CN109687338B - 大电流充气式高压开关柜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高压电气设备领域，尤其是大电流充气式高压开关柜，包括高压开关气箱、仪表室、机构室、电缆室，高压开关气箱分为开关气室和母线气室，母线气室位于高压开关气箱的左上角。开关气室内上部是隔离开关，通过动刀座与开关气室中部的断路器静端连接，断路器动端通过软连接与出线铜排连接；断路器真空灭弧室动端与软连接和绝缘拉杆连接，绝缘拉杆通过连接片与机构室的断路器操动机构连接。开关气室和母线气室通过激光焊接为一个整体，相互密封为独立气室，分别有泄压口。本发明缩小了开关的体积；双气室结构，提高了气箱整体强度，同时将母线和开关气室隔开，提高了开关设备的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及高压电气设备领域，尤其是大电流充气式高压开关柜。
背景技术
随着中国经济的持续发展，电力工业得到了长足的发展。高压开关设备作为电力系统负荷分配和保护手段，发挥着越来越积极的作用。我国高压开关设备主要采用两大类绝缘技术，一种是固体绝缘技术，另一种是气体绝缘技术。现有技术中，在输配电网40.5kV电压等级中的开关设备，以气体绝缘技术为主。主要技术方案是将断路器、隔离开关、母线等元器件安装在气箱内，通过向气箱内充入绝缘气体（如六氟化硫气体）实现开关和相间的绝缘。由于40.5kV充气式高压开关柜，体积较大，短路器动作瞬间电动力较大，导致气箱容易发生形变，影响母线的连接可靠性，现场安装要求也较高。
发明内容
本发明的目的是提出一种大电流充气式高压开关柜，体积小、连接可靠、安全性高。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种大电流充气式高压开关柜，包括高压开关气箱、仪表室、机构室、电缆室，高压开关气箱分为开关气室和母线气室，母线气室位于高压开关气箱的左上角。母线气室有母线气室泄压口、母线联接座、母线和穿墙套管，母线联接座、母线和穿墙套管分别对应A、B、C三相，母线与母线气室两侧的母联座连接，并通过母线连接铜排与穿墙套管连接。穿墙套管通过绝缘支撑件固定母线连接铜排。开关气室顶部设有开关气室泄压口；开关气室内上部是隔离开关，隔离开关通过动刀座与开关气室中部的断路器静端连接，断路器动端通过软连接与出线铜排连接；隔离开关动刀驱动转轴与机构室的隔离开关操动机构的拉杆连接；断路器真空灭弧室动端与软连接和绝缘拉杆连接，绝缘拉杆通过连接片与机构室的断路器操动机构连接。高压开关气箱采用不锈钢板通过激光焊接工艺焊接。开关气室和母线气室通过激光焊接为一个整体，相互密封为独立气室，分别有泄压口。
一种大电流充气式高压开关柜内的隔离开关位于开关气室上部，接地刀座固定在开关气室顶部的槽钢上，穿墙套管在开关气室内有静刀座，静刀通过穿墙套管与母线室气室内的母线连接铜排连接；动刀中间有动刀拐臂，动刀拐臂有孔通过销钉与动刀支撑座连接，并以销钉为轴转动，动刀通过触点与动刀支撑座滑动连接；拐臂通过动刀拉杆与动刀驱动转轴连接。隔离开关操动机构通过带动动刀驱动转轴转动，经动刀拉杆带动动刀拐臂运动，再通过动刀拐臂带动动刀转动，实现动刀与静刀座连接或与接地刀座连接或处于中间隔离状态。动刀支撑座直接固定在断路器静端铜件上，或与断路器静端铜件一体化加工。
