CN116544832A - 一种海上风电用高压充气柜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海上风电用高压充气柜，解决了现有充气柜存在的若需要满足更高的电压，以及更多的设备的供电要求，就需要再增加充气柜数量，从而造成的运输和装配过程比较繁琐的问题，该充气柜包括主柜；主柜内充满SF6气体；主柜内自上而下设置有三组第一三工位开关、三个断路器固封极柱、三组第一母排以及三组第二三工位开关，以上器件均采用连接导体电连接；主柜的侧壁上设置与三组第一三工位开关连接的三个第一进出套管，以及与三组第二三工位开关连接的三个第二进出套管，并且该充气柜还可通过连接器实现多柜并联。

Description

一种海上风电用高压充气柜
技术领域
本发明涉及电力领域，特别涉及一种海上风电用高压充气柜。
背景技术
面临能源短缺、环境污染、气候变化等人类共同的难题，清洁能源已经成为行业内的主要发展方向，而目前海上风电项目主要以40.5kV系统电压为主，由于海上风电项目空间有限，为了减少风机回路数，节约海上升压站空间，降低投资和运维成本，海上风电逐步由40.5kV升高为72.5kV系统，风塔内部的72.5kV气体绝缘金属封闭开关设备应用也越来越广泛。
但是目前的充气柜按照进线、出线的原则分为三部分，并且一个充气柜只能单一的提供一个设备使用，若需要满足更高的电压，以及更多设备的供电要求，就需要再增加充气柜数量。但是由于增加单个充气柜会占有原本紧凑的空间，可能无法实现。
再者，由于海上风电因环境条件比较恶劣，维修更换困难很大，这对产品的防潮、防腐蚀、防霉菌、防盐雾等要求非常高。现有传统的充气柜在这方面目前还需要很大的改进和提升空间。特别是开关并柜时内部的高压绝缘和外部密封都不能满足现有海上环境的长期运行要求。
发明内容
本发明为解决现有充气柜存在的若需要满足更高的电压，以及更多的设备的供电要求，就需要再增加充气柜数量，从而造成的运输和装配过程比较繁琐的问题，本发明提出一种海上风电用高压充气柜。
本发明的具体技术方案如下：
一种海上风电用高压充气柜，包括主柜；
主柜包括主柜体、第一三工位开关、第一进出线套管、断路器固封极柱、第一连接导体、第二连接导体、第一母排、第三连接导体、第二三工位开关、第四连接导体以及第二进出线套管；
主柜体内充满SF6气体；
第一三工位开关为三组，且沿着主柜体的宽度方向并排设置在主柜体内部上方；
第一进出线套管为三个，且沿着主柜体的宽度方向并排设置在主柜体上方侧壁上，同时每个第一进出线套管分别与每组第一三工位开关的导电静触头电连接；
断路器固封极柱位于主柜体内，并位于第一三工位开关下方，断路器固封极柱通过三根第一连接导体分别与每组第一三工位开关的中间工位支座电连接；
第一母排有三组，且沿着主柜体的深度方向并排设置在主柜体内部并位于断路器固封极柱下方；每个第一母排分别通过一根第二连接导体与断路器固封极柱电连接；
第二三工位开关为三组，且沿着主柜体的宽度方向并排设置在主柜体内部下方；每个第一母排分别通过一根第三连接导体与每组第二三工位开关的导电静触头电连接；
每组第二三工位开关的中间工位支座分别通过一根第四连接导体与一个第二进出线套管电连接；
第二进出线套管三个，且沿着主柜体的宽度方向并排设置在主柜体下方侧壁上。
进一步地，上述充气柜还包括沿主柜体宽度方向并排安装在主柜体左侧或右侧的至少一个侧柜；
侧柜包括侧柜体、第二母排、第三三工位开关、第五连接导体、第六连接导体以及第三进出线套管；
侧柜体内充满SF6气体；
第二母排与第一母排结构和数量均相同，且第二母排与第一母排等高，三组第一母排和三组第二母排一一对应，对应设置的第一母排和第二母排之间通过连接器电连接，从而实现主柜和侧柜的电连接；
第三三工位开关为三组，且沿着侧柜体的宽度方向并排设置在侧柜体内部下方；每个第二母排分别通过一根第五连接导体与每组第三三工位开关电连接；
