CN111525397A - 开关柜 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种开关柜，包括：开关柜体、绝缘组件、超声波局放传感设备、暂态地电压局放传感设备、控制设备和显示设备。本申请实施例开关柜通过将超声波局放传感设备和暂态地电压局放传感设备设置于容纳空腔内部靠近绝缘组件的位置，以形成内窥式型的开关柜。超声波局放传感设备和暂态地电压局放传感设备位于容纳空腔内部，可以直接采集绝缘组件处的超声信号和暂态地电压，最大程度上减小信号的衰减，从而使得最后确定的开关柜的局部放电信号更加接近真实值。本申请实施例提供的开关柜解决了现有技术中存在的目前开关柜局部放电检测结果的准确性差的技术问题，达到了大幅度提高开关柜局部放电检测结果的准确性的技术效果。

Description

开关柜

技术领域

本申请涉及电力设备技术领域，特别是涉及一种开关柜。

背景技术

开关柜是指将一组高压开关设备装在钢板金属柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备，因具有结构简单、体积小、价格低、可提高供电参数和性能以及供电安全等优点而被广泛应用于城市住宅小区、高层建筑、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及箱式变电站中。

但是，目前的开关柜因受其结构设计的特殊性、生产工艺及绝缘材料老化等因素的影响，在运行中时常会出现不同程度的局部放电现象，严重时甚至会造成开关柜短路事故的发生。传统技术中，针对开关柜的局部放电主要以人工定期检测为主，主要是检测人员利用局部放电测试设备等在开关柜的外表面缝隙处进行信号的采集，然后通过对采集到的信号进行分析和处理，从而确定开关柜内部的局部放电情况。但是，从局部放电源头到柜体表面的空间较大，局放信号衰减很大，从而导致目前开关柜局部放电检测结果的准确性差。

发明内容

基于此，有必要针对目前开关柜局部放电检测结果的准确性差的问题，提供一种开关柜。

一种开关柜，包括：

开关柜体，具有一容纳空腔；

绝缘组件，设置于所述容纳空腔；

超声波局放传感设备，设置于所述容纳空腔，用于采集所述绝缘组件发生局部放电时产生的超声信号；

暂态地电压局放传感设备，设置于所述容纳空腔，用于采集所述绝缘组件发生局部放电时产生的暂态地电压；

控制设备，分别与所述超声波局放传感设备和所述暂态地电压局放传感设备信号连接，用于根据所述超声信号和所述暂态地电压确定所述绝缘组件的局部放电信号。

在其中一个实施例中，还包括：

第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板间隔设置于所述容纳空腔，将所述容纳空腔分隔为二次室、高压室和操作机构室，所述操作机构室夹设于所述二次室和所述高压室之间。