动刀的触点承担了开关运行时的电流，触点连接可靠性对开关正常运行至关重要。常规运行选择动刀单触点连接，在大电流的情况下，单触点连接已不能满足运行需要，严重的会导致触点与刀座之间的烧蚀。为了解决大电流时的触点接触的可靠性，动刀采用了2-4组刀片并排固定在动刀拐臂上，每组2个动刀片沿动刀拐臂对称分布，随动刀拐臂运动。动刀片两端内侧各有一个触点，一个触点与动刀支撑座滑动连接，另一个触点与与静刀座滑动连接或接地刀座滑动连接，实现导通或接地功能。动刀处于静刀座和接地刀座中间时，隔离开关处于隔离状态。动刀组内有压簧、螺杆和螺柱。动刀上有2个通孔，通孔外侧开有沉孔，压簧装在沉孔内，螺杆将压簧压入沉孔内，并穿过通孔，再穿过动刀拐臂上的固定孔，穿入对侧的动刀片的通孔；对侧的螺柱将压簧压入动刀沉孔内，然后在拧入螺杆丝孔内。通过调节螺柱拧入螺杆的深度，改变压簧的行程，实现动刀触头压力的调整。触头压力过大，将增加操动机构的输出力；触头压力过小，开关的回路电阻变大。增加动刀的组数，提高了开关的载流能力，同时提高了隔离开关散热能力，避免了触头温度过高导致的烧蚀现象。
断路器由真空灭弧室、静端铜件、静端支架、绝缘件、动端支架、绝缘拉杆、拉杆支架、连接片、波纹套拉杆和断路器操动机构组成。静端支架和动端支架通过绝缘件固定在开关气室中部前板上。真空灭弧室位于静端支架和动端支架之间，静端铜件与真空灭弧室静端紧固连接，绝缘拉杆将软连接紧固在真空灭弧室动端，软连接随绝缘拉杆一起上下运动，绝缘拉杆内有触头压簧。绝缘拉杆下端与连接片连接。连接片通过销钉轴固定拉杆支架上，可以绕拉杆支架转动，拉杆支架固定在开关气室下部。连接片的两个角分别连接绝缘拉杆和波纹套拉杆。波纹套拉杆与断路器操动机构的拉杆连接。
内锥套管呈纵向分布，位于开关气室的下部，母线气室的下方。内锥套管口面向电缆室。大电流电缆体积增大，重量增加，施工困难，采用内锥管向下连接结构，可以充分利用高压气箱下方的空间，方便电缆安装和运行维护。
本发明的有益效果是：1、断路器采用真空灭弧室，通过绝缘支架固定，有利于散热，缩小了开关的体积；2、双气室结构，提高了气箱整体强度，同时将母线和开关气室隔开，提高了开关设备的安全性；3、提高了母线室气室的强度，降低了母线联接的难度。
附图说明
附图1 大电流充气式高压开关柜右视示意图
附图2 隔离开关动刀组件示意图
附图3 隔离开关动刀组件剖视图
附图标号说明：1、母线气室 ，1.1、母线联接座，1.2、母线连接铜排，1.3、绝缘支撑件，2、开关气室，3、隔离开关操动机构，4、隔离开关，4.1、接地刀座，4.2、动刀，4.21、压簧，4.22、螺杆，4.3、静刀座，4.4、动刀拉杆，4.5、动刀驱动转轴，4.6、动刀支撑座，4.7、动刀拐臂，5、断路器操动机构，6、断路器，6.1、静端支架，6.2、绝缘件，6.3、动端支架，6.4、绝缘拉杆，6.5、拉杆支架，6.6、连接片，6.7、波纹套拉杆，6.8、软连接，7、出线铜排，8、内锥套管，9、母线室气室泄压口，10、开关气室泄压口，11、穿墙套管，12、电缆室、13、仪表室，14、机构室。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案做进一步描述。
实施例1
附图1是本发明的右视示意图，为了便于说明，去掉了高压开关气箱的左侧封板。如附图1所示，一种大电流充气式高压开关柜，开关额定电压40.5kV，额定电流2500A-4000A，气箱宽度800mm。包括高压开关气箱、电缆室12、仪表室13、机构室14，高压开关气箱分为开关气室2和母线气室1，母线气室1位于高压开关气箱的左上角。母线气室1和开关气室2顶部齐平，开关气室2后方是母线气室1，母线气室1底部高于开关气室2的底部，母线气室1下方是开关气室2的内锥套管8。母线气室1有母线气室泄压口9、母线联接座1.1、母线、母线连接铜排1.2和穿墙套管11。