CN202134840U - 电气化铁路户内金属铠装可移开式ais组合电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器，包括柜体，所述柜体包括通过金属板进行分隔的仪表室、开关室、母线室和馈线室，开关室底部设有手车，手车下方设有手车导轨，手车内设有手车推进装置，手车上方设有真空断路器，手车右侧设有活门推进装置，活门推进装置与其上方的活门连接，活门右侧设有触头盒，触头盒内设有静触头，静触头分别与母线室内的主母线和馈线室内的电流互感器连接；母线室内设有通过绝缘子固定的主母线和旁路母线；馈线室内设有电流互感器、避雷器、接地开关和接地母线，电流互感器通过铜排与避雷器和接地开关连接。本实用新型的有益效果为：有效减少变电室面积，实现自动化控制，安全性更高。

Description

电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器

技术领域

本实用新型涉及一种电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS（空气绝缘的封闭式开关设备）组合电器。

背景技术

目前电气化铁路牵引侧一次供电系统所采用的开关柜主要有以下缺点：

1、现有柜体只对继电器室与一次室用金属板进行了分隔，即只实现了高电压（31.5kV）区域与低电压（≤400V）区域的分隔，而对高电压区域未按其功用进行分隔（即只设立了功能域并未将各功能区用金属板分隔，高压区域按功能可分为开关区域，主母线区域和进出线区域），这样会存在如下问题：

（1）正常情况下，各带电体间有足够的空气距离，可以保证设备的正常运行；一旦某一部位发生了短路产生燃弧时，燃弧区域的温度会瞬间提高，同时此处的大气压力也会瞬间提高，在高温高压下，此处的导电金属被瞬间熔解并形成了一股金属气体向四周喷射，由于此时该气体内含有大量的导电物质，因此喷到相邻带电体上，就会造成短路发生燃弧，进而发生连锁反应，整个一次室会全部短路，扩大了事故的范围。

（2）将断路器手车拉出柜外后，由于柜体内的带电体并没有采取任何的遮挡措施，操作人员进入柜内，需与带电体保持一定的安全距离，一旦小于安全距离，就会发生触电现象，造成人身伤害，因此给设备的维护造成一定的困难。

2、手车的推进装置在车体最下方，这种方式有如下缺点：

（1）推进装置负责手车的前进与后退，前进过程中，当真空断路器手车上的触头与柜体上的触头结合的一瞬间，在作用力与反作用力的影响下，会产生与推进方向相反的力，这个力的大小与触头压力和触头间的摩擦力的大小有关，由于车的固定点在下方，因此在反向力的作用下会有一个向前的翻倒力矩，使车身前倾，带动后面的触头上翘从而加大了触头间的磨擦力，且推进装置由于在车底部，其产生的推力不能完全作用于触头上，为了克服这个反向力，因而要输出更多的力才行，当电流等级越高时，触头压力会越高，摩擦力会越大，这种现象就更明显，这样如果用人力来操作的话，就会觉得很笨重、很吃力。

（2）当真空断路器手车处于正常工作位置时，一旦有短路故障，在两个触头上就会产生一个向外推的电动力，由于推进装置在车体下部，这样就有一个力臂，手车在电动力与该力臂的共同作用下会产生一个向前翻倒的力矩，会带动车体后部的触头有个一起向前翻的趋势，前翻的原点就在车体的下前部靠近前车轮的附近，由于整个车体是刚性的，同样的角度，离原点越近，变动的距离就越小，相反就越大，车体底部的一点位移反应到触头上就会很大，如果手车的下压力不足，一旦触头间产生间隙，轻则触头粘连，重则发生燃弧，危及供电安全。

3、柜体未设接地开关，为保证维护人员的生命安全，必须在沿该柜的输出回路上设置一个带接地装置的开关设备，这样，在对柜体内的元件进行维护时，须先将此接地装置接地，以保护人员安全。

4、主母线设置在柜体下部也存在一定的缺陷：

（1） 给现场的施工带来麻烦，由于主母线是电能传输的主干线，必须要保证它在各个柜内的电气连接，由于母线在下方，施工人员须蹲在地上对每个柜内的主母线进行搭接，增加了施工人员的工作强度；

