CN111668745A - 紧凑型大容量充气式开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了紧凑型大容量充气式开关设备，包括断路器、三工位开关、进线内锥和母线插座，所述进线内锥通过进线连接排连接断路器，所述三工位开关与断路器连接，所述进线内锥、三工位开关和断路器设置在第一气箱室，所述母线插座设置在第二气箱室，所述第二气箱室设置在第一气箱室后半部下侧，所述第一气箱室和第二气箱室之间导通，所述三工位开关的三个接线端分别通过独立的连接排与对应的母线插座连接，所述母线插座形成等腰直角三角形，等腰直角三角形的斜边面向第一气箱室的前半部。该装置突破了大容量铠装充气柜2500A/31.5KA规格的限制，在保持紧凑型体积的情况下，确保电磁场分布均匀，导热合理等技术要求下，可达到3150A/40KA的技术规格。

Description

紧凑型大容量充气式开关设备

技术领域

本发明涉及一种充气式开关设备，尤其涉及一种2500A/31.5KA规格以上的大容量充气式开关设备。

背景技术

四川地区某些项目因地理位置和气候的关系，需要一批40.5kV大容量，最大额定电流3150A,额定开断电流40kA的全绝缘全密封金属开关设备，运行时不受高海拔及恶劣气候影响。国内外生产厂家目前暂无类似规格产品。

目前国内外能满足此环境要求的充气式全绝缘全密封金属开关设备的最大容量为最大额定电流2500A,额定开断电流31.5kA。如果将2500A规格的大容量充气式全绝缘全密封金属开关设备容量加大，会极大的增加开关设备体积，且在封闭的金属气箱内散热效果不佳，无法满足大容量运行时的温升需求。为了满足用户需求，我公司基于此背景，重点研究开发了3150A-40kA大容量的充气式全绝缘全密封金属开关设备。研发此大容量充气式全绝缘全密封金属开关设备，需解决的技术问题有，在容量增加的同时，不能造成开关设备的外形尺寸过大，要满足充气式全绝缘全密封金属开关设备体积小，可适用于预制舱等小型舱室内使用的优点，同时需设计生产适用于此紧凑型大容量气箱内的大容量断路器、大容量三工位开关、大容量母线插座和母线连接器，以及大容量主母线的布局和连接。在设计生产这些气箱、元器件及母线布局和连接的时候，主要需解决紧凑型大容量气箱内部的电气绝缘和大电流运行时所产生的热量，实现优良的绝缘和散热效果，满足设备正常可靠的运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是2500A/31.5KA规格以上的大容量充气式全绝缘全密封金属开关设备的气箱体积以及散热问题。

为了解决上述技术问题，本发明的紧凑型大容量充气式开关设备，包括断路器、三工位开关、进线内锥和母线插座，所述进线内锥通过进线连接排连接断路器，所述三工位开关与断路器连接，所述进线内锥、三工位开关和断路器设置在第一气箱室，所述母线插座设置在第二气箱室，所述第二气箱室设置在第一气箱室后半部下侧，所述第一气箱室和第二气箱室之间导通，所述三工位开关的三个接线端分别通过独立的连接排与对应的母线插座连接，所述母线插座形成等腰直角三角形，等腰直角三角形的斜边面向第一气箱室的前半部。

上述方案的进一步优化方案，所述连接排由主母排和主母排连接排组成，主母排和主母排连接排之间垂直设置，主母排之间平行设置，直角端的母线插座与相邻的母线插座之间至少保持20cm的间距。

上述方案的进一步优化方案，所述母线插座中间设置有母线连接器，所述母线连接器由空心铜导体、绝缘层和屏蔽层组成，所述绝缘层覆盖在空心铜导体上，所述绝缘层的中部覆盖有屏蔽层。