开关气室2顶部设有开关气室泄压口10；开关气室2内上部是隔离开关4，隔离开关4通过动刀支撑座与开关气室2中部的断路器6真空灭弧室静端连接，断路器6真空灭弧室动端通过软连接6.8与开关气室下部出线铜排7连接；隔离开关4的动刀驱动转轴4.5与机构室的隔离开关操动机构3的拉杆连接；断路器6真空灭弧室动端动端与软连接6.8和绝缘拉杆6.4连接，绝缘拉杆6.4通过连接片6.6与机构室的断路器操动机构5连接。大电流充气式高压开关气箱采用不锈钢板，通过激光焊接工艺焊接。开关气室2和母线气室1通过激光焊接为一个整体，相互密封为独立气室，分别有泄压口，避免了母线或开关故障的相互影响，同时提高了气箱的整体强度，减小了气箱的形变。
一种大电流充气式高压开关柜内的隔离开关4位于开关气室2上部，接地刀座4.1固定在开关气室1内的顶部槽钢上，穿墙套管12在开关气室1内有静刀座4.3，静刀座通过穿墙套管12与母线气室1内的母线连接铜排1.2连接，母线连接铜排1.2通过绝缘支撑件1.3固定；动刀4.2中间有动刀拐臂，动刀拐臂有孔通过销钉与动刀支撑座4.6连接，并以销钉为轴转动，动刀4.2通过触点与动刀支撑座4.6滑动连接；动刀拐臂4.7通过动刀拉杆4.4与动刀驱动转轴连接。隔离开关操动机构3通过带动动刀驱动转轴4.5转动，经动刀拉杆4.4带动动刀拐臂4.7运动，再通过动刀拐臂4.7带动动刀4.2转动，实现动刀4.2与静刀座4.3连接或与接地刀座4.1连接或处于中间隔离状态。动刀支撑座4.6固定在断路器静端铜件上，或与断路器静端铜件一体化加工。
动刀4.2的触点承受了开关运行时的电流，触点连接可靠性对开关正常运行至关重要。常规小电流运行，选择动刀单触点连接；在大流的情况下，单触点连接已不能满足运行需要，严重的会导致触点与刀座之间的烧蚀。为了解决大电流时的触点接触的可靠性，如图2、3所示，动刀采用了4组动刀片并排固定在动刀拐臂上，每组2个动刀片沿动刀拐臂4.7对称分布，随动刀拐臂运动。动刀片两端内侧各有一个触点，一个触点与动刀支撑座4.6滑动连接，另一个触点与与静刀座4.3滑动连接或接地刀座4.1滑动连接，实现导通或接地功能。动刀4.2处于静刀座和接地刀座中间时，隔离开关4处于隔离状态。动刀组内有压簧4.21、螺杆4.22和螺柱。动刀片上有2个通孔，通孔外侧开有沉孔，压簧4.21装在沉孔内，螺杆将压簧压入沉孔内，并穿过通孔，再穿过动刀拐臂4.7上的固定孔，穿入对侧的动刀片的通孔；对侧的螺柱将压簧压入动刀沉孔内，然后在拧入螺杆4.22丝孔内。通过调节螺柱拧入螺杆的深度，改变压簧的行程，实现动刀触头压力的调整。触头压力过大，将增加操动机构的输出力；触头压力过小，开关的回路电阻变大。增加动刀的组数，提高了开关的载流能力，同时提高了隔离开关散热能力，避免了触头温度过高导致的烧蚀现象。
断路器6由真空灭弧室、静端铜件、静端支架6.1、绝缘件6.2、动端支架6.3、绝缘拉杆6.4、拉杆支架6.5、连接片6.6、波纹套拉杆6.7和断路器操动机构5组成。静端支架6.1和动端支架6.2通过绝缘件6.2固定在开关气室2中部前板上。真空灭弧室位于静端支架6.1和动端支架6.2之间，静端铜件与真空灭弧室静端紧固连接，绝缘拉杆6.4将软连接6.8紧固在真空灭弧室动端，软连接随绝缘拉杆一起上下运动，绝缘拉杆6.4内有触头压簧。绝缘拉杆6.4下端与连接片6.6连接。连接片6.6通过销钉轴固定拉杆支架6.5上，可以绕拉杆支架6.5转动，拉杆支架6.5固定在开关气室2下部的前板上。连接片6.6的两个角分别连接绝缘拉杆6.4和波纹套拉杆6.7。波纹套拉杆6.7与断路器操动机构5的拉杆连接。连接片6.6的设计将断路器操动机构5的拉杆的水平运动转化成绝缘拉杆6.4的上下运动。波纹套解决了气箱密封问题。
