CN216085884U - 用于中压（mv）开关设备的内部电弧排气组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于中压开关设备的内部电弧排气组件(100)，用于安全地排出热气，包括：排气通道组件(104)，其附接到开关柜(107)的顶部；倾斜的顶篷(102)，其设置在所述通道组件(104)顶部；以及向上倾斜布置的偏转板(101)，其与所述排气通道(104)的顶部相邻地设置。倾斜的顶篷(102)设置有可拆卸的吸收器托盘(103)，该可拆卸的吸收器托盘(103)附接到所述顶篷(102)的底部，在所述顶篷的竖直开口处设置有穿孔金属片(102d)，以沿特定方向引导热气，从而确保内部电弧的安全性。吸收器托盘(103)包括网部分(103a)和托盘部分(103b)，用于捕获与所述热气一起流出的熔融颗粒。

Description

用于中压(MV)开关设备的内部电弧排气组件

技术领域

本实用新型涉及一种内部电弧排气(arc exhaust)组件，用于电气部件的壳体和外壳，允许要被排出的气体以其他方式从其内部逸出。本实用新型还涉及一种对电气柜(例如开关柜)中的内部电弧故障的解决方案，其提供了被设计用于高电弧能量的内部电弧排气组件。

背景技术

耐弧开关柜容纳电气部件，例如电压互感器(PT)、保险丝、断路器等。典型的柜具有多个隔室，每个隔室容纳一个或多个电气部件。中压通常在2至52KV的范围内，而高压则在52KV以上。在正常的工作条件下，部件会由于连续使用而发热。因此，开关柜需要适当的空气流通，为此，开关柜在其侧壁上设有通气孔。在许多情况下，柜的门设置有百叶窗，在开关设备的正常工作条件下百叶窗保持打开状态。

绝缘零件的老化、啮齿动物的入侵会破坏绝缘，在维护工作期间在相之间引入物体，或者绝缘流体泄漏或真空损失可能会导致开关设备中的严重短路故障。这可能会产生内部电弧故障，从而使电流在两个导体之间的空气中流动(也变成等离子体)。电弧提供的能量由于气体的加热和突然膨胀而在开关设备隔室中引起压力上升。高压会损坏开关设备，并且热气可能会从柜中逸出，对站在开关设备附近的操作人员造成致命伤害。因此，所产生的热气必须从电弧室迅速排出，以使压力降至零。

热气应以这种方式进行引导，以使其膨胀和冷却，并且不会对站在开关设备外部的任何人员造成任何伤害。这就需要设计一种高效、坚固的排气装置，该装置以安全的方式排出气体而不会影响开关设备的性能。内部排气装置中的一些已知技术包括使用传统的偏转器，该传统的偏转器占据较大的占地面积并妨碍室内的照明。一些解决方案利用长通道而限制了外部流量，从而增加了占地面积。还存在具有笨重的吸收器并且难以安装和更换的解决方案。

但是，由于带有铝电极的MV开关设备中的内部电弧，所提到的技术不足以处理排气。对于内部电弧为40kA，1秒钟发出40-50MJ的能量的中压开关设备，以上技术也不适合在天花板高度较低的房间内实施。否则，可以通过在排气装置的顶部放置额外的顶篷(从而增加成本)来实现附加的IPX1功能，从而导致现场安装成本高昂且复杂。现有方法还导致系统的热性能下降，特别是对于更高的额定电流。有时它们也妨碍在开关设备中安装顶部入口电缆和总线。

因此，与现有电弧排气技术相关的问题包括：

-就铝制变体的内部电弧性能而言，没有坚固的设计；

-隔间周围的大量额外占用面积会影响使用户能够平稳地进行操作和维护的可见度；

-对于40kA，1秒及以上的内部电弧额定值，无法在较小的天花板高度上实施解决方案；

-没有内置的IPX1功能，因此会为此功能增加成本，并增加安装复杂性；

-对温度升高的影响。该产品需要降额(derate)才能获得更高的额定电流；

-没有提供易于安装的能力和吸收器现场组装的可复制性；

-妨碍顶部入口电缆和总线安装的安全；

-为了实现该目的，在隔间上放置了大量重量，导致使用另外的材料时性能低下。

因此，鉴于在发生电弧故障时与电气外壳的常规排气技术有关的问题，实用新型人感到需要开发一种用于中压开关设备的新颖的内部电弧排气组件，以安全地排出热气，从而提供紧凑的内部电弧排气装置。

