空气开关柜 【技术领域】
本发明涉及一种开关装置， 尤其涉及一种采用气体绝缘的开关装置。背景技术 目前， 随着社会经济的发展， 大量新建或扩建城市变电所受建筑面积限制， 要求配 电装置的占地面积进一步缩小。为适应这一要求， 电力设备正逐渐向智能化、 集约化、 经济 化的方向发展。预装式箱式变电站技术由于其具有体积小、 集约化程度高、 投资小、 建设快 等突出优点得到突飞猛进的发展。为适应箱式变电站对高压开关设备紧凑可靠的要求， 各 类面向箱变产品的新型高压开关设备不断涌现， 其中以 SF6 气体绝缘开关柜为代表的新一 代开关柜产品最为突出， 其具备常规开关柜所有优点的同时， 体积更加紧凑。SF6 作为一种 绝缘气体， 具有很多优点， 是一种无色、 无味、 无毒、 不可燃的惰性气体， 并有优异的冷却电 弧特性， 特别是在开关设备有电弧高温的作用下能产生较高的冷却效应， 避免局部高温的 可燃性。SF6 气体的绝缘性能远远超过传统的油、 空气绝缘介质。其用于电气设备中， 可以 缩小设备的尺寸， 提高设备绝缘的可靠性， 基于以上优点， SF6 气体开关柜在电力市场得到 了广泛的应用。如 2006 年 3 月 22 日授权公告的中国专利， 公告号为 CN2766426Y， 其公告了 一种箱式六氟化硫开关柜， 由柜体， 主回路开关及带电附件室、 熔断器室、 操作机构室及电 缆室四个部分组成， 主回路开关及带电附件室是一个密封箱体， 密封箱体内充满 SF6 气体。
虽然 SF6 气体绝缘开关柜具备许多优良特性， 但其受气体的物理特性和运行成本 方面的限制也存在不可忽视的弊端， 主要存在以下几点 ：
1.SF6 气体是具有高度稳定性的温室效应气体， 当它被排放在大气中时， 能促使地 球气候变化， 给人类的生存环境带来不利影响。理论上， SF6 气体可以回收再利用， 绝不允 许泄漏到大气中。然而， 随着在 SF6 气体在全球电力工业的广泛应用， SF6 气体泄漏量正在 急剧上升。SF6 气体虽然不会破坏臭氧层， 但对全球气候变暖有特别大的影响。为此， 减少 SF6 气体排放量以改善人类的生存环境， 已成为一个大的课题。 且如果气体出现外漏情况会 下， 充气柜内元件安全距离不能保证， 易造成电路故障。
2.SF6 在电弧放电时会分解形成硫的低氟化合物， 这种化合物不但有毒， 而且会对 某些绝缘材料和金属具有腐蚀作用， 会对其内部金属机构造成损害， 影响产品可靠性。
3.SF6 只有在温度高于 -45°以上时才能保持气态， 在通常使用条件下， 它有液化 的可能性， 因此 SF6 不能在低温度和过低压力下使用。所以充有 SF6 的高压开关设备在我 国北方高寒地区是不能使用的， 如果环境温度达到或接近气体液化临界点， 那气体的绝缘 性能将大幅度降低， 由此会引发绝缘不足， 导致设备出现重大事故。
4.SF6 气体绝缘开关柜利用 SF6 气体的优异的冷却电弧特性， 使内置于其中的隔 离开关具有一定的带负荷开断能力， 但是这种开关容许带负荷开断的次数较少， 正常情况 下， 其机械开断次数为 2000 次左右， 带负荷开断次数为 200 次左右， 无短路开断功能。而为 减小尺寸和降低成本， 开关柜一般采用多个功能单元共箱式的结构， 当充气箱体内某一单 元超过其寿命后， 则开关柜内与其共箱的其他运行正常的单元也必须一起更换， 造成资源
的严重浪费。 发明内容 本发明的技术效果能够克服上述缺陷， 提供一种空气开关柜， 其体积小、 维护成本 低、 可靠性高、 安全环保。
为实现上述目的， 本发明采用如下技术方案 ： 其包括柜体， 柜体上设有二次室、 气 箱、 机构室、 电缆室， 二次室位于柜体的顶端， 气箱、 机构室设置在柜体的中间， 电缆室位于 柜体的下端， 气箱为密封箱体， 气箱内填充空气。
基于现代电气工业对高压开关柜的要求， 针对现有技术存在的一些弊端， 本装置 基于空气绝缘、 充分利用复合绝缘材料来实现缩小设备尺寸的新型开关柜。气箱内设有三 相真空断路器、 接地开关， 每相真空断路器与接地开关之间通过触头连接件连接。 其中气箱 是开关柜的主要组成部分， 其采用一种小相距永磁机构真空断路器、 小相距接地开关来替 代传统开关柜负荷开关与接地机构。 真空断路器位于气箱上部， 接地开关位于气箱下部， 气 箱进出线采用专用的一体式套管座。
