CN204333739U - 一种固体绝缘环网柜 - Google Patents

Abstract

一种固体绝缘环网柜，包括熔断器单元、操作机构、母线单元、控制室单元、钣金柜体、极柱本体、可视化窗口和透光窗口，可视化窗口设置安装在正面的钣金柜体上；透光窗口设置在钣金柜体后部的极柱本体上；所述可视化窗口、透光窗口和隔离开关的闭合位置在同一轴线上，本实用新型的固体绝缘环网柜对市场上现有产品结构中降低整体可靠性指标的装置和连接关系进行了重新设计，替换了各主要部分复杂的联动结构，改善了设备人机交互特征，克服了市场上现有联动结构的缺陷，同时提高了安全可靠性，降低了成本。

Description

一种固体绝缘环网柜

技术领域

本实用新型涉及一种高压供电设备，特别是涉及一种用于环网供电的高压开关设备。

背景技术

固体绝缘环网柜需要符合高等级的行业标准和国家标准才能保证可靠性。为了满足各项强制性国家标准，市场上的环网柜不断采用改进措施以克服技术缺陷，逐渐使环网柜的整体结构出现异化，新旧模块间缺少统一的设计思路，使得整体可用性得不到保证，操作性和人机交互结构也往往有悖常理，对设备长时间运维过程的维护人员极不友好、安全性低。

现有固体绝缘环网柜主要在以下几个方面体现出针对性改进对整体性能的影响：

如图1所示，目前的固体绝缘环网柜由母线单元、控制室单元、隔离开关操作机构、断路器接地开关操作机构、钣金柜体、进出线电缆、极柱本体、熔断器单元等部分组成，其中断路器接地开关操作机构包括断路器操作机构、接地开关操作机构。

钣金柜体，用于封装母线单元、控制室单元、隔离开关操作机构、断路器接地开关操作机构、进出线电缆和极柱本体等各部件，并对极柱本体起支撑作用；母线单元，安装在钣金柜体顶部，主要用于将两个电气回路连接在一起实现传输电能的作用；控制室单元安装在钣金柜体顶部，位于母线单元前；控制单元是固体柜固体绝缘环网柜二次控制的枢纽；隔离开关操作机构安装在钣金柜体内，位于控制室单元下面的位置，与极柱本体进行组装；断路器接地开关操作机构安装在钣金柜体内，位于隔离开关操作机构下面的位置，与极柱本体进行组装；进出线电缆安装在钣金柜体内，与极柱本体进行组装；极柱本体通过极柱本体上的连接孔安装固定在钣金柜体的后板上；熔断器是一种短路和过电流的保护器，其根据电流超过规定值一段时间后，自身产生的热量使熔丝熔化，从而使电路断开，起到对电路及设备的保护作用。

目前的固体绝缘环网柜的隔离开关操作中，操作人员在进行开关分合闸时，通过机械转动而带动模拟指示牌，表示开关的合分，这种操作方式下，不能用肉眼直接观察到隔离开关的合分闸状态，而在实际工作中模拟指示牌会由于隔离开关操作机构的故障而失去模拟指示的作用，导致操作后隔离开关指针不符合实际情况，例如指示牌显示开关处于分闸状态，而 实际上开关处于合闸状态；再例如开关的隔离动触头和隔离静触头没有完全分开或分开的开距不够大，而操作人员由于不能直接观察到开关的分合状态，很容易产生认为开关已操作到位的错觉，导致进出线电缆出现间隔带电操作的情况，这样就给操作维护人员的生命带来严重的危害。

熔断器单元存在接地关合问题、电场优化问题和体积问题。目前固体绝缘环网柜中的熔断器下端接地往往通过金属片搭接方式或对接地筒施加绝缘油的方式来实现；而在这两种方法中，金属片搭接方式由于工艺粗糙、简陋等原因，导致其接地性能差，工作操作中容易造成操作人员的人身安全问题；此外，对于通过对熔断器的接地筒施加绝缘油来保证绝缘水平的方式，一旦密封出现问题，或者是接地筒出现损坏等，绝缘油会产生泄漏等现象，此时熔断器单元的绝缘水平便达不到安全值，会发生故障，体积问题，体积过大，在装配体积要求比较严格的场合不能运用。电场优化问题，由于电场优化不够、运行中会出现放电现象。

现有操作机构包括断路器操作机构和接地开关操作机构，两套机构分别实现断路器和接地开关的分合闸操作，两个操作机构分别独立安装就需要有两套储能系统、支撑零部件数量也大大增加，从而使其制造成本、工人装配劳动量增加，两个操作机构的重量增加，体积也更加庞大；另一方面，根据国家相关标准需要在断路器及接地开关之间形成联锁单元进行联锁控制，防止工人误操作造成的人为事故的发生，而分别用断路器操作机构及接地开关操作机构，必须在两个独立的操作机构之间做机械联锁形成联锁单元，联锁单元零部件数量多也不可靠。

其他公司的环网柜接地开关往往采用接地刀闸式，通过接地开关操作机构来带动接地刀闸快速完成合闸操作。当有接地故障产生时，会造成接地短路关合，而采用接地刀闸时，是利用刀片旋转施加一定的速度进行关合，这就对操作机构及传动部分产生了很高的要求，绝大部分不具备接地短路电流多次关合能力，或者是勉强达到国家标准要求的两次接地短路电流关合次数，这就给配电网运行带来了极大的隐患，严重者造成人员伤亡事故的发生。

有的同类产品没有在线测温系统及机械特性在线监测系统，不能够实时在线监测固体绝缘环网柜的运行状态，不能将故障扼制于萌芽中、防患于未然。有的产品虽然有在线测温系统及机械特性在线监测系统，但是只是单纯的采集信号，传输给管理人员，不能够做到智能化的在线预警，在线诊断。还有许多同类产品的在线测温使用的是有线、有源技术、安装极其不方便，由于有导线的存在甚至可能引起放电、闪络等现象，因此亟需一种能够根据采集到的信号迅速给出正确的判断，并作出相应的动作，避免事故的发生的可靠的固体绝缘环网柜。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种固体绝缘环网柜，解决现有设备由于缺乏统一设计进行局部改进后设备整体可靠性降低的技术问题。

