CN111162463B - 一种高压设备箱 - Google Patents

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Abstract

一种高压设备箱，包括箱体、位于箱体内的高压接地开关、电压互感器、避雷器、高压隔离开关和真空断路器，所述箱体内通过隔板分割为低压区和高压区，所述高压隔离开关的低压部分、真空断路器的低压部分均安装在低压区；所述高压接地开关、真空断路器的高压部分均安装在隔板位于高压区的一侧，所述高压隔离开关的高压部分通过支撑绝缘子安装在高压区的底面上，所述电压互感器及避雷器分别安装在高压区相对的两侧壁上；所述低压区的上部设有检修盖板，所述高压区的上部设有主顶盖。本发明高压设备箱高、低压分区后有利于高压设备的检修，且高压设备采用侧壁安装与底面安装相结合的方式，可减小高压设备箱整体的体积。

Description

一种高压设备箱
技术领域
本发明属于电力机车及动车组用设备，具体为一种高压设备箱。
背景技术
电力机车及电动车组用高压设备箱，箱内主要高压设备为：真空断路器、高压接地开关、高压隔离开关、电压互感器及避雷器等，其中高压隔离开关设有低压部件(气动元件及Dc110V低压电路元件)，真空断路器也包括低压控制部分(驱动机构、气动元件及DC110V低压电路元件)。
目前电力机车及电动车组用高压设备箱将上述各设备统一安装于一个箱体内，设备布置是以方便高压电缆进出线为准则，而未充分考虑故障率较高的高压开关类产品的检修。因此，当高压开关类产品出现动作机构故障、低压线路故障或气动元件故障等现象时，须在车顶打开高压设备箱密封顶盖后，将设备从箱内拆出后再进行检修，检修不方便。此外，现有高压设备箱的不同高压设备均侧挂安装于箱体侧壁上，通过底部绝缘隔板保证其绝缘性能，此类安装结构中箱体的体积由独立高压设备占用侧壁的空间决定，导致现有高压设备箱部分空间闲置，箱体的整体体积及重量较大，不利于车顶安装结构承重。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服上述缺陷，提供一种合理布置高压箱内设备、便于设备检修、减小箱体体积的高压设备箱。
本发明采用的技术方案是：一种高压设备箱，包括箱体、位于箱体内的高压接地开关、电压互感器、避雷器、高压隔离开关和真空断路器，所述箱体内通过隔板分割为低压区和高压区，所述高压隔离开关的低压部分、真空断路器的低压部分均安装在低压区；所述高压接地开关、真空断路器的高压部分均安装在隔板位于高压区的一侧，所述高压隔离开关的高压部分通过支撑绝缘子安装在高压区的底面上，所述电压互感器及避雷器分别安装在高压区相对的两侧壁上；所述低压区的上部设有检修盖板，所述高压区的上部设有主顶盖。
上述方案中，当高压开关类设备出现故障时，只需打开低压区检修盖板便可进行检修，提高了检修安全性和便捷性；此外，此高压设备箱的设计是基于高低压分区及按功能进行模块化安装的原则进行，即先将各高压设备进行功能性划分，如：高压隔离开关划分为绝缘模块(高压部分)、驱动机构模块(低压部分)等，然后根据箱体的空间利用率将各个功能模块合理安装在高压设备箱内。因此，该高压设备箱内设备的安装除利用箱体侧壁空间外，还利用了箱体底部空间，即有效利用了箱体的多余空间，减小了高压设备箱的体积。
优选的，所述高压区的底部由下至上依次设有底层绝缘隔板、中层绝缘隔板，所述高压接地开关位于底层绝缘隔板的上方，且不与中层绝缘隔板接触，所述高压区的顶部设置有顶层绝缘隔板。
