CN112467598A - 环保气体全密封全绝缘开关设备 - Google Patents

环保气体全密封全绝缘开关设备 Download PDF

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谭梅
唐龙
谢瑞
陈玲
郭翔
张海豹
蒋帅
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Abstract

本发明公开了环保气体全密封全绝缘开关设备，包括容纳组件、充气组件和灭弧组件，所述充气组件安装于所述容纳组件的侧部，所述灭弧组件安装于所述容纳组件的侧部。本发明中，通过容纳组件构成密封的空间，便于对内部安装的电气结构进行密封，并进行绝缘，使得柜体内部维持微正压环境，进而避免水汽和灰尘对设备运行产生影响；通过充气组件可以向容纳组件的内部通途氮气、二氧化碳和干燥空气，构成绝缘所需的气体，进入避免使用SF6气体，降低对环境产生的危害；通过灭弧组件进行灭弧，并代替接地开关实现关合，能够轻松完成多次免维护接地短路关合，且避免开合过程中产生金属蒸汽的排出，避免污染绝缘气体。

Description

环保气体全密封全绝缘开关设备
技术领域
本发明涉及开关设备技术领域，特别涉及环保气体全密封全绝缘开关设备。
背景技术
中压开关设备大量使用于电气化铁路牵引和信号供电系统，是铁路运行不可或缺的产品，关系到铁路安全可靠运行。中压开关设备经历了80多年发展，经过敞开式、箱式、金属封闭式几个阶段，随着技术和工艺进步，设备功能和性能日趋完善，当下科技创新向更安全、可靠、小型化、环保、智能等方面不断展开。
为减少设备维护、提供运行可靠性，中压全密封环网柜和气体绝缘金属封闭式开关柜近年在铁路系统采用量在迅速上升,其中95％以上依靠SF6气体作为绝缘介质，如27.5kV牵引供电系统中就大量使用SF6气体绝缘金属封闭式开关柜(SF6充气柜)、高速铁路专用箱变也都采用12kV电压等级的SF6全密封开关柜(SF6环网柜)。SF6是一种优良的灭弧和绝缘气体，但在气体制备、运输、储存，开关柜充气、运行、回收等过程中不可避免地存在泄漏和排放问题。
在导致全球变暖的六种温室气体中SF6温室效应值(GWP)最高，是二氧化碳对大气影响的23900倍！已有不少国家通过立法减少、限制甚至禁止使用SF6。寻找、研制、替代SF6、具备环境友好的新型气体已成为电力领域研究热点之一。
但是，现有的绝缘开关设备在使用过程中，其固封效果较差，容易导致泄漏，且不充气无法达到良好的绝缘效果，在气体泄漏后，影响运行。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明可以解决现有的绝缘开关设备，容易导致泄漏，且在泄漏后影响设备运行的难题。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，环保气体全密封全绝缘开关设备，包括容纳组件、充气组件和灭弧组件，所述充气组件安装于所述容纳组件的侧部，所述灭弧组件安装于所述容纳组件的侧部，其中：
所述容纳组件包括柜体和充气隔室，所述充气隔室安装于所述柜体的内部，所述柜体的内部安装有若干隔板，若干所述隔板将所述柜体分隔成多个腔室，若干所述隔板的中部安装有转接头，若干所述隔板之间相连通，若干所述隔板的均与所述充气隔室连通；
所述充气组件包括混合罐、氮气罐、二氧化碳罐、干燥空气罐和导气管，所述混合罐安装于所述柜体的侧部，所述导气管安装于所述混合罐的出气端，所述导气管的出气端与所述充气隔室连通，所述氮气罐安装于所述混合罐的侧部，所述氮气罐的出气端通过管路与所述混合罐连通，所述二氧化碳罐安装于所述氮气罐的侧部，所述二氧化碳罐的出气端通过管路与所述混合罐连通，所述干燥空气罐安装于所述混合罐的侧部，所述干燥空气罐的出气端通过管路与所述混合罐连通；
