CN106549329B - 双密封全工况户外金属封闭开关设备 - Google Patents

Abstract

双密封全工况户外金属封闭开关设备属于机电设备技术领域，包括高防护双层保温的金属外壳、双密封环保气体绝缘环网开关、空气循环系统、加热除湿系统，所述高防护双层保温的金属外壳为双层壳体结构，双层壳体之间填充有防火阻燃板；所述双密封环保气体绝缘环网开关包括一层密封气室、二层密封气室、二次控制终端设备、电缆进线防护装置和全工况电流互感器。本发明解决了现有的户外金属封闭开关设备不能有效防止潮气、污秽、冰霜、盐雾对内部的环网开关的侵蚀；绝缘急速降低，电场分布逐渐裂化，出现绝缘击穿，出现相间短路、内部燃弧的故障，最终会导致设备爆炸等技术问题。

Description

双密封全工况户外金属封闭开关设备

技术领域

本发明属于机电设备技术领域，特别是涉及到一种双密封全工况户外金属封闭开关设备。

背景技术

在目前的供电电器行业中，户外金属封闭开关设备，如户外开关站及电缆分支箱等开关设备由两部分构成，其一是采用不锈钢、冷轧钢板喷涂、GRC的金属外壳，其二是在金属外壳内部安装采用六氟化硫绝缘的环网开关或空气绝缘的环网开关，由金属外壳对安装在内部的六氟化硫绝缘的环网开关或空气绝缘的环网开关进行防护，在目前的电力系统中得到广泛的使用和推广，由于此类户外金属封闭开关设备安装在户外，根据不同的使用地点、环境条件，此类设备仍然存在着许多缺陷：

一、金属外壳不能做到有效防护：

采用不锈钢、冷轧钢板喷涂、GRC的金属外壳对内部的六氟化硫绝缘的环网开关或空气绝缘的环网开关进行防护，不能有效防止潮气、污秽、冰霜、盐雾对内部的环网开关的侵蚀，当户外金属封闭开关设备安装在潮气较重的使用环境条件下，在潮气、污秽、冰霜、盐雾等各类条件因素的长期作用过程中，不断地对户外金属封闭开关设备中的各类环网开关的操作机构、开关外壳、二次控制回路部分进行不断的侵蚀使操作机构生锈从而动作不灵活，不能进行可靠合闸与分闸操作；若出现故障，开关无法分闸，将会造成设备爆炸的危险；开关外壳腐蚀从而外部涂层脱落生锈；二次控制回路中的辅助开关、端子、保护装置、继电器和接触器触点生锈粘连从而出现开关误动作；环网开关的绝缘急速降低，电场分布逐渐裂化，出现绝缘击穿的事故；六氟化硫在经过开断后，在电弧的作用下会产生剧毒物质，六氟化硫自身具有大气污染，其危害是二氧化碳的23900倍，对大气具有破坏作用，并且危及运行人员生命安全。

二、户外金属封闭开关设备内部的各类环网开关自身密封、防护能力差。

采用六氟化硫绝缘的环网开关或空气绝缘的环网开关安装在户外金属封闭开关设备外壳中，这两种环网开关都有自身的密封和防护缺陷：

六氟化硫绝缘的环网开关采用不锈钢气室，将带电体一次密封在不锈钢气室中，操作机构、二次控制部分裸露在外部，容易受外界环境的影响，在潮气较重时，机构会生锈使其动作不灵。

空气绝缘的环网开关中带电体则裸露在空气中，运行人员容易触及带电体，并且如果在导电件上附着凝露、冰霜、污秽时，绝缘会急速降低。绝缘急速降低，电场分布逐渐裂化，出现绝缘击穿，出现相间短路、内部燃弧的故障，最终会导致设备爆炸。

这两点原因是上述第一条问题中，除采用不锈钢、冷轧钢板喷涂、GRC的金属外壳造成的影响以外，另一根本原因之一。

三、户外金属封闭开关设备内部空气循环较差

若户外金属封闭开关设备的外壳内部进入潮气、灰尘时，外壳内部不能进行有效的气体循环，使潮气及灰尘集中在外壳内部越积越多，造成绝缘性能下降，对设备进行腐蚀越来越严重、绝缘下降的后果。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种双密封全工况户外金属封闭开关设备用来解决现有的户外金属封闭开关设备不能有效防止潮气、污秽、冰霜、盐雾对内部的环网开关的侵蚀；当户外金属封闭开关设备安装在潮气较重的使用环境条件下，在潮气、污秽、冰霜、盐雾等各类条件因素的长期作用过程中，不断地对户外金属封闭开关设备中的各类环网开关的操作机构、开关外壳、二次控制回路部分进行不断的侵蚀；绝缘急速降低，电场分布逐渐裂化，出现绝缘击穿，出现相间短路、内部燃弧的故障，最终会导致设备爆炸等技术问题。