在其中一个实施例中，所述控制设备设置于所述二次室，所述绝缘组件设置于所述高压室；所述第二隔板开设有第一通孔和第二通孔；

所述超声波局放传感设备插设于所述第一通孔，且所述超声波局放传感设备的探头端位于所述高压室；

所述暂态地电压局放传感设备插设于所述第二通孔，且所述暂态地电压局放传感设备的探头端位于所述高压室。

在其中一个实施例中，还包括：

电缆附件，设置于所述高压室；

所述超声波局放传感设备的数量为多个，多个所述超声波局放传感设备还用于采集所述电缆附件发生局部放电时产生的超声信号；

所述暂态地电压局放传感设备的数量为多个，多个所述暂态地电压局放传感设备还用于采集所述电缆附件发生局部放电时产生的暂态地电压。

在其中一个实施例中，还包括：

控制开关，设置于所述二次室，与所述控制设备电连接，用于控制所述控制设备的启动与关闭。

在其中一个实施例中，还包括：

通信设备，设置于所述二次室，分别与所述超声波局放传感设备、所述暂态地电压局放传感设备和所述控制设备信号连接。

在其中一个实施例中，所述第一隔板和所述第二隔板均由金属材料制成。

在其中一个实施例中，所述控制设备为双通道局放控制设备。

在其中一个实施例中，所述超声波局放传感设备和所述暂态地电压局放传感设备与所述控制设备均通过高频电缆连接。

在其中一个实施例中，还包括：

显示设备，与所述控制设备信号连接，用于显示所述绝缘组件的局部放电信号。

本申请实施例提供了一种开关柜，包括：开关柜体、绝缘组件、超声波局放传感设备、暂态地电压局放传感设备、控制设备和所述显示设备。本申请实施例所述开关柜通过将所述超声波局放传感设备和所述暂态地电压局放传感设备设置于容纳空腔内部靠近所述绝缘组件的位置，以形成内窥式型的所述开关柜。所述超声波局放传感设备和所述暂态地电压局放传感设备位于所述容纳空腔内部，可以直接采集所述绝缘组件处的所述超声信号和所述暂态地电压，最大程度上减小信号的衰减，从而使得最后确定的所述开关柜的局部放电信号更加接近真实值。同时，本申请实施例所述开关柜解决了现有技术中存在的一次类开关设备与二次类控制设备不同寿命，更换二次类设备需停电的难题。本申请实施例提供的所述开关柜解决了现有技术中存在的目前开关柜局部放电检测结果的准确性差的技术问题，达到了大幅度提高所述开关柜局部放电检测结果的准确性的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例提供的开关柜结构示意图；

图2为本申请一个实施例提供的开关柜结构示意图；

图3为本申请一个实施例提供的开关柜操作机构室结构示意图；

图4为本申请一个实施例提供的开关柜高压室结构示意图；

图5为本申请一个实施例提供的开关柜局部结构示意图。

附图标记说明：

10、开关柜；

100、开关柜体；

200、绝缘组件；

210、容纳空腔；

211、二次室；

212、高压室；

213、操作机构室；

220、第一隔板；

230、第二隔板；

231、第一通孔；

232、第二通孔；

300、超声波局放传感设备；

400、暂态地电压局放传感设备；

500、控制设备；

600、电缆附件；

700、控制开关；

800、通信设备；

900、显示设备。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的一种开关柜进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请实施例提供的所述开关柜10可以应用于任何用电力系统中，用于电力系统进行发电、输电、配电和电能转换等，可以安装于室内，也可以安装于室外。所述开关柜10可以为进线柜、馈线柜、电压互感器柜、高压电容器柜、电能计量柜、高压环网柜等，以下实施例以所述高压环网柜为例进行具体说明。

请参见图1，本申请一个实施例提供了一种开关柜10，包括：开关柜体100、绝缘组件200、超声波局放传感设备300和暂态地电压局放传感设备400。

所述开关柜体100内部中空，形成一容纳空腔210，用于安装基本用电设备，例如：断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构、互感器以及各种保护装置等。所述开关柜体100可以为方形、圆形、菱形或者其他不规则形状等，所述开关柜体100可以为任意金属或合金材料制成，例如：铁、钢、冷轧钢板等。本实施例对于所述开关柜体100不作任何限定，只需要满足可以为所述基本用电设备提供安装空间的功能即可。

所述绝缘组件200设置于所述容纳空腔210，所述绝缘组件200为局部放电的主要区域，例如可以包括：进线电缆、电缆连接套管、电缆附件600中的任一种，或者任意组合。例如，当所述绝缘组件200为进线套管时，所述进线电缆可以为10kV电缆，包括A相、B相和C相，所述进线电缆外设置有套管，也就是所述电缆连接套管，所述进线电缆与外电源连接，所述进线电缆附近有电场产生，当发生局部放电时，会有噪声信号等产生。所述进线电缆可以为单芯、也可以为多芯，本实施例对于所述绝缘组件200不作任何限定，只需要满足可以实现与外电源连接的功能即可。

所述超声波局放传感设备300设置于所述容纳空腔210，用于采集所述绝缘组件200发生局部放电时产生的超声信号。所述超声波局放传感设备300可以为一个，也可以为多个，例如所述超声波局放传感设备300可以为三个，分别设置于所述进线电缆的A、B、C三相，分别采集所述进线电缆的A、B、C三相的超声信号。所述超声信号可以包括：电压信号、电流信号、噪声信号等。所述超声波局放传感设备300可以为超声波局放传感器，例如可以为GZ-SEN-SOUND系列超声波传感器，灵敏度高，可以配合高效放大滤波电路避开变压器、电抗器、电机等的振动频段，有效采集局部放电超声信号。本实施例对于所述超声波局放传感设备300不作任何限定，只需要满足可以实现采集所述绝缘组件200发生局部放电时产生的超声信号的功能即可。