该组件设置有用于中压开关设备的内置IPX1功能，而无需增加成本，易于现场组装且不会降低产品的热性能。本实用新型允许在中压开关设备中的铝或铜导体中发生内部电弧的情况下安全地排出热气。本实用新型的内置IPX1功能在垂直滴水的情况下为开关设备提供了防止进水的附加保护。

实用新型内容

因此，本实用新型提供了一种用于中压(MV)开关设备的内部电弧排气组件，用于安全地排出热气，该内部电弧排气组件包括：

-排气通道组件，其附接到开关柜的顶部，用于收集和引导所述热气，和

-倾斜顶篷，其设置在所述通道组件的顶部，用于引导内部电弧产生期间放出的热气，并防止水滴垂直落入所述开关柜中。

根据本实用新型的一个最优选的实施例，所述倾斜顶篷设置有附接到所述顶篷的底部的可拆卸的吸收器托盘，所述吸收器托盘包括网部分和托盘部分，用于分离与所述热气一起流出的熔融颗粒；在所述顶篷的竖直开口处设置有穿孔金属片。

因此，与所述排气通道组件相邻地设置有向上倾斜布置的偏转板，以沿特定方向引导热气，从而确保内部电弧的安全。

根据本实用新型的一个目的，所述排气通道组件设置有带有匹配出口开口的通道顶盖，用于安装所述可拆卸的吸收器托盘，热气通过所述可拆卸的吸收器托盘从所述排气通道中排出。

根据用于中压开关设备的内部电弧排气组件的另一个目的，为了安全地排出热气，所述排气通道组件的所述通道顶盖倾斜，以避免水积聚或渗入开关柜中。

根据本实用新型的实施例，偏转板设置有基本平坦的顶表面和在边缘处的弯曲的支撑部分，以牢固地附接到所述排气通道。

根据用于中压开关设备的内部电弧排气组件的一个实施例，为了安全地排出热气，其中，所述排气通道组件具有倾斜的顶部。

根据本实用新型的一个目的，所述排气通道组件包括后通道盖和后通道支撑盖，用于保持所述热气的膨胀压力。

根据本实用新型的用于中压开关设备的内部电弧排气组件的一个实施例，所述顶篷为大体三角形的构造，具有至少一个竖直开口，用于附接侧穿孔金属片，而其他开口形成向下的倾斜。

根据本实用新型的用于中压开关设备的内部电弧排气组件的另一目的，该组件用于安全地排出热气，其中，所述穿孔金属片将熔融颗粒限制在所述吸收器托盘的托盘部分中。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述偏转板布置在所述排气通道的前部，以7至12度之间的角度倾斜，并且在开关柜周围没有额外的占地面积。

根据本实用新型的另一目的，用于中压开关设备的内部电弧排气组件用于安全地排出热气，其中，所述吸收器托盘包括5层膨胀的金属片，这些金属片被限制在50mm的空间内，并具有大小为10mmx5mm、厚度为1mm的菱形开口。

附图说明

为了更好地理解，现在将参考附图描述本实用新型的说明性实施例。然而，将理解的是，在附图中举例说明的实施例仅是说明性的，而不是对本实用新型范围的限制，因为很可能，实际上经常期望在实施例中引入在附图中示出的多种变型。在附图中：