所述灭弧组件包括真空壳体、屏蔽筒、波纹管、动端盖板、动端导电杆、动触头、静端导电块、静端导电杆和静触头，所述真空壳体安装于所述柜体的侧壁，所述屏蔽筒安装于所述真空壳体的内部，所述波纹管安装于所述真空壳体的下端内侧，所述动端盖板安装于所述真空壳体的下端，所述动端导电杆滑动安装于所述动端盖板的中部，所述动端导电杆伸入所述波纹管的内部，所述动触头设置于所述动端导电杆的上端，所述静端导电块安装于所述真空壳体的上端，所述静端导电杆安装于所述静端导电块的下端，所述静触头设置于所述静端导电杆的下端，所述静触头与所述动触头呈相对设置。
作为本发明的一种优选技术方案，所述柜体的侧部安装有柜门，所述柜门的中部安装有控制按钮，所述柜门与所述柜体的侧壁之间设置有密封垫。
作为本发明的一种优选技术方案，所述柜体的侧部安装有第一压力表，所述柜体的侧部安装有温度计，所述柜体的侧部安装有湿度计，所述柜体的侧部安装有定位器。
作为本发明的一种优选技术方案，所述隔板的中部开设有与贯通孔，所述隔板设置为绝缘隔板。
作为本发明的一种优选技术方案，所述混合罐的内部交错安装有折流板，所述折流板的侧部开设有透气孔，所述混合罐的侧部安装有第二压力表。
作为本发明的一种优选技术方案，所述导气管的中部安装有电动调节阀，所述导气管的侧部安装有流量计。
作为本发明的一种优选技术方案，所述真空壳体设置为陶瓷壳体，所述真空壳体的内侧设置有与所述屏蔽筒配合的外延部，所述真空壳体的侧部安装有与所述柜体配合的连接块。
作为本发明的一种优选技术方案，所述屏蔽筒卡接于两个所述外延部之间，所述屏蔽筒套设在所述动触头和所述静触头的外侧。
作为本发明的一种优选技术方案，所述静触头与所述静端导电杆为一体结构，所述动触头与所述动端导电杆为一体结构，所述静触头的规格与所述动触头的规格相同。
作为本发明的一种优选技术方案，所述波纹管设置为不锈钢波纹管，所述波纹管与所述动端盖板之间设置有密封圈。
(三)有益效果
1.本发明提供的环保气体全密封全绝缘开关设备，其容纳组件包括柜体和充气隔室，柜体的内部安装有若干隔板，若干所述隔板将柜体分隔成多个腔室，整体构成密封空间，便于对内部安装的电气结构进行密封，且通过充气隔室使得柜体的内部维持微正压状态，进而避免水汽和灰尘进入柜体，降低对柜体内电气元件的运行产生影响；
2.本发明提供的环保气体全密封全绝缘开关设备，其充气组件包括混合罐、氮气罐、二氧化碳罐、干燥空气罐和导气管，通过氮气罐、二氧化碳罐、干燥空气罐分别存储高压氮气、高压二氧化碳气体和高压干燥空气，并向混合罐的内部将三种气体混合，进而便于向充气隔室内部通入气体，作为绝缘气体使用，进而避免使用SF6绝缘气体，降低因泄漏而对环境产生危害的可能性；
3.本发明提供的环保气体全密封全绝缘开关设备，其弧组件包括真空壳体、屏蔽筒、波纹管、动端盖板、动端导电杆、动触头、静端导电块、静端导电杆和静触头，构成真空灭弧室，利用动触头与静触头的接触，实现闭合，动触头与静触头的脱离，实现断开，通过真空壳体提供真空环境，通过屏蔽筒对开合产生的金属蒸汽进行防护，防止金属蒸汽排出，进而避免对绝缘气体产生污损，且无需每次闭合都维修，降低使用者的劳动强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明的轴测示意图；
图2是本发明的主视剖面；
图3是本发明的混合罐部分结构剖面示意图；
图4是本发明的真空壳体部分结构剖面示意图。