一种固体绝缘环网柜，包括熔断器单元、接地开关、断路器、钣金柜体、极柱本体、可视化窗口和透光窗口，可视化窗口设置安装在正面的钣金柜体上；透光窗口设置在钣金柜体后部的极柱本体上；所述可视化窗口、透光窗口和隔离开关的闭合位置在同一轴线上。

所述熔断器单元包括熔断器、传动系统、撞针机构、熔丝筒本体；传动系统中包括接地铜棒；撞针机构中包括撞针机构卡爪和支撑件，熔丝筒本体包括熔丝筒、接地筒、连接座、连接管、出线座、出线套管、熔丝筒底座；熔丝筒为筒状结构，接地筒为筒状结构，连接座为长方体，连接管为圆管，出线座为柱体，其侧壁为“U”形壁，出线套管为内有螺纹孔的圆台形状；接地筒、连接座和出线座均设置在熔丝筒的表面上；连接管设置在连接座的顶面上；出线套管设置在出线座上；

熔断器安装在熔丝筒本体的熔丝筒内；撞针机构通过支撑件固定在熔丝筒的筒口；熔断器两端的接头分别与熔丝筒底座、撞针机构卡爪连接；传动系统中的接地铜棒伸进熔丝筒本体的接地筒内。

断路器和接地开关通过断路器接地开关一体化操作机构控制，断路器接地开关一体化操作机构包括储能单元、断路器传动单元、接地开关传动单元、支撑单元、合分闸锁扣单元、合分闸脱扣单元、联锁单元；

合分闸锁扣单元包括合闸半轴、断路器分闸半轴、接地开关分闸半轴；

合分闸脱扣单元包括合闸线圈、断路器合闸按钮、接地开关合闸按钮、断路器分闸按钮、接地开关分闸按钮；联锁单元包括联锁拨片、联锁弹簧；

断路器合闸按钮、接地开关合闸按钮分别与合闸半轴机械连接，断路器分闸半轴与断路器分闸按钮机械连接，接地开关分闸半轴与接地开关分闸按钮机械连接，合闸半轴、断路器分闸半轴、接地开关分闸半轴与断路器传动单元、接地开关传动单元机械连接；联锁拨片用于锁止断路器合闸按钮或者接地开关合闸按钮。

所述接地开关包括接地真空灭弧室、极柱本体、接地排连接嵌件、接地绝缘拉杆组件、接地软连接、断路器接地开关一体化操作机构；

所述接地绝缘拉杆组件的一端与接地真空灭弧室动端杆连接、并将接地软连接压紧在接地真空灭弧室动端杆上，另一端通过连接销、传动主轴与断路器接地开关一体化操作机构连 接。

本实用新型固体绝缘环网柜还包括测温传感器组、机械特性传感器、信号传输系统、后台处理器；所述测温传感器组、机械特性传感器安装在钣金柜体内相应的部件上与信号传输系统的信号输入端相连接，所述信号传输系统的信号输出端与后台处理器电连接，所述后台处理器与钣金柜体连接；所述测温传感器组包括母线测温传感器、隔离测温传感器、断路器测温传感器、电缆测温传感器；所述母线测温传感器安装在母线上，所述隔离测温传感器安装在隔离开关上，所述断路器测温传感器安装在断路器上，所述电缆测温传感器安装在进出线电缆上；所述机械特性传感器安装在断路器调节螺杆的末端。

本实用新型的固体绝缘环网柜对遵从统一设计思路，对环网柜现有结构中降低整体可靠性指标的装置和连接关系进行了重新设计，替换了各主要部分的复杂电路和联动结构，改善了设备人机交互特征，克服了原有联动结构的缺陷，具体在于：

本实用新型自带透光窗及可视化窗口，无须操作人员用手电筒等外部光源照射固体绝缘环网柜内部，就能通过可视化窗口用肉眼直接、清晰的观察到隔离开关的合分闸状态，避免因为隔离开关合分闸状态不清楚而产生的触电事故的发生；在可视化窗口采用的可视窗中，由于固定板和第一层凸台厚度相等、第一层凸台周围设置放有密封圈的可视窗密封槽、第二层凸台比第一层凸台高、且第二层凸台的边沿形状和可视口的形状一致，因此当可视窗盖在可视口上时，可视口能吻合地将第二层凸台套住，避免可视口漏光，影响观察效果，同时，第二层凸台可与钣金柜体面板平齐，使柜体面板更加平整、美观；此外，由于可视窗采用的是透光率达到97％的材料制作，因此能大大提高观察效果；由于可视化窗口挡板采用的是防止光源扩散的材料制作，因此能有效的防止入射光扩散，提观察的清晰度；由于透光窗采用透光率达大于等于97％的材料制作，因此能提高入射光强度，从而提高固体绝缘环网柜内部的亮度，有助于观察隔离开关的闭合状态；由于密封圈采用的是由三元乙丙橡胶材质制成的密封圈，因此大大提高透光窗与极柱本体间的密封程度。

在本实用新型熔断器单元中，由于应用螺纹旋转拔模技术，在接地筒的内表面形成螺纹，提高了绝缘表面爬电距离，因此接地筒不需要添加绝缘油来提高绝缘性能，从而就避免了因采用绝缘油而导致产生绝缘油泄漏的现象；由于本实用新型只需将熔断器单元的连接管一端与固体绝缘环网柜套管连接，另一端用后堵头堵住，且将接地铜棒放入接地筒，就能开始工作，因此熔断器单元安装比较方便、快速。

由于本熔断器单元熔丝筒本体的各组成部分均用环氧树脂浇筑在一起，因此其结构紧凑、体积小巧，重量低，只需一个较为狭小的空间即可。

本熔断器单元中的体熔丝筒本体及嵌件经过仿真优化设计，运行时电场分布均匀，且局部放电量小于5pc，符合国家相关规定，安全性可靠性高；熔丝筒本体外表面喷涂半导体或者导体涂层，操作人员可以直接触及熔断器单元表面。

此外熔断器单元中，联锁可靠、接地可靠，通过传动系统及联锁杆直接与接地主轴相连接，所用零部件较少，可靠性大为提高；当熔断器单元正常运行时，无须施加绝缘油，即能够保证电气绝缘间隙、电气绝缘间隙可达到135mm；可在接地筒外端施加密封端盖，防止异物、尘土、水汽等进入接地筒。