每组第三三工位开关分别通过一根第六连接导体与一个第三进出线套管电连接；
第三进出线套管为三个，且沿着侧柜体的宽度方向并排设置在侧柜体下方侧壁上。
进一步地，上述连接器包括侧扩套管、绝缘件以及导电管；
侧扩套管为两个，且分别安装在主柜体侧壁和侧柜体侧壁上；
每个侧扩套管均包括金属导电头以及绝缘套；金属导电头嵌装于绝缘套上；金属导电头的一端伸出绝缘套外用于连接第一母排或第二母排，另一端位于绝缘套内，且该端设有第一盲孔；绝缘套内开设有第二盲孔，且第二盲孔和第一盲孔保持同轴，第二盲孔的孔径大于第一盲孔；
导电管的两端分别插装于两个侧扩套管的第一盲孔内；导电管与绝缘套的第二盲孔之间安装有绝缘件。
进一步地，上述导电管的两端通过导电触指与金属导电头实现电连接。
进一步地，上述第二盲孔为锥形孔，绝缘件整体呈锥台形，从而使得绝缘件和绝缘套构成锥面配合。
进一步地，上述连接器还包括密封及接地结构，所述密封及接地结构包括密封圈以及O型金属圈；所述绝缘套在远离金属导电头的一端端面开设密封圈槽，所述密封圈槽内安装密封圈；
绝缘件在中部区域的外表面安装O型金属圈，O型金属圈通过导线接地。
进一步地，上述连接器还包括定位销，绝缘套在远离金属导电头的一端端面上沿周向均匀布置有多个定位销孔，两个侧扩套管上的多个定位销孔之间均设置有定位销。
进一步地，上述绝缘套在靠近金属导电头的一端设置有增爬结构。
进一步地，上述第一三工位开关、第二三工位开关、第三三工位开关的绝缘支柱上均设置有增爬结构。
进一步地，上述绝缘件采用环氧树脂浇注或采用橡胶硫化工艺制成。
与现有技术相比，其有益效果如下：
1、本发明的主柜体对柜体内的电器元件重新进行布局，相比现有66kV单柜需要分为三个部分来说，结构更加紧凑，占地面积更小，更加方便维修和运输，并且本发明在三工位开关的绝缘支柱上均设置增爬结构，满足了单个柜体可以提供更高电压的要求。
2、本发明在主柜一侧或者两侧通过连接器可同时扩展多个侧柜，从而实现了一处进线，多处出线，满足了多个设备同时供电的需求。
3、本发明通过侧扩套管、导电管以及绝缘件构成连接主柜和侧柜的连接器，且绝缘件和两个侧扩套管之间均采用锥面配合，不仅方便装配，同时密封性好，而且避免了绝缘件和侧扩套管之间出现放电通道，耐压性能大大提升。
4、本发明通过导电触指实现导电管与第一母排、第二母排之间的电连接，其优点是现场安装方便，导电性能可靠。
5、本发明在连接器中，两个侧扩套管的绝缘套均设置密封圈，同时绝缘件在中间区域(即对应两个侧扩套管之间的位置)设置O型金属圈，不仅防止了潮气和盐雾通过两个柜体的间隙渗透到导电管和柜体内部的绝缘件上，造成导电管和柜体内部的绝缘件损坏或者腐蚀，实现了充气柜的防潮、防腐蚀、防霉菌、防盐雾的目的，同时O型金属圈通过导线接地，确保了连接器绝缘可靠。
6、本发明的连接器中，侧扩套管的绝缘套一端设置增爬结构，在不占用柜体内部空间的前提下，增加爬电距离，使得充气柜能够达到高电压(66KV)的电气绝缘水平。
7、本发明在连接器中采用定位销实现定位，保证两个柜体并联时的可靠性以及连接器本身的同心度。
附图说明
图1为实施例1中主柜正视结构示意图；
图2为实施例1中主柜侧视结构示意图；
图3为实施例2的正视结构示意图；
图4为实施例2中侧柜的侧视结构示意图；
图5为连接器的剖视结构示意图；
图6为侧扩套管的剖视结构示意图。
附图标记如下：
100-主柜、11-主柜体、12-第一三工位开关、13-第一进出线套管、14-断路器固封极柱、15-第一连接导体、16-第二连接导体、17-第一母排、18-第三连接导体、19-第二三工位开关、20-第四连接导体、21-第二进出线套管；
200-侧柜、22-侧柜体、23-第二母排、24-第三三工位开关、25-第五连接导体、26-第六连接导体、27-第三进出线套管；