双密封全工况户外金属封闭开关设备，包括高防护双层保温的金属外壳、双密封环保气体绝缘环网开关、空气循环系统和加热除湿系统，所述高防护双层保温的金属外壳为双层壳体结构，双层壳体之间填充有防火阻燃板，高防护双层保温的金属外壳的底部与外接电缆连接，高防护双层保温的金属外壳上设置有活门；所述活门上设置有位置传感器；所述位置传感器与空气循环系统连接；所述空气循环系统上设置有湿度采集器，空气循环系统固定安装在高防护双层保温的金属外壳的内层框架上，空气循环系统的出风管通过高防护双层保温的金属外壳上的通孔与大气连通，空气循环系统的进风管通过高防护双层保温的金属外壳上的通孔与大气连通，空气循环系统的进风管上设置有加热除湿循环装置；

所述双密封环保气体绝缘环网开关固定安装在高防护双层保温的金属外壳的内部，双密封环保气体绝缘环网开关包括一层密封气室、二层密封气室、二次控制终端设备、电缆进线防护装置和全工况电流互感器；所述一层密封气室为密闭壳体结构，一层密封气室内部固定安装有一次带电体、绝缘和开断部件，一层密封气室内部充注有相对压力0.04Mpa的环保气体，一层密封气室的外部固定安装有指示气体压力的密度继电器；所述密度继电器与一层密封气室的内部连接；所述二层密封气室为密闭壳体结构，二层密封气室内固定安装有操作机构和控制回路模块，二层密封气室的外侧壁上固定安装有检修板和指示气体压力的指示器；所述操作机构的手动操作轴位于检修板上并且操作机构的手动操作轴通过唇型骨架密封圈与检修板连接，操作机构与密度继电器连接；所述指示器与二层密封气室的内部连接；所述控制回路模块固定安装在二层密封气室的内部，控制回路模块包括辅助端子、继电器和低压熔断器，控制回路模块的外部涂覆有硅橡胶层，控制回路模块与引线装置连接；所述二次控制终端设备固定安装在二层密封气室的内部，二次控制终端设备与引线装置连接；所述引线装置通过密封圈与二层密封气室的侧壁连接；所述电缆进线防护装置包括防火泥层和金属罩；所述防火泥层包裹并完全覆盖在外接电缆与高防护双层保温的金属外壳的接口处；所述金属罩固定安装在防火泥层的外部，金属罩与外接电缆的外部连接；

所述全工况电流互感器套装在外接电缆的外部，全工况电流互感器的导线与内部线圈连接。

所述高防护双层保温的金属外壳与活门之间设置有骨架密封条。

所述环保气体为氮气或压缩空气。

所述二次控制终端设备为军品级二次控制终端设备。

所述全工况电流互感器的导线与内部线圈的连接点外部包裹有环氧树脂层。

所述金属罩与外接电缆的接口处通过抱紧绝缘胶套密封。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

高防护双层保温的金属外壳，具有防腐蚀、高强度等优点，其分为内外两层，两层之间采用防火阻燃板填充，用于满足设备整体的防火及保温要求。高防护双层保温的金属外壳上所有可开启的活门采用骨架密封条进行密封，并且辅助双层结构设计可有效防止雨水、冰霜、凝露对内部的侵蚀和破坏作用，外接电缆连接处采用双层防护，第一层防护采用防火泥层进行封堵，进行初级防护，第二层防护采用金属罩，金属罩与电缆之间通过抱紧绝缘胶密封，绝缘罩与金属外壳底部采用密封圈密封，通过这两种方式实现外接电缆进线处的密封防护。

空气循环系统采用感应式自启动，系统的抽风孔将外壳内部的气体排至外部，进风孔通过加热除湿循环装置将外部的空气干燥后引进外壳内部。

加热除湿系统安装在双密封环保气体绝缘环网开关的电缆室内，通过湿度采集器感应电缆室水分含量，酌情启动进行加热除湿工作。

一层密封气室将一次带电体、绝缘和开断部件密封在气室中，内部充注相对压力0.04Mpa的环保气体，作为绝缘和开断介质，对大气无污染，外部安装有指示气体压力的密度继电器。操作机构和控制回路模块密封在二次密封气室中进行密封，内部充注与外界大气条件等压的干燥空气，气室内外实现等压力。