本实用新型创新的将断路器及接地开关两个操作机构合二为一，进行了一体化的设计优化整合，共用一套储能系统，减少了一套储能系统，减少了支撑单元的零部件，使其结构更加简单，重量能够减少20％以上，体积更加小巧，并且降低了制造成本，减少了工人的装配劳动量，产生了良好的效益；在断路器及接地开关一体化操作机构上实现了联锁控制，即满足国家相关标准的五防联锁要求，不需要分别在独立的断路器及接地开关之间再做联锁设计，大大的提高了产品的可靠性，降低了操作人员人为事故的发生。

本实用新型将真空灭弧室应用到固体绝缘环网柜上，具备接地短路电流多次关合能力。由于采用真空灭弧室做为接地开关的核心部件，采用真空作为灭弧介质，触头开距小、燃弧时间短、动作快等优点，额定短路关合电流次数为20至50次。我国相关国家标准及电力行业标准要求接地回路关合短路电流的次数为2次，将真空灭弧室应用到接地开关上，这一次数大大的提高，提高了电网运行的可靠性及安全性，杜绝了相关故障的发生，同时采用断路器接地开关一体化操作机构减轻了固体绝缘环网柜的重量，减小了体积，降低了成本，进一步提高了安全性。

本实用新型智能固体绝缘环网柜，在线测温系统的添加能够对环网柜的导线连接点及触头的温度情况进行24小时无间断的在线检测，能够随时发现问题，处理问题，将故障扼制于萌芽中。同样，机械特性传感器能够记录断路器的每一次合分操作，分析相关物理参数，并做出对比判断，管理人员能够通过数据了解到环网柜的运行状态；在线测温传感器可采用无源无线技术，无源技术无须使用电池或者是感应取电，完全免维护，使用更加方便快捷。无线技术可以摒弃传统的导线传输技术，防止由于传输导线造成的放电、闪络等现象；机械特性传感器直接跟断路器的末端连接，无须通过零件将断路器的运动二次转化，更加直接可靠，安装也更加方便，只需要将紧固螺母紧固即可。

下面结合附图对本实用新型的固体绝缘环网柜实施例作进一步说明。

附图说明

图1为现有固体绝缘环网柜的结构剖视图；

图2为可视化窗口和透光窗口的固体绝缘环网柜的剖视图；

图3为可视化窗口安装后的立体图；

图4为本可视窗的立体图；

图5为可视化窗口挡板的立体图；

图6为安装固体绝缘环网柜上时的透光窗口的剖面图；

图7为透光窗的正视图；

图8为固体绝缘环网柜的光路图；

图9为安装在固体绝缘环网上的熔断器单元的剖视图；

图10为熔丝筒本体的立体图；

图11为熔丝筒本体的主视图；

图12为图11所示熔丝筒本体的A-A方向剖视图；

图13为熔断器出线卡圈的结构示意图；

图14为图11所示熔丝筒本体的B-B方向剖视图；

图15为接地卡爪的结构示意图；

图16为断路器接地开关一体化操作机构的正面结构示意图；

图17为断路器接地开关一体化操作机构的立体结构示意图；

图18为断路器接地开关一体化操作机构的侧视图；

图19为断路器接地开关一体化操作机构的俯视图；

图20为固体绝缘环网柜内部结构示意图；

图21为改进后的固体绝缘环网柜的结构剖视图。

具体实施方式

如图2所示，本实施例的固体绝缘环网柜包括熔断器单元、母线单元a1、控制室单元a2、隔离开关操作机构a3、断路器接地开关一体化操作机构a4、钣金柜体a5、进出线电缆a6、极柱本体a7、可视化窗口a8和透光窗口a9；其中母线单元a1、控制室单元a2、隔离开关操作机构a3、断路器接地开关一体化操作机构a4、进出线电缆a6和极柱本体a7设置且封装在钣金柜体a5内；可视化窗口a8设置安装在固体绝缘环网柜正面的钣金柜体a5上，且与隔离开关的闭合位置(即隔离动触头a32和隔离静触头a33接触的位置)在同一轴线上；保持与 可视化窗口a8、隔离开关的闭合位置同轴线，将透光窗口a9设置且安装在极柱本体a7上；当光线从透光窗口a9进入后，沿隔离开关动静触头闭合位置、机构安装板开孔a35、可视化窗口a8所在轴线传播，操作人员即可观察到隔离开关的合分闸状态。

以下为可视化窗口a8和透光窗口a9的具体描述：

如图3所示，可视化窗口a8包括可视口a81、可视窗a82、可视化窗口挡板a83；其中，可视窗口a81的数目和隔离开关动触头a32(或静触头a33)的数目相同，可视窗口a81均为开在固体绝缘环网柜正面的钣金柜体a5上的通孔(例如圆角矩形通孔、直角矩形通孔、圆形通孔、椭圆形通孔、正方形通孔等)，可视口a81在钣金柜体a5上的位置与钣金柜体a5内的隔离开关闭合的位置、机构安装板开孔a35在同一轴线上；此外，每一个可视口a81边沿周围的钣金柜体a5上均设有若干个螺丝孔；

如图4所示，可视窗a82采用透光材料制成，尤其是高透光率材料(例如聚碳酸酯)；可视窗a82包括固定板a821、可视窗密封槽a822、第一层凸台a823和第二层凸台a824，其中固定板a821为圆角矩形面板(也可以为直角矩形板、圆形板、椭圆形板和正方形板等)，固定板a821上设有若干个通孔，通孔的位置分布在固定板a821边沿周围附近处，通孔的数目与可视口a81周围的螺柱数目一致；可视窗密封槽a822、第一层凸台a823和第二层凸台a824均在固定板a821的一表面上加工而成；可视窗密封槽a822为闭合的密封槽，用于放置密封圈；第一层凸台a823位于可视窗密封槽a822的闭合区域内，第一层凸台a823的厚度和固定板a821的厚度相等；第二层凸台a824位于第一层凸台a823上，且第二层凸台a824和第一层凸台a823形成相贯体，第二层凸台a824的边沿形状和可视口a81的形状一致(例如与可视口a81对应为圆角矩形、直角矩形、圆形、椭圆形、正方形等)，当可视窗a82盖在可视口a81上时，第二层凸台a824进入可视口a81，第二层凸台a824与钣金柜体面板平齐，可视口a81吻合地将第二层凸台a824套住；