所述暂态地电压局放传感设备400设置于所述容纳空腔210，用于采集所述绝缘组件200发生局部放电时产生的暂态地电压。暂态地电压检测是指当开关柜10内发生局部放电活动时，会产生无线电频率范围内的电磁波，所述电磁波通过金属外壳的缝隙从开关柜10内传出，所述电磁波在传播到柜外后，所述开关柜10金属壳表面会产生暂态地电压。所述暂态地电压波的上升时间在纳秒级，幅值差别很大，从几毫伏到几伏不等，频率范围约在3～600MHZ之间。所述暂态地电压局放传感设备设置于所述容纳空腔210，用于采集所述开关柜体100表面的暂态地电压。所述暂态地电压局放传感设备400可以为暂态地电压局放传感仪等，所述暂态地电压局放传感设备400可以为一个，也可以为多个，本实施例对于所述暂态地电压局放传感设备400不作任何限定，只需要满足可以实现采集所述绝缘组件200发生局部放电时产生的暂态地电压的功能即可。

所述控制设备500分别与所述超声波局放传感设备300和所述暂态地电压局放传感设备400信号连接，用于根据所述超声信号和所述暂态地电压确定所述绝缘组件200的局部放电信号。所述控制设备500可以为服务器、处理器、PLC芯片等，本实施例对于所述控制设备500不作任何限定，只需要满足可以实现根据所述超声信号和所述暂态地电压确定所述绝缘组件200的局部放电信号的功能即可。

本申请实施例提供的所述开关柜10的工作原理如下：

本申请实施例提供的所述开关柜10包括：所述开关柜体100、所述绝缘组件200、所述超声波局放传感设备300、所述暂态地电压局放传感设备400和所述控制设备500。所述超声波局放传感设备300和所述暂态地电压局放传感设备400均设置于所述容纳空腔210，均与所述绝缘组件200位置相对应，近距离采集所述绝缘组件200处的所述超声信号和所述暂态地电压，然后将所述超声信号和所述暂态地电压输送至所述控制设备500。所述控制设备500根据所述超声信号和所述暂态地电压确定所述绝缘组件200的局部放电信号。所述绝缘组件200处的所述超声信号和所述暂态地电压均为脉冲信号，所述超声波局放传感设备300和所述暂态地电压局放传感设备400分别将所述超声信号和所述暂态地电压转化为数字信号，并输送至所述控制设备500。所述控制设备500对所述数字信号进行分析和处理，通过与标准信号的相关数据进行比对，从而判断检测到的所述局部放电信号是否超过预设阈值，也就是是否超过标准信号的各指标参数。需要指出的是，本申请对于这里实现根据所述超声信号和所述暂态地电压确定所述绝缘组件200的局部放电信号的方法不做限定，本申请对于该方法也不要求权利，旨在保护所述开关柜10中各个部件，部件的连接关系等。

本实施例提供了一种开关柜10包括：所述开关柜体100、所述绝缘组件200、所述超声波局放传感设备300、所述暂态地电压局放传感设备400、所述控制设备500和所述显示设备900。本实施例所述开关柜10通过将所述超声波局放传感设备300和所述暂态地电压局放传感设备400设置于容纳空腔210内部靠近所述绝缘组件200的位置，以形成内窥式型的所述开关柜10。所述超声波局放传感设备300和所述暂态地电压局放传感设备400位于所述容纳空腔210内部，可以直接采集所述绝缘组件200处的所述超声信号和所述暂态地电压，最大程度上减小信号的衰减，从而使得最后确定的所述开关柜10的局部放电信号更加接近真实值。同时，本实施例所述开关柜10解决了现有技术中存在的一次类开关设备与二次类控制设备不同寿命，更换二次类设备需停电的难题。本实施例提供的所述开关柜10解决了现有技术中存在的目前开关柜10局部放电检测结果的准确性差的技术问题，达到了大幅度提高所述开关柜10局部放电检测结果的准确性的技术效果。

