12kV/4000A大电流气体绝缘金属封闭开关设备制造技术

12kV/4000A大电流气体绝缘金属封闭开关设备，克服了现有技术结构复杂、体积大且散热效率低的问题，特征是在气箱壳体上安装散热管构成自然对流换热结构，在气箱壳体顶部安装有顶部散热箱，在气箱壳体内主母线的下端连接有直动式三工位双套隔离开关，在直动式三工位双套隔离开关下方连接有灭弧室动端软连接，有益效果是，通过对多个发热量较大的部件的散热结构设计，实现了在密闭气室中通过自然对流降低气室内部温度，解决了大电流温升问题；通过多个软连接导体成倍增加了导电接触面积，增大了通流能力；通过每相双套隔离开关减小了单个导电零件的体积，满足了12kV/4000A的大电流气体绝缘金属封闭开关设备对通流能力的要求。绝缘金属封闭开关设备对通流能力的要求。绝缘金属封闭开关设备对通流能力的要求。

【技术实现步骤摘要】
12kV/4000A大电流气体绝缘金属封闭开关设备


[0001]本技术属于大电流C
‑
GIS
，特别涉及以洁净干燥压缩空气为绝缘介质的额定电压为12kV、额定电流为4000A的一种12kV/4000A大电流气体绝缘金属封闭开关设备。

技术介绍

[0002]首先，大电流C
‑
GIS温升问题是困扰整个行业的主要问题，也是开关设备制造企业的瓶颈问题。现有技术中，针对解决大电流的高压气体绝缘金属封闭开关设备的温升问题多采用风机或者热管，如申请号为CN201320717973.8的技术公开了“一种散热效果好的大电流高压开关柜”，该技术包括一组开关柜本体，在所述开关柜本体前下室内装设两台散热风机，其中一台散热风机安装在断路器室下方，另一台散热风机安装在电缆室下方。该技术通过加装散热风机，在柜内每个隔室之间均开有通风孔，使柜内空气得以流通，降低柜内温度，保证柜内原件稳定运行，断路器稳定运行。但是，该技术仅采用强制对流方式，成本高、结构复杂。
[0003]申请号为CN201710587168.0的专利技术公开了“一种具备散热功能的大电流开关柜后门”，该专利技术将进线母排运行时产生的热量通过后门板的导热散热功能排出柜外，改善了开关柜运行条件。但是，该专利技术是在大电流开关柜后门的外侧满布有与大电流开关柜后门垂直设置的管状的铝质散热管，大电流开关柜后门的内侧设置有铜质吸热板，铜质吸热板的内侧满布有与大电流开关柜后门平行设置的管状的铜质吸热管，开关柜后上部聚集的热量，被后门内侧的吸热板很快吸收，之后迅速传递给铝制后门，通过铝制后门外侧的散热管很快排出柜外。也就是说，该专利技术采用的是热传导方式，是通过后门内侧的铜质吸热板、铝制后门、后门的外侧的铝质散热管的接触实现散热功能的，散热效率低，无法满足电压为12kV、电流为4000A以上的高压气体绝缘金属封闭开关设备的换热要求。
[0004]申请号为CN202021188636.0的技术公开了一种大电流充气柜的散热装置，包括散热箱体和开口管道，开口管道与散热箱体一体成型，开口管道与充气柜的气箱密封连接，所述散热箱体内布设有若干个散热导管，所述散热导管为空心管道，所述散热导管的一端密封连接在散热箱体内腔的顶部壁面，所述散热导管的另一端密封连接在散热箱体的底部壁面；所述散热箱体安装在气箱上时，所述散热导管处于竖直状态，散热装置的外表面顶部通过螺栓安装有引风机。该技术通过若干个散热导管加大了充气柜中的热气散热面积，加快了箱体内导热速率，持续不断的带走密封气箱内的热量，增强了箱体的热对流能力。但是，根据该技术说明书所述的工作原理可知，该技术是将充气柜内温度高的气体与散热装置中温度低的气体进行热量交换，当温度高的气体接触到散热箱体的外表面设置的散热片时，散热片发挥作用，从散热片向散热箱体外部散发热量，促使散热箱体内的气体热量更快的传递到外界，即通过散热片增强箱体内热传导散热能力；当温度高的气体接触到散热箱体内布设有的若干个散热导管时，散热导管内的低温冷空气与散热箱体内的高温气体进行换热，散热导管内的冷空气升温后，散热导管内气流会自下而上流动，带走温