（2） 由于供电系统的一次方案较多，对于某些一次方案，需要加宽柜体的宽度，或者增加一个过渡的开关柜才能满足系统的要求，这样就对配电室的面积要求会较大。

5、手车的推进采用人力操作：不能实现自动化控制，对于处于偏远地方的变电所，需要具有一定专业技能的人员进行值守，增加了运营成本。

  综上所述，铁路系统目前所使用的配电设备相对于电力系统来说，还是相对比较落后，技术更新相对较慢，这种设备相对于电力系统同类产品来说已经是比较落后的配电设备了，这跟铁路的发展是有关系的，虽然这种设备存在一些缺点，但是其能满足铁路供电的一般要求，而且价格相对较低，这样，也有它一定的市场。

实用新型内容                                                               

本实用新型的目的是提供一种电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器，克服现有产品中上述方面的不足。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器，包括柜体，所述柜体包括设置于柜体内左侧靠近顶部处的仪表室、设置于柜体内左侧的开关室、设置于柜体内右侧靠近顶部处的母线室和设置于柜体内右侧的馈线室，仪表室、开关室、母线室和馈线室之间均通过金属板进行分隔，开关室、母线室和馈线室顶部均设有泄压板，开关室底部设有手车，手车下方设有手车导轨，手车内设有手车推进装置，手车上方设有真空断路器，手车右侧设有活门推进装置，活门推进装置与其上方的活门连接，活门包括上门帘和下门帘，活门右侧设有两个触头盒，每个触头盒内设有一个静触头，两个静触头分别通过分支母线和馈线母线与母线室内的主母线和馈线室内的电流互感器连接；母线室内设有主母线和旁路母线，主母线和旁路母线均通过绝缘子固定；馈线室内设有电流互感器、避雷器、接地开关和接地母线，电流互感器通过铜排分别与避雷器和接地开关连接，与电流互感器连接的铜排末端设有接线端子。所述仪表室上方设有低压小母线室。所述手车车体上设有手车压轮，对应于手车压轮设有与柜体连接的手车压板。

本实用新型的有益效果为：

1、 将柜体使用金属板分隔成四个独立的隔室：仪表室、开关室、母线室和馈线室，并且在开关室、母线室和馈线室顶部均设有泄压板，当某一隔室发生短路故障产生燃弧时，由于有金属隔板的阻隔，再加上每个隔室顶部设有泄压板，高压气体就会将泄压板冲开，将柜内的高压气体向外释放，从而减小故障的影响范围，安全性更高。

2、增设了活门和触头盒，保证了打开柜门时没有任何裸露的带电体，当工作人员通过手车将真空断路器从柜内拉出时，活门的上、下门帘自动关闭，可防止工作人员的手指触及静触头，同时活门的上、下门帘有自锁功能，仅靠一个人无法强行打开，从而保证人员安全。

3、增设了手车压板和手车压轮，当工作人员将真空断路器推入柜内时，手车压板紧紧压住手车压轮，防止手车跳动。

4、将手车推进装置的位置上移，使得将真空断路器推进柜内的推力减小了三分之一，并且减小了静触头因线路短路时向外产生的电动力，保证了静触头与真空断路器的紧密连接，大大增强了设备抗电冲击的能力。

5、设置的接地开关，在设备维护时，通过关合接地开关将柜体接地，使柜内某些元器件中（如避雷器、接线电缆、电流互感器）可能存在的电荷瞬间释放，保护操作人员的人身安全。

6、手车推进装置以电动操作为主，手动操作为辅，通过对PLC（可编程控制器）进行编程，来控制手车的移进移出及真空断路器的分、合并且向远方传输信号，接受来自远方的控制命令，从而实现自动化控制。

7、由于手车推进装置以电动操作为主，当手车及真空断路器电动移出时，两个静触头之间会形成一个明显的隔离断口，使供电回路断开，因而其又兼含电动隔离的功能，为此，可以取消原系统中为便于维护设备而在该柜回路上所设置的电动隔离开关，从而减少了原系统中所需开关设备的数量。

8、主母线设置在柜体上部，便于施工人员对柜内的主母线进行搭接，减小了施工人员的工作强度，方便现场施工。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例所述的电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述的电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器工作状态参考图。

