,高温高压的气体会窜入前柜,进而损坏前柜断路器操动机构、隔离开关操动 机构及仪表室,造成二次线短路或引发火灾,高温高压的气体所产生的压力甚至可以冲开 前门,伤及柜前维护通道的人员,不能满足标准要求和用户要求,安全隐患更突出;甚至会 影响邻柜或整站开关柜的运行。
发明内容
[0009] 本发明所要解决的技术问题,就是提供一种气体绝缘金属封闭开关设备,当其产 生内部电弧时,相互独立的隔室之间和相邻的开关柜之间的运行互不影响,设备安全可靠。
[0010] 为解决上述技术问题,本发明采取的技术方案如下:
[0011] 一种气体绝缘金属封闭开关设备,其设有母线室、断路器室和电缆室,所述的母线 室设有母线室压力释压窗口(A)、断路器室设有断路器压力释压窗口(B),释压窗口(A和B) 都连通一向上的泄压通道,泄压通道经柜体顶部的顶盖泄压孔连通大气;其特征在于:所述 母线室、断路器室和电缆室直接采用分隔装置或借助封闭装置相互配合实现各自的泄压通 道相互独立,互不影响。
[0012] 所述的顶盖泄压孔分出一个母线室压力释放口;所述的母线室压力释压窗口 A外, 设有一喇叭形压力释放通道将母线室压力释压窗口 A直接导向所述的母线室压力释放口; 所述的断路器室释压窗口外设有第一弯曲减力单向开封闭装置,所述的电缆室设有泄压 口,泄压口经第二弯曲减力单向开封闭装置后连通所述泄压通道;
[0013] 所述的弯曲减力单向开封闭装置结构为:覆盖在所述释压窗口或泄压口上、一边 固定在所述设备柜体上的盒状或板状盖板,盖板固定边之内的板面上,开有平行于固定边 的一列多个弯曲减力方孔栅。
[0014] 所述的母线室压力释放口上,设有第三弯曲减力单向开封闭装置。
[0015] 所述的除去母线室压力释放口的顶盖泄压孔孔口上设有第四弯曲减力单向开封 闭装置。
[0016] 所述的全部顶盖泄压孔孔口设有支撑顶盖板,其为网状隔离栅,位于弯曲减力单 向开封闭装置之下。
[0017] 所述的所有通道全部为金属板金件,内部故障产生的电弧在最接近处触及压力释 放通道的金属板,可通过接地外壳将电弧快速引入大地。
[0018] 如此一来,母线室、断路器室、电缆室的泄压通道就是相互独立的,不影响开关柜 相互独立的隔室之间和相邻的开关柜之间的运行,各压力释放通道和防护盖板相互配合和 保护,满足了气体绝缘金属封闭开关设备内部故障防护的要求。
[0019] 当母线室发生内部故障时,喇叭形的压力释放通道直接将高压气体通过顶盖排出 柜外;母线室发生的内部故障对断路器室和电缆室无影响;当断路器室发生内部故障时,高 温高压的部分气体通过顶盖不能及时排出向下膨胀时,电缆室压力释放通道上设置的防护 板阻止了高温高压部分气体窜入电缆,起到保护电缆室的作用;喇叭形的压力释放通道保 护母线室的安全。当电缆室发生内部故障时,高温高压的气体通过顶盖不能及时排出时,防 护盒保护断路器室释压窗口的安全,防止断路器室的压力释放窗口在高温高压气体的冲击 下损坏;喇叭形的压力释放通道保护母线室的安全。
[0020] 母线室的泄压通道由喇叭形的母线室压力释放通道盖和安装在顶盖上的第三弯 曲减力单向开封闭装置组成,喇叭形的母线室压力释放通道盖具有向上引导气流的作用, 使高压气体快速上升,减少高压气体对压力释放通道盖的冲击,防止损坏和产生较大的变 形;第四弯曲减力单向开封闭装置上设置的弯曲减力方孔栅,在压力作用下快速打开,并向 需要弯曲的方向快速弯曲,快速释放母线室室内部故障产生的压力。