上述方案的进一步优化方案，所述三工位开关的三通静触座的上侧设置有散热孔，下侧设置有被动散热器。

上述方案的进一步优化方案，所述第二气箱室下侧设置有通风室，所述第二气箱室与通风室相导通。

上述方案的进一步优化方案，所述第一气箱室前半部下侧设置有电缆室，所述电缆室内设置有避雷器，所述避雷器与避雷器内锥连接，所述避雷器内锥设置在第一气箱室，所述避雷器内锥与进线连接排连接；所述第一气箱室和第二气箱室的侧边设置有断路器机构室，所述断路器机构室与电缆室相对设置，所述断路器机构室内设置有断路器操作结构，所述断路器操作机构分别与断路器和三工位开关功能部件连接，所述电缆室和断路器机构室之间通过通风室连接，通风室与电缆室和断路器机构室连接处均设置有通风道；所述断路器机构室上侧设置有仪表室，所述断路器机构室和仪表室之间设置有通风窗口，所述仪表室顶部设置有出风口。

上述方案的进一步优化方案，所述通风室与电缆室连接侧的通风道处设置有第一风机和活动挡板，所述第一风机设置在电缆室内，所述活动挡板设置在通风室内。

上述方案的进一步优化方案，所述电缆室侧边设置有入风口，所述入风口与第一风机相对设置。

上述方案的进一步优化方案，所述第一气箱室顶部设置有散热孔，所述第二气箱室底部设置有第二风机，所述仪表室顶部设置有第三风机。

上述方案的进一步优化方案，所述第一气箱室顶部设置有散热装置Ⅰ，所述第一气箱室的侧边设置有散热装置Ⅱ，所述电缆室和第二气箱室的连接处设置有散热装置Ⅲ，所述断路器机构室与第一气箱室的连接处设置有散热装置Ⅳ。

本发明的紧凑型大容量充气式开关设备突破了大容量铠装充气柜2500A/31.5KA规格的限制，在保持紧凑型体积的情况下，确保电磁厂分布均匀，导热合理等技术要求下，可达到3150A/40KA的技术规格。

附图说明

图1气箱室整体结构图。

图2电气柜整体结构图。

图3电气柜俯视图。

图4电气柜侧视图。

图5电器柜后视图。

图6母线连接器结构图。

图7三工位开关结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的紧凑型大容量充气式开关设备进行详细说明。本发明中各部件的连接关系如没有特别说明均表示采用的常规连接方式。

参见图1至7，第一气箱室1顶部安装有三个进线内锥12，进线内锥12呈正三角形分布，进线内锥12设置在第一气箱室1的前半部，进线内锥12均通过独立的进线连接排15和断路器11连接，断路器11安装在第一气箱室1的后半部下侧。进线内锥12的下方安装有三个避雷器内锥14，避雷器内锥14呈直线分布。避雷器内锥14均通过独立的连接线连接至对应的进线连接排15上。外部管型母线8连接至进线内锥12，管型母线8上均套装有电流互感器7。第一气箱室1的顶部设置有散热孔17，散热孔17四周安装散热装置Ⅰ16。散热孔17和散热装置Ⅰ16在断路器11的正上方。断路器11相对的第一气箱室1侧边外侧安装有散热装置Ⅱ18，便于更好的散热。

断路器11的固封极柱与三工位开关13连接，三工位开关13安装在断路器11的下侧。三工位开关13的三通静触座的上侧均设置有散热孔131，下侧均设置有被动散热器132。

第二气箱室2安装在第一气箱室1的后半部下侧，第一气箱室1和第二气箱室2构成一个倒L型。三工位开关13上的三通静触座均通过独立的主母排22和主母排连接排23与母线插座21连接。主母排22和主母排连接排23均采用圆角矩形母线。三根主母排22平行设置，主母排22和主母排连接排垂直设置。三个母线插座21构成一个等腰直角三角形，直角端的母线插座21与相邻的母线插座21之间至少保持20cm的间距。形成的斜边面向第一气箱室的前半部。这种布局经过试验显示可以确保电场分布均匀。