图中：100、容纳组件；110、柜体；111、柜门；112、控制按钮；114、第一压力表；115、温度计；116、湿度计；117、定位器；120、充气隔室；130、隔板；131、贯通孔；140、腔室；150、转接头；200、充气组件；210、混合罐；211、折流板；212、透气孔；213、第二压力表；220、氮气罐；230、二氧化碳罐；240、干燥空气罐；250、导气管；251、电动调节阀；252、流量计；300、灭弧组件；310、真空壳体；311、外延部；312、连接块；320、屏蔽筒；330、波纹管；331、密封圈；340、动端盖板；350、动端导电杆；360、动触头；370、静端导电块；380、静端导电杆；390、静触头。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1至图4所示，环保气体全密封全绝缘开关设备，包括容纳组件100、充气组件200和灭弧组件300，充气组件200安装于容纳组件100的侧部，灭弧组件300安装于容纳组件100的侧部。
容纳组件100包括柜体110和充气隔室120，充气隔室120安装于柜体110的内部，柜体110的内部通过螺栓安装有若干隔板130，若干隔板130将柜体分隔成多个腔室140，腔室140用以对各模块电气结构进行分隔，便于进行分隔，且能够达到良好的防护效果，若干隔板130的中部安装有转接头150，转接头150用于各模块之间电线的连接，进而方便多个腔室140电气元件的连接，若干隔板130之间相连通，若干隔板130的均与充气隔室120连通，隔板130的连通，便于绝缘气体的进入，进而实现良好的防护效果。
充气组件200包括混合罐210、氮气罐220、二氧化碳罐230、干燥空气罐240和导气管250，混合罐210通过螺钉安装于柜体110的侧部，导气管250安装于混合罐210的出气端，导气管250的出气端与充气隔室120连通，氮气罐220安装于混合罐210的侧部，氮气罐220的出气端通过管路与混合罐210连通，二氧化碳罐230安装于氮气罐220的侧部，二氧化碳罐230的出气端通过管路与混合罐210连通，干燥空气罐240安装于混合罐210的侧部，干燥空气罐240的出气端通过管路与混合罐210连通。
灭弧组件300包括真空壳体310、屏蔽筒320、波纹管330、动端盖板340、动端导电杆350、动触头360、静端导电块370、静端导电杆380和静触头390，真空壳体310安装于柜体110的侧壁，屏蔽筒320安装于真空壳体310的内部，波纹管330安装于真空壳体310的下端内侧，动端盖板340安装于真空壳体310的下端，动端导电杆350滑动安装于动端盖板340的中部，动端导电杆350伸入波纹管330的内部，动触头360设置于动端导电杆350的上端，静端导电块370安装于真空壳体310的上端，静端导电杆380安装于静端导电块370的下端，静触头390设置于静端导电杆380的下端，静触头390与动触头360呈相对设置。
具体地，柜体110的侧部通过螺钉安装有柜门111，柜门111方便安装拆卸，便于整体的装配和使用过程中的检修维护，柜门111的中部安装有控制按钮112，控制按钮112方便未开启柜门111，即可对内部的电气元件的运行进行调控，柜门111与柜体110的侧壁之间设置有密封垫，密封垫用于进行密封，保证整体的密封性。
具体地，柜体110的侧部螺纹安装有第一压力表114，第一压力表114用于对压力进行检测，柜体110的侧部通过螺栓安装有温度计115，温度计115用于对温度进行检测，柜体110的侧部通过螺钉安装有湿度计116，湿度计116用于对湿度进行检测，柜体110的侧部通过螺钉安装有定位器117，定位器117用于对柜体110进行定位，具体使用时，通过对压力、温度、湿度和位置的监控，便于判断柜体110所处的环境状态，进而方便提醒检修人员进行检修和维护。
具体地，隔板130的中部开设有与贯通孔131，隔板130设置为绝缘隔板，贯通孔131方便绝缘气体的流通。
