CN111555170A - 一种模块化开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化开关设备，其特征在于：包括电缆室模块、断路器室模块、母线室模块、低压室及断路器室泄压通道模块、母线系统、接地系统和后扩展室模块，在此基础上可设置成双层模块化设备。本发明开关设备采用小型的模块化设计，方便加工、转运及安装；如果设备内部元器件出现故障或者某个隔室内出现燃弧问题，即可通过拆除特定的模块，方便快捷的替换，而不需要进行整体的更换，减少了维护时间和成本；同时可满足不同客户的需求，更加利于制造厂的制造和管理，提高了生产效率。

Description

一种模块化开关设备

技术领域

本发明涉及一种模块化开关设备，特别是一种中压空气绝缘交流金属封闭开关设备。

背景技术

目前中压空气绝缘交流金属封闭开关设备主要分为低压室模块、断路器室模块、电缆室模块和母线室模块4个隔室。现有产品的框架大多数为一体式或分为前后两块侧板，单个侧板尺寸大、重量大，不方便加工、转运、安装。并且在安装柜内元器件时，由于框架壳体已经装配好，柜体内部尺寸空间较小，不方便如触头盒等内部元器件的安装，有时还需要借助额外的机械手臂，费事费力，同时，也不方便进一步对产品内部关键尺寸的检验。如果在设备运行期间，其内元器件出现故障，或者某个隔室内出现燃弧问题，通常需要把整个产品设备拆除移除，进行整体替换，现场操作的难度大，也增加了维护时间和成本。同时，由于客户会有很多不同的系统方案，使得开关设备制造厂会拥有很多的不同开关设备方案，也不利于生产厂的制造和管理，降低了生产效率。

CN201621386545.1一种模块化开关柜，其模块包括气箱，为通过气体绝缘开关设备，容易引发气体泄漏。CN201711115411.5一种新型开关柜，包含第一分离式触头盒和第二分离式触头盒，所述断路器室模块内设置有可移开式模块化功能单元，所述可移开式模块化功能单元通过第一分离式触头盒与主母线室模块电气连接，通过第二分离式触头盒与电缆室模块电气连接；其权利要求4所述的特征还包括滚轮固定于所述可移开式模块化功能单元的下端，所述导轨设置于所述断路器室模块的内部，所述滚轮在所述导轨上滚动，用于带动所述可移开式模块化功能单元移动，采用分离式触头盒，成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有开关设备安装费时费力、无法增删功能模块，发生故障需要整体拆除导致生产效率低下，且无法满足上进线方案及超大互感器等特殊需求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种模块化开关设备，其特征在于：包括电缆室模块、断路器室模块、母线室模块、低压室及断路器室泄压通道模块、母线系统、接地系统和后扩展室模块，所述断路器室模块和母线室模块设于电缆室模块上方，所述低压室及断路器室泄压通道模块设于断路器室模块上方，母线室模块设于断路器室模块和低压室及断路器室泄压通道模块的后方，所述母线系统设于母线室模块内，接地系统设于电缆室模块内，所述后扩展室模块为细长结构，设于电缆室模块后方并与电缆室模块相通，作为所述电缆室模块的温升和泄压通道。

优选地，所述后扩展室模块内设有上进线组件，用于将电流从开关设备顶部引入开关设备内部，所述上进线组件包括设于后扩展室模块顶部的穿墙套管以及从穿墙套管接入后扩展室模块内部的母排。