如图5所示，可视化窗口挡板a83采用防止光源扩散的材料制作，例如SMC复合材料(片状模塑料Sheet molding compound，简称SMC)；可视化窗口挡板a83包括底板a831和挡板a832；

其中，底板a831为圆角矩形面板(也可以为直角矩形面板、圆形面板、椭圆形面板和正方形面板等)，底板a831上设有若干个通孔，通孔的位置分布在底板a831边沿周围附近处，通孔的数目与a821上的通孔、可视口a81周围的螺柱的数目一致；

挡板a832为柱形筒体，该柱形筒体端口，即挡板a832的内边沿a8321形状和可视口a81的边沿形状一致；保持挡板a832和底板a831同中心轴，将挡板a832和底板a831进行相贯， 相贯后，将挡板a832端口所包围的底板a831部分去掉，形成中空贯体。

如图6所示，透光窗口a9包括透光孔a91、透光窗a92；其中，透光孔a91的数目和隔离开关动触头a32(或静触头a33)的数目相等，透光孔a91均为极柱本体a7在一体化浇筑时后端预留的圆孔；当将极柱本体a7组装在固体绝缘网柜上时，须保持极柱本体a7上的透光孔a91与钣金柜体a5内的隔离开关闭合的位置、机构安装板开孔a35、以及相应的可视口a81的位置在同一轴线上；透光孔a91的直径大于等于60mm；每一个透光孔a91周围的极柱本体a7上均设有若干个螺纹孔；

如图7所示，透光窗a92为正方形面板，该正方形面板的一面加工有一闭合透光窗密封槽a921，用于安装时放入透光窗密封圈a93，密封圈a93采用高抗侵蚀性能的密封材料制成，尤其是采用三元乙丙橡胶材质制成的密封圈；透光窗a92采用透光材料制成，尤其是高透光率材料(例如光率达到97％的聚碳酸酯板)；透光窗a92上设有若干个通孔，通孔的位置分布在透光窗a92的边沿与透光窗密封槽a921之间的区域，通孔的数目和透光孔a91周围的螺纹孔数目相等；安装时，保持各孔对应，将透光窗a92盖在透光孔a91上用螺栓拧紧固定即可。

如图8所示，本实施例的使用方法包括以下步骤：

步骤S1：在钣金柜体a5上，选择与机构安装板开孔a35、隔离开关闭合位置同轴线的位置设置可视口a81；在极柱本体a7上，选择与可视口a81、机构安装板开孔a35、隔离开关闭合位置同轴线的位置，设置透光孔a91，使可视口a81、机构安装板开孔a35、隔离开关闭合位置、透光孔a91在同一光路上；

步骤S2：使可视窗a82的第二层凸台a824与可视口a81吻合齐平，将可视窗a82和可视化窗口挡板a83安装在可视口a81上；结合密封圈a93将透光窗a92安装在透光孔a91上；

步骤S3：将可视化窗口a8和透光窗口a9安装设置在固体绝缘环网柜上后，当外界自然光源(或在透光窗口a9后侧添加LED平行光源等)从透光窗口a9进入、沿隔离开关动静触头闭合位置、机构安装板开孔a35、可视化窗口a8所在光路传时播，操作工人站在固体绝缘环网柜前面，能通过可视化窗口a8清晰的观察到隔离动触头a32和隔离静触头a33的相对位置，可以清晰的看出隔离开关是否处于合闸或者是分闸状态。

如图9所示，熔断器单元包括熔断器b1、传动系统b2、撞针机构b3、熔丝筒本体b4；以下为本实施例各组成部分的详细描述：

熔断器b1选用型号为XRNT-12的熔断器。

传动系统b2中的接地联锁杆b24、采用b45号钢经热处理制成，接地铜棒b25材质为黄铜H65。

如图10所示，结合图11所示，熔丝筒本体b4是由熔丝筒b41、接地筒b42、连接座b43、连接管b44、出线座b45和出线套管b46所形成的贯体；熔丝筒b41为筒状结构，该筒状结构由圆柱形筒经加工后得到，圆柱形筒经过加工后，在临近其筒口处的外壁上，留有一环绕在外壁上的凸台，即第一凸台b411，此外，圆柱形筒经过加工后，在其外壁上，留有第二凸台b412，第二凸台b412为圆弧体；第二凸台b412和第一凸台b411等高，且连为一体；接地筒b42为筒状结构，该筒状结构的外壁为“U”形壁，内壁为圆柱形壁，接地筒b42与第二凸b412等宽；采用螺纹旋转拔模技术在接地筒b42的内壁形成螺纹，提高绝缘表面爬电距离；接地筒b42与第二凸台b412连接成为一体；连接座b43为长方体，固定在熔丝筒b41表面上，与熔丝筒b41连为一体；连接管b44为圆管，固定在连接座b43的顶面上，与连接座b43连为一体；出线座b45是侧壁为“U”形壁的立体，按照“U”字口所在的表面固定在第一凸台b411上，与第一凸台b411连为一体；出线套管b46为内有M16螺纹孔的圆台形状；

如图12所示，熔丝筒本体b4还包括熔丝筒底座b48、熔断器出线卡圈b49、熔断器进线导体b4A和电缆出线导体b4B；采用环氧树脂b47将熔丝筒底座b48、熔断器出线卡圈b49、熔断器进线导体b4A、电缆出线导体b4B浇筑在熔丝筒本体b4内；熔丝筒底座b48为圆柱体，在其表面设置三个内螺纹螺丝孔，用于连接熔断器接头，从而起到固定熔断器b1的作用，熔丝筒底座b48浇筑在熔丝筒b41的内底部，且其表面露出熔丝筒b41底部的内壁；

结合如图13，熔断器出线卡圈b49为一种管壁中部b491向里凹的圆管；熔断器出线卡圈b49浇筑在熔丝筒b41的筒壁内，其位置和熔丝筒b41上的第一凸台b411相应，浇筑时保持熔断器出线卡圈b49的管壁中部b491露出熔丝筒b41的内壁；熔断器进线导体b4A为具有直径为16mm通孔的铜排，保持熔断器进线导体b4A与连接座b43同轴，将熔断器进线导体b4A浇筑固定在连接座b43中部，并通过浇筑在熔丝筒本体b4内的导体与熔丝筒底座b48连接；电缆出线导体b4B为一端开有内螺纹接口的圆管，保持电缆出线导体b4B与出线套管b46同轴，将电缆出线导体b4B浇筑内嵌在出线套管b46内，使用时，电缆出线导体b4B用于外接进出线电缆；电缆出线导体b4B通过浇筑在熔丝筒本体b4内的导体与熔断器出线卡圈b49连接；

