開關櫃連接組合裝置及其製造方法

2023-12-02 08:09:01 1

專利名稱：開關櫃連接組合裝置及其製造方法
技術領域：
本發明涉及輸配電領域，具體涉及開關拒從進線到出線之間(不 包括斷路器)的一段連接組合裝置及其製造方法。
背景技術：
目前，3.6 40.5kV系統中小體積中壓開關櫃是以六氟化硫 (SF6)氣體為絕緣介質的充氣根。六氟化硫氣體在大功率電弧、火 花放電和電暈放電作用下，會分解和游離出多種產物，這些分解和遊 離出的產物會和氧氣、水、金屬材料和絕緣材料反應而生成某些有毒 產物。長期以來，由於以六氟化硫氣體為絕緣介質的充氣拒不能做到 完全密封，所以必然存在氣體的洩露現象。上述問題引起的反應是
六氟化硫氣體分解後產生的有毒氣體的洩露在日積月累下，對操 作人員及地區環境造成危害；
人類活排放的溫室氣體有6種，其中六氟化硫氣體作為其中之 一，排放在大氣中的壽命約為3400年，對"溫室效應"具有潛在的 威脅；
在六氟化硫氣體洩露到一定比例後沒有及時充氣而導致絕緣強度 不夠時，會損壞設備並造成安全事故；
六氟化硫氣體回收裝置的價格昂貴，普及受到限制，而且利用率 很低， 一般只在設備安裝和檢修時使用， 一些中、小企業根本沒有配 備六氟化硫氣體回收裝置，造成環境和安全隱患；
目前國內還沒有一家生產的六氟化硫氣體回收裝置可對六氟化硫 氣體進行再生處理，所以六氟化硫氣體回收處理差，廢氣幾乎就是一 放了之或經簡單過濾吸附後排放到大氣中。
所以，在今後的中壓電器行業，少用和不用六氟化硫氣體的電器設備才是中壓電器製造行業的發展方向。

發明內容
有鑑於此，本發明提出一種開關拒連接組合裝置及其製造方法，使 開關拒設備實現高可靠、小體積、無汙染的有機統一。
基於上述目的本發明提供的中壓開關拒固態絕緣功能組合裝置一種 開關拒連接組合裝置，其中，中壓開關拒上進出線端通過導電體與上觸 頭盒連接，下進出線端通過導電體與下觸頭盒連接，其餘需要絕緣的空 隙部分釆用固體絕緣材料填充。
該裝置中A、 B、 C三相各自的上進出線端、上觸頭盒、下進出線 端、下觸頭盒分別組成三個獨立的功能單元，每個功能單元中需要絕緣 的空隙部分分別採用固體絕緣材料填充。
該裝置中A、 B、 C三相的上進出線端和上觸頭盒組成一個獨立的 功能單元；A、 B、 C三相的下進出線端和下觸頭盒組成一個獨立的功 能單元，每個功能單元中需要絕緣的空隙部分分別採用固體絕緣材料填 充。
該裝置中A、 B、 C三相各自的上進出線端和上觸頭盒分別組成三 個獨立的功能單元；A、 B、 C三相各自的下進出線端和下觸頭盒分別 組成三個獨立的功能單元，每個功能單元中需要絕緣的空隙部分分別採 用固體絕緣材料填充。
該裝置所述需要絕緣的空隙部分處於母線室和電纜室中。 在該裝置的外殼內表面設置具有確定途徑的壓力傳輸路徑將壓力傳 遞至洩壓點。
該裝置中所有導電體、連接端與絕緣樹脂之間採用泡沫彈性材料密 封式隔離。
所述固體絕緣材料為絕緣樹脂、或絕緣矽橡膠、或絕緣塑料、或絕 緣尼龍、或絕緣瀝青。
該裝置所述開關根為中壓開關櫃。
基於上述目的本發明還提供了一種開關櫃連接組合裝置的製造方法，包括
通過導電體把中壓開關拒上進出線端連接到上觸頭盒；把下進出線 端連接到下觸頭盒；澆注固體絕緣材料成型。 該方法所述澆注過禾呈為一次性澆注。
該方法所述澆注過程為將該連接組合裝置各個獨立的功能單元分別 澆注後，進行組合。
該方法所述獨立的功能單元為該連接組合裝置中A、 B、 C三相各 自的上進出線端、上觸頭盒、下進出線端、下觸頭盒分別連接後組成。
該方法所述獨立的功能單元為該連接組合裝置中A、 B、 C三相的 上進出線端和上觸頭盒組成一個獨立的功能單元；A、 B、 C三相的下 進出線端和下觸頭盒組成一個獨立的功能單元。