内锥套管8呈纵向分布，位于开关气室2的下部，母线气室1的下方。内锥套管口面向电缆室12。大电流电缆体积增大，重量增加，施工困难，采用内锥管向下连接结构（电缆直连，不用肘型接头），可以充分利用高压气箱下方的空间，方便电缆安装和运行维护。
断路器6采用真空灭弧技术，显著减少了断路器的体积，提高了断路器的绝缘能力。真空灭弧室通过绝缘支架固定，提高了散热能力。内锥套管8的布局，充分利用了高压开关气箱气室下部的空间，方便电缆安装和运行维护。双气室结构，提高了气箱整体强度，同时将母线和开关气室隔开，提高了开关设备的安全性。
Claims (4)
1.大电流充气式高压开关柜，包括高压开关气箱、电缆室(12) 、仪表室(13) 、机构室(14)，高压开关气箱分为开关气室(2)和母线气室(1),母线气室(1)位于高压开关气箱的左上角；母线气室(1)下方是开关气室(2)的内锥套管(8)；母线气室(1)有母线气室泄压口(9)、母线联接座(1.1) 、母线、母线连接铜排(1.2) 和穿墙套管(11)；开关气室(2)顶部设有开关气室泄压口(10) ；开关气室(2)内上部是隔离开关(4)，隔离开关(4)通过动刀支撑座(4.6)与开关气室(2)中部的断路器(6)真空灭弧室静端连接，断路器(6)真空灭弧室动端通过软连接(6.8)与开关气室(2)下部出线铜排(7)连接；隔离开关(4)的动刀驱动转轴(4.5)与机构室(14)的隔离开关操动机构(3)的拉杆连接；断路器(6)真空灭弧室动端与软连接(6.8)和绝缘拉杆(6.4)连接，绝缘拉杆(6.4)通过连接片(6.6)、波纹套拉杆(6.7)与机构室的断路器操动机构(5)连接,所述隔离开关(4)的接地刀座(4.1)固定在开关气室(2)内的顶部槽钢上，穿墙套管(12)在开关气室(2)内有静刀座(4.3)，静刀座通过穿墙套管(11)与母线气室(1)内的母线连接铜排(1.2)连接，母线连接铜 排(1.2)通过绝缘支撑件(1.3)固定；动刀(4.2)中间有动刀拐臂(4.7),动刀拐臂(4.7)有孔通过销钉与动刀支撑座(4.6)连接，动刀(4.2)通过触点与动刀支撑座(4.6)滑动连接；动刀拐臂(4.7)通过动刀拉杆(4.4)与动刀驱动转轴连接；动刀支撑座(4.6)固定在断路器(6)静端铜件上。
2.如权利要求1所述大电流充气式高压开关柜，其特征在于：所述动刀(4.2)采用了2-4组动刀片并排固定在动刀拐臂(4.7)上，每组2个刀片沿动刀拐臂(4.7)对称分布；动刀片上有2个通孔，通孔外侧开有沉孔，压簧(4.21)装在沉孔内。
3.如权利要求1所述大电流充气式高压开关柜，其特征在于：断路器(6)由真空灭弧室、静端铜件、静端支架(6.1)、绝缘件(6.2)、动端支架(6.3)、绝缘拉杆(6.4)、拉杆支架(6.5)、连接片(6.6)、波纹套拉杆(6.7) 和断路器操动机构(5) 组成；静端支架(6.1) 和动端支架(6.3)通过绝缘件(6.2)固定在开关气室(2)中部前板上；真空灭弧室位于静端支架(6.1)和动端支架(6.2)之间，绝缘拉杆(6.4)将软连接(6.8)紧固在真空灭弧室动端，软连接随绝缘拉杆一起上下运动，绝缘拉杆(6.4)内有触头压簧；绝缘拉杆(6.4)下端与连接片(6.6)连接；波纹套拉杆(6.7)与断路器操动机构(5)的拉杆连接。
4.如权利要求3所述大电流充气式高压开关柜，其特征在于：连接片(6.6)通过销钉轴固定拉杆支架(6.5)上，可以绕拉杆支架(6.5)转动，拉杆支架(6.5)固定在开关气室(2)下部的前板上；连接片(6.6)的两个角分别连接绝缘拉杆(6.4)和波纹套拉杆(6.7)。
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