度高的气体热量；当充气柜的气箱内温度迅速升高，充气柜内高温气体输入散热箱体内，散热导管中的气体与散热箱体内的高温气体换热，启动引风机工作，引风机将散热导管内温度高的气体引出外界，保持散热导管内的气体快速流通，加快散热箱体的换热效率。也就是说，该技术采用了热传导、自然对流和强制对流多种方式，其中强制对流是散热装置的外表面顶部通过螺栓安装有引风机，散热效率较低；而且，根据该技术说明书的说明，该技术中散热片、散热导管和散热箱体均采用不锈钢材质，不锈钢的优良导热性能以及散热片和散热导管的散热面积有利于提高散热效率。其实，与铜材料相比较，不锈钢的导热性要差很多，由于其导热性能差，也影响该技术的散热效果，影响散热效果，增加维修成本，特别是，该技术采用的是与充气柜的气箱密封连接的一个散热箱体，该散热箱体包括散热箱体和开口管道，开口管道与散热箱体一体成型，通过开口管道与充气柜的气箱密封连接，也就是说，该技术是在充气柜外的右边面又增加了一个装置，所述自然对流的散热导管是安装在散热箱体上而不是安装在充气柜本体，从整体上加大了大电流充气柜的体积和占地面积，也加大了大电流充气柜的制造成本和使用成本。
[0005]其次，现有技术中，使用导电软连接，特别是柔性导电连接是常用的连接结构，但在气体绝缘金属封闭开关设备的真空断路器的动导电连接中极少应用，而普遍使用铜合金材料的弹簧触指连接来实现导电连接，其标准规定的温升许可值较低，尺寸精度要求高，直接影响了断路器通过电流能力的提升。本申请人在申请号为CN201821322661.6的技术中公开了一种高压真空断路器，该技术包括采用焊接式导电软连接结构，其焊接式导电软连接为双侧焊接式导电软连接结构，软导电体的上导电体和下导电体均由多层薄铜板叠合而成并呈非对称的U形，其长端分别与导电连接板焊接，其短端分别与上夹体和下夹体焊接，该技术温升许可值较高，适用于较大电流的产品，但是仅适用于额定电流为3150A以下的高压真空断路器，且焊接式导电软连接结构加工工艺复杂，其结构只能安装一组焊接式导电软连接结构，无法适用于额定电流大于3150A的温升许可值。
[0006]申请号为CN201910169941.0的专利技术公开了一种大电流充气式高压开关柜，该专利技术断路器动端通过软连接与出线铜排连接；断路器真空灭弧室动端与软连接和绝缘拉杆连接，通过其附图可以看出，该专利技术断路器真空灭弧室动端通过软连接与开关气室下部出线铜排连接，且每相只有一个软连接，也无法满足额定电流大于3150A的温升许可值工况下使用的大电流气体绝缘金属封闭开关设备中真空断路器动导电连接的需要。
[0007]再次，现有技术中，12kV及以下电压等级气体绝缘金属封闭开关设备使用的三工位隔离接地开关结构都是采用直动式单隔离开关，通流能力不高，额定电流局限在3150A以下，不能满足额定电压为12kV 、额定电流为4000A的气体绝缘金属封闭开关设备对通流能力的要求；这种结构如果要满足额定电流为4000A的通流能力，必须采用将导体设计成较大体积的外形来实现较大的通流能力，导致零件体积大，在气体绝缘金属封闭开关设备这种装配空间受限的情况下，绝缘强度、特别是局部放电水平和机械强度都不能得到保证，并且在加工及装配施工方面也存在着一定的难度。
[0008]申请号为CN202010590103.3的专利技术公开了“一种适用于充气柜的三工位隔离开关与断路器的组合”，通过该专利技术的图1、图3和图5所示可见，该专利技术所述的三工位隔离开关采用的也是直动式单隔离开关，同样不能满足12kV 电压等级、额定电流为4000A的气体绝缘金属封闭开关设备对通流能力的要求。
[0009]申请号为CN201820599211.5的技术公开了“一种直动式大电流三工位隔离开关”，该技术包括操作机构、传动主轴、静触头、接地静本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.12kV/4000A大电流气体绝缘金属封闭开关设备,包括底座（1）、底架（2）和前柜（3），在底架（2）的上面安装有气箱壳体（4），所述前柜（3）内包括低压室、机构室和电缆室，低压室、机构室和电缆室各自构成独立功能单元，在前柜（3）的机构室中设有三工位开关操作机构（31）和真空断路器操作机构（32），在气箱壳体（4）的左右两侧封板上部分别安装有左主母线内锥套管（5