所述第一气箱室1和第二气箱室2为不锈钢材质，不同开关设备之间的母线插座21通过母线连接器24连接，所述母线连接器24由空心铜导体211、绝缘层212和屏蔽层213组成，所述绝缘层212覆盖在空心铜导体211上，确保空心铜导体211的两端不被覆盖，所述绝缘层212中部覆盖有屏蔽层213。

所述第一气箱室1前半部下侧设置有电缆室3，所述电缆室3内设置有避雷器31，所述避雷器31与避雷器内锥14连接；所述第二气箱室2另一侧设置有断路器机构室5；所述断路器机构室5内设置有断路器操作结构51，所述断路器操作机构51分别与断路器11和三工位开关13的功能部件连接。

所述第二气箱室2下侧设置有通风室4，所述通风室4设置在所述电缆室3和断路器机构室5中间，通风室4与电缆室3和断路器机构室5连接处均设置有通风道。所述断路器机构室5上侧设置有仪表室6，所述断路器机构室5和仪表室6之间设置有通风窗口61，所述仪表室6顶部设置有出风口62。所述出风口62处安装有第三风机63，用于抽取箱体内热量。

所述通风室4与电缆室3连接侧的通风道处设置有第一风机32和活动挡板41，所述第一风机32设置在电缆室3内，所述活动挡板41设置在通风室4内。第一风机32从外部抽取冷风突破活动挡板41进入至通风室4，但发生爆炸时，活动挡板41可阻挡爆炸物。与第一风机32相对的电缆室3侧边设置有入风口35，所述入风口35用于获取外部冷风。

所述第二气箱室2底部设置有第二风机25，用于抽取第二气箱室2内的热量。

所述电缆室3和第二气箱室2的连接处设置有散热装置Ⅲ34，散热装置Ⅲ34安装在检修窗口板33上，所述断路器机构室5与第一气箱室1的连接处设置有散热装置Ⅳ52。散热装置Ⅳ52安装在断路器11和三工位开关13之间。

本发明的设计思路如下：

1.改变了小容量气箱常规设计，将常规设计分为母线气箱室和断路器气箱室两个独立气箱室，改为了一个共用气箱室，在保证绝缘距离的情况下，相对缩小了气箱的体积，也便于主母线、断路器和三工位开关所产生的热量在一个室内均匀分布，并通过气箱外部加装的多处散热装置向外部传递热量。

2.改变了主母线、断路器和三工位开关在气箱内的布局位置，将原有常规母线气箱室在断路器气箱室上部，改为由上而下为断路器、三工位开关和主母线，把主母线设计在气箱最下部，便于产生的热量由下向上传播且均匀分布；同时将气箱设计成倒L型形状，便于电缆室的布局，抬高了电缆室电缆头的对地距离，有利于现场电缆的安装；同时作为大容量进线柜，便于进线设计采用大容量母线插座和母线连接器，通过全绝缘大容量管母与进线变压器连接，突破了原有只能靠电缆进线，容量无法过大。

3.在气箱内的主母排底部设计增加了风吹散热装置，有利用气箱内部热量的加速对流和向气箱外部散热。

4.在不锈钢气箱外部采用辐射吸热涂料和外部增加了若干个铝散热装置，加速气箱内部热量向外散热。

5.在气箱外的主母线下部设计留有通风道，在通风道附近的电缆室隔壁上设置有风道口，风道口处装有一个或一组风机，风机正对风道口，另外在柜体内部的仪表室的顶部也设置有风道口，风道口处也装有一个或一组风机，同时仪表室底部隔板设计留有通风窗口，这样使得主母线下部气箱通过通风道和通风口的两个或两组风机形成一个气箱外部散热循环系统。在正常情况下，利用空气形成对流对气箱进行风冷。