控制回路模块外部采用硅橡胶灌封，防止潮气对二次部件的侵蚀。二次控制终端采用军品级设计要求，采用密封结构，外界潮气等破坏因素不会对其内部进行破坏，使用温度范围在-40℃～60℃之间，为双密封环保气体绝缘环网开关实现全工况可靠运行和保护。

全工况电流互感器自身的导线直接与内部线圈相连接，通过环氧树脂将连接点进行包裹和密封，防止外界凝露等因素对导线连接点的腐蚀，从而避免了二次导线放电和电阻增大的现象。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明双密封全工况户外金属封闭开关设备的结构示意图。

图2为本发明双密封全工况户外金属封闭开关设备的侧视结构示意图。

图3为本发明双密封全工况户外金属封闭开关设备中双密封环保气体绝缘环网开关的结构示意图。

图4为本发明双密封全工况户外金属封闭开关设备中双密封环保气体绝缘环网开关的侧视结构示意图。

图5为本发明双密封全工况户外金属封闭开关设备中控制回路模块及操作机构的安装示意图。

图6为本发明双密封全工况户外金属封闭开关设备中控制回路模块的结构示意图。

图7为本发明双密封全工况户外金属封闭开关设备中电缆进线防护装置的结构示意图。

图中1-高防护双层保温的金属外壳、2-双密封环保气体绝缘环网开关、3-空气循环系统、4-加热除湿系统、5-外接电缆、201-一层密封气室、202-二层密封气室、203-二次控制终端设备、204-电缆进线防护装置、205-全工况电流互感器、206-密度继电器、207-操作机构、208-控制回路模块、209-检修板、210-引线装置、2081-辅助端子、2082-继电器、2083-低压熔断器、2041-防火泥层、2042-金属罩。

具体实施方式

如图所示，双密封全工况户外金属封闭开关设备，包括高防护双层保温的金属外壳1、双密封环保气体绝缘环网开关2、空气循环系统3和加热除湿系统4，所述高防护双层保温的金属外壳1为双层壳体结构，双层壳体之间填充有防火阻燃板，高防护双层保温的金属外壳1的底部与外接电缆5连接，高防护双层保温的金属外壳1上设置有活门；所述活门上设置有位置传感器；所述位置传感器与空气循环系统3连接；所述空气循环系统3上设置有湿度采集器，空气循环系统3固定安装在高防护双层保温的金属外壳1的内层框架上，空气循环系统3的出风管通过高防护双层保温的金属外壳1上的通孔与大气连通，空气循环系统3的进风管通过高防护双层保温的金属外壳1上的通孔与大气连通，空气循环系统3的进风管上设置有加热除湿循环装置；

所述双密封环保气体绝缘环网开关2固定安装在高防护双层保温的金属外壳1的内部，双密封环保气体绝缘环网开关2包括一层密封气室201、二层密封气室202、二次控制终端设备203、电缆进线防护装置204和全工况电流互感器205；所述一层密封气室201为密闭壳体结构，一层密封气室201内部固定安装有一次带电体、绝缘和开断部件，一层密封气室201内部充注有相对压力0.04Mpa的环保气体，一层密封气室201的外部固定安装有指示气体压力的密度继电器206；所述密度继电器206与一层密封气室201的内部连接；所述二层密封气室202为密闭壳体结构，二层密封气室202内固定安装有操作机构207和控制回路模块208，二层密封气室202的外侧壁上固定安装有检修板209和指示气体压力的指示器；所述操作机构207的手动操作轴位于检修板209上并且操作机构207的手动操作轴通过唇型骨架密封圈与检修板209连接，操作机构207与密度继电器206连接；所述指示器与二层密封气室202的内部连接；所述控制回路模块208固定安装在二层密封气室202的内部，控制回路模块208包括辅助端子2081、继电器2082和低压熔断器2083，控制回路模块208的外部涂覆有硅橡胶层，控制回路模块208与引线装置连接；所述二次控制终端设备203固定安装在二层密封气室202的内部，二次控制终端设备203与引线装置210连接；所述引线装置210通过密封圈与二层密封气室202的侧壁连接；所述电缆进线防护装置204包括防火泥层2041和金属罩2042；所述防火泥层2041包裹并完全覆盖在外接电缆5与高防护双层保温的金属外壳1的接口处；所述金属罩2042固定安装在防火泥层2041的外部，金属罩2042与外接电缆5的外部连接；