图1是安装在中压(MV)开关柜上的本实用新型的内部电弧排气组件的透视图。

图2是安装在中压(MV)开关柜上的本实用新型的内部电弧排气组件的侧视图。

图3示出了根据本实用新型的一个优选实施例的偏转板的各种部件。

图4a和4b示出了根据本实用新型的一个实施例的三角顶篷，示出了顶篷的各种部件。

图5示出了根据本实用新型的一个实施例的在中压开关设备上的偏转板和三角形顶蓬的安装。

图6示出了根据本实用新型的一个实施例的可拆卸的吸收器托盘及其部件。

图7示出了根据本实用新型的一个实施例的附接到中压开关设备的可拆卸的吸收器托盘。

图8a和8b示出了根据本实用新型的一个实施例的附接到中压开关柜顶部的排气通道组件的各种部件。

图9示出了根据本实用新型的一个实施例的后通道盖和后通道支撑盖。

图10和11示出了根据本实用新型的一个实施例的本实用新型的电弧排气组件的工作机构，其示出了在电弧故障的情况下的热气的流动。

具体实施方式

本实用新型通过开关柜中的内部电弧排气组件提供了用于内部电弧事件的解决方案。该组件被设计用于导致大量热能(例如50MJ)的大量电弧能量。排气组件的设计不仅使高温高压气体能够逸出隔间，而且还不允许任何外部水(例如雨水)进入隔间，并防止损坏隔间内的任何电气设备。

鉴于本实用新型的目的，提供了一种紧凑的内部电弧排气装置，该装置具有用于中压开关设备的内置IPX1功能，而无需增加成本，易于现场组装且不会降低产品的热性能。本实用新型允许在中压开关设备中的铝或铜导体中发生内部电弧的情况下安全地排出热气。本实用新型的内置IPX1功能在垂直滴水的情况下为开关设备提供了防止进水的附加保护。该组件包括三角形的偏转器盒，在其底部具有可拆卸的吸收器托盘，并在其竖直的开口端附接有穿孔金属片，从而引导热气并捕获熔融的和炽热的颗粒。在排气通道的前侧以特定的倾斜度布置的偏转板允许气体沿特定的方向膨胀，从而确保内部电弧的安全性。具体的设计安排还有助于实现开关设备的IPX1功能。

参考附图的图1和图2，提供了用于开关柜(107)的新颖的内部电弧排气组件(100)，以在发生电弧故障的情况下安全地排热。根据本实用新型的一个优选实施例，所述柜是中压电气部件的外壳，因此是中压开关柜。如图所示，电弧排气组件布置在开关柜(107)的顶部。

内部电弧排气组件(100)包括排气通道组件(104)、倾斜的顶篷(102)和一个偏转板(101)。这些部件被附接到开关柜(107)的顶部上，并被安装成使得其构成密封的且气密的组件，用于引导从柜的顶部冒出的热气。根据本实用新型的组件的另一个目的，在将气体排入环境空气之前，将熔融的颗粒与气体分离。此外，偏转板(101)被安装成使得气体被引导到向上的方向。该方向特征确保了相邻安装在所述中压开关柜(107)下方的电气部件的安全性。对于在柜附近的、产生内部电弧故障的低压(LV)电气部件，这是最有用的。

如图8a和8b所示，排气通道组件(104)设置有通道顶盖(104a)、通道前盖(104b)、通道支撑件(104c)和通道端壁(104d)。可以被认为是通道组件顶部的通道顶盖(104a)设置有用于安装所述可拆卸的吸收器托盘(103)的匹配开口。开口用作热气的出口，热气通过该出口从所述排气通道组件(104)排出。

根据一个实施例，排气通道组件(104)附接到开关柜的顶部。通道被配置为在任何电弧故障情况下都可以收集并引导从柜中出来的热气。当离开开关柜(107)时，热气的压力非常大，这导致外壳破裂。鉴于此，在本实用新型的内部电弧排气组件(100)中，所述排气通道组件(104)包括后通道盖(105)和后通道支撑盖(106)，如附图的图9所示。后通道盖(105)和后通道支撑盖(106)为抵抗热气的压力提供了必要的保护，以保持所述热气的膨胀压力。

