CN109936055A - 一种多功能户外配电柜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多功能户外配电柜，包括密闭主柜体，所述密闭主柜体内部分别设有电气设备腔、中间腔、防雷腔，其中防雷腔设有绝缘放电管，绝缘放电管的顶部设有金属杆，所述金属杆延伸防雷腔顶部并与外界相通，绝缘放电管内设有若干放电电极，绝缘放电管一侧设有若干输气管道，输气管道分别与放电电极之间存在的空隙对应相连通，输气管道与储气盒相连通，储气盒的顶部与底部均设有与密闭主柜体相通的通道，储气盒顶部的通道内设有气泵以及若干半导体制冷片的冷端，储气盒底部的通道内也设有气泵以及若干半导体制冷片的热端。本发明能有效缓解雷击过电流，同时还能把雷击过电流产生的气体进行循环实用，实现对密闭主柜体温度的调节。
Description
技术领域
本发明涉及配电柜技术领域，尤其涉及一种多功能户外配电柜。
背景技术
配电柜分动力配电柜和照明配电柜、计量柜，是配电系统的末级设备。配电柜使用在负荷比较分散、回路较少的场合；电动机控制中心用于负荷集中、回路较多的场合。
现有的配电柜设计大多没有考虑在露天高处的工作环境，没有考虑到在雷电的情况下如何保护配电柜内部零件，且大部分配电柜内不具备温湿度调节功能，无法在配电柜湿度过高或温度过高时进行调节，具有一定的安全风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能户外配电柜，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的，一种多功能户外配电柜，包括密闭主柜体，所述密闭主柜体内部分别设有电气设备腔、中间腔、防雷腔，其中防雷腔中设有连接架，所述连接架上设有绝缘放电管，所述绝缘放电管的顶部设有金属杆，所述金属杆延伸防雷腔顶部并与外界相通，所述绝缘放电管内设有若干放电电极，所述放电电极之间存在等间距的空隙，所述绝缘放电管一侧设有若干输气管道，所述输气管道分别与放电电极之间存在的空隙对应相连通，所述输气管道的另一侧与储气盒相连通，所述储气盒设置于中间腔的内壁上，所述储气盒的顶部与底部均设有与电气设备腔相通的通道，所述储气盒顶部的通道内设有气泵以及若干半导体制冷片的冷端，所述储气盒底部的通道内也设有气泵以及若干半导体制冷片的热端，所述电气设备腔中设有主控制器，所述气泵以及半导体制冷片均与所述主控制器电性相连。
优选的，所述中间腔内设有带活性炭的干燥筒、第三气泵、换向阀，所述干燥筒的入口与第三气泵相连，所述第三气泵与第一管道相连通，所述第一管道与电气设备腔相连通，所述干燥筒的出口与换向阀相连，所述换向阀分别与第二、第三管道相连通，所述第二管道与储气盒相连通，所述第三管道与防雷腔相连通，所述第三气泵、换向阀均与主控制器电性相连。
优选的，所述金属杆底部设有针尖电极，所述针尖电极与绝缘放电管之间存在一空隙，所述空隙的间距为2-5cm。
优选的，所述放电电极包括石墨球电极与金属球电极，所述石墨球电极与金属球电极等间距交错排列。
优选的，所述石墨球电极与金属球电极的半径一致，均为4～6mmm。
优选的，所述电气腔通过绝缘隔板与中间腔完全隔离，所述中间腔也通过绝缘隔板与防雷腔完全隔离。
优选的，所述中间腔、防雷腔的内表面均设有绝缘材料。
优选的，所述绝缘放电管的壳体采用绝缘材料制成。
优选的，所述通道内设有若干用于卡接所述半导体制冷片的凸起。
优选的，所述电气设备腔内设有温度传感器与湿度传感器，所述储气盒内设有第一气压传感器，所述温度传感器、湿度传感器、第一气压传感器均与主控制器电性相连。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：