所述全工况电流互感器205套装在外接电缆5的外部，全工况电流互感器205的导线与内部线圈连接。

所述高防护双层保温的金属外壳1与活门之间设置有骨架密封条。

所述环保气体为氮气或压缩空气。

所述二次控制终端设备203为军品级二次控制终端设备。

所述全工况电流互感器205的导线与内部线圈的连接点外部包裹有环氧树脂层。

所述金属罩2042与外接电缆5的接口处通过抱紧绝缘胶套密封。

主要部件描述：

一：高防护双层保温的金属外壳1

高防护双层保温的金属外壳1采用优质304不锈钢板加工制成，具有防腐蚀、高强度等优点，外壳分为内外两层，两层之间采用防火阻燃板填充，用于满足设备整体的防火及保温要求。金属外壳上所有可开启的活门采用骨架密封条进行密封，并且辅助双层结构设计可有效防止雨水、冰霜、凝露对内部的侵蚀和破坏作用。

二：空气循环系统3

空气循环系统3安装在高防护双层保温的金属外壳1的内部，固定在双层外壳内层框架上，当双密封全工况户外金属封闭开关设备现场安装调试完毕后，关闭高防护双层保温的金属外壳1的可开启的活门，空气循环系统3通过位置传感器感应到活门已经关闭，视为设备处于带电运行状态，这时自动启动空气循环系统3，系统的出风孔将外壳内部的气体排至外部，进风孔通过加热除湿系统4将外部的空气干燥后引进外壳内部，当空气循环系统3上的湿度采集器感应到外壳内部空气水分含量满足运行要求时，自动停止空气循环，这样保证外壳内部不会产生凝露、污秽及冰霜。

三：加热除湿系统4

加热除湿系统4安装在双密封环保气体绝缘环网开关2的电缆室内，通过湿度采集器感应电缆室水分含量，酌情启动进行加热除湿工作，在电缆表面不会出现冰霜及凝露。

四：一层密封气室201：

一层密封气室201采用优质304不锈钢板材，利用机械手自动焊接技术，将一次带电体、绝缘和开断部件密封在一层密封气室201中，内部充注相对压力0.04Mpa的环保气体，作为绝缘和开断介质，对大气无污染，外部安装有指示气体压力的密度继电器206，用于直观的观测一层密封气室201内部的气体密度及含量，在一层密封气室201外部触及不到任何带电体及带电部件，做到真正意义上的全密封、全绝缘、环保。

五：二层密封气室202

二层密封气室202采用不锈钢板一次焊接成型，将操作机构207和控制回路模块208密封在二层密封气室202中。二层密封气室202内部充注与外界大气条件等压的干燥空气，通过内外等压，防止外界潮气进入二层密封气室202；

控制回路模块208采用控制模块结构，将辅助端子2081、继电器2082、低压熔断器2083密封在控制模块中，外部采用硅橡胶灌封，防止潮气等对二次部件的侵蚀，控制回路模块208的连线与军品级的二次控制终端设备203的连线均需通过带有密封圈的引线装置210引出至二层密封气室202；

在二层密封气室202外壁对应内部操作机构207和控制回路模块208的位置处安装有检修板209，操作机构207的手动操作轴在检修板209上可进行手动操作，用于手动操作开关的合分闸操作，操作轴与检修板209之间采用唇型骨架密封圈进行轴向密封，防止二次密封气室202的气体泄漏，检修板209与二次密封气室202采用O型密封圈进行密封，二次密封气室202安装有指示气体压力的指示器，用于直观的观测气室内部的气体密度及含量。

六：军品级的二次控制终端设备203

二次控制终端设备203采用军品级设计要求，二次控制终端设备203自身采用密封结构，外界潮气等破坏因素不会对其内部进行破坏，使用温度范围在-40℃～60℃之间，为双密封环保气体绝缘环网开关2实现全工况可靠运行和保护。

七：电缆进线防护装置204

双密封环保气体绝缘环网开关2的外接电缆5接入需经过高防护双层保温的金属外壳1的底部，这样就会出现开孔处的密封问题，密封不严会使金属外壳内部的潮气和污秽严重，为避免这一现象，在开孔处进行特殊防护处理，第一层防护采用防火泥层2041进行封堵，进行初级防护，第二层防护采用金属罩2042，金属罩2042与外接电缆5之间通过抱紧绝缘胶套密封，绝缘罩2042与高防护双层保温的金属外壳1的底部采用密封圈密封，通过这两种方式实现外接电缆5进线处的密封防护。

