CN215733113U - 一种基于快速开关的母线电压限流保护开关柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，包括外柜体，外柜体内部利用隔板分隔出控制仪表室、上开关室、下开关室、母线室和电缆室，上开关室内安装有开关手车，下开关室内安装有快速开关手车，电缆室内安装有电流互感器和耗能元件，母线室内的进线铜排能够依次与开关手车、电流互感器、快速开关手车串联，且耗能元件与快速开关手车并联。本实用新型能够实现快速分合闸，实现对母线电压的双重保护。

Description

一种基于快速开关的母线电压限流保护开关柜

技术领域

本实用新型属于母线电压保护开关设备技术领域，具体涉及一种基于快速开关的母线电压限流保护开关柜。

背景技术

近年来，雷击、短路等各种故障经常造成电网短时间电压大幅度波动，甚至短时断电数秒的现象。这不仅造成了计算机丢失信息，甚至死机的情况，而且还会造成设备的跳闸或损坏，进而导致生产流水线停工、电机停转等生产事故，给许多厂矿企业和精密制造企业造成巨大的生产损失。

传统的母线电压保护装置，采用投入电抗器到线路中来保护母线电压，但是这种方式存在投入速度慢、可靠性差、检修不便、现场一二次接口安装困难等问题，造成很多企业母线依然承受着母线电压大幅度波动带来的用电隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，以解决母线电压保护保护装置可靠性差、检修不便的问题。

本实用新型的一种基于快速开关的母线电压限流保护开关柜是这样实现的：

一种基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，包括外柜体，所述外柜体内部利用隔板分隔出控制仪表室、上开关室、下开关室、母线室和电缆室，所述上开关室内安装有开关手车，所述下开关室内安装有快速开关手车，所述电缆室内安装有电流互感器和耗能元件，

所述母线室内的进线铜排能够依次与所述开关手车、电流互感器、快速开关手车串联，且所述耗能元件与所述快速开关手车并联。

进一步的，所述上开关室和下开关室上、下并列设置在所述外柜体内部前侧。

进一步的，所述开关手车和快速开关手车的底部分别安装有滚轮。

进一步的，所述快速开关手车内部设置有电磁斥力机构。

进一步的，所述上开关室的后壁上安装有静触头盒Ⅰ，所述静触头盒Ⅰ分别与进线铜排以及电流互感器相连，所述开关手车的梅花触指Ⅰ与所述静触头盒Ⅰ配合。

进一步的，所述下开关室的后壁上安装有静触头盒Ⅱ，所述静触头盒Ⅱ分别与电流互感器以及外柜体的出线端相连，所述快速开关手车的梅花触指Ⅱ与所述静触头盒Ⅱ配合。

进一步的，所述开关手车为断路器手车或快速开关手车。

进一步的，所述耗能元件为电抗器或耗能电阻。

进一步的，所述电缆室设置在所述外柜体内部后侧，所述控制仪表室设置在所述上开关室前上方，所述母线室设置在所述电缆室前上方。

进一步的，所述电缆室内安装有电压互感器。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有的有益效果为：

（1）本实用新型通过快速开关手车与耗能元件的并联配合，能够实现快速分合闸，可靠性好，实现对母线电压的快速保护；

（2）本实用新型由于采用了开关手车和快速开关手车的双开关结构，不仅安装简单，以及便于两个开关结构的维护检修，而且能够实现对母线电压的双重保护。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型优选实施例的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜的主视图；

图2是本实用新型优选实施例的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜的内部侧视图；

图3是本实用新型优选实施例的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜的电磁斥力机构的结构图；

图4是本实用新型优选实施例的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜的快速开关手车内三个电磁斥力机构的结构图；

图5是本实用新型优选实施例的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜的三个电磁斥力机构的摇臂组件的结构图；

图6是图5中A部分的放大图；

图中：外柜体1，控制仪表室1-1，上开关室1-2，下开关室1-3，母线室1-4，电缆室1-5，柜门1-6，开关手车2，快速开关手车3，拉杆31，上线圈盘组件32，斥力盘33，下线圈盘组件34，液压缓冲器35，摇臂组件36，拉杆摇臂36-1，液压缓冲器碰撞臂36-2，合闸弹簧组件碰撞臂36-3，双稳摇臂36-4，抱箍37，弹簧双稳机构38，合闸弹簧组件39，转轴310，电流互感器4，耗能元件5，进线铜排6，滚轮7，静触头盒Ⅰ8，梅花触指Ⅰ9，进线口10，铜排11，静触头盒Ⅱ12，电压互感器13，梅花触指Ⅱ14，出线铜排15，母线进线16。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-6所示，一种基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，包括外柜体1，外柜体1内部利用隔板分隔出控制仪表室1-1、上开关室1-2、下开关室1-3、母线室1-4和电缆室1-5，上开关室1-2内安装有开关手车2，下开关室1-3内安装有快速开关手车3，电缆室1-5内安装有电流互感器4和耗能元件5，母线室1-4内的进线铜排6能够依次与开关手车2、电流互感器4、快速开关手车3串联，且耗能元件5与快速开关手车3并联。