6.改变了小容量主母线常规采用管型模式连接，改为圆角矩形母线，便于大容量母线的散播热量。

7.改变了小容量母线常规并排连接，改为“S”型错位连接，调整母线布局、设计新的连接方式解决了大容量充气柜中母线与断路器的三相连接问题，确保相间的电气绝缘距离及电场分布。

8.设计生产适用于此紧凑型大容量气箱内的大容量断路器、大容量三工位开关、大容量母线插座和母线连接器及母线时，考虑设计气箱内部元器件和母排等发热原件的散热措施。

Claims (10)

1.紧凑型大容量充气式开关设备，包括断路器、三工位开关、进线内锥和母线插座，所述进线内锥通过进线连接排连接断路器，所述三工位开关与断路器连接，其特征在于：所述进线内锥、三工位开关和断路器设置在第一气箱室，所述母线插座设置在第二气箱室，所述第二气箱室设置在第一气箱室后半部下侧，所述第一气箱室和第二气箱室之间导通，所述三工位开关的三个接线端分别通过独立的连接排与对应的母线插座连接，所述母线插座形成等腰直角三角形，等腰直角三角形的斜边面向第一气箱室的前半部。

2.如权利要求1所述的紧凑型大容量充气式开关设备，其特征在于：所述连接排由主母排和主母排连接排组成，主母排和主母排连接排之间垂直设置，主母排之间平行设置，直角端的母线插座与相邻的母线插座之间至少保持20cm的间距。

3.如权利要求1所述的紧凑型大容量充气式开关设备，其特征在于：所述母线插座中间设置有母线连接器，所述母线连接器由空心铜导体、绝缘层和屏蔽层组成，所述绝缘层覆盖在空心铜导体上，所述绝缘层的中部覆盖有屏蔽层。

4.如权利要求1所述的紧凑型大容量充气式开关设备，其特征在于：所述三工位开关的三通静触座的上侧设置有散热孔，下侧设置有被动散热器。

5.如权利要求1所述的紧凑型大容量充气式开关设备，其特征在于：所述第二气箱室下侧设置有通风室，所述第二气箱室与通风室相导通。

6.如权利要求1或2或3或4或5所述的紧凑型大容量充气式开关设备，其特征在于：所述第一气箱室前半部下侧设置有电缆室，所述电缆室内设置有避雷器，所述避雷器与避雷器内锥连接，所述避雷器内锥设置在第一气箱室，所述避雷器内锥与进线连接排连接；所述第一气箱室和第二气箱室的侧边设置有断路器机构室，所述断路器机构室与电缆室相对设置，所述断路器机构室内设置有断路器操作结构，所述断路器操作机构分别与断路器和三工位开关功能部件连接，所述电缆室和断路器机构室之间通过通风室连接，通风室与电缆室和断路器机构室连接处均设置有通风道；所述断路器机构室上侧设置有仪表室，所述断路器机构室和仪表室之间设置有通风窗口，所述仪表室顶部设置有出风口。

7.如权利要求6所述的紧凑型大容量充气式开关设备，其特征在于：所述通风室与电缆室连接侧的通风道处设置有第一风机和活动挡板，所述第一风机设置在电缆室内，所述活动挡板设置在通风室内。

8.如权利要求7所述的紧凑型大容量充气式开关设备，其特征在于：所述电缆室侧边设置有入风口，所述入风口与第一风机相对设置。

9.如权利要求8所述的紧凑型大容量充气式开关设备，其特征在于：所述第一气箱室顶部设置有散热孔，所述第二气箱室底部设置有第二风机，所述仪表室顶部设置有第三风机。

10.如权利要求9所述的紧凑型大容量充气式开关设备，其特征在于：所述第一气箱室顶部设置有散热装置Ⅰ，所述第一气箱室的侧边设置有散热装置Ⅱ，所述电缆室和第二气箱室的连接处设置有散热装置Ⅲ，所述断路器机构室与第一气箱室的连接处设置有散热装置Ⅳ。

Images