[0021]第一弯曲减力单向开封闭装置、第二弯曲减力单向开封闭装置、第三弯曲减力单 向开封闭装置和第四弯曲减力单向开封闭装置上设置的弯曲减力方孔栅,使他们向需要的 弯曲方向快速弯曲,快速释放各隔室内部故障产生的压力,弯曲减力方孔栅开孔尺寸统一、 易加工,变形后可快速恢复,可重复利用。
[0022] 支撑顶盖板上设置了网状隔离栅,网状隔离栅不影响各隔室压力的释放,当内部 故障可能损坏气体绝缘金属封闭开关设备内的元器件,在气体压力作用下从电缆室、母线 室的压力释放窗口A或断路器室的压力释放窗口B飞出,并沿着气流上升至顶盖,网状隔离 栅阻隔这些损坏元器件飞出柜外,有效保护内部故障时,损坏元器件飞出柜外对人和其他 物品的伤害。
[0023]所有通道全部为金属板金件,内部故障产生的电弧在最接近处触及压力释放通道 的金属板,可通过接地外壳将电弧快速引入大地。
[0024]作用过程:
[0025] 1当母线室发生内部故障时,母线室产生的高压气体通过压力释放窗口排出,在压 力释放窗口设置了喇叭形的压力释放通道,气体可通过该通道将压力释放,当高压气体上 升至顶盖时,顶盖上的第三弯曲减力单向开封闭装置在压力作用下快速打开,将压力从气 体绝缘金属封闭开关设备顶部释放;内部故障产生的电弧触及喇叭形的压力释放通道的金 属隔板时,可通过接地外壳快速引入大地,可将故障电弧限制在喇叭形的压力释放通道内。 第三弯曲减力封板,平时还可有防尘,防小动物进入的效果,提高整柜的防护等级性能。 [0026] 2当断路器室发生内部故障时,断路器室产生的高压气体通过压力释放窗口排出, 在压力释放窗口设置的压力释放通道防护盒快速打开,压力通过释放口排出当高压气体上 升至顶盖时,顶盖上的第四弯曲减力单向开封闭装置在压力作用下快速打开,将压力从气 体绝缘金属封闭开关设备顶部释放;内部故障产生的电弧触及压力释放通道防护盒的金属 板上时,可通过接地外壳快速引入大地。
[0027] 3当电缆室发生内部故障时,电缆室产生的高压气体通过柜后的压力释放通道排 出,在压力释放通道上设置的压力释放通道防护板在压力的作用下快速打开,压力通过释 放通道快速上升,当高压气体上升至顶盖时,顶盖上的盖板在压力作用下快速打开,将压力 从气体绝缘金属封闭开关设备顶部释放;内部故障产生的电弧触及压力释放通道的金属板 上时,可通过接地外壳快速引入大地。
[0028] 4当母线室发生内部故障时,喇叭形的压力释放通道直接将高压气体通过顶盖排 出柜外;母线室发生的内部故障对断路器室和电缆室无影响。当断路器室发生内部故障时, 高温高压的部分气体通过顶盖不能及时排出时,会向下膨胀时,压力释放通道上设置的防 护板阻止了高温高压部分气体窜入电缆时室,起到保护电缆室的作用;喇叭形的压力释放 通道保护母线室的安全。当电缆室发生内部故障时,高温高压的气体通过顶盖不能及时排 出时,防护盒保护断路器室释压窗口的安全,防止断路器室的压力释放窗口在高温高压气 体的冲击下损坏;喇叭形的压力释放通道保护母线室的安全。
[0029]本发明的有益效果是:
[0030]当任何高压隔室(断路器室、母线室、电缆室)产生内部电弧时,高温高压的气体在 压力释放通道的导流下全部从柜顶释放,不伤及人;同时保证断路器室、母线室、电缆室的 泄压通道是相互独立的,不影响开关柜相互独立的隔室之间和相邻的开关柜之间的运行, 保证设备的安全可靠;各压力释放通道和防护保护盖板相互配合,以最节约的材料和最小 的开关柜外形尺寸满足了气体绝缘金属封闭开关设备内部故障防护的要求。