为了便于对开关手车2和快速开关手车3进行维护检修，上开关室1-2和下开关室1-3上、下并列设置在外柜体1内部前侧。

优选的，上开关室1-2和下开关室1-3的前侧壁上均开设有柜门1-6，能够进一步对开关手车2以及快速开关手车3的维护检修提供便利。

为了便于开关手车2和快速开关手车3的移动提高检修的便捷性，开关手车2和快速开关手车3的底部分别安装有滚轮7。

上开关室1-2的底板和下开关室1-3的底板上分别设置有与滚轮7配合的导轨，从而便于开关手车2和快速开关手车3的移动。

为了能够实现快速开关手车3的快速分合闸，快速开关手车3内部设置有电磁斥力机构。

电磁斥力机构可以一体式安装在快速开关手车3的内部，控制仪表室1-1内的控制装置与电磁斥力机构的触发电路连接，实现快速开关手车3的快速分合闸，可靠性高，对母线进行快速有效地限流保护。

具体的，如图3-6所示，电磁斥力机构用于控制快速开关手车3内的动触头和静触头之间的分合闸，它包括拉杆31、上线圈盘组件32、斥力盘33、下线圈盘组件34、液压缓冲器35和摇臂组件36，其中，斥力盘33位于上线圈盘组件32和下线圈盘组件34之间且能够上下活动，斥力盘33与拉杆31固定连接。

摇臂组件36的中间位置通过转轴310铰接在一固定体上。

拉杆31的上端部用于与动触头相连，下端部与摇臂组件36的一端铰接。

液压缓冲器35位于摇臂组件36的另一端部上方，可以在斥力盘33下行的过程中与摇臂组件36相抵接以起到缓冲作用。

在本实用新型中，设置摇臂组件36，采用液压缓冲器35与斥力机构并行的设计，使得整个电磁斥力机构的结构紧凑，降低了快速开关的整体高度，使之满足常规开关柜的安装尺寸要求。

在本实施例中，动触头和静触头位于快速开关手车3的固封极柱内。

具体地，本实用新型的上线圈盘组件32和下线圈盘组件34均采用钢制线圈盘，使用铁盘聚磁性能，加强斥力盘33磁场强度，提高电磁转换效率，降低触发回路电压容值参数，减小触发回路体积，进一步降低了快速机械开关的体积尺寸。

本实用新型采用铜盘作为斥力盘33，大大提高了电磁转换效率，促使触发回路整体体积降低40%左右，本实用新型分别从体积压缩和效率提升两个方面设计了一种电磁斥力机构。

电磁斥力机构还包括弹簧双稳机构38，弹簧双稳机构38与摇臂组件36的一端部相连，保持压缩状态，适于向斥力盘33提供合闸状态及分闸状态所需的保持力。

电磁斥力机构还包括合闸弹簧组件39，合闸弹簧组件39位于摇臂组件36的另一端部的上方，适于在分闸过程中与摇臂组件36的另一端部相抵接；其中，

在分闸过程中，液压缓冲器35先于合闸弹簧组件39与摇臂组件36接触。

具体地，在分闸过程中，合闸弹簧组件39被挤压，抵消掉弹簧双稳机构38部分的力，并在被挤压过程中储能，当合闸动作时，帮助机械开关合闸。

在本实施例中，液压缓冲器35所提供的缓冲力小于合闸弹簧组件39所提供的力。

摇臂组件36包括分别固定套装在转轴310上的拉杆摇臂36-1、液压缓冲器碰撞臂36-2、合闸弹簧组件碰撞臂36-3和双稳摇臂36-4；其中，

拉杆摇臂36-1与拉杆31相铰接；

液压缓冲器碰撞臂36-2适于在斥力盘33下行的过程中与液压缓冲器35相碰撞；

合闸弹簧组件碰撞臂36-3适于在斥力盘33下行的过程中与合闸弹簧组件39相碰撞；

双稳摇臂36-4与弹簧双稳机构38相连接。

液压缓冲器35和合闸弹簧组件39均固定在下线圈盘组件34上，可以通过螺纹拧紧，也可以采用其它方式。

在本实施例中，拉杆摇臂36-1、双稳摇臂36-4朝向摇臂组件36的一端部延伸，液压缓冲器碰撞臂36-2和合闸弹簧组件碰撞臂36-3朝向摇臂组件36的另一端部延伸。弹簧双稳机构38与双稳摇臂36-4相铰接。

