CN108376626B - 控制柜及使用该控制柜的gis设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控制柜及使用该控制柜的GIS设备。GIS设备包括GIS壳体和设于GIS壳体内的灭弧室，灭弧室内布置有动触头和静触头，GIS壳体外部设有控制柜，控制柜包括柜体，柜体内集成有磁力操动机构、为磁力操动机构供电的储能单元和控制储能单元供电量的控制单元，所述磁力操动机构具有可由柜体内导向移动穿出并通过传动机构与动触头相连的动力输出杆，磁力操动机构包括与动力输出杆相连并在通电后带动动力输出杆直动的电磁线圈。本发明中将磁力操动机构、储能单元和控制单元集成于一个柜体内，减小了GIS设备的横向尺寸和占地面积，使GIS设备整体更加集成化和紧凑化。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制柜及使用该控制柜的GIS设备。
背景技术
随着国家城市化进程的不断推进，人们对于电量的需求越来越大，GIS设备以其结构紧凑，布置合理，占地面积小，易于实现智能化受到越来越多用户的青睐。
目前，GIS设备中使用的操动机构通常是弹簧机构、液压机构和气动机构，这些操动机构的结构复杂，零部件较多，随着使用时间的延长，GIS设备暴露的问题越来越多。各类事故中以液压机构的漏油、气动机构的漏气和弹簧机构的脱扣故障为主，降低了GIS设备的可靠性。同时，由于弹簧机构、液压机构和气动机构等的运动部件较多，运动分散性大（每次分合闸所用时间的差值较大），实现智能化难度较大。现有技术中的操动机构及操动机构的控制单元均分体横向间隔设置，造成GIS设备中操动机构和控制单元的尺寸较大，加大GIS设备的占地面积，不利于紧凑化设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑的控制柜，以解决现有技术中操动机构与控制单元分体设置而导致GIS设备占地较大的问题，还提供使用该控制柜的GIS设备。
为实现上述目的，本发明控制柜的技术方案是：
控制柜的方案一：一种控制柜，包括柜体，柜体具有用于安装在GIS壳体上的安装部，柜体内集成有磁力操动机构、为磁力操动机构供电的储能单元和控制储能单元供电量的控制单元，所述磁力操动机构具有可由柜体内导向移动穿出并与对应的动触头传动相连的动力输出杆，磁力操动机构包括与动力输出杆相连并在通电后带动动力输出杆直动的电磁线圈。
控制柜的方案二：在方案一的基础上，磁力操动机构、储能单元和控制单元沿竖直方向间隔叠放于柜体内。
控制柜的方案三：在方案一的基础上，所述磁力操动机构横置，所述动力输出杆由柜体的旁侧横向直动穿出。
控制柜的方案四：在方案一或方案二或方案三的基础上，磁力操动机构包括机构框架，机构框架上设有沿动力输出杆的移动方向延伸的滑轨，所述电磁线圈导向移动设于滑轨上。
控制柜的方案五：在方案四的基础上，磁力操动机构还包括设于机构框架内的用于在动触头分合闸运动末端吸收电磁线圈动能的缓冲器。
控制柜的方案六：在方案四的基础上，磁力操动机构还包括用于监测电磁线圈位置的位置传感器。
本发明GIS设备的技术方案是：
GIS设备的方案一：一种GIS设备，包括GIS壳体和设于GIS壳体内的灭弧室，灭弧室内布置有动触头和静触头，GIS壳体外部设有控制柜，控制柜包括柜体，柜体内集成有磁力操动机构、为磁力操动机构供电的储能单元和控制储能单元供电量的控制单元，所述磁力操动机构具有可由柜体内导向移动穿出并通过传动机构与动触头相连的动力输出杆，磁力操动机构包括与动力输出杆相连并在通电后带动动力输出杆直动的电磁线圈。
本发明的有益效果是：本发明提供的GIS设备包括GIS壳体，GIS壳体内设有灭弧室，灭弧室内设有沿竖向布置的动触头和静触头，在GIS壳体上设有控制柜，控制柜包括柜体，柜体内集成有磁力操动机构、储能单元和控制单元，磁力操动机构的动力输出杆由柜体中穿出并通过传动机构与动触头相连。本发明的操动机构采用磁力操动机构，由于磁力操动机构的结构简单，零部件较小，外部尺寸也较小，将磁力操动机构、储能单元和控制单元集成于一个柜体内，减小了GIS设备的横向尺寸和占地面积，使GIS设备整体更加集成化和紧凑化。
GIS设备的方案二：在方案一的基础上，磁力操动机构、储能单元和控制单元沿竖直方向间隔叠放于柜体内。