如图14所示，熔丝筒本体b4还包括接地卡爪b4C和接地导体b4D；

结合图15，接地卡爪b4C由仅一端开口的圆管经加工形成，该圆管未开口的一端为接地卡爪b4C的底座，该圆管中部内壁的内径大于开口端内壁的内径，在该圆管开口端，沿该圆管的轴向切割，形成b4个对称分立在接地卡爪底座b4C2上的卡爪b4C1；保持接地卡爪b4C与接地筒b42同轴，用环氧树脂b47将接地卡爪b4C的底座浇筑固定在接地筒b42的底部； 浇筑在熔丝筒本体b4内的接地导体b4D用于连接接地卡爪b4C的底座和熔断器出线卡圈b49。

熔断器单元使用在固体绝缘环网柜上时，连接关系如下：

熔丝筒本体b4的连接管b44一端将固体绝缘环网柜套管b5套入，并用M16紧固螺钉b7固定；连接管b44另一端用后堵头b6堵住；熔断器b1安装在熔丝筒本体b4的熔丝筒b41内；撞针机构b3通过支撑件b31安装在熔丝筒b41的筒口；熔断器b1两端的接头分别与熔丝筒底座b48、撞针机构卡爪b31连接；撞针机构b3的跳板b33将联锁杆b8一端固定；联锁杆b8的另一端与联锁杆拨片b81固定；传动系统b2中的接地铜棒b21伸进熔丝筒本体b4的接地筒b42内；使用时，熔丝筒本体b4的电缆出线导体b4B外接进出线电缆。

本实施例中熔断器单元的工作过程：

当熔断器b1上的电流超过规定值时，熔丝快速熔断；其中，与撞针机构b3连接的一端将撞针机构b3撞开，撞针机构b3运动，撞针b34撞击跳板b33，跳板b33使联锁杆b8运动，联锁杆b8与断路器接地开关一体化操作机构的联锁拨片接触。使得负荷开关自动进行分闸操作，然后用手按动接地开关合闸按钮，启动传动系统b2，传动系统b2接地开关主轴通过机械传动将接地铜棒b21插入到熔断器单元的接地卡爪b4C中，此时接地开关也处于合闸位置，这样就完成了熔断器单元的进出线两端的接地操作，将残余电荷释放，保证操作人员的人身安全。

在本实施例中，熔丝筒本体b4的各组成部分：熔丝筒b41、接地筒b42、连接座b43、连接管b44、出线座b45和出线套管b46均采用环氧树脂浇筑而成，且熔丝筒本体b4的外表面喷涂半导体或者导体涂层，厚度约为0.15-0.3mm熔丝筒本体b4采用环氧树脂b47，因此经过仿真优化，熔丝筒本体b4满足在13.2千伏电压下局部放电量小于5pc，工频耐受电压为45Kv/min的性能,且具备以下机械及电气性能：

以下根据图16至图19对本实用新型的断路器接地开关一体化操作机构作详细的说明。

断路器接地开关一体化操作机构，包括储能单元、断路器传动单元、接地开关传动单元、合分闸锁扣单元、合分闸脱扣单元、机械联锁单元、支撑单元；

储能单元包括手动储能单元、电动储能单元、储能弹簧9、传动齿轮组；手动储能包括输入轴、蜗杆、蜗轮；电动储能系统包括储能电机7、储能行程开关；断路器传动单元包括一套凸轮、四连杆机构、输出拐臂，接地开关传动单元包括一套与断路器传动单元相同的凸轮、四连杆机构、输出拐臂；

合分闸锁扣单元包括合闸半轴4、断路器分闸半轴1、接地开关分闸半轴8；脱扣单元包括合闸线圈、断路器合闸按钮3、接地开关合闸按钮12、断路器分闸按钮2、接地开关分闸按钮10；断路器及接地开关公用一个合闸半轴4、一个合闸线圈。联锁单元包括联锁拨片11及联锁弹簧；支撑单元包括支撑板及支撑柱构成。

支撑板包括上支撑板14-1、中支撑板14-2、下支撑板14-3，支撑柱包括第一支撑柱16-1、第二支撑柱16-2、第三支撑柱16-3，上中下三块支撑板从上到下依次叠放，两两之间留有一定的间隙，第一、第二、第三支撑柱分别贯穿三块支撑板共同构成断路器接地开关操作机构的整个支撑单元；

传动齿轮组包括第一齿轮15-1、第二齿轮15-2、第三齿轮15-3、第四齿轮15-4，传动齿轮组位于上支撑板14-1的上端面上，第一齿轮15-1与第二齿轮15-2啮合，第二齿轮15-2与第三齿轮15-3啮合，第三齿轮15-3与第四齿轮15-4啮合；第一齿轮15-1的轴承穿过上、中、下三块支撑板，储能弹簧9的一端与第二支撑柱16-2相连接，另一端通过连接件与第一齿轮15-1的轴承相连接，储能电机7安装在下支撑板14-3的下端面上，储能电机7的转轴与第四齿轮15-4的轴承连接；合闸半轴4安装在上支撑板14-1与中支撑板14-2之间，并且一端位于上支撑板14-1的上端面一侧，断路器分闸半轴1安装在上支撑板14-1与中支撑板14-2之间，并且一端位于上支撑板14-1的上端面一侧，接地开关分闸半轴8安装在下支撑板14-3与中支撑板14-2之间，并且一端位于下支撑板14-3的下端面一侧；

在上支撑板14-1与中支撑板14-2之间设置断路器分闸按钮2、断路器合闸按钮3分别与断路器分闸半轴1、合闸半轴4相对应机械连接(当按动断路器分闸按钮2时断路器分闸半轴1转动，当按动断路器合闸按钮3时合闸半轴4转动)，在下支撑板14-3与中支撑板14-2之间设置接地开关分闸按钮10、接地开关合闸按钮12分别与接地开关分闸半轴8、合闸半轴4相对应机械连接(当按动接地开关分闸按钮10时接地开关分闸半轴8转动，当按动接地开关合闸按钮12时合闸半轴4转动)；