300-连接器、28-侧扩套管、281-金属导电头、282-绝缘套、283-第一盲孔、284-第二盲孔、29-绝缘件、30-导电管、301-导电触指、31-密封圈、32-O型金属圈、33-定位销。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“前、后、内和外”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发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接：同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1(单柜方案)
本实施例提供的一种海上风电用高压充气柜，包括一个主柜100；
主柜100包括主柜体11、第一三工位开关12、第一进出线套管13、断路器固封极柱14、第一连接导体15、第二连接导体16、第一母排17、第三连接导体18、第二三工位开关19、第四连接导体20以及第二进出线套管21；
主柜体11内充满SF6气体；
第一三工位开关12为三组，且沿着主柜体11的宽度方向并排设置在主柜体11内部上方；
第一进出线套管13为三个，且沿着主柜体11的宽度方向并排设置在主柜体11上方侧壁上，同时每个第一进出线套管13分别与每组第一三工位开关12的导电静触头电连接；
断路器固封极柱14位于主柜体11内，并位于第一三工位开关12下方，断路器固封极柱14通过三根第一连接导体15分别与每组第一三工位开关12的中间工位支座电连接；
第一母排17有三组，且沿着主柜体11的深度方向并排设置在主柜体11内部并位于断路器固封极柱14下方；三组第一母排17分别通过三根第二连接导体16与断路器固封极柱14电连接；
第二三工位开关19为三组，且沿着主柜体11的宽度方向并排设置在主柜体11内部下方；每个第一母排17分别通过一根第三连接导体18与一组第二三工位开关19的导电静触头电连接；
每组第二三工位开关19的中间工位支座分别通过一根第四连接导体20与第二进出线套管21电连接；
第二进出线套管21三个，且沿着主柜体11的宽度方向并排设置在主柜体11下方侧壁上。
单柜方案工作时，第一进出线套管13和第二进出线套管21可互换，可分别作为电流的输入端和输出端，下面以第一进出线套管为输入端进行说明：
第一进出线套管13作为外部供电设备的电流输入端，当第一三工位开关12的导电静触头与中间工位支座导通后，电流通过第一三工位开关12和第一连接导体15将电流传输至断路器固封极柱14，之后断路器固封极柱14通过三根第二连接导体16将电流导入三个第一母排17，三个第一母排17通过三根第三连接导体18将电流导入第二三工位开关19，当第二三工位开关19的导电静触头与中间工位支座导通时，第二三工位开关19通过三根第四连接导体20和三个第二进出线套管21将电流输送至外部设备上。
由于本实施例中，第一三工位开关12和第二三工位开关19的绝缘支柱均设有增爬结构，因此该充气柜在结构紧凑的基础上，还可满足66kV的使用需求。
实施例2(多柜方案)
本实施例提供的一种海上风电用高压充气柜，包括一个主柜100和沿主柜100宽度方向并排安装在主柜100左侧或右侧的至少一个侧柜200；本实施例中仅给出了并联一个侧柜200的方案，根据实际的使用情况，可以在主柜100两侧各自并联一个侧柜200，还可根据情况在侧柜200的侧方继续扩展并联侧柜200；
本实施例中主柜体的结构与实施例1相同，此处不再赘述；下面根据并联一个侧柜的情况对侧柜结构、主柜和侧柜的连接结构进行详细描述：
侧柜200包括侧柜体22、第二母排23、第三三工位开关24、第五连接导体25、第六连接导体26以及第三进出线套管27；
侧柜体22内充满SF6气体；
第二母排23与第一母排17结构和数量均相同，且第二母排23与第一母排17等高，三组第一母排17和三组第二母排23一一对应，对应设置的第一母排17和第二母排23之间通过连接器300电连接，从而实现主柜100和侧柜200的电连接；