图中：

1、仪表室；2、开关室；3、母线室；4、馈线室；5、泄压板；6、手车；601、手车导轨；602、手车推进装置；603、手车压轮；7、真空断路器；8、活门推进装置；9、活门；901、上门帘；902、下门帘；10、触头盒；11、静触头；12、分支母线；13、馈线母线；14、主母线；15、电流互感器；16、旁路母线；17、绝缘子；18、避雷器；19、接地开关；20、接地母线；21、铜排；22、接线端子；23、低压小母线室；24、手车压板。

具体实施方式

如图1-2所示，本实用新型实施例所述的一种电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器，包括柜体，所述柜体包括设置于柜体内左侧靠近顶部处的仪表室1、设置于柜体内左侧的开关室2、设置于柜体内右侧靠近顶部处的母线室3和设置于柜体内右侧的馈线室4，仪表室1、开关室2、母线室3和馈线室4之间均通过金属板进行分隔，开关室2、母线室3和馈线室4顶部均设有泄压板5，开关室2底部设有手车6，手车6下方设有手车导轨601，手车6内设有手车推进装置602，手车6上方设有真空断路器7，手车6右侧设有活门推进装置8，活门推进装置8与其上方的活门9连接，活门9包括上门帘901和下门帘902，活门9右侧设有两个触头盒10，每个触头盒10内设有一个静触头11，两个静触头11分别通过分支母线12和馈线母线13与母线室3内的主母线14和馈线室4内的电流互感器15连接；母线室3内设有主母线14和旁路母线16，主母线14和旁路母线16均通过绝缘子17固定；馈线室4内设有电流互感器15、避雷器18、接地开关19和接地母线20，电流互感器15通过铜排21分别与避雷器18和接地开关19连接，与电流互感器15连接的铜排21末端设有接线端子22。所述仪表室1上方设有低压小母线室23。所述手车6车体上设有手车压轮603，对应于手车压轮603设有与柜体连接的手车压板24。

仪表室1主要放置低压控制设备、指示灯、按钮以及仪器仪表等；开关室2主要使手车6在手车推进装置602的作用下带动真空断路器7沿手车导轨601移进、移出，手车6与真空断路器7通过螺栓固定连接；母线室3主要是通过绝缘子17固定作为电能传输主干线的主母线14及分支母线12，主母线14和分支母线12通过穿墙套管与外界连通；馈线室4主要放置开关的进线与出线；开关室2、母线室3和馈线室4顶部均设有泄压板5，当某一隔室发生短路故障产生燃弧时，由于有金属隔板的阻隔，再加上每个隔室顶部设有泄压板5，高压气体就会将泄压板5冲开，将柜内的高压气体向外释放，从而减小故障的影响范围，安全性更高。

活门推进装置8与活门9的上门帘901和下门帘902组成了活门机构，如图1所示，当手车6在手车推进装置602的作用下带动真空断路器7沿手车导轨601移出时，上门帘901和下门帘902是自动关闭的，其防护等级达到IP2X，可防止人的手指触及带电体静触头11，并且打开柜门时看不到任何裸露的带电体，由于该活门机构在上门帘901和下门帘902关闭时设有自锁功能，仅靠一个人不能将活门帘强行打开，从而保证人员的人身安全；如图2所示，当手车6在手车推进装置602的作用下带动真空断路器7沿手车导轨601移进时，上门帘901和下门帘902打开，使真空断路器7上的梅花触头插入静触头11中，同时手车压板24将手车压轮603紧紧压住，防止手车6跳动。

将手车推进装置602设置于柜体的中下方，随着手车6向里移动时，手车推进装置602产生一个向里的推力Fc，当真空断路器7上的梅花动触头与静触头11接触后，在触头间压力的作用下，梅花触头在向里插入的过程中会产生与插入方向相反的摩擦力Ft，由于Fc与Ft不在同一条水平线上，因此Ft 会产生一个向前翻的力矩，若手车推进装置602在车底部，则此力矩为Ft*H，手车推进装置602输出的力必需大于该力矩，才能让手车6继续向前推进；当手车推进装置602设置于柜体的中下方时（如图1、图2所示），则此力矩为Ft*0.667H，此力矩仅为手车推进装置602在底部时的三分之二，从而可使推力Fc减小三分之一，使操作更为省力；如图2所示，当本实用新型所述的电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器处于工作状态时，此时真空断路器7上的梅花动触头已经插入触头盒10中15~25mm，当线路发生短路故障时，会沿静触头11向外产生一个电动力Fd，若手车推进装置602在手车6底部，在此电动力的作用下会产生一个向外翻倒的力矩，该力矩的大小为Fd*H；将手车推进装置602向上抬高三分之一至如图1和图2所示位置时，此时电动力Fd在固定点G处产生的力矩为Fd*0.667H，仅为手车推进装置602在手车6底部的三分之二，手车6通过力矩在G点处产生的反作用力Fd’及下压力Fx来对抗此翻倒力矩，由于此时的翻倒力矩仅为原来的三分之二，在手车整体刚性未变的情况下，使触头间仍旧保持紧密的接触，因而大大增强了设备抗电冲击的能力。