断路器分闸按钮2、断路器合闸按钮3与接地开关分闸按钮10、接地开关合闸按钮12之间设置有联锁拨片11，联锁拨片11可以上下滑动，当联锁拨片11拨到上方时将断路器合闸按钮3卡死(此时断路器不能工作，只有接地开关可以工作)，当联锁拨片11位于下方时将 接地开关合闸按钮12卡死(此时接地开关不能工作，只有断路器可以工作)；

断路器传动单元、接地开关传动单元分别与合闸半轴4、断路器分闸半轴1、接地开关分闸半轴8机械连接。

在进行断路器或者接地开关合分时，通过手动储能单元或者电动储能单元给储能弹簧9储能，然后通过联锁单元选择进行断路器或者是接地开关合分操作；当将联锁拨片11拨至下方时，此时只能进行断路器合分操作，接地开关传动单元此时是失效的，这样保证了操作逻辑上的正确性，有效的防止了由操作人员操作不当引发的事故，按动断路器合闸按钮3或者是给合闸线圈通电此时合闸半轴4转动，储能弹簧9释放能量，储能弹簧9由伸长状态变为自由状态，储能弹簧带动联动杆件转动，联动杆件上装有凸轮，凸轮转动，带动四连杆动作，四连杆末端为输出拐臂，输出拐臂通过机械连接至断路器，完成断路器合闸操作，在合闸过程中，分闸簧由自然状态变成拉伸状态，储存弹性势能，为下一步断路器分闸提供动力，在断路器分闸半轴的作用下，保持合闸状态；当断路器合闸后，按动断路器分闸按钮2或者给断路器分闸线圈通电，此时断路器分闸半轴1转动，断路器分闸簧及触头簧释放能量完成分闸操作；

同样将联锁拨片11拨至上方，断路器传动单元将失效，此时只能进行接地开关合分闸操作，按动接地开关合闸按钮12或者是给合闸线圈通电此时合闸半轴4转动，储能弹簧9释放能量，进行接地开关合闸操作，当接地开关合闸后，按动接地开关合闸按钮10或者给接地开关分闸线圈通电，此时接地开关分闸半轴8转动，接地开关分闸簧及触头簧释放能量完成分闸操作。

如图20所示，上述实施例中的接地开关包括接地真空灭弧室02、极柱本体03、接地排连接嵌件04、接地绝缘拉杆组件06、接地软连接05、断路器接地开关一体化操作机构07。

接地真空灭弧室02选用型号为TD-12/630-20D的真空灭弧室，具有触头开距小、燃弧时间短、动作快等优点，额定短路关合电流次数为20至50次。

接地绝缘拉杆组件06的一端与接地真空灭弧室02动端杆连接、并将接地软连接05压紧在接地真空灭弧室02动端杆上，另一端通过第一连接销、第一传动主轴与断路器接地开关一体化操作机构07连接；接地绝缘拉杆组件06包括绝缘拉杆、绝缘拉杆嵌件、触头压簧、触头压簧套，其中绝缘拉杆采用SMC材质，并在外表面施加伞裙处理，增加其表面爬电距离，提高绝缘可靠性。断路器接地开关一体化操作机构07具有重量轻、体积小以及断路器、接地开关操作机构合二为一、安全可靠等优点；接地软连接05材质为0.035mm紫铜箔(紫铜箔具备良好的导电性、导热性、延展性即满足导电需求又有助于散热)，接地排连接嵌件04材 质为T2Y。

一种固体绝缘环网柜包括接地真空灭弧室02、极柱本体03、接地排连接嵌件04、接地绝缘拉杆组件06、接地软连接05、断路器接地开关一体化操作机构07，还包括断路器真空灭弧室01、断路器绝缘拉杆组件08、断路器软连接09。

断路器真空灭弧室01、接地真空灭弧室02都选用型号为TD-12/630-20D的真空灭弧室；

接地绝缘拉杆组件06的一端与接地真空灭弧室02动端杆连接、并将接地软连接05压紧在接地真空灭弧室02动端杆上，另一端通过第一连接销、第一传动主轴与断路器接地开关一体化操作机构07连接；断路器绝缘拉杆组件08的一端与断路器真空灭弧室01动端杆连接、并将断路器软连接09压紧在断路器真空灭弧室01动端杆上，另一端通过第二连接销、第二传动主轴与断路器接地开关一体化操作机构07连接；接地绝缘拉杆组件06与断路器绝缘拉杆组件08相同分别包括绝缘拉杆、绝缘拉杆嵌件、触头压簧、触头压簧套，其中绝缘拉杆采用SMC材质，并在外表面施加伞裙处理，增加其表面爬电距离，提高绝缘可靠性。断路器接地开关一体化操作机构07具有重量轻、体积小以及断路器、接地开关操作机构合二为一、安全可靠等优点；断路器软连接09、接地软连接05材质为0.035mm紫铜箔，接地排连接嵌件04材质为T2Y。

固体绝缘环网柜正常运行时，接地开关处于分闸状态，此时接地回路处于断开状态，当操作人员打开电缆室门进行电缆检修时，需要将接地开关合闸接通接地回路，这样才能保证操作人员的人身安全。接地回路导通操作过程，首先对断路器接地开关操作机构07进行储能操作，将联锁拨片11拨至上方，按动接地开关合闸按钮12，或者是给合闸线圈通电，此时合闸半轴4转动，储能弹簧9释放能量，带动接地开关传动单元动作，通过接地绝缘拉杆组件06使接地真空灭弧室01动端以0.65±0.25m/s的速度闭合，此时接地回路处于导通状态，完成一次接地开关合闸操作。

断路器接地开关一体化操作机构07创新的将断路器及接地开关两个操作机构合二为一，进行了一体化的设计优化整合，共用一套储能系统，减少了一套储能系统，减少了支撑单元的零部件，使其结构更加简单，重量能够减少20％以上，体积更加小巧，并且降低了制造成本，减少了工人的装配劳动量，产生了良好的效益；在断路器及接地开关一体化操作机构上实现了联锁控制，满足国家相关标准的五防联锁要求，不需要分别在独立的在断路器及接地开关之间再做联锁设计，大大的提高了产品的可靠性，降低了操作人员人为事故的发生。