第三三工位开关24为三组，且沿着侧柜体22的宽度方向并排设置在侧柜体22内部下方；每个第二母排23分别通过一根第五连接导体25与每组第三三工位开关24电连接；每组第三三工位开关24分别通过一根第六连接导体26与一个第三进出线套管27电连接；第三进出线套管27为三个，且沿着侧柜体22的宽度方向并排设置在侧柜体22下方侧壁上。
本实施例中，侧柜22内的第三三工位开关24的绝缘支柱也设有增爬结构，目的是为了满足66kV的使用需求。
多柜方案工作时，主柜100上的第一进出线套管13作为外部供电设备的电流输入端，当第一三工位开关12的导电静触头与中间工位支座导通后，电流通过第一三工位开关12和第一连接导体15将电流传输至断路器固封极柱14，之后断路器固封极柱14通过三根第二连接导体16将电流导入三个第一母排17，第一母排17将一部分电流通过三根第三连接导体18将电流导入第二三工位开关19，当第二三工位开关19的导电静触头与中间工位支座导通时，第二三工位开关19通过第四连接导体20和第二进出套管21将电流输送至一台外部设备上；
同时第一母排17通过连接器300将另一部分电流分流至侧柜的第二母排23上，第二母排23通过第五连接导体25将电流输送至第三三工位开关24，当第三三工位开关24的导电静触头与中间工位支座导通时，第三三工位开关24通过第六连接导体26和第三进出套管27将电流输送至另一台外部设备上。
现有电连接器的方案比较多，但是为了满足本发明的使用需求，本实施例的连接器具体结构如下：
所述连接器300包括侧扩套管28、绝缘件29以及导电管30；
侧扩套管28为两个，且分别安装在主柜体11侧壁和侧柜体22侧壁上；
每个侧扩套管28均包括金属导电头281以及绝缘套282；金属导电头281嵌装于绝缘套上；金属导电头281的一端伸出绝缘套外用于连接第一母排17或第二母排23，另一端位于绝缘套282内，且该端设有第一盲孔283；绝缘套内282开设有第二盲孔284，且第二盲孔284和第一盲孔283保持同轴，第二盲孔284的孔径大于第一盲孔283；绝缘套282在靠近金属导电头281的一端设置有增爬结构；
导电管30的两端分别插装于两个侧扩套管28的第一盲孔283内；导电管30与绝缘套282的第二盲孔284之间安装有绝缘件29，绝缘件29采用环氧树脂浇注或采用橡胶硫化工艺制成，本实施例中绝缘件采用橡胶硫化工艺制成。
为了具有更优的导电效果，本实施例中导电管30的两端设置有导电触指301，导电管30通过导电触指301与主柜体11和侧柜体22内的金属导电头281实现电连接，从而实现了第一母排17和第二母排23的导通。
本实施例中，第二盲孔284为锥形孔，绝缘件29整体呈锥台形，从而使得绝缘件29和绝缘套282构成锥面配合。该锥面配合不仅方便装配，同时密封性好，而且避免了绝缘件和侧扩套管之间出现放电通道，耐压性能大大提升。
为了满足海上风电对充气柜具有防潮、防腐蚀、防霉菌、防盐雾等要求，本实施例的连接器设计了密封及接地结构，该密封及接地结构包括密封圈31以及O型金属圈32；绝缘套282在远离金属导电头281的一端端面开设密封圈槽，密封圈槽内安装密封圈31；绝缘件29在中部区域的外表面(即对应于两个侧扩套管之间位置)安装O型金属圈32，O型金属圈32通过导线接地，保证了连接器绝缘可靠。
为了实现主柜100和侧柜200的可靠装配，连接器300还包括定位销33，绝缘套282在远离金属导电头281的一端端面上沿周向均匀布置有多个定位销孔，两个侧扩套管28上的多个定位销孔之间均设置有定位销33。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海上风电用高压充气柜，其特征在于：包括主柜；
主柜包括主柜体、第一三工位开关、第一进出线套管、断路器固封极柱、第一连接导体、第二连接导体、第一母排、第三连接导体、第二三工位开关、第四连接导体以及第二进出线套管；
