CN109888649A - Iac级大电流高压开关柜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了IAC级大电流高压开关柜,包括柜体，所述柜体的顶部设置有泄压板，所述泄压板的一侧边通过铰链与柜体顶部连接，所述柜体的侧边底部设置有风道口，所述风道口的上侧边通过铰链连接活动挡板，所述风道口的下侧边倾斜设置有支撑板，所述支撑板上设有凸起，所述凸起卡住活动挡板的下侧边，所述活动挡板和支撑板均设置在柜体内侧；所述泄压板下方设置有泄压网板，所述泄压网板上方设置有限位档条，所述泄压网板上设置有网孔。本发明的IAC级大电流高压柜既能够实现良好的通风散热，又能够达到国家电网规定的内部燃弧防护等级，操作维护还更为简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种大电流高压开关柜，尤其涉及一种具备泄压防爆功能的IAC级大电流高压开关柜。
背景技术
在开关柜中，内部燃弧事故一旦发生会对人身及设备造成极大的危害。开关柜的内部燃弧故障发生时，故障电弧能够在很短的时间内形成高压力和高温，对设备产生机械效应和热效应，设备及零部件在这样的高压力作用下会发生变形、破裂，柜门会被掀开，向外喷射热气体和炽热粒子，进而对设备运行人员造成伤害。为确保电力设备运行人员的生命安全，电网公司对入网开关柜必须满足内部燃弧安全等级要求。
开关柜发生内部燃弧故障时，产生的电弧能量巨大、破坏力极强，功率常达50MW左右，灼热的电弧气流可能冲开设备的柜门及封板，熔穿钢板，伤及运行人员及其它隔离的设备。
在发生内部电弧故障时，爆发的电弧能量在极短时间内(0.1-1s)形成，31.5kA短路电流1秒产生的内部压力为10个标准大气压，起弧点温度可达到2000℃。这么巨大的能量处于封闭的环境下，不能以辐射对流和热传导方式传递出去，导致密封空间内气体的温度升高、压力聚升。现有的IAC级开关柜通过泄压通道设计，将压力引导到开关设备的顶部或底部的泄压装置，通过破坏顶部或底部的泄压装置，确保不会造成开关柜体的破坏，从而保障运行人员及相邻设备的安全。
大电流开关柜的IAC等级是电气开关专家关注的问题，这是由于开关设备大电流的结构设计要求与内部燃弧防护的结构设计要求在某些方面是相互对立的，很难做到两者的兼备和协调统一：内部燃弧防护要求产品结构相对密封，阻止电弧从柜***出；温升试验要求开关设备结构具备通风条件，外部冷空气流入柜内时风阻小，能很好地进行热交换。
如何在大电流高压开关柜上既实现良好的空气流通，又能满足内部燃弧防护等级要求是一个急需解决的技术难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在大电流高压开关柜上实现良好通风透气的情况下，满足更高的内部燃弧防护等级。
为了解决上述技术问题，本发明的IAC级大电流高压开关柜,包括柜体，所述柜体的顶部设置有泄压板，所述泄压板的一侧边通过铰链与柜体顶部连接，所述柜体的侧边底部设置有风道口，所述风道口的上侧边通过铰链连接活动挡板，所述风道口的下侧边倾斜设置有支撑板，所述支撑板上设有凸起，所述凸起卡住活动挡板的下侧边，所述活动挡板和支撑板均设置在柜体内侧；所述泄压板下方设置有泄压网板，所述泄压网板上方设置有限位档条，所述泄压网板上设置有网孔。
上述技术方案的进一步改进方案，在柜体内部的断路器室的底部设置有两个或两组风机，其中一个或一组风机正对风道口设置，另一个或一组风机向下倾斜向风道口设置；在柜体内部的母线室的顶端垂直设置有一个或一组风机。
上述技术方案的进一步改进方案，所述泄压网板为折叠网板结构。
上述技术方案的进一步改进方案，所述泄压网板上的网孔为直径5mm的圆孔，圆孔间隔3mm均匀分布。
上述技术方案的进一步改进方案，所述柜体上的门锁采用带有多点锁扣的高强度锁条。
上述技术方案的进一步改进方案，所述柜体的后封板一边采用转机方式，另一边采用金属螺栓固定。
本发明的大电流高压柜既能够实现良好的通风散热，又能够达到国家电网规定的内部燃弧防护等级，操作维护还更为简单。
附图说明
图1为本发明一种实施方式下的柜体剖视结构图；
图2为图1柜体的俯视图；
图3为图1柜体的侧视图；
图4为图1柜体的后视图；
图5为风道口设计部分的放大图；
图6为图5侧视图；