‑
1）和右主母线内锥套管（5
‑
2），并在左主母线内锥套管（5
‑
1）和右主母线内锥套管（5
‑
2）之间安装有主母线（6），在气箱壳体（4）的后下侧封板上用螺栓连接有管母线内锥套管（11）和外锥套管（21），管母线内锥套管（11）与真空灭弧室（22）通过第二支母线（23）连接，外锥套管（21）与真空灭弧室（22）之间也通过第二支母线（23）连接，在气箱壳体（4）的左右两侧封板上固定连接有加强筋（25），在加强筋（25）上安装有支母线支撑绝缘子（24），所述第二支母线（23）与支母线支撑绝缘子（24）固定连接；其特征在于，在气箱壳体（4）内主母线（6）的下端通过第一支母线（20）连接有直动式三工位双套隔离开关（7），在直动式三工位双套隔离开关（7）下方连接有灭弧室动端软连接（8），在气箱壳体（4）的上面安装有顶部散热箱（9），在气箱壳体（4）的本体上安装有散热管（10），进一步讲，所述气箱壳体（4）包括气箱前封板（4
‑
1）、气箱顶封板（4
‑
2）、L形气箱后上侧封板（4
‑
3）、气箱后下侧封板（4
‑
4）、气箱底封板（4
‑
5）、气箱左封板（4
‑
7）和气箱右封板（4
‑
6），所述气箱顶封板（4
‑
2）的中间加工有矩形开口（4
‑
11），在气箱顶封板（4
‑
2）的上面左边、右边和前边与气箱底封板（4
‑
5）的左边、右边和前边对应加工有若干个散热管安装孔（4
‑
8），在每个散热管安装孔（4
‑
8）中均安装有散热管（10），所述散热管（10）与气箱壳体（4）一起构成自然对流换热结构，在每个散热管安装孔（4
‑
8）周围分别焊接有焊接螺柱（4
‑
9），在气箱顶封板（4
‑
2）上表面的焊接螺柱（4
‑
9）和气箱底封板（4
‑
5）下表面的焊接螺柱（4
‑
9）上分别安装有T形法兰（18），所述散热管（10）的上下两端分别贯穿气箱顶封板（4
‑
2）和气箱底封板（4
‑
5）上安装的T形法兰（18），在T形法兰（18）小直径内壁上加工有上下2道内凹槽，并在该上下2道内凹槽中分别安装有第一密封圈（13），在T形法兰（18）大直径下端面加工有下凹槽，并在该下凹槽中安装有第二密封圈（14），在所述气箱壳体（4）的气箱顶封板（4
‑
2）的四周和L形气箱后上侧封板（4
‑
3）、气箱后下侧封板（4
‑
4）上均设置有气箱壳体散热片（4
‑
12）；对应于气箱壳体（4）的气箱顶封板（4
‑
2）的中间的矩形开口（4
‑
11）安装顶部散热箱（9）。2.根据权利要求1所述的12kV/4000A大电流气体绝缘金属封闭开关设备,其特征在于，在所述前柜（3）的顶部对应顶部散热箱（9）的前侧安装有散热风机（37）；在所述底架（2）的上面对应气箱壳体（4）底部的散热管（10）也安装有散热风机（37）。3.根据权利要求1或2所述的12kV/4000A大电流气体绝缘金属封闭开关设备,其特征在于，在所述气箱顶封板（4
‑
2）和气箱底封板（4
‑
5）的左边对应加工的3个散热管安装孔（4
‑
8）中安装有3个散热管（10），在所述气箱顶封板（4
‑
2）和气箱底封板（4
‑
5）的右边对应加工的3个散热管安装孔（4
‑
8）中安装有3个散热管（10），在所述气箱顶封板（4
‑
2）和气箱底封板（4
‑
5）的前边对应加工的8个散热管安装孔（4
‑
8）中安装有8个散热管（10），共有14个散热管（10），每一个散热管（10）构成一个换热单元，14个散热管（10）在所述气箱顶封板（4
‑
2）和气箱底封板（4
‑
5）的左边、右边和前边3个边上对应呈U形布置，与气箱壳体（4）一起构成自然对流换热结构，所述散热管（10）的内径为20～30mm。4.根据权利要求1或2所述的12kV/4000A大电流气体绝缘金属封闭开关设备,其特征在于，所述顶部散热箱（9）包括底部开口的散热箱体（9
‑
1），在底部开口的散热箱体（9
‑
1）的前
表面、后表面、左表面、右表面和顶部表面均设有散热箱散热片（9