主柜体内充满SF6气体；
第一三工位开关为三组，且沿着主柜体的宽度方向并排设置在主柜体内部上方；
第一进出线套管为三个，且沿着主柜体的宽度方向并排设置在主柜体上方侧壁上，同时每个第一进出线套管分别与每组第一三工位开关的导电静触头电连接；
断路器固封极柱位于主柜体内，并位于第一三工位开关下方，断路器固封极柱通过三根第一连接导体分别与每组第一三工位开关的中间工位支座电连接；
第一母排有三组，且沿着主柜体的深度方向并排设置在主柜体内部并位于断路器固封极柱下方；每个第一母排分别通过一根第二连接导体与断路器固封极柱电连接；
第二三工位开关为三组，且沿着主柜体的宽度方向并排设置在主柜体内部下方；每个第一母排分别通过一根第三连接导体与每组第二三工位开关的导电静触头电连接；
每组第二三工位开关的中间工位支座分别通过一根第四连接导体与一个第二进出线套管电连接；
第二进出线套管三个，且沿着主柜体的宽度方向并排设置在主柜体下方侧壁上。
2.根据权利要求2所述的一种海上风电用高压充气柜，其特征在于：还包括沿主柜体宽度方向并排安装在主柜体左侧或右侧的至少一个侧柜；
侧柜包括侧柜体、第二母排、第三三工位开关、第五连接导体、第六连接导体以及第三进出线套管；
侧柜体内充满SF6气体；
第二母排与第一母排结构和数量均相同，且第二母排与第一母排等高，三组第一母排和三组第二母排一一对应，对应设置的第一母排和第二母排之间通过连接器电连接，从而实现主柜和侧柜的电连接；
第三三工位开关为三组，且沿着侧柜体的宽度方向并排设置在侧柜体内部下方；每个第二母排分别通过一根第五连接导体与每组第三三工位开关电连接；
每组第三三工位开关分别通过一根第六连接导体与一个第三进出线套管电连接；
第三进出线套管为三个，且沿着侧柜体的宽度方向并排设置在侧柜体下方侧壁上。
3.根据权利要求2所述的一种海上风电用高压充气柜，其特征在于：所述连接器包括侧扩套管、绝缘件以及导电管；
侧扩套管为两个，且分别安装在主柜体侧壁和侧柜体侧壁上；
每个侧扩套管均包括金属导电头以及绝缘套；金属导电头嵌装于绝缘套上；金属导电头的一端伸出绝缘套外用于连接第一母排或第二母排，另一端位于绝缘套内，且该端设有第一盲孔；绝缘套内开设有第二盲孔，且第二盲孔和第一盲孔保持同轴，第二盲孔的孔径大于第一盲孔；
导电管的两端分别插装于两个侧扩套管的第一盲孔内；导电管与绝缘套的第二盲孔之间安装有绝缘件。
4.根据权利要求3所述的一种海上风电用高压充气柜，其特征在于：导电管的两端通过导电触指与金属导电头实现电连接。
5.根据权利要求4所述的一种海上风电用高压充气柜，其特征在于：所述第二盲孔为锥形孔，绝缘件整体呈锥台形，从而使得绝缘件和绝缘套构成锥面配合。
6.根据权利要求5所述的一种海上风电用高压充气柜，其特征在于：所述连接器还包括密封及接地结构，所述密封及接地结构包括密封圈以及O型金属圈；所述绝缘套在远离金属导电头的一端端面开设密封圈槽，所述密封圈槽内安装密封圈；
绝缘件在中部区域的外表面安装O型金属圈，O型金属圈通过导线接地。
7.根据权利要求6所述的一种海上风电用高压充气柜，其特征在于：所述连接器还包括定位销，绝缘套在远离金属导电头的一端端面上沿周向均匀布置有多个定位销孔，两个侧扩套管上的多个定位销孔之间均设置有定位销。
8.根据权利要求7所述的一种海上风电用高压充气柜，其特征在于：所述绝缘套在靠近金属导电头的一端设置有增爬结构。
9.根据权利要求8所述的一种海上风电用高压充气柜，其特征在于：所述第一三工位开关、第二三工位开关、第三三工位开关的绝缘支柱上均设置有增爬结构。
10.根据权利要求9所述的一种海上风电用高压充气柜，其特征在于：所述绝缘件采用环氧树脂浇注或采用橡胶硫化工艺制成。
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