本发明提供的一种多功能户外配电柜，通过位于所述绝缘放电管内的若干放电电极的作用，将所述金属杆所引的雷电流导入所述放电电极之间，雷击过电压使放电电极之间产生电弧，形成放电通道，由于雷击过电压持续时间极短，一般在几十到几百微秒内被泄放完。同时工频电压会沿着这个放电通道产生工频续流电弧，燃弧期间在绝缘放电管形成的膨胀气体作用于电弧等离子体，驱使电弧从输气管道处移动喷出，电弧起始点基本保持不变，电弧被逐渐拉长，加速了电弧等离子体的急剧扩散和冷却，具有显著的近极压降效应，提高了弧道电压和降低了短路电流幅值，降低了绝缘放电管内等离子体浓度，使电弧快速熄灭不重燃，同时膨胀气体沿输气管道输送至储气盒中进行储存，当电气设备腔内温度过低时，主控制器启动储气盒底部的气泵以及若干半导体制冷片，将储气盒中的气体加热后导入电气设备腔中，当电气设备腔内温度过高时，主控制器启动储气盒顶部的气泵以及若干半导体制冷片，将储气盒中的气体制冷后导入电气设备腔中，从而使得电气设备腔内得到有效的降温或升温。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种多功能户外配电柜的内部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的绝缘放电管的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的图1中的A部分放大示意图；
图4为本发明实施例提供的密闭主柜体示意图；
图5为本发明实施例提供的电路示意图。
图中，1-密闭主柜体，2-电气设备腔，3-中间腔，4-防雷腔，5-连接架，6-绝缘放电管，7-金属杆，8-放电电极，9-输气管道，10-储气盒，11-通道，12-气泵，13-半导体制冷片，14-干燥筒，15-第三气泵，16-换向阀，17-针尖电极，18-温度传感器，19-湿度传感器，20-第一气压传感器，21-第一管道，22-第二管道，23-第三管道，24-石墨球电极，25-金属球电极，26-绝缘隔板，27-凸起，28-主控制器
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1至图5，一种多功能户外配电柜，包括密闭主柜体1，所述密闭主柜体1内部分别设有电气设备腔2、中间腔3、防雷腔4，其中防雷腔4中设有连接架5，所述连接架5上设有绝缘放电管6，所述绝缘放电管6的顶部设有金属杆7，所述金属杆7延伸防雷腔4顶部并与外界相通，所述绝缘放电管6内设有若干放电电极8，所述放电电极8之间存在等间距的空隙，所述绝缘放电管6一侧设有若干输气管道9，所述输气管道9分别与放电电极8之间存在的空隙对应相连通，所述输气管道9的另一侧与储气盒10相连通，所述储气盒10设置于中间腔3的内壁上，所述储气盒10的顶部与底部均设有与电气设备腔2相通的通道11，所述储气盒10顶部的通道11内设有气泵12以及若干半导体制冷片13的冷端，所述储气盒10底部的通道11内也设有气泵12以及若干半导体制冷片13的热端，所述电气设备腔2中设有主控制器28，所述气泵12以及半导体制冷片13均与所述主控制器28电性相连。
在配电柜遭受雷击时，通过金属杆7将雷电流导入绝缘放电管6中，雷击过电压作用在放电电极8上，使放电电极8之间产生电弧，形成放电通道11，由于雷击过电压持续时间极短，一般在几十到几百微秒内被泄放完。同时工频电压会沿着这个放电通道11产生工频续流电弧，燃弧期间在绝缘放电管6形成的膨胀气体作用于电弧等离子体，驱使电弧从输气管道9处移动喷出，电弧起始点基本保持不变，电弧被逐渐拉长，加速了电弧等离子体的急剧扩散和冷却，具有显著的近极压降效应，提高了弧道电压和降低了短路电流幅值，降低了绝缘放电管6内等离子体浓度，使电弧快速熄灭不重燃。同时膨胀气体沿输气管道9运动至储气盒10中进行储存，当监测到电气设备腔2内温度过低时，主控制器28启动储气盒10底部的气泵12以及若干半导体制冷片13，此时半导体制冷片13的热端工作，在输送过程中将储气盒10中的气体加热后导入电气设备腔2中，当电气设备腔2内温度过高时，主控制器28启动储气盒10顶部的气泵12以及若干半导体制冷片13，此时半导体制冷片13的冷端工作，在输送过程中将储气盒10中的气体制冷后导入电气设备腔2中，从而使得电气设备腔2得到有效的降温或升温。