GIS设备的方案三：在方案一的基础上，所述磁力操动机构与传动机构沿横向间隔布置，磁力操动机构横置，磁力操动机构的动力输出杆由柜体的旁侧横向直动穿出。
GIS设备的方案四：在方案三的基础上，所述动触头和静触头沿竖向布置且动触头位于静触头的上方，控制柜对应设于GIS壳体上端外部。
GIS设备的方案五：在方案四的基础上，传动机构包括与动触头传动相连的内拐臂及与内拐臂呈设定夹角布置的外拐臂，所述外拐臂与所述动力输出杆相连，GIS壳体上端外部设有上盖，上盖包括将所述内拐臂罩设在内的凸出部和与凸出部横向布置的贴设于GIS壳体上的支撑部，所述控制柜设于支撑部上。
GIS设备的方案六：在方案一到方案五中任意一个的基础上，磁力操动机构包括机构框架，机构框架上设有沿动力输出杆的移动方向延伸的滑轨，所述电磁线圈导向移动设于滑轨上。
GIS设备的方案七：在方案六的基础上，磁力操动机构还包括设于机构框架内的用于在动触头分合闸运动末端吸收电磁线圈动能的缓冲器。
GIS设备的方案八：在方案六的基础上，磁力操动机构还包括用于监测电磁线圈位置的位置传感器。
附图说明
图1为本发明GIS设备实施例一的示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为本发明GIS设备实施例一中磁力操动机构的示意图。
附图中，1-GIS本体，2-外拐臂，3-主拉杆，4-控制柜，5-控制单元，6-储能单元，7-磁力操动机构，8-内拐臂，9-绝缘拉杆，10-动触头，11-缓冲器，12-滑轨，13-位置传感器，14-GIS壳体，15-拉杆，16-上盖，161-凸出部，162-支撑部。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的GIS设备的具体实施例一，如图1至图3所示，GIS设备包括GIS本体1，GIS本体1包括具有隔离腔室的GIS壳体14，隔离腔室内设有三个灭弧室，灭弧室内沿竖向布置有动触头10和静触头，其中动触头10位于静触头的上方。
在GIS壳体14的上端外部安装有上盖16，上盖16包括凸出部161和支撑部162，其中凸出部161与GIS壳体14之间具有设置空间，支撑部162贴设在GIS壳体14上。在支撑部162上固定有控制柜4，控制柜4和凸出部161在横向上间隔布置。其中，控制柜4包括柜体，柜体内设有上下布置的两个隔板，两个隔板将控制柜内部分隔成三层空间，其中，最下层为磁力操动机构层，放置有磁力操动机构7；中间层为储能单元层，放置有向磁力操动机构放电的储能单元6；最上层为控制单元层，放置有控制单元5，控制储能单元的放电。在控制柜上还设置有通风孔和排风系统，能够有效排出储能单元产生的热量，保持柜体内恒温。同时，本发明中的控制柜为一体式双层屏蔽结构，能够有效地隔离外界电磁环境的干扰。
本发明采用磁力操动机构，磁力操动机构运行部件少，动作的分散性较小，运行安全可靠，尺寸也较小，将磁力操动机构7和控制单元5、储能单元6沿上下方向叠放集成于在同一个控制柜内，与现有技术中操动机构与控制单元横向间隔布置相比，减小了GIS设备的横向尺寸，减小了GIS设备的占地面积，实现了紧凑化布置的目的。同时，为了降低GIS设备的整体高度，本发明中的磁力操动机构7横置，其动力输出杆3沿横向直动，通过传动机构带动动触头10上下移动实现分合闸。本实施例中，动力输出杆3包括位于柜体内外的两部分，两部分通过连轴器等结构实现传动相连，在其他实施例中，动力输出杆3可以为一体式结构。
磁力操动机构7包括机构框架，机构框架内设有沿水平方向延伸的四个滑轨12，四个滑轨12呈方形布置，在四个滑轨上导向移动装配有方形的线圈框架，线圈框架上缠绕有电磁线圈，电磁线圈缠绕后也呈方形布置。线圈框架连接有位于机构框架外部的输出板，输出板上设有动力输出杆3，另一侧固定有拉杆15，拉杆15导向移动装配于机构框架上，机构框架上还设有形成磁场间隙的固定永磁体。本实施例中，磁场间隙的数量为四个且呈方形布置，磁场间隙的延伸方向为拉杆15的导向移动方向。上述的线圈框架位于磁场间隙中且沿可磁场间隙的延伸方向导向移动，拉杆15与线圈框架相连。本发明中，通过将电磁线圈和磁场间隙均设置为方形，可以更有效地利用磁场。为了能够实现一个磁力操动机构带动三相断路器进行动作，必须提高磁力操动机构的输出功率，为此，本发明优化了控制程序，永磁体采用磁密度更大的永磁材料，进一步提高磁力操动机构的输出功率。本发明的磁力操动机构水平放置，线圈框架导向移动装配于滑轨12内，滑轨12可以导向磁力操动机构的输出轨迹，避免线圈框架及电磁线圈在重力作用下向下窜动，保证线圈的安全，优化了磁力操动机构输出过程中不对中导致的能量损失。