八：全工况电流互感器205

电流互感器同样采用全工况设计方式，全工况电流互感器205自身的导线直接与内部线圈相连接，通过环氧树脂将连接点进行包裹和密封，防止外界凝露等因素对导线连接点的腐蚀，从而避免了二次导线放电和电阻增大的现象。

双密封环保气体绝缘环网开关2采用环保型气体作为绝缘和开断介质，对大气无污染，可回收利用，并且保障了运行人员的安全。

Claims (6)

1.双密封全工况户外金属封闭开关设备，其特征是：包括高防护双层保温的金属外壳(1)、双密封环保气体绝缘环网开关(2)、空气循环系统(3)和加热除湿系统(4)，所述高防护双层保温的金属外壳(1)为双层壳体结构，双层壳体之间填充有防火阻燃板，高防护双层保温的金属外壳(1)的底部与外接电缆(5)连接，高防护双层保温的金属外壳(1)上设置有活门；所述活门上设置有位置传感器；所述位置传感器与空气循环系统(3)连接；所述空气循环系统(3)上设置有湿度采集器，空气循环系统(3)固定安装在高防护双层保温的金属外壳(1)的内层框架上，空气循环系统(3)的出风管通过高防护双层保温的金属外壳(1)上的通孔与大气连通，空气循环系统(3)的进风管通过高防护双层保温的金属外壳(1)上的通孔与大气连通，空气循环系统(3)的进风管上设置有加热除湿循环装置；

所述双密封环保气体绝缘环网开关(2)固定安装在高防护双层保温的金属外壳(1)的内部，双密封环保气体绝缘环网开关(2)包括一层密封气室(201)、二层密封气室(202)、二次控制终端设备(203)、电缆进线防护装置(204)和全工况电流互感器(205)；所述一层密封气室(201)为密闭壳体结构，一层密封气室(201)内部固定安装有一次带电体、绝缘和开断部件，一层密封气室(201)内部充注有相对压力0.04Mpa的环保气体，一层密封气室(201)的外部固定安装有指示气体压力的密度继电器(206)；所述密度继电器(206)与一层密封气室(201)的内部连接；所述二层密封气室(202)为密闭壳体结构，二层密封气室(202)内固定安装有操作机构(207)和控制回路模块(208)，二层密封气室(202)的外侧壁上固定安装有检修板(209)和指示气体压力的指示器；所述操作机构(207)的手动操作轴位于检修板(209)上并且操作机构(207)的手动操作轴通过唇型骨架密封圈与检修板(209)连接，操作机构(207)与密度继电器(206)连接；所述指示器与二层密封气室(202)的内部连接；所述控制回路模块(208)固定安装在二层密封气室(202)的内部，控制回路模块(208)包括辅助端子(2081)、继电器(2082)和低压熔断器(2083)，控制回路模块(208)的外部涂覆有硅橡胶层，控制回路模块(208)与引线装置连接；所述二次控制终端设备(203)固定安装在二层密封气室(202)的内部，二次控制终端设备(203)与引线装置(210)连接；所述引线装置(210)通过密封圈与二层密封气室(202)的侧壁连接；所述电缆进线防护装置(204)包括防火泥层(2041)和金属罩(2042)；所述防火泥层(2041)包裹并完全覆盖在外接电缆(5)与高防护双层保温的金属外壳(1)的接口处；所述金属罩(2042)固定安装在防火泥层(2041)的外部，金属罩(2042)与外接电缆(5)的外部连接；

所述全工况电流互感器(205)套装在外接电缆(5)的外部，全工况电流互感器(205)的导线与内部线圈连接。

2.根据权利要求1所述的双密封全工况户外金属封闭开关设备，其特征是：所述高防护双层保温的金属外壳(1)与活门之间设置有骨架密封条。

3.根据权利要求1所述的双密封全工况户外金属封闭开关设备，其特征是：所述环保气体为氮气或者压缩空气。

4.根据权利要求1所述的双密封全工况户外金属封闭开关设备，其特征是：所述二次控制终端设备(203)为军品级二次控制终端设备。

5.根据权利要求1所述的双密封全工况户外金属封闭开关设备，其特征是：所述全工况电流互感器(205)的导线与内部线圈的连接点外部包裹有环氧树脂层。

6.根据权利要求1所述的双密封全工况户外金属封闭开关设备，其特征是：所述金属罩(2042)与外接电缆(5)的接口处通过抱紧绝缘胶套密封。