一种智能化小型开关设备制造技术

技术编号:22172117 阅读:27 留言:0更新日期:2019-09-21 12:55
本发明专利技术公开了一种智能化小型开关设备,包括监测系统、触臂测量环形装置、吸能装置、绝缘板组件、除湿系统,用以解决现有技术中开关柜防爆、除湿的效果较差,接地开关的绝缘板存在安全隐患,且真空灭弧室的真空度监测、触臂的电流与温度监测均难度较大的问题,实现提高防爆与除湿效果,使得设备能够小型化,并且简单、精确的对真空灭弧室的真空度进行在线监测,稳定的获取断路器触臂实时监测数据,便于将温度与电流信息联动处理的目的。

An Intelligent Small Switchgear

【技术实现步骤摘要】
一种智能化小型开关设备
本专利技术涉及真空断路器领域,具体涉及一种智能化小型开关设备。
技术介绍
开关柜(switchgearcabinet)是一种电气设备,开关柜外线先进入柜内主控开关,然后进入分控开关,各分路按其需要设置。如仪表,自控,电动机磁力开关,各种交流接触器等,有的还设高压室与低压室开关柜,设有高压母线,如发电厂等,有的还设有为保主要设备的低周减载。开关柜(switchgear)的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中,进行开合、控制和保护用电设备。开关柜内的部件主要有断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构、互感器以及各种保护装置等组成。开关柜的分类方法很多,如通过断路器安装方式可以分为移开式开关柜和固定式开关柜;或按照柜体结构的不同,可分为敞开式开关柜、金属封闭开关柜、和金属封闭铠装式开关柜;根据电压等级不同又可分为高压开关柜,中压开关柜和低压开关柜等。主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场合。开关柜在长期工作过程中,由于内部电气元件非常多,而内部操作空间又很小,因此这些电气元件在通电时产生的大量热量,会导致开关柜内温度急剧升高、气压增大,而当气压无法及时释放时,就会导致开关柜爆炸,带来具有的安全隐患和经济损失。现有技术中,开关柜防爆都是采用外排压力的方式,如泄压阀、防爆膜等,当气压上升较快时,这类结构无法快速释放柜内压力,依然会产生爆炸。对于内部设置有真空断路器的开关柜而言,需要保持内部干燥。在空气潮湿的地区,开关柜内部容易受潮,不利于安全稳定的运行。对此,现有技术中的解决方式是在开关柜内部增设发热装置,加速进入开关柜柜体内部水分的蒸发速率,再借由开关柜所具有的换气通风孔等排出。然而这种方式的除湿效率低下,且容易导致柜体内部空气湿度很大,在电气安全性上也存在隐患。真空断路器是在低压及中压领域极有前途的电力开断器件,它是以真空为绝缘和熄弧介质的开关电器。真空中气体分子极为稀少,电子与分子相碰撞的机会极少,故真空断路器的绝缘强度很高。真空断路器与其他类型断路器相比,具有安全可靠、寿命长、维修工作量小、不会污染环境等优点。断路器本体及车架固定在底盘车上,形成断路器手车。由于手车柜有很好的互换性,因此可以大大提高供电的可靠性。其具体工作原理为:断路器手车被推至工作位置后,操作机构通过绝缘拉杆及其他装置驱动真空灭弧室合闸,电流经上梅花触头引入,流经上出线座、上触臂、真空灭弧室内腔的动、静触头,通过下触臂、下梅花触头馈出至线路或设备,当遭遇故障跳闸或需停电检修设备时,操作机构接收到跳闸命令后动作,通过绝缘拉杆及其它装置带动真空灭弧室分闸,从而可解除对断路器手车的锁定,断路器手车可退至试验位置完成后续工作。真空灭弧室是真空断路器的核心部分。为了实现电流的分断与灭弧,真空灭弧室内的压强一般不高于10-2Pa。因此,真空度是决定真空灭弧室的开断性能的主要因素之一,真空度的降低将直接影响真空断路器的开断能力,严重时将导致其开断完全失效。