由于高压设备箱箱体的体积减小，为了保证绝缘性能，在箱体高压区的设备与箱体底部及顶部均采用绝缘隔板隔离，但由于高压接地开关在转动过程中会与中层绝缘隔板干涉，因此高压接地开关的下方不设置中层绝缘隔板，为了保证绝缘性能，单独设有底层绝缘隔板。
优选的，所述底层绝缘隔板、中层绝缘隔板分别通过第一绝缘柱、第二绝缘柱固定在箱体底面上，所述顶层绝缘隔板通过第三绝缘柱固定在箱体的主顶盖上。
上述设置中，绝缘隔板均通过绝缘柱与箱体连接，可以进一步保证绝缘性能。
优选的，所述支撑绝缘子包括上绝缘子和下绝缘子，所述上绝缘子位于中层绝缘隔板的上表面，所述下绝缘子位于中层绝缘隔板的下表面，所述上绝缘子、中层绝缘隔板和下绝缘子固定连接。
通过上述设置，可以进一步提高绝缘子上部的绝缘性能。
优选的，所述上绝缘子包括上绝缘子上法兰和上绝缘子下法兰，所述下绝缘子包括下绝缘子上法兰、上绝缘子下法兰；所述上绝缘子下法兰、中层绝缘隔板、及下绝缘子上法兰通过紧固件连接在一起；所述下绝缘子下法兰与箱体底面固定连接。
绝缘子的连接端均设置为法兰结构，便于绝缘子与其他设备间连接。
优选的，所述上绝缘子下法兰、下绝缘子上法兰上均设有安装槽，所述安装槽内安装有密封圈，所述密封圈的内圈位于紧固件的外侧。
上述设置中，安装槽内安装密封圈后，可将紧固件与中层绝缘隔板上方的高压设备绝缘隔离，确保箱体内的绝缘性能。
优选的，所述上绝缘子的上部安装有均压环，从而降低电场集中处的电场强度。
本发明的有益效果是：本发明高压设备箱箱体高低压分区后，有利于故障率较高的低压部件的检修，同时提高了检修安全性；高压设备箱箱体高低压分区，高压设备划分为高、低压部分，并采用侧壁安装与底面安装相结合的方式，可将高压设备箱的高度空间尺寸缩减至少1/3，箱体重量也减轻1/3；箱体内设置多层固体绝缘隔板，且绝缘隔板采用绝缘支柱支撑，保证了高压设备与箱体底面与顶面的绝缘性能；支撑绝缘子采用上下两个绝缘子组合的方案确保了垂直方向的绝缘隔离，且其上绝缘子与绝缘隔板间采用平面密封保证其绝缘性能。
附图说明
图1是本发明高压设备箱的主视图；
图2是本发明高压设备箱的右视图；
图3是本发明高压设备箱的仰视图；
图4是图3中A-A方向的剖视图；
图5是图3中B-B方向的剖视图；
图6是本发明高压设备箱中箱体的主视图；
图7是本发明高压设备箱中箱体的左视图；
图8是图6中C-C方向的剖视图；
图9是图6中D-D方向的剖视图；
图10是图6中E-E方向的剖视图；
图11是本发明高压设备箱中高压接地开关的旋转路径示意图；
图12是本发明高压设备箱中下绝缘子的主视图；
图13是本发明高压设备箱中下绝缘子的俯视图；
图14是本发明高压设备箱中下绝缘子的仰视图；
图15是本发明高压设备箱中上绝缘子的主视图；
图16是本发明高压设备箱中支撑绝缘子的组装图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
如图1～16所示，一种高压设备箱，包括箱体3，箱体3是承载箱体内设备的机械安装主体，由铝合金型材焊接而成，箱体3上设有将外部高压引入箱体的高压电缆4。该箱体3内部通过铝合金的隔板3.1分割为高压区和低压区两部分，箱体上部有两个顶盖，包括用于低压区检修的检修盖板1，及用于高压设备安装的主顶盖2，检修盖板1及主顶盖2通过紧固件安装在箱体上，在检修时，仅需拆卸检修盖板1即可，主顶盖2长期处于密封闭合状态。