参考附图的图4a，4b和5，倾斜的顶篷(102)设置在所述通道组件(104)的顶部。顶篷还可以看作是偏转器盒(102)，用于引导发生内部电弧期间产生的热气并提供保护，以防止水滴垂直落入所述开关设备中。

倾斜的顶篷(102)设置有可拆卸的吸收器托盘(103)和穿孔金属片(102d)，其分别限定了入口和出口排气开口。所述吸收器托盘的构造在图6和7中示出。根据本实用新型的一个实施例，吸收器托盘(103)设置在底部，覆盖顶篷(102)的入口开口，以使热气体进入。

穿孔金属片(102d)垂直地设置在顶篷(102)的延伸部分处，来自电弧的热气体由此排出。在发生电弧故障时，熔融金属颗粒会从开关柜(107)中出来，这对在开关柜附近工作的人员有害。这些吸收器托盘(103)充当过滤器，用于在发生电弧故障时，开关柜(107)内的电气部件的熔融金属部分与热气一起流出的情况。

如附图的图6所示，吸收器托盘(103)是附接在一起的两部分结构。吸收器托盘(103)包括网部分(103a)和托盘部分(103b)。网部分(103a)被构造成使由电弧故障时产生的热量产生的熔融颗粒分离。优选地，网部分(103a)通过常规的装配技术附接到托盘(103b)。

吸收器托盘(103)的功能是捕获与热气一起逸出的熔融颗粒。然而，吸收器托盘(103)的典型的模块化和可拆卸设计有助于在现场进行容易的吸收器的组装和更换(如果在内部电弧故障小的情况下需要的话)，而不会影响整个排气组件。必须安全地排出从开关设备中流出的热气，以免伤害站在开关设备外部的人员。所提及的实用新型实现了该目的并且为产品提供了附加的IPX1功能，否则通过将额外的顶篷放置在排气装置的顶部而产生额外的成本来实现该附加的IPX1功能。

IPX1的传统解决方案包括在内部排气通道顶部放置额外的金属片，这既昂贵又难以现场安装。使用此解决方案，不需要额外的部件，从而降低了成本，并提高了客户在安装和维护方面的满意度。

顶部特别设计的三角形顶篷(102)不允许水进入开口内。它还将热气引向前角偏转器，热气又被偏转，确保附近人员的安全。在正常运行期间，通过该装置可建立最佳的对流空气流，从而避免因温度升高而降低任何功率。IPX1变型的通道倾斜度为1.5度，不会使水停滞，从而避免了渗水。

本实用新型中提到的顶篷设计没有向前突出的屋顶，也没有从罩的侧面延伸的侧罩。顶篷(102)设计包括顶篷盖(102a)，特别是倾斜的顶篷盒(102b)、顶篷底座(102c)和穿孔片(102d)。顶篷盖(102a)充当发生内部电弧期间对热废气的引导，并防止水由于顶篷顶部的水粘附而渗入顶篷(102)。顶篷盒(102b)倾斜从通道排出的气体，以便在气体排出时可以受控方式进行气体膨胀，从而为附近人员提供安全保护，即AFLR保护。顶篷底座(102c)容纳顶篷盒(102b)。当热气通过顶篷(102)离开开关设备时，穿孔金属片(102d)限制熔融颗粒通过。

参考附图的图4b，穿孔金属片(102d)设置在所述顶篷的竖直开口处。该金属片覆盖了顶篷的出口开口，从出口开口处释放出热气。所述穿孔金属片(102d)阻挡任何不期望的外部颗粒。根据本实用新型的一个优选实施例，如图11所示，顶篷的外部开口是非垂直的并且指向稍微向上的方向。在该实施例中，穿孔金属片(102d)与顶篷的外部开口成一直线并且是非垂直的。