请参见图2，在一个实施例中，所述开关柜10还包括：第一隔板220和第二隔板230。

所述第一隔板220和所述第二隔板230间隔设置于所述容纳空腔210，将所述容纳空腔210分隔为二次室211、高压室212和操作机构室213，所述操作机构室213夹设于所述二次室211和所述高压室212之间。所述第一隔板220可以由任意金属材料制成，例如：金、银、铜、铁、钢等，所述第一隔板220和所述第一隔板220可以相同，也可以不同。所述第一隔板220和所述第二隔板230位置相对，可以平行设备，也可以垂直或相交设置。

所述二次室211是指所述开关柜10中的一个综合性腔室，用于布置和安装不宜设置在配电装置和主变压器现场的电气二次设备，如远动终端及相应设备、交直流电源、不停电电源、继电保护、测控、计量和其他自动装置等。所述操作机构室213夹设于所述二次室211和所述高压室212之间，用于安装各种控制设备500，例如分闸、合闸机构、储能指示表、隔离开关等。所述高压室212也即所述开关柜10的母线室，所述高压室212可以为全密闭腔室，用于安装高压配电设备等，例如从外电源接入的三相进线电缆等。本实施例对于所述第一隔板220和所述第二隔板230均不作任何限定，只需要满足可以实现将所述容纳空腔210分隔为二次室211、高压室212和操作机构室213的功能即可。

请参见图3，在一个实施例中，所述控制设备500设置于所述二次室211，所述绝缘组件200设置于所述高压室212，所述第二隔板230开设有第一通孔231和第二通孔232。所述第一通孔231和所述第二通孔232可以为圆形、方形、菱形等任意形状，所述第一通孔231和所述第二通孔232可以相同，也可以不同。本实施例对于所述第一通孔231和所述第二通孔232均不作任何限定，只需要满足可以实现提供插设空间的功能即可。例如，所述超声波局放传感设备300插设于所述第一通孔231，且所述超声波局放传感设备300的探头端位于所述高压室212，所述超声波局放传感设备300的本体端位于所述操作机构室213，以方便工作人员进行日常检修。所述超声波局放传感设备300的探头端位于所述高压室212，用以采集所述绝缘组件200的所述超声信号，所述超声波局放传感设备300的探头端与局部放电源头的距离大大缩小，很大程度上避免了所述超声信号的衰减，从而提高了所述超声波局放传感设备300的检测准确度。

所述暂态地电压局放传感设备400插设于所述第二通孔232，且所述暂态地电压局放传感设备400的探头端位于所述高压室212。所述暂态地电压局放传感设备400的本体端位于所述操作机构室213，方便工作人员进行日常检修，所述暂态地电压局放传感设备400的探头端位于所述高压室212，用于采集所述绝缘组件200的暂态地电压，所述暂态地电压局放传感设备400的探头端与局部放电源头的距离大大缩小，从而提高了所述暂态地电压局放传感设备400的检测准确度。所述控制设备500与所述超声波局放传感设备300和所述暂态地电压局放传感设备400均通过高频电缆连接，以提高所述超声波局放传感设备300和所述暂态地电压局放传感设备400与所述控制设备500之间信号的传输性能。

请一并参见图4和图5，在一个实施例中，所述开关柜10还包括：电缆附件600、控制开关700、通信设备800和显示设备900。

所述电缆附件600设置于所述高压室212，所述电缆附件600是指连接所述绝缘组件200与输电线路、配电线路等相关配电装置的组件，例如所述绝缘组件200的中间连接及终端连接。所述电缆附件600既能恢复所述绝缘组件200的性能，又保证所述绝缘组件200长度的延长及终端的连接。本实施例对于所述电缆附件600不作任何限定，可根据实际情况具体选择或者设置。

所述超声波局放传感设备300为多个，均设置于所述高压室212，多个所述超声波局放传感设备300还用于采集电缆附件600发生局部放电时产生的所述超声信号。所述超声波局放传感设备300为多个，均设置于所述高压室212，一部分用于采集所述绝缘组件200发生局部放电时产生的所述超声信号，另一部分用于采集所述电缆附件600发生局部放电时产生的所述超声信号。所述暂态地电压局放传感设备400为多个，均设置于所述高压室212，多个所述暂态地电压局放传感设备400还用于采集所述电缆附件600发生局部放电时产生的所述暂态地电压。所述暂态地电压局放传感设备400为多个，均设置于所述高压室212，一部分用于采集所述绝缘组件200发生局部放电时产生的暂态地电压，另一部分用于采集所述电缆附件600发生局部放电时产生的暂态地电压。