該方法所述獨立的功能單元為該連接組合裝置中A、 B、 C三相各 自的上進出線端和上觸頭盒分別組成三個獨立的功能單元；A、 B、 C 三相各自的下進出線端和下觸頭盒分別組成三個獨立的功能單元。
該方法所述需要絕緣的空隙部分處於母線室和電纜室中。
該方法所採用的固體絕緣材料為絕緣樹脂、或絕緣矽橡膠、或絕緣 塑料、或絕緣尼龍、或絕緣瀝青。
從上面所述可以看出，本發明提出的開關拒連接組合裝置及其制 造方法具有如下優點
增加了開關拒的可靠性
通過用固體絕緣材料製作的絕緣層的高絕緣強度保證相與相之間、 相與地之間不會發生短路，避免了以六氟化硫氣體為絕緣介質的充氣根 由於氣體洩露導致絕緣強度降低而發生事故的問題；
由溫度傳感器和局放傳感器實時在線監控固態絕緣功能組合裝置的 工作情況，如果工作有異常則通過聲、光等報警，同時可以由綜保實現 智能化；
固態絕緣功能組合裝置通過一次成型保證了裝置的安裝尺寸精度， 避免了各單元單獨安裝時的積累誤差；
功能單元中導體與空氣徹底隔離，不受汙穢溼度影響，提高了環境耐受能力。
提高了安全性
相與相之間、相與地之間用固體絕緣材料製作的高絕緣強度的絕緣 層來實現相互隔離，杜絕了相與相之間、相與地之間拉弧的產生，保證 了中壓開關拒正常運行時的安全性。而且絕緣層不會產生有害物質，提 高了操作人員的安全性；
相對於各功能單元單獨連接時減少了帶電棵露部分，直接降低了誤 入帶電間隔時與帶電棵露部分接觸的機率，間接提高了安全性；
不用儲備六氟化疏壓縮氣瓶，消除了因儲備六氟化疏壓縮氣瓶帶來 的安全隱患。
節能環保
節省了土地資源由於固體絕緣材料把各功能單元組合到一起，比 各功能單元單獨安裝時的體積縮小了 ，相應的縮小了中壓開關拒的外型 尺寸，故在安裝時需要的安裝面積縮小了，節省了土地資源；
節約銅排進出線端通過用固體絕緣材料組合後，減少了各功能單 元的尺寸，使導電銅排的使用節約了 50%，減少了能源的消耗；
節約鋼板進出線端通過用固體絕緣材料組合後，開關櫃的高度比 原來降低30%，寬度減小了 40%,使鋼板的使用節約了 20%，減少了 能源的消耗；
減少汙染通過用固體絕緣材料製作的絕緣層不會產生有害物質， 所以不會對環境造成破壞。
本發明中在實施中還可以採用一些新的技術，例如彈道防護防爆 技術，電磁屏蔽技術，散熱技術，整體封裝防裂技術，
本發明實施在3.6~40.5kV系統的開關柜上，能夠使開關拒設備實 現和六氟化硫一樣的小型化開關拒設備。


圖1為本發明實施例1結構的主一見圖； 圖2為本發明實施例1的左視圖；圖3為本發明實施例1的背^L圖； 圖4為本發明實施例1俯視圖； 圖5為沿圖1中A-A線的剖^L圖； 圖6A為本發明實施例2結構拆分後的主視圖； 圖6B為本發明實施例2結構組裝後的主浮見圖； 圖7A為本發明實施例3結構拆分後的主視圖； 圖7B為本發明實施例3結構組裝後的主^L圖； 圖8A為本發明實施例4結構拆分後的主視圖； 圖8B為本發明實施例4結構組裝後的主視圖； 圖9為本發明實施例使用狀態的示意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明進行更全面的描述，其中說明本發明的示例 性實施例。
本發明的技術方案如下把中壓開關拒上進出線端通過導電體連接 到上觸頭盒，下進出線端通過導電體連接到下觸頭盒(不包括斷路 器)，合理組合後一次澆注成型或多次分開澆注後組裝成型。採用固體 絕緣材料使各帶電體之間絕緣距離大大減少， 一般只需20mm。
參見圖1~圖5所示，為本發明較佳實施例一種能實現 3.6kV 40.5kV,額定電流最大到3150A系統中開關柜上從進線到出線 之間(不包括斷路器)的連接組合固態絕緣功能裝置。包括固態絕緣 層l、上進出線端2、導電體3、下進出線端4、下觸頭盒5、上觸頭盒 6、外殼7、固定螺母8以及安裝板9。