优选地，所述电缆室模块内设有电流互感器，后扩展室模块内设有用于装设大型电流互感器的安装板。

优选地，所述母线室模块有两个，两个母线室模块并排设于电缆室模块上。

优选地，还包括用作公共电源和信号的小母线室模块，小母线室模块设于低压室及断路器室泄压通道模块上方。

优选地，所述断路器室模块内设有两个静触头和用于安装静触头的触头盒。

优选地，所述低压室及断路器室泄压通道模块包括低压室和断路器室泄压通道，断路器室泄压通道设于低压室的后方。

优选地，所述断路器室泄压通道内或断路器室模块顶部设有泄压板。

本发明的另一个技术方案是提供了另外一种模块化开关设备，其特征在于：包括上层开关设备和下层开关设备，所述下层开关设备包括电缆室模块、断路器室模块、母线室模块、低压室及断路器室泄压通道模块、母线系统、接地系统和后扩展室模块，所述断路器室模块和母线室模块设于电缆室模块上方，低压室及断路器室泄压通道模块设于断路器室模块上方，母线室模块设于断路器室模块和低压室及断路器室泄压通道模块的后方，所述母线系统设于母线室模块内，接地系统设于电缆室模块内，所述后扩展室模块为细长结构，设于电缆室模块后方并与电缆室模块相通，作为所述电缆室模块的温升和泄压通道；所述上层开关设备设于下层开关设备上方，包括与下层开关设备布局相同的电缆室模块、断路器室模块和母线室模块。

优选地，所述上层开关设备和下层开关设备共用一个后扩展室模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明开关设备采用小型的模块化设计，使得每个模块的零件尺寸大大减小，方便了加工、转运及安装；如果设备内部元器件出现故障或者某个隔室内出现燃弧问题，即可通过拆除特定的模块，方便快捷的替换，而不需要进行整体的更换，减少了维护时间和成本；同时，由于是模块化设计，所以面对客户的不同系统方案需求，可以很简单的通过替换不同的模块来满足其不同的需求，更利于模块化、简单化、并行化的生产和安装，更加利于制造厂的制造和管理，提高了生产效率。

后扩展室模块的设计，让设备有了充足空间安装，方便快捷，更满足了上进线方案、超大互感器等特殊需求。同时，此后扩展模块还可以作为开关设备的电缆室泄压通道，也是电缆室最主要的温升通道，电缆室内元器件和铜排，在运行时产生的热量可以通过此模块快速方便的从顶部排除。由于其是细长结构，因此具有很好的“烟囱效应”，改善了设备的整体温度。

另一方面，对于双层或者双母线开关设备，均可以通过本专利的模块化进行实现，并通过后扩展室模块提升其整体耐温度、耐燃弧性能。

本发明开关设备为空气绝缘，不需要气箱充入额外的其他气体；且本发明开关设备不需要分离式的触头盒，并且模块下端不需要滚轮滑动，只需要一组普通触头盒，均安装于断路器隔室，相比分离式触头盒降低了成本。

附图说明

图1为本发明一种模块化开关设备结构示意图；

图2为各个模块结构示意图；

图3为断路器室模块触头盒剖视图；

图4为本发明一种模块化开关设备上进线方案结构示意图；

图5为本发明一种模块化开关设备装设大型电流互感器的结构示意图；

图6为双母线开关设备结构示意图；

图7为本发明一种模块化开关设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1和图2所示，本发明通过把开关设备按照功能模块及利于加工、安装、检验和维护等需求，创新的分为7个模块系统：包括电缆室模块1、断路器室模块2、母线室模块3、低压室及断路器室泄压通道模块4、母线系统6、接地系统7和后扩展室模块10，断路器室模块2和母线室模块3安装在电缆室模块1上方，低压室及断路器室泄压通道模块4安装在断路器室模块2上方，母线室模块3安装在断路器室模块2和低压室及断路器室泄压通道模块4的后方。电缆室模块1上表面为便于对断路器室模块2进行定位的前低后高结构，断路器室模块2安装在电缆室模块1上方的较低位置，母线室模块3安装在电缆室模块1上方的较高位置。母线系统6安装在母线室模块3内，接地系统7安装在电缆室模块1内，后扩展室模块10为细长结构，安装在电缆室模块1后方并与电缆室模块1相通，作为所述电缆室模块1的温升和泄压通道。模块与模块的连接面均布置有定位孔或者定位销，通过定位孔或者定位销实现模块之间的快速拼接。

电缆室模块1位于开关设备的底部，在其顶端和后端均布置有与其他相邻模块连接的接口，并且可选择的，其内部可布置电流互感器12及避雷器等附件。

如图3所示，断路器室模块2为本开关设备的核心模块，位于整个开关设备的前中部，其顶端、后端和下端均布置有与其他相邻模块连接的接口，其内部可安装静触头15、触头盒11及活门机构，并可配置手车、断路器、接触器、负荷开关或其他功能手车等元件。此模块可方便静触头15、触头盒11及活门机构等零部件的内部安装和检验。本实施例中断路器室模块2内与母线室模块3相连的一侧安装有两个触头盒11，触头盒11通过触头盒安装板16安装在断路器室模块2内，触头盒11内安装有静触头15。