[0031] 喇叭形的母线室压力释放通道盖具有向上引导气流的作用,使高压气体快速上 升,减少高压气体对压力释放通道盖的冲击,防止损坏和产生较大的变形。
[0032] 第一弯曲减力单向开封闭装置、第二弯曲减力单向开封闭装置、第三弯曲减力单 向开封闭装置及其他第四弯曲减力单向开封闭装置上设置的弯曲减力方孔栅,使他们向需 要的弯曲方向快速弯曲,快速释放各隔室内部故障产生的压力,弯曲减力方孔栅开孔尺寸 统一、易加工,变形后可快速恢复,可重复利用。
[0033]支撑顶盖板上设置了网状隔离栅,网状隔离栅不影响各隔室压力的释放,当内部 故障可能损坏气体绝缘金属封闭开关设备内的元器件,在气体压力作用下从电缆室、母线 室的压力释放窗口A或断路器室的压力释放窗口B飞出,并沿着气流上升至顶盖,网状隔离 栅阻隔这些损坏元器件飞出柜外,有效保护内部故障时,损坏元器件飞出柜外对人和其他 物品的伤害。
附图说明
[0034]图1:现有技术的气体绝缘金属封闭开关设备装配示意图;
[0035]图2:本发明的具有独立压力释放通道的气体绝缘金属封闭开关设备;
[0036] 图3:本发明设备的母线室泄压示意图;
[0037]图4:本发明设备的断路器室泄压示意图;
[0038]图5:本发明设备的电缆室泄压示意图;
[0039]图6-1:本发明设备的母线室压力释放通道主视图;
[0040]图6-2:本发明设备的母线室压力释放通道左视图;
[0041]图6-3:本发明设备的母线室压力释放通道俯视图;
[0042]图7-1:本发明设备的第一弯曲减力单向开封闭装置俯视图;
[0043]图7-2:本发明设备的第一弯曲减力单向开封闭装置左视图;
[0044]图7-3:本发明设备的第一弯曲减力单向开封闭装置俯视图;
[0045]图8-1:本发明设备的第二弯曲减力单向开封闭装置俯视图;
[0046] 图8-2:本发明设备的第二弯曲减力单向开封闭装置左视图;
[0047] 图9-1:本发明设备的第三弯曲减力单向开封闭装置左视图;
[0048] 图9-2:本发明设备的第三弯曲减力单向开封闭装置附视图;
[0049] 图10-1:本发明设备的第四弯曲减力单向开封闭装置附视图;
[0050] 图10-2:本发明设备的第四弯曲减力单向开封闭装置左视图;
[0051] 图11 -1:本发明设备的支撑顶盖板俯视图;
[0052] 图11 -2:本发明设备的支撑顶盖板左视图;
[0053]图11-3:本发明设备的支撑顶盖板主视图。
[0054]图中附图标记表示:1-电缆室,2-电缆室前盖板,3-前柜,4-断路器室,5-断路器操 动机构,6-隔离开关操动机构,7-仪表室,8-连接母线,9-三工位开关,1〇-母线室,1卜导电 连接法兰,12-断路器,13-电流互感器,14-出线电缆锥,15-电缆,16-电缆室后盖板,
[0055] 21-第三弯曲减力单向开封闭装置,22-第四弯曲减力单向开封闭装置,23-支撑顶 盖板,24-母线室压力释放通道,25-断路器室释放压力通道,26-第一弯曲减力单向开封闭 装置,27-第二弯曲减力单向开封闭装置,28-电缆室压力释放通道,A-母线室压力释放窗 口,B-断路器室压力释放窗口。
具体实施方式
[0056]下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