圖1為本發明實施例連接組合裝置的主視圖，從這個角度可以看 到露出外殼7的三個下觸頭盒5、上觸頭盒6，以及安裝板9。其左視 圖如圖2所示，在其側面可以看到所設置的上進出線端2、固態絕緣層 l和外殼7。圖3為後視圖，包括有固態絕緣層1和下進出線端4。圖4 為俯視圖，包括有上進出線端2和安裝板9。
參見圖5所示，在圖5所示沿A-A向的剖視圖中，A、 B、 C三相的上進出線端2通過導電體3連接到上觸頭盒6,上觸頭盒6與外殼 7連接，為上進出線端；A、 B、 C三相的下進出線端4通過導電體3連 接到下觸頭盒5，下觸頭盒5與外殼7連接為下進出線端。其中，外殼 7可以採用絕緣材料或金屬材料。然後加入固體絕緣材料一次澆注成 型，澆注後固體絕緣材料形成固體絕緣層1，圖5中所有陰影部分表示 的都是固體絕緣層1。其中，固體絕緣層1可以採用絕緣樹脂、絕緣矽 橡膠、絕緣塑料、絕緣尼龍、絕緣瀝青等固體絕緣材料，優選採用絕緣 樹脂類如矽膠、環氧樹脂等。
上述實施例中，通過用固體絕緣材料把中壓開關拒上進出線端2連 接到上觸頭盒6和下進出線端4連接到下觸頭盒5 (不包括斷路器)的 連接合理組合後一次澆注成型，另外也可以釆取多次分開澆注後組裝成 型的方式。
在圖6A和6B所示實施例2中，將本發明連接組合裝置按照A、 B、 C三項的功能區分劃分為A、 B、 C三個獨立功能單元，如圖6A所 示。每個功能單元中上進出線端2通過導電體3連接到上觸頭盒6，為 上進出線端；下進出線端4通過導電體3連接到下觸頭盒5為下進出線 端；然後加入固體絕緣材料1一次澆注成各個獨立極柱固封功能單元。 A、 B、 C三個獨立功能單元與安裝板9通過螺栓15緊固在螺母8組裝 而成，如圖6B所示。
在圖7A和7B所示實施例3中，將本發明連接組合裝置分為D、 E 兩個功能單元，如圖7A所示。D表示上進出線端2通過導電體3連接 到上觸頭盒6，為上進出線端，然後加入固體絕緣材料1 一次澆注成型 為上獨立功能單元；E表示下進出線端4通過導電體3連接到下觸頭盒 5為下進出線端，然後加入固體絕緣材料1 一次澆注成型為下獨立功能 單元。D、 E兩個獨立功能單元與安裝板9通過螺栓15緊固在螺母8組 裝而成，如圖7B所示。
在圖8A和8B所示實施例4中，將本發明連接組合裝置分為F、 G、 H、 I、 J、 K六個功能單元，如圖8A所示。F、 G、 H表示上進出 線端2通過導電體3連接到上觸頭盒6,為上進出線端，然後加入固體絕緣材料l 一次澆注成型為各獨立功能單元；I、 J、 K表示下進出線端
4通過導電體3連接到下觸頭盒5為下進出線端，然後加入固體絕緣材 料1 一次澆注成型為各獨立功能單元。F、 G、 H、 I、 J、 K六個功能單 元與安裝板9通過螺栓15緊固在螺母8組裝而成，如圖8B所示。
參見圖9所示，為該連接組合裝置安裝在開關櫃中的使用狀態位置 示意圖。 一般開關櫃可劃分為前拒和後拒兩部分，前櫃包含有斷路器室 和低壓室，後根包含有母線室和電纜室。本發明實施例的連接組合裝置 設置在後根的母線室和電纜室之中。圖9所示，電纜10通過螺栓連接 到下進出線端4，下進出線端4通過導電體3連到下觸頭盒5，再通過 斷路器13的合閘功能連到上觸頭盒6，上觸頭盒6由導電體3與上進出 線端2連通，使本發明連接組合裝置的各個功能單元通過斷路器13的 合閘功能形成一個通路，來實現對電能的輸送功能。
多個功能單元由拒間連接母排14連通，經過相應的組合後，可以 通過斷路器13的合分實現對電能的接收和分配能力，同時為保護人身 和設備安全，引出母線11通過接地刀12合分功能實現保護。
本發明還提供了上述開關櫃連接組合裝置的製造方法，主要包括 通過導電體把中壓開關拒上進出線端連接到上觸頭盒；把下進出線端連 接到下觸頭盒；澆注固體絕緣材料成型。