箱体3内的具体结构包括：高压接地开关5，电压互感器6，底层绝缘隔板7，中层绝缘隔板8，均压环9，避雷器10，高压隔离开关11，真空断路器12，绝缘柱13A，绝缘柱13B，顶层绝缘隔板14，绝缘柱15，支撑绝缘子16。上述部件中，高压接地开关5、电压互感器6、避雷器10、高压隔离开关11的高压部分和真空断路器12的高压部分均为箱内高压设备，安装在箱体3内的高压区；高压隔离开关11的低压部分111、真空断路器12的低压部分121均安装在箱体3内的低压区。
底层绝缘隔板7及中层绝缘隔板8隔离开高压区的高压设备与箱体3底面间的空气隔离，从而增大电气间隙，增强箱内设备间的绝缘性能，同时，顶层绝缘隔板14隔离开高压设备与箱体3顶面间的空气路径，从而增大电气间隙，增强箱内部件间绝缘性能。
均压环9安装在支撑绝缘子16上方，用于均匀支撑绝缘子上方导电部件的电场分布，提高绝缘性能。支撑绝缘子16的作用是作为各高压设备间导电连接部件的支撑绝缘体。绝缘柱13A、13B结构相同，绝缘柱15和绝缘柱13A或13B仅高度不同，绝缘柱的作用是作为绝缘隔板的支撑绝缘体。底层绝缘隔板7、中层绝缘隔板8和顶层绝缘隔板14上均具有安装紧固件13.1的通孔，绝缘柱13A、绝缘柱13B与绝缘柱15上均具有安装紧固件的螺纹孔，紧固件13.1(例如螺钉)将绝缘隔板与绝缘柱固定连接在一起。
本发明中，箱体3具体结构包括：隔板3.1、绝缘柱13A、绝缘柱13B和绝缘柱15的绝缘柱安装座3.2、电压互感器安装座3.3、支撑绝缘子安装座3.4、高压隔离开关的阀缸机构安装座3.5、避雷器安装座3.6、真空断路器安装座3.7以及高压接地开关安装座3.8。
隔板3.1的作用是将箱体3分隔为高压区和低压区两部分，阀缸机构安装座3.5的作用是安装高压隔离开关的气动元件及低压控制电路集合体-阀缸机构，真空断路器安装座3.7的作用是安装真空断路器12的低压部件121；高压接地开关5通过高压接地开关安装座3.8安装在隔板3.1上，支撑绝缘子16通过支撑绝缘子安装座3.4安装在箱体3的底面上，电压互感器6及避雷器10分别通过电压互感器安装座3.3、避雷器安装座3.6安装在箱体3相对的两侧壁上，绝缘柱13A、绝缘柱13B、绝缘柱15均安装在绝缘柱安装座3.2，其中箱体上的绝缘柱安装座3.2上具有螺纹孔，绝缘柱13A、绝缘柱13B、绝缘柱15上也具有安装紧固件的螺纹孔，螺栓13.2将绝缘柱与箱体连接在一起。
本发明中，高压接地开关5包括安装板5.1、转杆5.2及触头5.3，真空断路器高压部分包括安装底板12.1、真空断路器刀片12.2及真空断路器绝缘子12.3；高压接地开关5通过安装板5.1固定在隔板3.1上，由于箱内空间限制，高压接地开关的转杆5.2及触头5.3旋转至真空断路器刀片12.2过程中会与中层绝缘隔板8干涉，因此在高压接地开关5的正下方不设置中层绝缘隔板8，但为了保证绝缘性能，增加了底层绝缘隔板7。
本实施例中，通过上述绝缘隔板实现高压设备箱的绝缘性能，并通过高、低压分区将各高压设备安装到高压设备箱内，从而较大程度缩减了高压设备箱的空间尺寸。在本实施例中，采用相同的高压设备，根据本实施例的方案可将高压设备箱的高度空间尺寸缩减至少1/3，箱体重量也减轻1/3。