具体地，混合罐210的内部通过螺栓交错安装有折流板211，折流板211的侧部开设有透气孔212，混合罐210的侧部安装有第二压力表213，具体使用时，进入的氮气、二氧化碳气体和干燥空气，在折流板211的阻挡下，进行混合，进而作为绝缘气体使用。
具体地，导气管250的中部安装有电动调节阀251，导气管250的侧部安装有流量计252，电动调节阀251用于对导气管250的连通或切断进行控制，流量计252用于对流量进行检测，进而检测补充绝缘气体的流量。
具体地，真空壳体310设置为陶瓷壳体，陶瓷壳体具有良好的密封性，真空壳体310的内侧设置有与屏蔽筒320配合的外延部311，外延部311方便对屏蔽筒320进行固定，真空壳体310的侧部安装有与柜体110配合的连接块312，连接块312用于对真空壳体310进行固定。
具体地，屏蔽筒320卡接于两个外延部311之间，屏蔽筒320套设在动触头360和静触头390的外侧，屏蔽筒320设置为不锈钢屏蔽筒，用于对动触头360和静触头390开合产生的金属蒸汽进行防护。
具体地，静触头390与静端导电杆380为一体结构，动触头360与动端导电杆350为一体结构，静触头390的规格与动触头360的规格相同，使得静触头390与动触头360良好的匹配。
具体地，波纹管330设置为不锈钢波纹管，波纹管330与动端盖板340之间设置有密封圈331，波纹管330不仅能将真空装填与外部的大气状态隔离开来，而且能使动触头360连通动端导电杆350在规定的范围内运动，以完成真空开关的闭合和分断操作。
工作原理：使用时，容纳组件包括柜体110和充气隔室120，柜体110的内部安装有若干隔板130，若干所述隔板130将柜体110分隔成多个腔室140，整体构成密封空间，便于对内部安装的电气结构进行密封，且通过充气隔室120使得柜体110的内部维持微正压状态，进而避免水汽和灰尘进入柜体110，降低对柜体110内电气元件的运行产生影响；通过氮气罐220、二氧化碳罐230、干燥空气罐240分别存储高压氮气、高压二氧化碳气体和高压干燥空气，并向混合罐210的内部将三种气体混合，进而便于向充气隔室120内部通入气体，作为绝缘气体使用，进而避免使用SF6绝缘气体，降低因泄漏而对环境产生危害的可能性；其灭弧组件包括真空壳体310、屏蔽筒320、波纹管330、动端盖板340、动端导电杆350、动触头360、静端导电块370、静端导电杆380和静触头390，构成真空灭弧室，利用动触头360与静触头390的接触，实现闭合，动触头360与静触头390的脱离，实现断开，通过真空壳体310提供真空环境，通过屏蔽筒320对开合产生的金属蒸汽进行防护，防止金属蒸汽排出，进而避免对绝缘气体产生污损，且无需每次闭合都维修，降低使用者的劳动强度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.环保气体全密封全绝缘开关设备，包括容纳组件(100)、充气组件(200)和灭弧组件(300)，其特征在于：所述充气组件(200)安装于所述容纳组件(100)的侧部，所述灭弧组件(300)安装于所述容纳组件(100)的侧部，其中：
所述容纳组件(100)包括柜体(110)和充气隔室(120)，所述充气隔室(120)安装于所述柜体(110)的内部，所述柜体(110)的内部安装有若干隔板(130)，若干所述隔板(130)将所述柜体分隔成多个腔室(140)，若干所述隔板(130)的中部安装有转接头(150)，若干所述隔板(130)之间相连通，若干所述隔板(130)的均与所述充气隔室(120)连通；