所述控制开关700设置于所述二次室211，与所述控制设备500电连接，用于控制所述控制设备500的启动与关闭。所述控制开关700可以为一个，可以为多个，例如所述控制开关700可以为指拨开关、凸轮开关、轻触式开关、选择开关、万能开关中的任一种或任意组合等。本实施例对于所述控制开关700不作任何限定，只需要满足可以实现控制所述控制设备500的启动与关闭的功能即可。

所述通信设备800设置于所述二次室211，分别与所述超声波局放传感设备300、所述暂态地电压局放传感设备400和所述控制设备500信号连接。所述通信设备800可以为有线通信，也可以为无线通信，例如：5G通信系统、蓝牙系统、局域网系统等，所述通信设备800可以为一个，也可以为多个，本实施例对于所述通信设备800不作任何限定，可根据实际情况具体选择或者设定。

所述显示设备900与所述控制设备500信号连接，用于显示所述绝缘组件200的局部放电信号。所述显示设备900可以为LED显示器、也可以为平板、移动手机等，本实施例对于所述显示设备900不作任何限定，只需要满足可以实现显示所述绝缘组件200的局部放电信号的功能即可。

在一个实施例中，所述控制设备500为双通道局放控制设备500，采用双通道分别与所述超声波局放传感设备300和所述暂态地电压局放传感设备400信号连接，对所述超声信号和所述暂态地电压进行独立接收并处理，以确定所述局部放电信号，从而提高对所述局部放电信号检测的准确性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种开关柜，其特征在于，包括：

开关柜体，具有一容纳空腔；

绝缘组件，设置于所述容纳空腔；

超声波局放传感设备，设置于所述容纳空腔，用于采集所述绝缘组件发生局部放电时产生的超声信号；

暂态地电压局放传感设备，设置于所述容纳空腔，用于采集所述绝缘组件发生局部放电时产生的暂态地电压；

控制设备，分别与所述超声波局放传感设备和所述暂态地电压局放传感设备信号连接，用于根据所述超声信号和所述暂态地电压确定绝缘组件的局部放电信号。

2.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，还包括：

第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板间隔设置于所述容纳空腔，将所述容纳空腔分隔为二次室、高压室和操作机构室，所述操作机构室夹设于所述二次室和所述高压室之间。

3.根据权利要求2所述的开关柜，其特征在于，所述控制设备设置于所述二次室，所述绝缘组件设置于所述高压室；所述第二隔板开设有第一通孔和第二通孔；

所述超声波局放传感设备插设于所述第一通孔，且所述超声波局放传感设备的探头端位于所述高压室；

所述暂态地电压局放传感设备插设于所述第二通孔，且所述暂态地电压局放传感设备的探头端位于所述高压室。

4.根据权利要求3所述的开关柜，其特征在于，还包括：

电缆附件，设置于所述高压室；

所述超声波局放传感设备的数量为多个，多个所述超声波局放传感设备还用于采集所述电缆附件发生局部放电时产生的超声信号；

所述暂态地电压局放传感设备的数量为多个，多个所述暂态地电压局放传感设备还用于采集所述电缆附件发生局部放电时产生的暂态地电压。

5.根据权利要求2所述的开关柜，其特征在于，还包括：

控制开关，设置于所述二次室，与所述控制设备电连接，用于控制所述控制设备的启动与关闭。

6.根据权利要求2所述的开关柜，其特征在于，还包括：

通信设备，设置于所述二次室，分别与所述超声波局放传感设备、所述暂态地电压局放传感设备和所述控制设备信号连接。

7.根据权利要求2所述的开关柜，其特征在于，所述第一隔板和所述第二隔板均由金属材料制成。

8.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述控制设备为双通道局放控制设备。

9.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述超声波局放传感设备和所述暂态地电压局放传感设备与所述控制设备均通过高频电缆连接。

10.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，还包括：

显示设备，与所述控制设备信号连接，用于显示所述绝缘组件的局部放电信号。

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