具体的，所述中间腔3内设有带活性炭的干燥筒14、第三气泵15、换向阀16，所述干燥筒14的入口与第三气泵15相连，所述第三气泵15与第一管道21相连通，所述第一管道21与电气设备腔2相连通，所述干燥筒14的出口与换向阀16相连，所述换向阀16分别与第二、第三管道23相连通，所述第二管道22与储气盒10相连通，所述第三管道23与防雷腔4相连通，所述第三气泵15、换向阀16均与主控制器28电性相连。当电气设备腔2内湿度过大时，主控制器28启动第三气泵15以及换向阀16，第三气泵15通过第一管道21将电气设备腔2中的湿润空气抽至带活性炭的干燥筒14中进行干燥，在换向阀16的作用下，干燥后的空气通过第二管道22输送至储气盒10中或通过第三管道23输送至防雷腔4中。
具体的，所述金属杆7底部设有针尖电极17，所述针尖电极17与绝缘放电管6之间存在一空隙，所述空隙的间距为2-5cm，通过针尖电极17与空隙的作用，使雷电流优先击穿空隙处的空气，降低接触绝缘放电管6时的雷击过电压。
具体的，所述放电电极8包括石墨球电极24与金属球电极25，所述石墨球电极24与金属球电极25之间等间距交错排列，石墨球电极24具有良好的导电性，同时能承受雷击强电流而不变形，石墨球电极24与金属球电极25能构成一导电性好的放电通道。
具体的，所述石墨球电极24与金属球电极25的半径一致，均为4～6mmm，上述半径使绝缘放电管6中能设置多组石墨球电极24以及金属球电极25，能将工频续流电弧不断粉碎熄灭，避免工频续流电弧重燃。
具体的，所述电气腔通过绝缘隔板26与中间腔3完全隔离，所述中间腔3也通过绝缘隔板26与防雷腔4完全隔离。上述方式可避免雷击电流传导至电气设备腔2，避免电气设备腔2遭到雷击过电流而损坏内部电气元件。
具体的，所述中间腔3、防雷腔4的内表面均设有绝缘材料，能进一步提高绝缘效果。
具体的，所述绝缘放电管6的壳体采用绝缘材料制成。避免雷击过电压对绝缘放电管6壳体造成损伤。
具体的，所述通道11内设有若干用于卡接所述半导体制冷片13的凸起27。上述方式可避免雷击电流传导至电气设备腔2，避免电气设备腔2遭到雷击过电流而损坏内部电气元件。
具体的，所述电气设备腔2内设有温度传感器18与湿度传感器19，所述储气盒10内设有第一气压传感器20，所述温度传感器18、湿度传感器19、第一气压传感器20均与主控制器28电性相连。温度传感器18、湿度传感器19可为主控制器28提供电气设备腔2内温湿度情况，而第一气压传感器20用于为主控制器28提供储气盒10内部气压情况。
工作原理为：在配电柜遭受雷击时，通过金属杆7将雷电流导入绝缘放电管6中，雷击过电压作用在放电电极8上，使放电电极8之间产生电弧，形成放电通道，由于雷击过电压持续时间极短，一般在几十到几百微秒内被泄放完。同时工频电压会沿着这个放电通道产生工频续流电弧，燃弧期间在绝缘放电管6形成的膨胀气体作用于电弧等离子体，驱使电弧从输气管道9处移动喷出，电弧起始点基本保持不变，电弧被逐渐拉长，加速了电弧等离子体的急剧扩散和冷却，具有显著的近极压降效应，提高了弧道电压和降低了短路电流幅值，降低了绝缘放电管6内等离子体浓度，使电弧快速熄灭不重燃。同时膨胀气体沿输气管道9运动至储气盒10中进行储存；
当温度传感器18监测至电气设备腔2内温度过高时，主控制器28启动储气盒10顶部的气泵12以及若干半导体制冷片13，此时半导体制冷片13的冷端工作，在输送过程中将储气盒10中的气体制冷后导入电气设备腔2中；