因此,在实际应用领域迫切需要测量和记录运行中真空灭弧室的真空度。实际应用中,真空灭弧室真空度的测试方法主要有以下几种:(1)工频耐压法:对于不拆卸灭弧室的测试,真空断路器的真空灭弧室真空度检测现场一般采用工频耐压发,就是将真空断路器两触头拉至额定开距,逐渐增大触头间的工频电压至规定值,若能耐受电压1min,即可认为真空度合格,否则即为不合格。实践表明,采用工频耐压法检测严重劣质的真空灭弧室的真空度是一种简便有效的方法,但对处于临界状态的灭弧室则无能为力。对于两个或两个以上串联使用的真空灭弧室,工频耐压法不适用于同时检查串联灭弧室的真空度。此外,用于耐压实验的工频试验变压器体积大、笨重、操作不便,而且价格贵,不是每个输变电单位都有能力配置的。(2)观察法:由于真空灭弧室内部真空度降低时常常伴随着电弧颜色改变及内部零件氧化,所以对玻璃外壳的真空灭弧室可以定期观察。正常时内部的屏蔽罩等部件表面颜色应该很明亮,在开断电流时发出的是蓝色弧光;当真空度严重降低时,内部颜色就会变得灰暗,在开断电流时将发现暗红色弧光。该方法只适用于对玻璃外壳真空灭弧室偶尔的定性检查。(3)火红计法:采用火花探漏仪检测,检测时将火花探漏仪沿灭弧室表面移动,在其高频电场作用下内部有不同的发光情况。根据发光的颜色来鉴定真空灭弧室的真空度。这种方法操作简单,但只能进行定性的判断,适用于玻璃管真空灭弧室,且容易受人为因素影响。(4)吸气剂颜色变化判定:在真空灭弧室制造时将玻璃管内壁蒸散一层吸气剂。该吸气剂一方面可以吸附管内残余气体维持高真空,另一方面吸气剂本身可以指示真空度。维护人员可以用肉眼根据吸气剂颜色变化来判断真空度好坏。同样的,该方法只适用于对玻璃外壳真空灭弧室偶尔的定性检查。(5)磁控放电法:对于在制造过程中的真空灭弧室,其真空压力通常是用电离真空计来测定。当灭弧室制造完成后,其上带有的真空电离计规管便被摘下,此后灭弧室内的真空度常用含圆柱形励磁线圈的磁控放电法来测定。磁控放电法是测量成品灭弧室真空度的较好方法之一,也是目前唯一的重复性较好的定量测量方法。其原理是将真空灭弧室的触头拉开一定距离,在触头间施加一脉冲电压,以便在其间产生一强电场,同时在灭弧室触头间又施加一轴向强磁场。此时灭弧室内的电子在强电场和磁场的共同作用下做螺旋运动,并与灭弧室内残余气体分子发生碰撞电离,电离出来的离子在电场内形成离子电流。此离子电流与残余气体密度近似成正比。因此通过测定离子电流,便可知道灭弧室内的真空度。但是磁控放电法无法实现在线监测。除了上述常见方法外,现有技术中对于真空灭弧室真空度的检测还有如下方法:高频放电法、高频电流法、耦合电容法、电光变换法、射线法等等。然而这些现有的真空灭弧室真空度测量方法均是需要检修人员在检修时才进行操作,都无法实现自动化的在线监测。现有技术中,也有人尝试在真空灭弧室内设置压力传感装置,但是,若压力传感装置使用有线方式传输信号,信号线穿过真空灭弧室时十分容易影响真空灭弧室的气密性,若压力传感装置使用无线监测(非接触式)方式,又会存在测量不准的问题。此外,断路器工作过程中,若主回路温度过高,会加快加热和氧化,导致诸如触指融化脱落、触头烧毁、绝缘材料失效等现象,严重时甚至引起燃烧、爆炸。现有技术中对断路器触臂的监测方式都只能单一的对温度进行测量,无法与具体电流大小联动,导致测量结果只具有参考性,无法直接利用测量结果进行准确分析。并且,现有的真空断路器一般有三个及以上的接地触头,相邻两个接地触头之间用绝缘板隔开以避免短路,绝缘板单独的或固连或铰接于开关设备内壁,接地位置与开关设备(真空断路器)的内壁之间仍然具有导通风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种智能化小型开关设备,以解决现有技术中开关柜防爆、除湿的效果较差,接地开关的绝缘板存在安全隐患,且真空灭弧室的真空度监测、触臂的电流与温度监测均难度较大的问题,实现提高防爆与除湿效果,使得设备能够小型化,并且简单、精确的对真空灭弧室的真空度进行在线监测,稳定的获取断路器触臂实时监测数据,便于将温度与电流信息联动处理的目的。