同时，在磁力操动机构的机构框架内设置有四个缓冲器11，缓冲器可以为弹簧、液压缸等可以吸收电磁线圈动能的结构。当电磁线圈移动至末端时，线圈和缓冲器接触，缓冲器快速地吸收电磁线圈的动能，防止磁力操动机构发生反弹，从而达到优化分闸曲线，提升开断能力的效果。在磁力操动机构7外侧同时还连接有两个位置传感器13，其中一个位置传感器为控制单元提供实时位置信号输出，另一个可作为用户监测和调试使用。
本发明的传动机构包括三相传动杆，三相传动杆上设有与各动触头10的绝缘拉杆9相连的内拐臂8，通过三相传动杆的转动能够带动各内拐臂8绕三相传动杆的轴线摆动，带动动触头10上下移动。在三相传动杆上还设有外拐臂2，外拐臂2的端部与动力输出杆3相连，在动力输出杆3横向直动时可以带动外拐臂2摆动，带动三相传动杆转动，进而带动三个动触头10同时上下移动。内、外拐臂呈设定夹角布置。本实施例中，三相传动杆、内拐臂8均位于凸出部161形成的设置空间内，外拐臂2位于上盖16外部，三相传动杆的其中一端伸出上盖16，并且在伸出的一端上设置外拐臂2。
本发明的GIS设备的工作过程如下：
一、当控制单元接到分闸命令后，经过信号转换，发送到储能单元为磁力操动机构动作提供能量，电磁线圈带动输出板向左移动，输出板带动动力输出杆运动，推动外拐臂转动，外拐臂带动内拐臂转动，内拐臂带动绝缘拉杆和动触头向上运动，完成断路器分闸。当进入分闸末端时，电磁线圈和其中一侧的缓冲器接触，缓冲器快速地吸收分闸时的能量，防止磁力操动机构发生反弹，从而达到优化分闸曲线，提高开断能力的效果。
二、当控制单元接收合闸命令后，经过信号转动，发送到储能单元为磁力操动机构动作提供能量，电磁线圈带动输出板向右移动，输出板带动动力输出杆运动，推动外拐臂反向转动，外拐臂带动内拐臂反向转动，内拐臂带动绝缘拉杆和动触头向下运动，完成断路器合闸。当进入合闸末端，电磁线圈和另一侧的缓冲器接触，缓冲器快速地吸收合闸时的能量，防止磁力操动机构发生碰撞反弹，有效地保护了磁力操动机构和断路器。
本实施例中，控制柜中与支撑部相连的部分即为控制柜的安装部。
本发明GIS设备的具体实施例二，与实施例一的不同之处在于，本实施例中，磁力操动机构的动力输出杆由控制柜的底部穿出，在GIS壳体上端外部设置支架，将控制柜固定于支架上，将动力输出杆由上至下穿出控制柜并通过传动机构与动触头相连。
本发明控制柜的具体实施例，控制柜的结构与上述实施例中的结构一致，其内容不再赘述。
Claims (5)
1.一种GIS设备，包括GIS壳体和设于GIS壳体内的灭弧室，灭弧室内布置有动触头和静触头，其特征在于：所述动触头和静触头沿竖向布置且动触头位于静触头的上方，GIS壳体外部设有控制柜，控制柜对应设于GIS壳体上端外部；控制柜包括柜体，柜体内集成有磁力操动机构、为磁力操动机构供电的储能单元和控制储能单元供电量的控制单元，所述磁力操动机构具有可由柜体内导向移动穿出并通过传动机构与动触头相连的动力输出杆，磁力操动机构包括与动力输出杆相连并在通电后带动动力输出杆直动的电磁线圈；所述磁力操动机构与传动机构沿横向间隔布置，磁力操动机构横置，磁力操动机构的动力输出杆由柜体的旁侧横向直动穿出；传动机构包括与动触头传动相连的内拐臂及与内拐臂呈设定夹角布置的外拐臂，所述外拐臂与所述动力输出杆相连，GIS壳体上端外部设有上盖，上盖包括将所述内拐臂罩设在内的凸出部和与凸出部横向布置的贴设于GIS壳体上的支撑部，所述控制柜设于支撑部上。
2.根据权利要求1所述的GIS设备，其特征在于：磁力操动机构、储能单元和控制单元沿竖直方向间隔叠放于柜体内。
3.根据权利要求1或2所述的GIS设备，其特征在于：磁力操动机构包括机构框架，机构框架上设有沿动力输出杆的移动方向延伸的滑轨，所述电磁线圈导向移动设于滑轨上。
4.根据权利要求3所述的GIS设备，其特征在于：磁力操动机构还包括设于机构框架内的用于在动触头分合闸运动末端吸收电磁线圈动能的缓冲器。
5.根据权利要求3所述的GIS设备，其特征在于：磁力操动机构还包括用于监测电磁线圈位置的位置传感器。
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