上述实施例创新的将真空灭弧室应用于接地开关合分闸操作中，真空灭弧室具有20至50次额定短路关合电流次数，大大提高了接地开关关合的可靠性及安全性，降低了由于接地 开关不能够关合短路电流引发的事故发生概率。

如图21所示，固体绝缘环网柜包括钣金柜体a5、测温传感器组、机械特性传感器006、信号传输系统、后台处理器；所述测温传感器组、机械特性传感器006安装在钣金柜体a5上，所述测温传感器组、机械特性传感器006与信号传输系统的信号输入端相连接，信号传输系统的信号输出端与后台处理器相连接；

所述测温传感器组包括母线测温传感器002、隔离测温传感器003、断路器测温传感器004、电缆测温传感器005；

母线测温传感器002安装在母线008上，隔离测温传感器003安装在隔离开关上，断路器测温传感器004安装在断路器上，电缆测温传感器005安装在进出线电缆007上；

机械特性传感器006安装在断路器调节螺杆的末端。

测温传感器组可以选取有线温度传感器或者无线温度传感器。

机械特性传感器006可以选用光栅传感器或者电阻传感器。

在母线、进出线电缆、断路器及隔离开关处预埋测温传感器，测温传感器实时监测各种的温度变化，并将其转化为电信号通过数据传输系统(可以采用无线、有线等)传递给后台软件，后台软件将采集的温度信号与数据库中的历史信号做出对比判断，或设定温度最大值，一旦超出设定值可以通过后台系统报警，提前预判和预防环网柜故障。

在断路器调节螺杆末端添加机械特性传感器，实时在线检测断路器每次的合分动作，检测合分闸速度、超程、开距、反弹、弹跳等关键机械特性参数，并将以上物理参数转化为数字信号通过数据传输系统(可以采用无线、有线等)传递给后台软件，同样后台软件将采集的信号与数据库中的历史信号做出对比判断，提前预判和预防环网柜故障。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (12)

1.一种固体绝缘环网柜，包括熔断器单元、操作机构、母线单元(a1)、控制室单元(a2)、钣金柜体(a5)和极柱本体(a7)，其特征在于：还包括可视化窗口(a8)和透光窗口(a9)，可视化窗口(a8)设置安装在正面的钣金柜体(a5)上；透光窗口(a9)设置在钣金柜体(a5)后部的极柱本体(a7)上；所述可视化窗口(a8)、透光窗口(a9)和隔离开关的闭合位置在同一轴线上。

2.根据权利要求1所述的固体绝缘环网柜，其特征在于：所述熔断器单元包括熔断器(b1)、传动系统(b2)、撞针机构(b3)、熔丝筒本体(b4)；传动系统(b2)中包括接地铜棒(b21)；撞针机构(b3)中包括撞针机构卡爪和支撑件，熔丝筒本体(b4)包括熔丝筒(b41)、接地筒(b42)、连接座(b43)、连接管(b44)、出线座(b45)、出线套管(b46)、熔丝筒底座(b48)；熔丝筒(b41)为筒状结构，接地筒(b42)为筒状结构，连接座(b43)为长方体，连接管(b44)为圆管，出线座(b45)为柱体，其侧壁为“U”形壁，出线套管(b46)为内有螺纹孔的圆台形状；接地筒(b42)、连接座(b43)和出线座(b45)均设置在熔丝筒(b41)的表面上；连接管(b44)设置在连接座(b43)的顶面上；出线套管(b46)设置在出线座(b45)上；

熔断器(b1)安装在熔丝筒本体(b4)的熔丝筒(b41)内；撞针机构(b3)通过支撑件固定在熔丝筒(b41)的筒口；熔断器(b1)两端的接头分别与熔丝筒底座(b48)、撞针机构卡爪连接；传动系统(b2)中的接地铜棒(b21)伸进熔丝筒本体(b4)的接地筒(b42)内。

3.根据权利要求2所述的固体绝缘环网柜，其特征在于：所述操作机构包括隔离开关操作机构、断路器接地开关一体化操作机构，所述断路器接地开关一体化操作机构用于断路器和接地开关的控制，断路器接地开关一体化操作机构包括储能单元、断路器传动单元、接地开关传动单元、支撑单元、合分闸锁扣单元、合分闸脱扣单元、联锁单元；

合分闸锁扣单元包括合闸半轴(4)、断路器分闸半轴(1)、接地开关分闸半轴(8)；

合分闸脱扣单元包括合闸线圈、断路器合闸按钮(3)、接地开关合闸按钮(12)、断路器分闸按钮(2)、接地开关分闸按钮(10)；联锁单元包括联锁拨片(11)、联锁弹簧；

断路器合闸按钮(3)、接地开关合闸按钮(12)分别与合闸半轴(4)机械连接，断路器分闸半轴(1)与断路器分闸按钮(2)机械连接，接地开关分闸半轴(8)与接地开关分闸按钮(10)机械连接，合闸半轴(4)、断路器分闸半轴(1)、接地开关分闸半轴(8)与断路器 传动单元、接地开关传动单元机械连接；联锁拨片(11)用于锁止断路器合闸按钮(3)或者接地开关合闸按钮(12)。

4.根据权利要求3所述的固体绝缘环网柜，其特征在于：所述接地开关包括接地真空灭弧室(02)、接地排连接嵌件(04)、接地绝缘拉杆组件(06)、接地软连接(05)、断路器接地开关一体化操作机构(07)；

所述接地绝缘拉杆组件(06)的一端与接地真空灭弧室(02)动端杆连接、并将接地软连接(05)压紧在接地真空灭弧室(02)动端杆上，另一端通过连接销、传动主轴与断路器接地开关一体化操作机构(07)连接。

5.根据权利要求1所述的固体绝缘环网柜，其特征在于：还包括测温传感器组、机械特性传感器(006)、信号传输系统、后台处理器；所述测温传感器组、机械特性传感器(006)安装在钣金柜体(a5)内相应的部件上与信号传输系统的信号输入端相连接，所述信号传输系统的信号输出端与后台处理器电连接，所述后台处理器与钣金柜体(a5)连接；所述测温传感器组包括母线测温传感器(002)、隔离测温传感器(003)、断路器测温传感器(004)、电缆测温传感器(005)；所述母线测温传感器(002)安装在母线上，所述隔离测温传感器(003)安装在隔离开关上，所述断路器测温传感器(004)安装在断路器上，所述电缆测温传感器(005)安装在进出线电缆上；所述机械特性传感器(006)安装在断路器调节螺杆的末端。