所述充气组件(200)包括混合罐(210)、氮气罐(220)、二氧化碳罐(230)、干燥空气罐(240)和导气管(250)，所述混合罐(210)安装于所述柜体(110)的侧部，所述导气管(250)安装于所述混合罐(210)的出气端，所述导气管(250)的出气端与所述充气隔室(120)连通，所述氮气罐(220)安装于所述混合罐(210)的侧部，所述氮气罐(220)的出气端通过管路与所述混合罐(210)连通，所述二氧化碳罐(230)安装于所述氮气罐(220)的侧部，所述二氧化碳罐(230)的出气端通过管路与所述混合罐(210)连通，所述干燥空气罐(240)安装于所述混合罐(210)的侧部，所述干燥空气罐(240)的出气端通过管路与所述混合罐(210)连通；
所述灭弧组件(300)包括真空壳体(310)、屏蔽筒(320)、波纹管(330)、动端盖板(340)、动端导电杆(350)、动触头(360)、静端导电块(370)、静端导电杆(380)和静触头(390)，所述真空壳体(310)安装于所述柜体(110)的侧壁，所述屏蔽筒(320)安装于所述真空壳体(310)的内部，所述波纹管(330)安装于所述真空壳体(310)的下端内侧，所述动端盖板(340)安装于所述真空壳体(310)的下端，所述动端导电杆(350)滑动安装于所述动端盖板(340)的中部，所述动端导电杆(350)伸入所述波纹管(330)的内部，所述动触头(360)设置于所述动端导电杆(350)的上端，所述静端导电块(370)安装于所述真空壳体(310)的上端，所述静端导电杆(380)安装于所述静端导电块(370)的下端，所述静触头(390)设置于所述静端导电杆(380)的下端，所述静触头(390)与所述动触头(360)呈相对设置。
2.根据权利要求1所述的环保气体全密封全绝缘开关设备，其特征在于：所述柜体(110)的侧部安装有柜门(111)，所述柜门(111)的中部安装有控制按钮(112)，所述柜门(111)与所述柜体(110)的侧壁之间设置有密封垫。
3.根据权利要求1所述的环保气体全密封全绝缘开关设备，其特征在于：所述柜体(110)的侧部安装有第一压力表(114)，所述柜体(110)的侧部安装有温度计(115)，所述柜体(110)的侧部安装有湿度计(116)，所述柜体(110)的侧部安装有定位器(117)。
4.根据权利要求1所述的环保气体全密封全绝缘开关设备，其特征在于：所述隔板(130)的中部开设有与贯通孔(131)，所述隔板(130)设置为绝缘隔板。
5.根据权利要求1所述的环保气体全密封全绝缘开关设备，其特征在于：所述混合罐(210)的内部交错安装有折流板(211)，所述折流板(211)的侧部开设有透气孔(212)，所述混合罐(210)的侧部安装有第二压力表(213)。
6.根据权利要求4所述的环保气体全密封全绝缘开关设备，其特征在于：所述导气管(250)的中部安装有电动调节阀(251)，所述导气管(250)的侧部安装有流量计(252)。
7.根据权利要求1所述的环保气体全密封全绝缘开关设备，其特征在于：所述真空壳体(310)设置为陶瓷壳体，所述真空壳体(310)的内侧设置有与所述屏蔽筒(320)配合的外延部(311)，所述真空壳体(310)的侧部安装有与所述柜体(110)配合的连接块(312)。
8.根据权利要求7所述的环保气体全密封全绝缘开关设备，其特征在于：所述屏蔽筒(320)卡接于两个所述外延部(311)之间，所述屏蔽筒(320)套设在所述动触头(360)和所述静触头(390)的外侧。
9.根据权利要求1所述的环保气体全密封全绝缘开关设备，其特征在于：所述静触头(390)与所述静端导电杆(380)为一体结构，所述动触头(360)与所述动端导电杆(350)为一体结构，所述静触头(390)的规格与所述动触头(360)的规格相同。
10.根据权利要求1所述的环保气体全密封全绝缘开关设备，其特征在于：所述波纹管(330)设置为不锈钢波纹管，所述波纹管(330)与所述动端盖板(340)之间设置有密封圈(331)。
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