为了防止拉杆摇臂36-1、液压缓冲器碰撞臂36-2、合闸弹簧组件碰撞臂36-3和双稳摇臂36-4与转轴310之间发生相对转动，转轴310为铣扁槽结构。

为了防止拉杆摇臂36-1、液压缓冲器碰撞臂36-2、合闸弹簧组件碰撞臂36-3和双稳摇臂36-4在转轴310的轴向上发生移动，拉杆摇臂36-1、液压缓冲器碰撞臂36-2、合闸弹簧组件碰撞臂36-3和双稳摇臂36-4中的每一个上均螺纹连接有紧定螺钉，紧定螺钉的头部与转轴310相抵接。

在本实施例中，摇臂组件36采用拉杆摇臂36-1、液压缓冲器碰撞臂36-2、合闸弹簧组件碰撞臂36-3和双稳摇臂36-4并行的方式，与拉杆31、液压缓冲器35、合闸弹簧组件39和弹簧双稳机构38配合得当，整个摇臂组件36紧促合理，使得整个电磁斥力机构可以长期稳定工作。在机械开关分合闸动作过程中，拉杆31带动拉杆摇臂36-1以转轴310为中心转动，转轴310在拉杆摇臂36-1带动下跟着转动，并带动双稳摇臂36-4同步转动，转动过程需克服弹簧双稳机构38的保持力。此外，液压缓冲器碰撞臂36-2、合闸弹簧组件碰撞臂36-3在转轴310带动下转动，在分闸时，液压缓冲器碰撞臂36-2在转动过程中撞击液压缓冲器35，实现快速开关的缓冲动作，避免分闸动作快撞击坏斥力盘33，同时合闸弹簧组件碰撞臂36-3挤压合闸弹簧组件39，合闸弹簧组件39在被挤压过程中储能，当合闸动作时帮助机械开关合闸，进而降低合闸难度。

固定体包括至少一个抱箍37，转轴310转动安装在抱箍37内。

本实施例中由于快速开关手车为三相结构，因此，其内部设置有三个电磁斥力操作机构，且三个电磁斥力机构通过转轴310联动，相邻转轴310之间通过轴套联动。

本实用新型的三相开关通过转轴310联动，实现了快速开关三相开关分合状态的一致性，并有效地提高了三相开关分合闸动作的一致性。

为了使开关手车2连入至母线电路中，上开关室1-2的后壁上安装有静触头盒Ⅰ8，静触头盒Ⅰ8分别与进线铜排6以及电流互感器4相连，开关手车2的梅花触指Ⅰ9与静触头盒Ⅰ8配合。

具体的，由于母线为三相，而静触头盒Ⅰ8设置有上下两组且每组均为三个，位于上组的三个静触头盒Ⅰ8位于母线室1-4内，母线室1-4的侧面设置有进线口10，穿过进线口10的母线进线16与进线铜排6的一端相连，而进线铜排6的另一端则与上组的三个静触头盒Ⅰ8连接。

位于下组的三个静触头盒Ⅰ8位于电缆室1-5内，与下组的三个静触头盒Ⅰ8相连的铜排11与电流互感器4的进线端连接。

开关手车2后移，使其与两组静触头盒Ⅰ8对应的梅花触指Ⅰ9能够配合至静触头盒Ⅰ8中，从而将开关手车2串联至母线电路中，并位于进线铜排6与电流互感器4之间。

为了使快速开关手车3连至至母线电路中，下开关室1-3的后壁上安装有静触头盒Ⅱ12，静触头盒Ⅱ12分别与电流互感器4以及外柜体1的出线端相连，快速开关手车3的梅花触指Ⅱ14与静触头盒Ⅱ12配合。

静触头盒Ⅱ12同样设置有上下两组且每组均为三个，且两组静触头盒Ⅱ12分别位于电缆室1-5内，位于上组的静触头盒Ⅱ12通过铜排11与电流互感器4的出线端连接，位于下组的静触头盒Ⅱ12则通过出线铜排15与外柜体1的出线端连接。