母线室模块3位于本开关设备的中上部，其前端、底端和后端布置有与其他相邻模块的接口，方便母线系统6的安装及维护。母线室模块3顶部设置有泄压板，当母线室模块3出现燃弧故障时，可以通过此泄压板快速释放能量，保护其他模块。

低压室及断路器室泄压通道模块4位于整个开关设备的前上部，在其底端和后端布置有与其他相邻模块的接口，其内部可根据客户需求布置不同的控制保护方案。低压室及断路器室泄压通道模块4包括低压室21和断路器室泄压通道17，断路器室泄压通道17位于低压室21的后方，当断路器室模块2出现燃弧故障时，可以通过断路器室泄压通道17快速释放能量，保护其他模块。断路器室泄压通道17内可以设置泄压板，在一些情况下，泄压板也可以设置在断路器模块2的顶部。

本发明一种模块化开关设备还包括用作公共电源和信号的小母线室模块5，小母线室模块5安装在低压室及断路器室泄压通道模块4上方。

母线系统6是安装于母线室模块3内的一个独立系统，包括主母线8和套在主母线8上的母线套管9，根据不同的客户需求，可以设置为不同的电流等级。

接地系统7是安装于电缆室模块1内的一个独立系统，包括接地开关13和用于控制接地开关13的接地开关操作机构14，可以根据客户需求进行选配，同时可以设置为不同的电流等级。

后扩展室模块10是位于本开关设备的后端的一个扩展模块，在前部所有模块均组装完成后，后扩展室模块10通过螺栓和前部的母线室模块3以及电缆室模块1相连，电缆室模块1后侧没有隔板，而是直接和后扩展模块10相连，后扩展室模块10前方上下两侧均设置有定位销，可以方便快速的和具有定位孔的母线室模块3和电缆室模块1进行组装，提高装配效率和精度。

由于后扩展室模块10是细长结构，因此具有很好的“烟囱效应”，改善了柜体的整体温度；可以作为电缆室模块1温升通道，电缆室模块1内元器件和铜排在运行时产生的热量可以通过后扩展室模块10快速方便的从顶部排除；当电缆室模块1内部产生故障电弧的时候，后扩展室模块10也是电缆室模块1最主要的泄压通道，故障电弧能量可以快速通过此模块释放出去。后扩展室模块10顶部设置有可打开的带网孔泄压板，当正常运行时，可让热气流顺利通过，降低电缆室模块1的温度，同时带网孔泄压板又可以有效的隔离异物的进入；当电缆室模块1有故障产生时，此带网孔泄压板可以快速打开，形成泄压通道，让故障电弧所产生的能力快速释放，减少对其他模块的影响。

如图4和图5所示，后扩展室模块10可以根据客户需求设置为上进线方案及大型电流互感器12等特殊需求的改进系统。需求为上进线方案时，其改进系统为在后扩展室模块10顶部安装穿墙套管18，并从穿墙套管18接入相应的母排19，即可以把客户需求的电流从开关设备顶部引入开关设备。相比较常规方法，仅需要更换此后扩展室模块10，其他模块保持不变，即可实现，方便快捷，减少了工程的非标设计量；客户需求为大型电流互感器12时，由于电流互感器12体积大，长度长，一般现有方案都是用超大的后侧板，来加大后柜的深度。导致后侧板面积尺寸较大，不方便加工和安装。而本方案仅需要对后扩展室模块10进行单独增加其壳体深度，再增加额外的安装板20，其他模块保持不变，即可满足需求，方便了加工安装。