[0057]如图2至图11所示,本发明的气体绝缘金属封闭开关设备实施例,其设有母线室 10、断路器室4和电缆室1。母线室10设有母线室压力释压窗口 A、断路器室设有断路器压力 释压窗口 B,释压窗口 A和B都连通一向上的泄压通道,泄压通道经柜体顶部的顶盖泄压孔连 通大气。
[0058] 参见图2和图6-1至图6-3,在顶盖泄压孔分出一个母线室压力释放口,而母线室压 力释压窗口 A外,设有一喇叭形压力释放通道24将母线室压力释压窗口 A直接导向母线室压 力释放口。
[0059] 在断路器室释压窗口B外设有第一弯曲减力单向开封闭装置26,电缆室1设有泄压 口,泄压口经第二弯曲减力单向开封闭装置27后连通前述的泄压通道。
[0060] 参见图7-1至图10-2,各弯曲减力单向开封闭装置结构为:覆盖在释压窗口或泄压 口上、一边固定在设备柜体上的盒状或板状盖板,盖板固定边之内的板面上,开有平行于固 定边的一列多个弯曲减力方孔栅。
[0061] 在母线室压力释放口上,设有第三弯曲减力单向开封闭装置21,在除去母线室压 力释放口的顶盖泄压孔孔口上设有第四弯曲减力单向开封闭装置22,全部顶盖泄压孔孔口 设有支撑顶盖板23,其为网状隔离栅。
[0062]当母线室10发生内部故障时,母线室产生的高压气体通过压力释放窗口 A排出后, 在压力释放窗口 A外侧设置了喇叭形的母线室压力释放通道盖24,可通过该通道将压力释 放,喇叭形的母线室压力释放通道盖24具有向上引导气流的作用,使高压气体快速上升,减 少高压气体对压力释放通道盖的冲击,防止损坏和产生较大的变形。当高压气体上升至支 撑顶盖板23时,安装与支撑顶盖板23上的第三弯曲减力单向开封闭装置21在压力作用下快 速打开,将压力从气体绝缘金属封闭开关设备顶部释放,如图3母线室泄压示意图所示。第 三弯曲减力单向开封闭装置21设置的弯曲减力方孔栅使其快速弯曲,快速释放母线室的压 力。
[0063]当断路器室4发生内部故障时,断路器室产生的高压气体通过压力释放窗口 B排 出,在压力释放窗口B处设置的压力释放通道防护盒20快速打开,压力通过释放口排出,当 高压气体上升至支撑顶盖板23时,安装与支撑顶盖板23上的第四弯曲减力单向开封闭装置 22在压力作用下快速打开,将压力从气体绝缘金属封闭开关设备顶部释放,如图4断路器室 泄压示意图所示。第四弯曲减力单向开封闭装置22设置的弯曲减力方孔栅使其快速弯曲, 快速释放断路器室的压力。
[0064]当电缆室1发生内部故障时,电缆室1产生的高压气体通过柜后的电缆室压力释放 通道28排出,在电缆室压力释放通道28上设置的压力释放通道防护板27快速打开,压力通 过释放通道快速上升,当高压气体上升至支撑顶盖板23时,安装与支撑顶盖板23上的第四 弯曲减力单向开封闭装置22在压力作用下快速打开,将压力从气体绝缘金属封闭开关设备 顶部释放;如图5电缆室泄压示意图所示;压力释放通道防护板27、第三弯曲减力单向开封 闭装置22设置的弯曲减力方孔栅使其快速弯曲,快速释放母线室的压力;
[0065] 当母线室10发生内部故障时,喇叭形的母线室压力释放通道盖24直接将高压气体 通过顶盖排出柜外;母线室发生的内部故障对断路器室4和电缆室1无影响。当断路器室4发 生内部故障时,高温高压的部分气体通过支撑顶盖板23和安装与支撑顶盖板23上的第三弯 曲减力单向开封闭装置21不能及时排出而向下膨胀时,压力释放通道28上设置的压力释放 通道防护板27阻止高温高压部分气体窜入电缆室时,并具有向上引导气流的作用,起到保 护电缆室1的作用;喇叭形的压力释放通道盖24保护母线室的安全。