相邻的相之间的触头连接件以及触头连接件与气箱的两侧壁之间设有绝缘伞裙。 三相的触头连接件与气箱一侧壁之间通过绝缘隔板间隔， 绝缘伞裙之间通过绝缘支撑杆连 接， 绝缘支撑杆吸收接地开关分合闸带给真空断路器的冲击力， 既可支撑一体式套管座， 又 可以增大连接件之间爬电距离和绝缘强度。真空断路器相邻的相之间通过绝缘隔板间隔， 每个绝缘隔板分别与对应的固定在真空断路器上的绝缘隔板支架连接， 即绝缘隔板与绝缘 隔板支架连接固定， 绝缘隔板支架又固定在真空断路器上， 这样可以从整体上实现绝缘隔 板的固定， 防止绝缘隔板松动， 增加使用寿命。 气箱进线端、 出线端分别设有一体式套管座， 进线端、 出线端的一体式套管座内部分别设有进线端子、 出线端子， 进线端子通过软接头与 真空断路器连接， 出线端子通过触头连接件与真空断路器连接， 软接头与进线端的一体式 套管座之间设有绝缘伞裙。端子的周边采用绝缘树脂浇注。用绝缘材料增强相间、 相对地
之间的绝缘强度， 所有元器件皆封闭于一个不锈钢箱体内。 气箱下部安装柜体底座， 电缆室 位于底座内部。 柜体前部是机构室， 安装有断路器与接地开关的操作输出轴和位置指示， 以 及二者之间的五防连锁装置。
由于本柜利用空气和其他绝缘材料作为绝缘介质， 所以不会产生对大气的危害， 有效避免了 SF6 气体所具有的固有缺陷， 属于绿色环保产品。
本装置的柜体具有尺寸小、 环保、 寿命长、 恶劣环境适应性强、 维护频次低、 可靠性 高、 扩展性高等明显优点。 附图说明
图 1 为本发明的外形结构示意图 ；
图 2 为本发明的前向内部结构示意图 ；
图 3 为图 2 中的后向内部结构示意图 ；
图 4 为图 2 的侧视图。具体实施方式
本装置包括柜体， 柜体上设有二次室 1、 气箱 4、 机构室 2、 电缆室 3， 二次室 1 位于 柜体的顶端， 气箱 4、 机构室 2 设置在柜体的中间， 电缆室 3 位于柜体的下端， 气箱 4 为密封 箱体， 气箱 4 内填充空气。
气箱 4 内设有三相的真空断路器 5、 接地开关 12， 每相的真空断路器 5 与接地开关 12 之间通过触头连接件 13 连接。相邻的相之间的触头连接件 13 以及触头连接件 13 与气 箱 4 的两侧壁之间设有绝缘伞裙 9， 绝缘伞裙 9 通过绝缘支撑杆 11 连接。三相的触头连接 件 13 与气箱 4 一侧壁之间通过绝缘隔板 8 间隔。 真空断路器 5 相邻的相之间通过绝缘隔板 8 间隔， 每个绝缘隔板 8 分别与对应的固定在真空断路器 5 上的绝缘隔板支架 7 连接。气箱 进线端、 出线端分别设有一体式套管座 6。进线端、 出线端的一体式套管座 6 内部分别设有 进线端子 14、 出线端子 15， 进线端子 14 通过软接头 10 与真空断路器 5 连接， 软接头 10 与 进线端的一体式套管座 6 之间设有绝缘伞裙 9 ； 出线端子 15 通过触头连接件 13 与真空断 路器 5 连接。
本开关柜采用的是一种小相距永磁机构真空断路器 5， 真空断路器 5 体积小， 可靠 性高， 机械开断次数和带负荷开断寿命次数均为 5000 次， 短路故障开断寿命次数为 100 次， 可以满足长年免维护使用。另外， 该真空断路器 5 对环境的要求低， 可在 -40℃～ +55℃的 环境下正常工作。
开关柜的气箱 4 内部采用金属型材组装的绝缘隔板支架 7， 用以支撑真空断路器 5 和接地开关 12， 并增大气箱结构强度。
气箱 4 外壳用不锈钢板包覆并焊接密封， 使内部元器件与外界环境隔绝， 具有防 潮、 防锈、 防尘等作用， 提高了开关柜的耐候性。
由于真空断路器 5 和接地开关 12 属于小相距产品， 仅凭空气作为绝缘介质并不能 满足绝缘要求， 为了保证正常的绝缘水平， 在相间和相地之间加以特殊绝缘材料制作的间 隔机构， 如绝缘伞裙 9、 绝缘隔板 8、 绝缘支撑杆 11， 增大了爬电距离和空气绝缘距离， 顺利 通过耐压实验。
由于空间紧凑， 真空断路器 5 与接地开关 12 的电气连接件经特殊设计后， 将接地 开关 12 的静触头和与真空断路器 5 的连接铜排有效的融为一体， 满足了空间要求和导电要 求。
本开关柜一个真空断路器 5 和一个接地开关 12 以及相关电气连接件可组成一个 电气功能单元， 并且， 本发明可通过采用共箱式结构扩展为多单元并联运行， 也能满足电力 系统的环网运行使用要求， 根据单元数目的不同， 产品可实现系列化， 完全能够满足不同用 户对设备的不同要求。