本专利技术通过下述技术方案实现:一种智能化小型本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种智能化小型开关设备,包括低压室(20)、手车室(21)、母线室(22)、电缆室(23),所述母线室(22)内设置上触头盒(53),所述手车室(21)内设置有断路器手车(31)、吸能装置(26),所述电缆室(23)内设置有一体式互感器触头盒(25)、接地开关(27);所述断路器手车(31)包括与上出线座(14)相连的上触臂(15),与下出线座(17)相连的下触臂(18),所述上触臂(15)用于与上触头盒(53)相连,所述下触臂(18)用于与一体式互感器触头盒(25)相连,所述上出线座(14)与下出线座(17)之间连接真空灭弧室(2),其特征在于:所述断路器手车(31)还包括监测系统、触臂测量环形装置(11):所述监测系统包括真空平衡腔(302)、光纤(303),所述真空平衡腔(302)与真空灭弧室(2)之间通过平衡金属膜(301)隔开,所述光纤(303)的一端位于真空平衡腔(302)内、另一端与监测单元(4)相连,所述监测单元(4)用于监测光纤(303)传来的光强;所述触臂测量环形装置(11)套设在上触臂(15)和/或下触臂(18)上,包括感应电环(111)、电流检测环(114),所述感应电环(111)、电流检测环(114)相互正对,感应电环(111)与电流检测环(114)之间连接中控系统(112),还包括固定在中控系统(112)朝向感应电环(111)或电流检测环(114)圆心所在方向一侧的温度传感器(113);所述中控系统(112)包括电源模块、无线通讯模块、处理模块;所述电源模块用于接收感应电环(111)产生的电能并向无线通讯模块、处理模块、温度传感器(113)供电;所述处理模块的输入端与电流检测环(114)、温度传感器(113)相连,所述处理模块的输出端与无线通讯模块相连;所述手车室(21)的内壁还设置吸能装置(26),所述吸能装置(26)包括框架(32)、隔板(33)、发泡铝(34),所述框架(32)固定在手车室(21)内壁上,所述发泡铝(34)的外廓与框架(32)的内廓相匹配,所述发泡铝(34)填塞至框架(32)内,其中所述发泡铝(34)的厚度大于框架(32)的厚度;所述隔板(33)固定在发泡铝(34)朝向手车室(21)内部的一侧表面;所述接地开关(27)位于绝缘板组件内,所述绝缘板组件包括固定在电缆室(23)侧壁的背板(36)、固定在背板(36)左右两侧的侧板,所述侧板垂直于背板(36);背板(36)、侧板均由绝缘材料制作而成;所述侧板包括从上往下依次分布的第一直板段(37)、弧形板段(38)、第二直板段(39),所述弧形板段(38)的凹面朝向另一块侧板所在方向;所述背板(36)上设置接地触头安装板(40),所述接地触头安装板(40)用于安装接地触头,还包括从背板(36)底部开设的第四凹槽(41),所述第四凹槽(41)位于接地触头安装板(40)的正下方;还包括位于电缆室(23)内的除湿系统,所述除湿系统包括加热装置(28)、除湿装置(29),所述除湿装置(29)的底部设置喇叭口(45),除湿装置(29)的内部设置吸风器(46)、冷凝仓(47),所述吸风器(46)分别与喇叭口(45)、冷凝仓(47)连通,吸风器(46)用于将空气从喇叭口(45)吸至冷凝仓(47)内;所述冷凝仓(47)顶部设置排气口(48),冷凝仓(47)底部连接排水管(49),所述排水管(49)自上而下朝柜体外侧倾斜,且排水管(49)伸出至开关设备外。...