其中，在洗注過程中，可以通過模具確定該連接組合裝置的外形， 然後進行澆注，待冷卻乾燥後拆除模具即可。所述澆注過程可以為一次 性澆注，也可以多次澆注，比如將該連接組合裝置各個獨立的功能單 元分別澆注後，進行組合。
所述獨立的功能單元可以是該連接組合裝置中A、 B、 C三相各自 的上進出線端2、上觸頭盒、下進出線端、下觸頭盒分別連接後組成。
所述獨立的功能單元也可以是該連接組合裝置中A、 B、 C三相的 上進出線端和上觸頭盒組成一個獨立的功能單元；A、 B、 C三相的下 進出線端和下觸頭盒組成一個獨立的功能單元。
所述獨立的功能單元也可以是該連接組合裝置中A、 B、 C三相各 自的上進出線端和上觸頭盒分別組成三個獨立的功能單元；A、 B、 C三相各自的下進出線端和下觸頭盒分別組成三個獨立的功能單元。
本發明中各功能單元的尺寸可以做相應的減少，使導電銅排的使用
節約了50%;進出線端通過用固體絕緣材料組合後，開關拒的高度比原 來可以降低30 % ,寬度可以減小了 40 % 。
本發明技術方案的實施過程中還可以增加如下技術手段，以使其達 到更加的實施效果。
彈道防護防爆技術，由於不可預見的原因引起短路產生電弧燃燒時 會產生高壓氣體，有可能導致固化的絕緣材料開裂，高壓氣體產生的壓 力沿裂縫傳遞至外殼，通過洩壓點安全釋放。從而能夠確保發生重大故 障時不會引起對周邊環境的傷害。
散熱技術，本發明裝置內部導電體(包括各上下進出線的連接端)
產生的熱量通過傳導性固態絕緣材料直接傳導至外殼，再由外殼對外輻 射散出。
整體封裝防裂技術，固化的絕緣材料和導電體(包括各上下進出線 的連接端)的熱膨脹係數不同，在整體封裝溫度變化時會發生絕緣材料 開裂，影響絕緣性能。本發明裝置使用整體封裝防裂技術，在導電體和 絕緣材料之間使用一種泡沫彈性材料密封式隔離，導電體和絕緣材料因 熱脹冷縮而產生的應力由彈性材料吸收，確保本發明裝置在整體封裝時 不開裂。
在上述實施例中，本發明裝置除了固態絕緣功能外還可以附加一些 在線檢測裝置，如電流互感器、溫度傳感器、局放傳感器等，各個在線 檢測裝置可以澆注於本固態絕緣功能組合裝置內部。
本發明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而並不是無遺漏的 或者將本發明限於所公開的形式。很多修改和變化對於本領域的普通技
術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理 和實際應用，並且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適 於特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
權利要求
1. 一種開關櫃連接組合裝置，其特徵在於，中壓開關柜上進出線端(2)通過導電體(3)與上觸頭盒(6)連接，下進出線端(4)通過導電體(3)與下觸頭盒(5)連接，其餘需要絕緣的空隙部分採用固體絕緣材料填充。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，該裝置中A、 B、 C 三相各自的上進出線端(2)、上觸頭盒(6)、下進出線端(4)、下觸頭 盒(5)分別組成三個獨立的功能單元，每個功能單元中需要絕緣的空 隙部分分別釆用固體絕緣材料填充。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，該裝置中A、 B、 C 三相的上進出線端(2)和上觸頭盒(6)組成一個獨立的功能單元； A、 B、 C三相的下進出線端(4)和下觸頭盒(5)組成一個獨立的功 能單元，每個功能單元中需要絕緣的空隙部分分別採用固體絕緣材料填 充。
4. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，該裝置中A、 B、 C 三相各自的上進出線端(2)和上觸頭盒(6)分別組成三個獨立的功能 單元；A、 B、 C三相各自的下進出線端(4)和下觸頭盒(5)分別組 成三個獨立的功能單元，每個功能單元中需要絕緣的空隙部分分別採用 固體絕緣材料填充。
5. 根據權利要求l所述的裝置，其特徵在於，所述需要絕緣的空隙 部分處於母線室和電纜室中。
6. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，在該裝置的外殼 (7 )內表面設置具有確定途徑的壓力傳輸路徑將壓力傳遞至洩壓點。
7. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，該裝置中所有導電 體、連接端與絕緣樹脂之間釆用泡沫彈性材料密封式隔離。
8. 根據權利要求l至7任意一項所述的裝置，其特徵在於，所述固 體絕緣材料為絕緣樹脂、或絕緣矽橡膠、或絕緣塑料、或絕緣尼龍、或 絕緣瀝青。
9. 根據權利要求1至7任意一項所述的裝置，其特徵在於，所述開 關拒為中壓開關拒。
10. —種開關拒連接組合裝置的製造方法，其特徵在於，包括 通過導電體把中壓開關拒上進出線端連接到上觸頭盒；把下進出線端連接到下觸頭盒；澆注固體絕緣材料成型。
11. 根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述澆注過程為一 次性澆注。
12. 根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述澆注過程為將 該連接組合裝置各個獨立的功能單元分別澆注後，進行組合。
13. 根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述獨立的功能單 元為該連接組合裝置中A、 B、 C三相各自的上進出線端、上觸頭盒、 下進出線端、下觸頭盒分別連接後組成。
14. 根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述獨立的功能單 元為該連接組合裝置中A、 B、 C三相的上進出線端和上觸頭盒組成一 個獨立的功能單元；A、 B、 C三相的下進出線端和下觸頭盒組成一個 獨立的功能單元。
15. 根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述獨立的功能單 元為該連接組合裝置中A、 B、 C三相各自的上進出線端和上觸頭盒分 別組成三個獨立的功能單元；A、 B、 C三相各自的下進出線端和下觸 頭盒分別組成三個獨立的功能單元。
16. 根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述需要絕緣的空 隙部分處於母線室和電纜室中。
17. 根據權利要求10至16任意一項所述的方法，所述固體絕緣材 料為絕緣樹脂、或絕緣矽橡膠、或絕緣塑料、或絕緣尼龍、或絕緣瀝 青。
全文摘要
本發明公開一種中壓開關櫃連接組合裝置，中壓開關柜上進出線端(2)通過導電體(3)與上觸頭盒(6)連接，下進出線端(4)通過導電體(3)與下觸頭盒(5)連接，其餘需要絕緣的空隙部分採用固體絕緣材料填充。本發明還公開了製造方法，包括通過導電體把中壓開關柜上進出線端連接到上觸頭盒；把下進出線端連接到下觸頭盒；澆注固體絕緣材料成型。本發明實現了中壓開關櫃高可靠、小體積、無汙染的有機統一。
文檔編號H02B13/035GK101431219SQ20081014410
公開日2009年5月13日 申請日期2008年7月29日 優先權日2007年10月30日
發明者嚴懷忠, 傑 俞 申請人:上海廣電電氣(集團)股份有限公司