6.根据权利要求2所述的固体绝缘环网柜，其特征在于：还包括测温传感器组、机械特性传感器(006)、信号传输系统、后台处理器；所述测温传感器组、机械特性传感器(006)安装在钣金柜体(a5)内相应的部件上与信号传输系统的信号输入端相连接，所述信号传输系统的信号输出端与后台处理器电连接，所述后台处理器与钣金柜体(a5)连接；所述测温传感器组包括母线测温传感器(002)、隔离测温传感器(003)、断路器测温传感器(004)、电缆测温传感器(005)；所述母线测温传感器(002)安装在母线上，所述隔离测温传感器(003)安装在隔离开关上，所述断路器测温传感器(004)安装在断路器上，所述电缆测温传感器(005)安装在进出线电缆上；所述机械特性传感器(006)安装在断路器调节螺杆的末端。

7.根据权利要求3至4任一所述的固体绝缘环网柜，其特征在于：还包括测温传感器组、机械特性传感器(006)、信号传输系统、后台处理器；所述测温传感器组、机械特性传感器(006)安装在钣金柜体(a5)内相应的部件上与信号传输系统的信号输入端相连接，所述信号传输系统的信号输出端与后台处理器电连接，所述后台处理器与钣金柜体(a5)连接；所述测温传感器组包括母线测温传感器(002)、隔离测温传感器(003)、断路器测温传感器(004)、电缆测温传感器(005)；所述母线测温传感器(002)安装在母线上，所述隔离测温传感器(003) 安装在隔离开关上，所述断路器测温传感器(004)安装在断路器上，所述电缆测温传感器(005)安装在进出线电缆上；所述机械特性传感器(006)安装在断路器调节螺杆的末端。

8.根据权利要求2所述的固体绝缘环网柜，其特征在于：所述熔丝筒本体(b4)还包括环氧树脂(b47)；熔丝筒(b41)、接地筒(b42)、连接座(b43)、连接管(b44)、出线座(b45)和出线套管(b46)均由环氧树脂(b47)浇筑而成。

9.根据权利要求8所述的固体绝缘环网柜，其特征在于：所述熔丝筒本体(b4)还包括熔断器出线卡圈(b49)、熔断器进线导体(b4A)和电缆出线导体(b4B)；

熔丝筒底座(b48)浇筑在熔丝筒(b41)的内底部，且其表面露出熔丝筒(b41)底部的内壁；

熔断器出线卡圈(b49)为一种管壁中部(b491)向里凹的圆管；熔断器出线卡圈(b49)浇筑在熔丝筒(b41)的筒壁内，其位置和熔丝筒(b41)上的第一凸台(b411)相应；熔断器出线卡圈(b49)的管壁中部(b491)露出熔丝筒(b41)的内壁；

熔断器进线导体(b4A)与连接座(b43)同轴；熔断器进线导体(b4A)浇筑固定在连接管(b44)中部，并通过浇筑在熔丝筒本体(b4)内的导体与熔丝筒底座(b48)连接；

电缆出线导体(b4B)与出线套管(b46)同轴，电缆出线导体(b4B)浇筑内嵌在出线套管(b46)内；电缆出线导体(b4B)通过浇筑在熔丝筒本体(b4)内的导体与熔断器出线卡圈(b49)连接。

10.根据权利要求9所述的固体绝缘环网柜，其特征在于：所述可视化窗口(a8)包括可视口(a81)、可视窗(a82)、可视化窗口挡板(a83)；其中，可视口(a81)有若干个，均为开在固体绝缘环网柜正面的钣金柜体(a5)上的口；可视口(a81)在钣金柜体(a5)上的位置与钣金柜体(a5)内的隔离开关的闭合位置在同一轴线上。

11.根据权利要求10所述的固体绝缘环网柜，其特征在于：所述可视窗(a82)包括固定板(a821)、可视窗密封槽(a822)、第一层凸台(a823)和第二层凸台(a824)；所述可视窗密封槽(a822)、第一层凸台(a823)和第二层凸台(a824)均加工在固定板(a821)上；可视窗密封槽(a822)用于放置密封圈；第一层凸台(a823)位于可视窗密封槽(a822)的闭合区域内，第一层凸台(a823)的厚度和固定板(a821)的厚度相等；第二层凸台(a824)位于第一层凸台(a823)上，第二层凸台(a824)的边沿形状和可视口(a81)的形状一致，可视口(a81)吻合地将第二层凸台(a824)套住。

12.根据权利要求11所述的固体绝缘环网柜，其特征在于：所述储能单元包括电动储能单元、手动储能单元、储能弹簧(9)、传动齿轮组，所述电动储能单元包括储能电机(7)、 储能行程开关，所述手动储能单元包括输入轴、蜗杆、蜗轮；所述断路器传动单元、接地开关传动单元分别包括一套凸轮、四连杆机构、输出拐臂；所述传动齿轮组包括第一齿轮(15-1)、第二齿轮(15-2)、第三齿轮(15-3)、第四齿轮(15-4)，传动齿轮组位于上支撑板(14-1)的上端面上，第一齿轮(15-1)与第二齿轮(15-2)啮合，第二齿轮(15-2)与第三齿轮(15-3)啮合，第三齿轮(15-3)与第四齿轮(15-4)啮合；

所述储能弹簧(9)的一端与第二支撑柱(16-2)相连接，另一端通过连接件与第一齿轮(15-1)的轴承相连接，储能电机(7)安装在下支撑板(14-3)的下端面上，储能电机(7)的转轴与第四齿轮(15-4)的轴承连接；

所述合闸半轴(4)安装在上支撑板(14-1)与中支撑板(14-2)之间，并且一端位于上支撑板(14-1)的上端面一侧，断路器分闸半轴(1)安装在上支撑板(14-1)与中支撑板(14-2)之间，并且一端位于上支撑板(14-1)的上端面一侧，接地开关分闸半轴(8)安装在下支撑板(14-3)与中支撑板(14-2)之间，并且一端位于下支撑板(14-3)的下端面一侧。