当温度传感器18监测至电气设备腔2内温度过低时，主控制器28启动储气盒10底部的气泵12以及若干半导体制冷片13，此时半导体制冷片13的热端工作，在输送过程中将储气盒10中的气体加热后导入电气设备腔2中；
当湿度传感器19监测电气设备腔2内湿度过大时，主控制器28启动第三气泵15以及换向阀16，第三气泵15将电气设备腔2内的湿润空气抽至带活性炭的干燥筒14中进行干燥，同时主控制器28还根据第一气压传感器20的信息，当第一气压传感器20监测储气盒10内气压未饱和时，换向阀16向储气盒10输送气体，而不向防雷腔4中输送气体，主控制器28又根据温度传感器18的数据，判断是否启动半导体制冷片13，如电气设备腔2内温度达到预设值，则开启储气盒10顶部的气泵12，将干燥空气输送至电气设备腔2中；
当第一气压传感器20监测储气盒10内气压过大时，主控制器28控制换向阀16停止向储气盒10输送气体，换向阀16只向防雷腔4输送气体，而防雷腔4中的气体能进入绝缘放电管6中，并在雷击时，又可重新回到储气盒10中，进而实现气体的循环利用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种多功能户外配电柜，其特征在于，包括密闭主柜体，所述密闭主柜体内部分别设有电气设备腔、中间腔、防雷腔，其中防雷腔中设有连接架，所述连接架上设有绝缘放电管，所述绝缘放电管的顶部设有金属杆，所述金属杆延伸防雷腔顶部并与外界相通，所述绝缘放电管内设有若干放电电极，所述放电电极之间存在等间距的空隙，所述绝缘放电管一侧设有若干输气管道，所述输气管道分别与放电电极之间存在的空隙对应相连通，所述输气管道的另一侧与储气盒相连通，所述储气盒设置于中间腔的内壁上，所述储气盒的顶部与底部均设有与电气设备腔相通的通道，所述储气盒顶部的通道内设有气泵以及若干半导体制冷片的冷端，所述储气盒底部的通道内也设有气泵以及若干半导体制冷片的热端，所述电气设备腔中设有主控制器，所述气泵以及半导体制冷片均与所述主控制器电性相连。
2.根据权利要求1所述的一种多功能户外配电柜，其特征在于，所述中间腔内设有带活性炭的干燥筒、第三气泵、换向阀，所述干燥筒的入口与第三气泵相连，所述第三气泵与第一管道相连通，所述第一管道与电气设备腔相连通，所述干燥筒的出口与换向阀相连，所述换向阀分别与第二、第三管道相连通，所述第二管道与储气盒相连通，所述第三管道与防雷腔相连通，所述第三气泵、换向阀均与主控制器电性相连。
3.根据权利要求1所述的一种多功能户外配电柜，其特征在于，所述金属杆底部设有针尖电极，所述针尖电极与绝缘放电管之间存在一空隙，所述空隙的间距为2-5cm。
4.根据权利要求1所述的一种多功能户外配电柜，其特征在于，所述放电电极包括石墨球电极与金属球电极，所述石墨球电极与金属球电极等间距交错排列。
5.根据权利要求4所述的一种多功能户外配电柜，其特征在于，所述石墨球电极与金属球电极的半径一致，均为4～6mmm。
6.根据权利要求1所述的一种多功能户外配电柜，其特征在于，所述电气腔通过绝缘隔板与中间腔完全隔离，所述中间腔也通过绝缘隔板与防雷腔完全隔离。
7.根据权利要求1所述的一种多功能户外配电柜，其特征在于，所述中间腔、防雷腔的内表面均设有绝缘材料。
8.根据权利要求1所述的一种多功能户外配电柜，其特征在于，所述绝缘放电管的壳体采用绝缘材料制成。
9.根据权利要求1所述的一种多功能户外配电柜，其特征在于，所述通道内设有若干用于卡接所述半导体制冷片的凸起。
10.根据权利要求1所述的一种多功能户外配电柜，其特征在于，所述电气设备腔内设有温度传感器与湿度传感器，所述储气盒内设有第一气压传感器，所述温度传感器、湿度传感器、第一气压传感器均与主控制器电性相连。
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