对接地开关19的操作设置在柜体的前部，接地开关的作用为在设备维护时，通过关合接地开关19将柜体接地，使柜内某些元器件上（如避雷器18、接线电缆、电流互感器15）可能存在的电荷瞬间释放，保护操作人员的人身安全，对接地开关的操作设置了机械联锁以实现如下功能：

     1、馈线室4的室门（在柜后）只有在接地开关19处于闭合状态时才能打开，从而防止操作人员误入带电间隔；

     2、当设备处于工作状态时，如图2所示，接地开关19不能进行操作；

     3、接地开关19只有在设备处于试验位置（真空断路器7上的梅花触头不与静触头11接触）时，如图1所示，才可以进行分合操作，而一旦接地开关19处于闭合状态，手车6及真空断路器7就不能够进行移动。

主母线14设置在柜体的上部，使母线系统更具灵活性，能适应不同的一次系统。

手车推进装置602以电动操作为主，手动操作为辅，通过对PLC（可编程控制器）进行编程，来控制手车6的移进移出及真空断路器7的闭合、断开，并且向远方传输信号，接受来自远方的控制命令，从而实现自动化控制，可以减轻操作人员的工作强度，实现变电室的无人值守，大大降低设备的运营成本。

由于手车推进装置602以电动操作为主，当手车6及真空断路器7电动移出至图1所示位置时，两个静触头11之间会形成一个明显的隔离断口，使供电回路断开，因而其又兼含电动隔离的功能，为此，可以取消原系统中为便于维护设备而在该柜回路上所设置的电动隔离开关，从而减少了原系统中所需开关设备的数量。

本实用新型实施例所述的电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器可以有效减少变电室的面积，由于可以采用自动化控制，可以减轻操作人员的工作强度，实现变电室的无人值守，大大降低设备的运营成本，同时具有更为良好的安全措施，最大限度保护操作人员的人身安全。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器，包括柜体，其特征在于：所述柜体包括设置于柜体内左侧靠近顶部处的仪表室（1）、设置于柜体内左侧的开关室（2）、设置于柜体内右侧靠近顶部处的母线室（3）和设置于柜体内右侧的馈线室（4），仪表室（1）、开关室（2）、母线室（3）和馈线室（4）之间均通过金属板进行分隔，开关室（2）、母线室（3）和馈线室（4）顶部均设有泄压板（5），开关室（2）底部设有手车（6），手车（6）下方设有手车导轨（601），手车（6）内设有手车推进装置（602），手车（6）上方设有真空断路器（7），手车（6）右侧设有活门推进装置（8），活门推进装置（8）与活门推进装置（8）上方的活门（9）连接，活门（9）包括上门帘（901）和下门帘（902），活门（9）右侧设有两个触头盒（10），每个触头盒（10）内设有一个静触头（11），两个静触头（11）分别通过分支母线（12）和馈线母线（13）与母线室（3）内的主母线（14）和馈线室（4）内的电流互感器（15）连接；母线室（3）内的主母线（14）和旁路母线（16）均通过绝缘子（17）固定；馈线室（4）内设有电流互感器（15）、避雷器（18）、接地开关（19）和接地母线（20），电流互感器（15）通过铜排（21）分别与避雷器（18）和接地开关（19）连接，铜排（21）末端设有接线端子（22）。

2.根据权利要求1所述的电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器，其特征在于：所述仪表室（1）上方设有低压小母线室（23）。

3.根据权利要求1或2所述的电气化铁路户内金属铠装可移开式AIS组合电器，其特征在于：所述手车（6）车体上设有手车压轮（603），对应于手车压轮（603）设有与柜体连接的手车压板（24）。

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