本实施例中，为进一步加强绝缘性能，支撑绝缘子16分为上绝缘子及下绝缘子两部分，上绝缘子包括上绝缘子上法兰16.1、上绝缘子下法兰16.2；下绝缘子包括下绝缘子上法兰16.3，下绝缘子下法兰16.4。上绝缘子上法兰16.1用于安装高压设备的导电连接部件，上绝缘子下法兰16.2在中层绝缘隔板8上表面，下绝缘子上法兰16.3在中层绝缘隔板8下表面，上绝缘子下法兰16.2、中层绝缘隔板8及下绝缘子上法兰16.3三者通过紧固件16.6连接至一起；下绝缘子下法兰16.4与箱体底面的支撑绝缘子安装座3.4固定连接。
其中，上绝缘子下法兰16.2上为螺纹孔，下绝缘子上法兰16.3上为通孔，紧固件16.6可为头部朝下的螺栓。
进一步的，上绝缘子下法兰16.2及下绝缘子上法兰16.3上具有安装槽，安装槽内安装有密封圈16.5，密封圈16.5的内圈位于紧固件16.6的外侧，将紧固件16.6与中层绝缘隔板8以上的高压导电连接部件间绝缘隔离，以确保有限空间内的绝缘性能。

Claims (7)

1.一种高压设备箱，包括箱体（3）、位于箱体（3）内的高压接地开关（5）、电压互感器（6）、避雷器（10）、高压隔离开关（11）和真空断路器（12），其特征在于，所述箱体（3）内通过隔板（3.1）分割为左右设置的低压区和高压区，所述高压隔离开关的低压部分（111）、真空断路器的低压部分（121）均安装在低压区；所述高压接地开关（5）、真空断路器（12）的高压部分均安装在隔板（3.1）位于高压区的一侧，所述高压隔离开关（11）的高压部分通过支撑绝缘子（16）安装在高压区的底面上，所述电压互感器（6）及避雷器（10）分别安装在高压区相对的两侧壁上；所述低压区的上部设有检修盖板（1），所述高压区的上部设有主顶盖（2）。
2.如权利要求1所述的一种高压设备箱，其特征在于，所述高压区的底部由下至上依次设有底层绝缘隔板（7）、中层绝缘隔板（8），所述高压接地开关（5）位于底层绝缘隔板（7）的上方，且不与中层绝缘隔板（8）接触，所述高压区的顶部设置有顶层绝缘隔板（14）。
3.如权利要求2所述的一种高压设备箱，其特征在于，所述底层绝缘隔板（7）、中层绝缘隔板（8）分别通过第一绝缘柱（15）、第二绝缘柱（13A）固定在箱体底面上，所述顶层绝缘隔板（14）通过第三绝缘柱（13B）固定在箱体的主顶盖（2）上。
4.如权利要求2所述的一种高压设备箱，其特征在于，所述支撑绝缘子（16）包括上绝缘子和下绝缘子，所述上绝缘子位于中层绝缘隔板（8）的上表面，所述下绝缘子位于中层绝缘隔板（8）的下表面，所述上绝缘子、中层绝缘隔板（8）和下绝缘子固定连接。
5.如权利要求4所述的一种高压设备箱，其特征在于，所述上绝缘子包括上绝缘子上法兰（16.1）和上绝缘子下法兰（16.2），所述下绝缘子包括下绝缘子上法兰（16.3）、下绝缘子下法兰（16.4）；所述上绝缘子下法兰（16.2）、中层绝缘隔板（8）、及下绝缘子上法兰（16.3）通过紧固件（16.6）连接在一起；所述下绝缘子下法兰（16.4）与箱体（3）底面固定连接。
6.如权利要求5所述的一种高压设备箱，其特征在于，所述上绝缘子下法兰（16.2）、下绝缘子上法兰（16.3）上均设有安装槽，所述安装槽内安装有密封圈（16.5），所述密封圈（16.5）的内圈位于紧固件（16.6）的外侧。
7.如权利要求4～6任一项所述的一种高压设备箱，其特征在于，所述上绝缘子的上部安装有均压环（9）。
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