快速开关手车3后移，使其与两组静触头盒Ⅱ12对应的梅花触指Ⅱ14能够配合至静触头盒Ⅱ12内，从而将快速开关手车3串联至母线电路中。

为了实现快速开关手车3与耗能元件5的并联，耗能元件5安装在与两组静触头盒Ⅱ12连接的铜排11以及出线铜排15之间。

为了实现母线电路的断开，开关手车2为断路器手车或快速开关手车3。

在选择为快速开关手车3时，可以在快速开关手车3的内部安装与其配合的电磁斥力机构，从而能够在控制装置的控制下，实现快速的分合闸，进一步提高对母线的保护效果。

为了能够在母线电压出现故障时，对母线起到限流保护的作用，耗能元件5为电抗器或耗能电阻。

为了使整个开关柜内的结构更加紧凑，电缆室1-5设置在外柜体1内部后侧，控制仪表室1-1设置在上开关室1-2前上方，母线室1-4设置在电缆室1-5前上方。

仪表控制室的前侧壁上同样开设有柜门1-6，方便对其内部的控制装置进行检修和调试。

母线通过绝缘子固定在母线室1-4的后侧壁上，而电流互感器4安装在电缆室1-5的后侧壁上。

为了便于测量电路电压，电缆室1-5内安装有电压互感器13。

在本实施例中，电压互感器13安装在电缆室1-5的底部。

本实用新型将电流互感器4、电压互感器13和耗能元件5布置在电缆室1-5内，各组件间铜排11连接路径短，有效减少了整体回路长度，并减少绝缘问题。

开关手车2以断路器手车为例，而耗能元件5以耗能电阻为例，开关柜在正常工作时，快速开关与断路器处于合位，承担通流任务；当线路发生故障后，控制装置迅速控制快速开关分闸，投入耗能电阻，将本支路电流限制在额定电流内，维持母线电压，保证其他正常支路连续供电。若故障被切除，则控制快速开关合闸，恢复本支路正常供电。若故障在一定时间没有被切除，则控制断路器分闸，将本支路切除，完成一次母线电压保护动作。

其中断路器分闸的触发的故障切除时间一般限制在几百毫秒，若到达故障切除时间故障仍未切除，则控制断路器分闸。

本实用新型采用双手车结构，并通过配合上开关室1-2和下开关室1-3的柜门1-6设计，以及两个手车的滚动移动方式，可以将其从开关柜内抽出进行检修维护，检修维护更加简单方便。并且利用手车结构与母线实现明显断口，保障了检修人员工作安全，在设备生产调试、试验和维护阶段，提高了工作效率，增加了设备的可靠性。

快速开关与控制装置的故障判断逻辑一二次融合，可以实现5ms将故障检测出并进行控制。母线电压限流保护起效时间小于10ms，在第一个半波内可以将故障电流峰值急速降低，对母线进行快速有效的限流保护。

上开关室1-2、下开关室1-3、母线室1-4、电缆室1-5和控制仪表室1-1，各个舱室功能划分明确，并通过合理布置各个元件，使得开关柜的整体布置满足电气要求的前提下尺寸紧凑。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，其特征在于，包括外柜体（1），所述外柜体（1）内部利用隔板分隔出控制仪表室（1-1）、上开关室（1-2）、下开关室（1-3）、母线室（1-4）和电缆室（1-5），所述上开关室（1-2）内安装有开关手车（2），所述下开关室（1-3）内安装有快速开关手车（3），所述电缆室（1-5）内安装有电流互感器（4）和耗能元件（5），

所述母线室（1-4）内的进线铜排（6）能够依次与所述开关手车（2）、电流互感器（4）、快速开关手车（3）串联，且所述耗能元件（5）与所述快速开关手车（3）并联。

2.根据权利要求1所述的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，其特征在于，所述上开关室（1-2）和下开关室（1-3）上、下并列设置在所述外柜体（1）内部前侧。

3.根据权利要求1所述的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，其特征在于，所述开关手车（2）和快速开关手车（3）的底部分别安装有滚轮（7）。

4.根据权利要求1所述的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，其特征在于，所述快速开关手车（3）内部设置有电磁斥力机构。

5.根据权利要求1所述的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，其特征在于，所述上开关室（1-2）的后壁上安装有静触头盒Ⅰ（8），所述静触头盒Ⅰ（8）分别与进线铜排（6）以及电流互感器（4）相连，所述开关手车（2）的梅花触指Ⅰ（9）与所述静触头盒Ⅰ（8）配合。

6.根据权利要求1所述的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，其特征在于，所述下开关室（1-3）的后壁上安装有静触头盒Ⅱ（12），所述静触头盒Ⅱ（12）分别与电流互感器（4）以及外柜体（1）的出线端相连，所述快速开关手车（3）的梅花触指Ⅱ（14）与所述静触头盒Ⅱ（12）配合。

7.根据权利要求1所述的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，其特征在于，所述开关手车（2）为断路器手车或快速开关手车。

8.根据权利要求1所述的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，其特征在于，所述耗能元件（5）为电抗器或耗能电阻。

9.根据权利要求1所述的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，其特征在于，所述电缆室（1-5）设置在所述外柜体（1）内部后侧，所述控制仪表室（1-1）设置在所述上开关室（1-2）前上方，所述母线室（1-4）设置在所述电缆室（1-5）前上方。

10.根据权利要求1所述的基于快速开关的母线电压限流保护开关柜，其特征在于，所述电缆室（1-5）内安装有电压互感器（13）。

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