【技术特征摘要】
1.一种智能化小型开关设备,包括低压室(20)、手车室(21)、母线室(22)、电缆室(23),所述母线室(22)内设置上触头盒(53),所述手车室(21)内设置有断路器手车(31)、吸能装置(26),所述电缆室(23)内设置有一体式互感器触头盒(25)、接地开关(27);所述断路器手车(31)包括与上出线座(14)相连的上触臂(15),与下出线座(17)相连的下触臂(18),所述上触臂(15)用于与上触头盒(53)相连,所述下触臂(18)用于与一体式互感器触头盒(25)相连,所述上出线座(14)与下出线座(17)之间连接真空灭弧室(2),其特征在于:所述断路器手车(31)还包括监测系统、触臂测量环形装置(11):所述监测系统包括真空平衡腔(302)、光纤(303),所述真空平衡腔(302)与真空灭弧室(2)之间通过平衡金属膜(301)隔开,所述光纤(303)的一端位于真空平衡腔(302)内、另一端与监测单元(4)相连,所述监测单元(4)用于监测光纤(303)传来的光强;所述触臂测量环形装置(11)套设在上触臂(15)和/或下触臂(18)上,包括感应电环(111)、电流检测环(114),所述感应电环(111)、电流检测环(114)相互正对,感应电环(111)与电流检测环(114)之间连接中控系统(112),还包括固定在中控系统(112)朝向感应电环(111)或电流检测环(114)圆心所在方向一侧的温度传感器(113);所述中控系统(112)包括电源模块、无线通讯模块、处理模块;所述电源模块用于接收感应电环(111)产生的电能并向无线通讯模块、处理模块、温度传感器(113)供电;所述处理模块的输入端与电流检测环(114)、温度传感器(113)相连,所述处理模块的输出端与无线通讯模块相连;所述手车室(21)的内壁还设置吸能装置(26),所述吸能装置(26)包括框架(32)、隔板(33)、发泡铝(34),所述框架(32)固定在手车室(21)内壁上,所述发泡铝(34)的外廓与框架(32)的内廓相匹配,所述发泡铝(34)填塞至框架(32)内,其中所述发泡铝(34)的厚度大于框架(32)的厚度;所述隔板(33)固定在发泡铝(34)朝向手车室(21)内部的一侧表面;所述接地开关(27)位于绝缘板组件内,所述绝缘板组件包括固定在电缆室(23)侧壁的背板(36)、固定在背板(36)左右两侧的侧板,所述侧板垂直于背板(36);背板(36)、侧板均由绝缘材料制作而成;所述侧板包括从上往下依次分布的第一直板段(37)、弧形板段(38)、第二直板段(39),所述弧形板段(38)的凹面朝向另一块侧板所在方向;所述背板(36)上设置接地触头安装板(40),所述接地触头安装板(40)用于安装接地触头,还包括从背板(36)底部开设的第四凹槽(41),所述第四凹槽(41)位于接地触头安装板(40)的正下方;还包括位于电缆室(23)内的除湿系统,所述除湿系统包括加热装置(28)、除湿装置(29),所述除湿装置(29)的底部设置喇叭口(45),除湿装置(29)的内部设置吸风器(46)、冷凝仓(47),所述吸风器(46)分别与喇叭口(45)、冷凝仓(47)连通,吸风器(46)用于将空气从喇叭口(45)吸至冷凝仓(47)内;所述冷凝仓(47)顶部设置排气口(48),冷凝仓(47)底部连接排水管(49),所述排水管(49)自上而下朝柜体外侧倾斜,且排水管(49)伸出至开关设备外。2.根据权利要求1所述的一种智能化小型开关设备,其特征在于,所述真空灭弧室(2)外侧...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐良雄杨勇王丽杰罗卫东代安东
申请(专利权)人:四川电器集团股份有限公司
类型:发明
国别省市:四川,51

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