‑
2），在底部开口的散热箱体（9
‑
1）的下端设有连接法兰（9
‑
3）和密封圈压板（9
‑
4），散热箱体（9
‑
1）的内部为中空的散热腔（9
‑
5），在所述散热腔（9
‑
5）内设有吸热片（9
‑
6），所述顶部散热箱（9）通过连接法兰（9
‑
3）与气箱壳体（4）的气箱顶封板（4
‑
2）连接，顶部散热箱（9）的底部开口与气箱顶封板（4
‑
2）的矩形开口对应相通，形成热气流上升通道，在顶部散热箱（9）与气箱壳体（4）的气箱顶封板（4
‑
2）之间安装有密封圈，顶部散热箱（9）通过连接法兰（9
‑
3）与气箱壳体（4）的顶板连接连接后，通过密封圈压板（9
‑
4）将密封圈压紧。5.根据权利要求1或2所述的12kV/4000A大电流气体绝缘金属封闭开关设备,其特征在于，在所述气箱壳体（4）的气箱左封板（4
‑
7）与气箱右封板（4
‑
6）上对应的主母线内锥套管安装孔（4
‑
10）中分别用螺栓固定连接有3个左主母线内锥套管（5
‑
1）和3个右主母线内锥套管（5
‑
2），并使左主母线内锥套管（5
‑
1）和右主母线内锥套管（5
‑
2）处在气箱壳体（4）内；左主母线内锥套管（5
‑
1）与右主母线内锥套管（5
‑
2）之间安装有三相主母线（6），每个主母线（6）由4个母排并联连接，其中2个长母排（6
‑
1）用螺钉连接固定在左主母线内锥套管（5
‑
1）与右主母线内锥套管（5
‑
2）的外侧，2个短母排（6
‑
2）用螺栓连接固定在左主母线内锥套管（5
‑
1）与右主母线内锥套管（5
‑
2）的内侧，在长母排（6
‑
1）的左右两端螺钉连接处螺纹连接有防止外侧的长母排（6
‑
1）与内侧的短母排（6
‑
2）的连接螺钉互相干涉的导电限位块（6
‑
3）。6.根据权利要求1或2所述的12kV/4000A大电流气体绝缘金属封闭开关设备,其特征在于，所述直动式三工位双套隔离开关（7）包括与气箱壳体（4）连接的安装板（7
‑
1），在所述安装板（7
‑
1）上加工有6个用于与接地静触头（7
‑
2）连接的第一安装孔（7
‑1‑
1），并在每个第一安装孔（7
‑1‑
1）中安装有接地静触头（7
‑
2），每2个接地静触头（7
‑
2）组成一相接地静触头，所述接地静触头（7
‑
2）的外圆为三级阶梯形圆柱体，接地静触头（7
‑
2）左端的一级阶梯形圆柱体外径加工有外螺纹并穿过安装板（7
‑
1）上的第一安装孔（7
‑1‑
1），在接地静触头（7
‑
2）的一级阶梯形圆柱体外径螺纹连接2个第二锁紧螺母（27）将接地静触头（7
‑
2）固定安装在安装板（7
‑
1）上，在2个第二锁紧螺母（27）中间固定安装有接地母线（29），所述接地静触头（7
‑
2）中间的二级阶梯形圆柱体左端面加个有用于安装密封圈的凹槽（7
‑2‑
3），在接地静触头（7
‑
2）的凹槽（7
‑2‑
3）中安装有O型密封圈（7
‑
16），实现接地静触头（7
‑
2）与安装板（7
‑
1）之间的密封，所述接地静触头（7
‑
2）的轴线上加工有轴向阶梯形内孔，该轴向阶梯形内孔包括用于安装轴承的定位台阶（7
‑2‑
4）、用于安装绝缘丝杠的第二安装孔（7
‑2‑
1）和用于安装弹簧触指的第三安装孔（7
‑2‑
2），在第三安装孔（7
‑2‑
2）中安装有2个第一弹簧触指（7
‑
121），第二安装孔（7
‑2‑
1）中安装有绝缘丝杠（7
‑
14），在绝缘丝杠（7
‑
14）的左端金属端头（7
‑
17）上依次套装有轴承（26）和2个唇型密封圈（7
‑
15），并在轴端用轴端档卡（28）固定，所述绝缘丝杠（7
‑
14）的左端通过联轴器（39）与齿轮链条传动机构（30）的三级传动轴连接，在绝缘丝杠（7
‑
14）上距接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘殿飞，国世峥，蔡强，贾延超，韩兵，李健，栗罡，刘志宇，王振浩，刘刚，郑洋，曲妍，杨斌，周博，洪溯，杨光，多俊龙，
申请(专利权)人：沈阳华德海泰电器有限公司，
类型：新型
国别省市：