本开关设备的各个不同模块和系统按照上下前后等方式布置连接，其连接方式可以选择螺栓连接或者铆接连接等不同方式。

本发明各个模块的位置布局可以按照本方案布置，也可以进行交换布局来实现开关设备功能。某些模块也可以改变形状而不影响其功能。通过这些模块系统可以方便快捷的配置成不同的开关设备方案，并且是具有LSC2B类别的中压空气绝缘可抽出式开关设备。如图6所示，需要设置成双母线开关设备时，将两个母线室模块3并排安装在电缆室模块1上即可实现。如图7所示，本发明也可设置成双层模块化开关设备，包括上下两层，将原有单层模块化设备作为下层开关设备，在下层开关设备上再增设与下层开关设备布局相同的电缆室模块1、断路器室模块2和母线室模块3作为上层开关设备，即可实现双层结构，上层开关设备和下层开关设备共用一个后扩展室模块10，通过后扩展室模块10提升其整体耐温度、耐燃弧性能。

Claims (10)

1.一种模块化开关设备，其特征在于：包括电缆室模块(1)、断路器室模块(2)、母线室模块(3)、低压室及断路器室泄压通道模块(4)、母线系统(6)、接地系统(7)和后扩展室模块(10)，所述断路器室模块(2)和母线室模块(3)设于电缆室模块(1)上方，所述低压室及断路器室泄压通道模块(4)设于断路器室模块(2)上方，母线室模块(3)设于断路器室模块(2)和低压室及断路器室泄压通道模块(4)的后方，所述母线系统(6)设于母线室模块(3)内，接地系统(7)设于电缆室模块(1)内，所述后扩展室模块(10)为细长结构，设于电缆室模块(1)后方并与电缆室模块(1)相通，作为所述电缆室模块(1)的温升和泄压通道。

2.如权利要求1所述的一种模块化开关设备,其特征在于：所述后扩展室模块(10)内设有上进线组件，用于将电流从开关设备顶部引入开关设备内部，所述上进线组件包括设于后扩展室模块(10)顶部的穿墙套管(18)以及从穿墙套管(18)接入后扩展室模块(10)内部的母排(19)。

3.如权利要求1所述的一种模块化开关设备,其特征在于：所述电缆室模块(1)内设有电流互感器(12)，后扩展室模块(10)内设有用于装设大型电流互感器(12)的安装板(20)。

4.如权利要求1所述的一种模块化开关设备,其特征在于：所述母线室模块(3)有两个，两个母线室模块(3)并排设于电缆室模块(1)上。

5.如权利要求1所述的一种模块化开关设备,其特征在于：还包括用作公共电源和信号的小母线室模块(5)，小母线室模块(5)设于低压室及断路器室泄压通道模块(4)上方。

6.如权利要求1所述的一种模块化开关设备,其特征在于：所述断路器室模块(2)内设有两个静触头(15)和用于安装静触头(15)的触头盒(11)。

7.如权利要求1所述的一种模块化开关设备,其特征在于：所述低压室及断路器室泄压通道模块(4)包括低压室(21)和断路器室泄压通道(17)，断路器室泄压通道(17)设于低压室(21)的后方。

8.如权利要求7所述的一种模块化开关设备,其特征在于：所述断路器室泄压通道(17)内或断路器室模块(2)顶部设有泄压板。

9.一种模块化开关设备，其特征在于：包括上层开关设备和下层开关设备，所述下层开关设备包括电缆室模块(1)、断路器室模块(2)、母线室模块(3)、低压室及断路器室泄压通道模块(4)、母线系统(6)、接地系统(7)和后扩展室模块(10)，所述断路器室模块(2)和母线室模块(3)设于电缆室模块(1)上方，低压室及断路器室泄压通道模块(4)设于断路器室模块(2)上方，母线室模块(3)设于断路器室模块(2)和低压室及断路器室泄压通道模块(4)的后方，所述母线系统(6)设于母线室模块(3)内，接地系统(7)设于电缆室模块(1)内，所述后扩展室模块(10)为细长结构，设于电缆室模块(1)后方并与电缆室模块(1)相通，作为所述电缆室模块(1)的温升和泄压通道；所述上层开关设备设于下层开关设备上方，包括与下层开关设备布局相同的电缆室模块(1)、断路器室模块(2)和母线室模块(3)。

10.如权利要求9所述的一种模块化开关设备，其特征在于：所述上层开关设备和下层开关设备共用一个后扩展室模块(10)。

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