如图3和图5所示，偏转板(101)布置为相对于水平线向上倾斜。所述板邻近所述排气通道设置，以沿特定方向引导热气，从而确保内部电弧的安全。由于偏转板(101)不允许热气向下传播或膨胀，因此任何站在MV开关设备附近的人员都不会遭受任何致命的伤害。其他敏感且功能正常的电气设备也受到偏转板(101)提供的方向特征的保护。

偏转板的部件在附图的图3中示出。在优选实施例中，多个偏转板(101)被组装并布置成用于引导热气。现在，偏转板的组件包括偏转板(101a)、偏转板支撑件和偏转板端部支撑件，它们与排气通道组件(104)的顶部组装在一起。根据优选实施例，偏转板设置有用于引导热气的基本平坦的顶表面。偏转板(101)的边缘是弯曲的支撑部分，用于与所述排气通道(104)牢固地附接。

根据前偏转板的一种特定设计，特别对准的前偏转板允许气体膨胀并避免气体直接向水平指示器反射。前偏转板的最佳倾斜角度为约7-12度，即使在最小天花板高度为3.2m的情况下，也可以防止人员衣服的指示器着火。因此，确保了高达40KA/1秒的内部电弧性能，而在柜(107)周围没有多余的占地面积，并且天花板高度仅为3200mm。前偏转板不仅在发生内部电弧期间偏转热气，还不允许水落在低压室上。它还将水从其回流处引导到通道顶部。这有助于实现IPX1性能。

参考附图8a，所述排气通道组件(104)的所述通道顶盖(104a)是倾斜的。选择通道顶盖(104a)的斜率，以使水在倒入偏转板(101)上并流向通道顶盖(104a)时，不会渗入开关柜(107)的内部。该倾斜还避免了任何水积聚在排气通道的顶盖上。顶篷(102)为大体三角形的构造，具有至少一个竖直开口，用于附接所述穿孔金属片(102d)，而其他部分形成向下的倾斜。根据图4a和4b，所述穿孔金属片将熔融颗粒限制在所述吸收器托盘(103)的所述托盘部分(103b)中。

根据图1和2，偏转板(101)与三角形偏转器盒(102)一起确保产生内部电弧期间热气流动而不会伤害附近的人员，并确保IPX1集成。IPX1功能可保护开关柜，特别是MV开关柜(107)免受垂直落下的水滴的伤害。通常，室内开关设备不提供防水保护。然而，即使在室内中压开关柜(107)中也提供了所述IPX1保护。

与其他传统的电弧排气组件不同，本实用新型的组件(100)在柜(107)周围和上方提供了保护，而没有任何额外的成本。由于采用模块化设计，因此可以在现场组装，也可以根据产品内部电弧的要求提供可靠的解决方案。根据本实用新型的一个特定实施例，如图5-7所示的特定设计还确保了在3200mm的高度处不会从天花板反射热气，从而确保了人身安全。倾斜的通道顶盖不允许水停滞，避免渗水并确保1PX1。

在附图的图10中示出了偶然的电弧故障事件的一种图示。气体从开关柜(107)的顶部排出，并被引导到排气通道内。通道壁支撑气体的压力并指向向上方向。吸收器托盘(103)安装在排气通道组件(104)的顶盖的槽中，其允许气体到达顶篷(102)。当穿过吸收器托盘时，在电弧故障中损坏的电气部件的熔融颗粒被捕获到托盘部分中。仅允许热气通过所述吸收器托盘(103)的网部分(103a)到达顶篷。如图5所示，顶篷是三角形的顶篷，该顶篷具有一个水平入口开口和竖直出口开口，水平入口开口附接到所述排气通道的顶部。竖直开口设置有穿孔金属片(102d)。在通过吸收器托盘(103)排出之后，气体的膨胀被包含在三角形顶篷(102)之内。在附图的图10中用箭头示出了气体的流动方向。偏转板(101)安装在顶篷的竖直开口附近。偏转板(101)沿向上的方向倾斜，优选与水平线成7至12度的角度。通过穿孔金属片(102d)离开三角形顶篷(102)后，气体被阻止向下流动并被阻止损坏其他工作的电气部件。