当电缆室1发生内部故 障时,高温高压的气体通过支撑顶盖板23和安装与支撑顶盖板23上的第三弯曲减力单向开 封闭装置21不能及时排出而膨胀时,第一弯曲减力单向开封闭装置保护断路器室释压窗口 的安全,防止断路器室4的压力释放窗口在高温高压气体的冲击下损坏;同样喇叭形的压力 释放通道盖24保护母线室10的安全。故产生内部电弧时,高温高压的气体在压力释放通道 的导流下全部从柜顶释放,不伤及人,同时保证断路器室4、母线室10、电缆室1的释压通道 相互独立的,不影响开关柜相互独立的隔室之间和相邻的开关柜之间的运行,保证设备的 安全可靠。所有通道全部为金属零部件,内部故障产生的电弧触及压力释放通道的金属板 上时,可通过接地外壳快速引入大地。
[0066]如图6、图7、图8、图9、图10、图11所示,为各金属零部件的附图说明:
[G067] 如图6所示,母线室压力释放通道盖,为喇叭形的压力释放通道,喇叭形斜边具有 向上引导气流的作用,使高压气体快速上升,减少高压气体对压力释放通道盖的冲击,防止 损坏和产生较大的变形。
[0068]如图7、图8、图9、图10所示,各盖板设置的弯曲减力方孔栅使其快速弯曲,快速释 放内部故障产生的电弧及压力,并可以快速恢复原状,重复使用。
[0069]如图11所示,支撑顶盖板上设置了网状隔离栅,网状隔离栅不影响各隔室压力的 释放,当内部故障可能损坏气体绝缘金属封闭开关设备内的元器件,在气体压力作用下从 电缆室、母线室的压力释放窗口 A或断路器室的压力释放窗口 B飞出,并沿着气流上升至顶 盖,网状隔离栅阻隔这些损坏元器件等飞出柜外,有效保护内部故障时,损坏元器件飞出柜 外对人和其他物的伤害。

Claims (5)

1. 一种气体绝缘金属封闭开关设备,其设有母线室、断路器室和电缆室,所述的母线室 设有母线室压力释压窗口(A)、断路器室设有断路器压力释压窗口(B),母线室压力和断路 器压力释压窗口(A和B)都连通一向上的泄压通道,泄压通道经柜体顶部的顶盖泄压孔连通 大气;其特征在于:所述母线室、断路器室和电缆室直接采用分隔装置或借助封闭装置相互 配合实现各自的泄压通道相互独立,互不影响; 所述的顶盖泄压孔分出一个母线室压力释放口;所述的母线室压力释压窗口(A)外,设 有一喇叭形压力释放通道形成分隔装置,将母线室压力释压窗口(A)直接导向所述的母线 室压力释放口;所述的断路器室释压窗口外设有第一弯曲减力单向开封闭装置,所述的电 缆室设有泄压口,泄压口经第二弯曲减力单向开封闭装置后连通所述泄压通道;所述的第 一弯曲减力单向开封闭装置结构为:覆盖在所述释压窗口或泄压口上、一边固定在所述设 备柜体上的盒状或板状盖板,盖板固定边之内的板面上,开有平行于固定边的一列多个弯 曲减力方孔栅。
2. 根据权利要求1所述的气体绝缘金属封闭开关设备,其特征是:所述的母线室压力释 放口上,设有第三弯曲减力单向开封闭装置。
3. 根据权利要求2所述的气体绝缘金属封闭开关设备,其特征是:除去母线室压力释放 口的顶盖泄压孔孔口上设有第四弯曲减力单向开封闭装置。
4. 根据权利要求3所述的气体绝缘金属封闭开关设备,其特征是:全部顶盖泄压孔孔口 设有支撑顶盖板,其为网状隔离栅,位于弯曲减力单向开封闭装置之下。
5. 根据权利要求4所述的气体绝缘金属封闭开关设备,其特征是:所有通道全部为金属 钣金件。
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