具有60％的开口的膨胀且穿孔的金属片(102d)将电弧室中的峰值压力限制在约1.3bar-1.5bar，确保了通过的热气的有效能量传递。吸收器(3)的第一级是托盘，该托盘包括5层膨胀的金属片，这些金属片被限制在50mm的空间内，并具有大小为10mmx5mm，厚度为1mm的菱形开口。在每个10立方米中放置两个第一级吸收器，因此也确保了温升性能不会降低。具有80mm×10mm的开口的穿孔金属片(102d)构成吸收器的第二层。

通道顶部的模块化和可拆卸的吸收器托盘组件(103)和顶篷(102)有助于在现场轻松地进行组装。在更换吸收器托盘(103)而不拆卸整个组件(100)的情况下，这也提供了优点。

如已经提到的，前面的描述是对本实用新型的说明，而不是对本实用新型的范围的限制，因为对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离本文所公开内容的广泛范围的情况下，设计其他替代实施例。

Claims (10)

1.一种用于中压(MV)开关设备的内部电弧排气组件，用于安全地排出热气，其特征在于，所述内部电弧排气组件包括：

-排气通道组件(104)，其附接到开关柜(107)的顶部，用于收集和引导所述热气，和

-倾斜的顶篷(102)，其设置在所述通道组件(104)顶部，用于引导内部电弧产生期间放出的热气，并防止水滴垂直落入所述开关柜(107)中，

所述倾斜的顶篷(102)设置有：

-附接到所述顶篷(102)的底部的可拆卸的吸收器托盘(103)，所述吸收器托盘包括网部分(103a)和托盘部分(103b)，用于分离与所述热气一起流出的熔融颗粒；

-在所述顶篷(102)的竖直开口处设置的穿孔金属片(102d)；

并且其中，与所述排气通道组件(104)相邻地设置有向上倾斜布置的偏转板(101)，以沿特定方向引导热气，从而确保内部电弧的安全。

2.根据权利要求1所述的用于中压开关设备的内部电弧排气组件(100)，其特征在于，所述排气通道组件(104)设置有带有匹配出口开口的通道顶盖(104a)，该匹配出口开口用于安装所述可拆卸的吸收器托盘，热气通过所述可拆卸的吸收器托盘从所述排气通道排出。

3.根据权利要求2所述的用于中压开关设备的内部电弧排气组件(100)，其特征在于，所述排气通道组件(104)的通道顶盖(104a)是倾斜的，避免了水积聚或渗入开关柜(107)中。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于中压开关设备的内部电弧排气组件(100)，其特征在于，所述偏转板(101)设置有基本平坦的顶表面和在边缘处的弯曲的支撑部分，以牢固地附接至所述排气通道组件(104)。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于中压开关设备的内部电弧排气组件(100)，其特征在于，所述排气通道组件(104)具有倾斜的顶部。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的用于中压开关设备的内部电弧排气组件(100)，其特征在于，所述排气通道组件(104)包括后通道盖(105)和后通道支撑盖(106)，用于保持所述热气的膨胀压力。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的用于中压开关设备的内部电弧排气组件(100)，其特征在于，所述顶篷(102)为大致三角形的构造，具有至少一个竖直开口，用于附接所述穿孔金属片(102d)，而其他部分形成向下的倾斜。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的用于中压开关设备的内部电弧排气组件(100)，其特征在于，所述穿孔金属片(102d)将熔融颗粒限制在所述吸收器托盘的托盘部分(103b)中。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的用于中压开关设备的内部电弧排气组件(100)，其特征在于，所述偏转板(101)布置在所述排气通道的前部，以7至12度之间的角度倾斜，并且在所述开关柜(107)周围没有额外的占地面积。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的用于中压开关设备的内部电弧排气组件(100)，其特征在于，所述吸收器托盘包括5层膨胀的金属片，这些金属片被限制在50mm的空间内，并具有大小为10mmx5mm，厚度为1mm的菱形开口。

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