图7为折叠网板平铺状态下局部放大图。
具体实施方式
现有的大电流高压开关柜与图1的IAC级大电流高压开关柜基本类似，整个柜体包含有仪表室1，断路器室2，出线室3，母线室4，仪表室1放置各类仪器仪表，断路器室2的中部放置断路器11，母线室4放置母线14和上触头盒5，出线室3放置下触头盒6，出线母线排7，电流互感器8，避雷器9，支撑绝缘子10，出线母线排7分别连接下触头盒6，电流互感器8和支撑绝缘子10，避雷器9设置在出线室3底部。在柜体顶板上，也就是断路器室2、出线室3和母线室4的顶部设置分别有泄压板21，泄压板21的一侧边通过铰链连接在柜体顶板上，泄压板上设置有拉伸孔16。
简单而言就是现有的泄压板21采用了一个带铰链的活门结构，一旦开关柜发生内部燃弧故障，柜内产生的高压气体推动活门自动打开，泄放内部电弧产生的高温高压气体。这种设计存在两点不足：1、不便于散热通风，2、进行开关柜内部燃弧故障试验时，柜内产生的高压气体推动将所有活门全部打开，开关柜内高温气体，裹挟着金属熔融微粒直接飞出，冲击天花板后，高温颗粒飞溅在内部燃弧试验水平指示器上，点燃水平指示器的机率很大，试验失败的机率很高。实际运行中发生开关柜发生内部燃弧故障时，柜内产生的高温气体，裹挟的金属熔融微粒可能对运行人员造成危害。
本发明的方案就是在现有的大电流高压开关柜上进行了优化，简单来讲就是增加了泄压网板20。
具体方案为在断路器室2、出线室3和母线室4的顶部泄压板21下方设置泄压网板20，泄压网板20以折叠结构设置，折叠夹角在25度至65度，泄压网板20上的网孔为直径5mm的圆孔，圆孔间隔3mm均匀分布，泄压网板20上方设置横向限位档12和纵向限位档13。
这种优化改进设计，在内部燃弧故障时，折叠泄压网板20对高温高压气体缓冲冷却，同时，网孔孔径及布置密度经过多次模拟***实验，验证了泄压板21能够被顶开，又能够阻挡较大高温熔融金属颗粒。达到内部燃弧防护目的，横向限位档12和纵向限位档13确保折叠泄压网板20不被压力顶飞。
上述方案改进适用于3150A规格的产品，但对于4000A规格的产品在散热性能上还有不足。
现有技术的柜体为了达到内部燃弧防护等级要求，柜体采取全封闭金属结构，当然柜体侧边及泄压板21仍然会设置部分拉伸孔16用于换气。这种设计没有考虑通风散热的需要，不能满足大容量开关设备满容量运行时需要的通风散热条件，由于高压开关柜大电流的结构设计要求与内部燃弧防护的结构设计要求在某些方面是相互对立的，很难做到两者的兼备和协调统一：内部燃弧防护要求产品结构相对密封，阻止电弧从柜***出；温升试验要求开关柜结构具备通风条件，外部冷空气流入柜内时风阻小，能很好地进行热交换。
针对4000A规格的产品在3150A规格的产品基础之上，做了进一步又换，具体方案为在柜体的侧边底部设置有风道口17，一般设置在侧边拉伸孔16位置，所述风道口17的上侧边通过铰链连接活动挡板18，所述风道口17的下侧边倾斜设置有支撑板19，所述支撑板19上设有凸起，所述凸起卡住活动挡板18的下侧边，所述活动挡板18和支撑板19均设置在柜体内侧；在柜体内部的断路器室2的底部设置有两组风机15，其中一组风机15正对风道口17设置，另一组风机15向下倾斜向风道口17设置，另一组风机15也可以垂直设置在断路器室2的底部，向上吹气；在柜体内部的母线室4的顶端垂直设置有一组风机15，这组风机设置在断路器室2和母线室4上方的泄压板21的中间；每组分机可以设置3个风机。活动挡板18在正常工作状态下为风机15提供进风口，发生燃弧***后，被压力挤压闭合，阻挡高温熔融金属颗粒。工作时，正对风道口17设置的一组风机15向内部抽气，一部分冷空气进入至出线室3通过出线室3顶部泄压板21排出，另一部分冷空气通过母线室4与出线室3中间的隔板22，隔板22上有通孔，进入至母线室4，通过母线室4顶部泄压板21排出或被母线室4顶部垂直设置的一组风机15抽出，向下倾斜向风道口17设置的一组风机15向内部抽气，冷空气通过断路器室2顶部泄压板21排出，也可以通过垂直设置向上吹送冷空气。
这种优化设计方案，在正常运行时，开关柜内外部气压相等，风道***动挡板18处于打开状态，空气流对断路器等设备进行风冷，一旦开关柜发生内部燃弧故障，电弧导致柜内气体膨胀，柜内产生的高压气体推动活动挡板18自动关闭，阻止电弧从风道口17喷射出来，转而通过开关柜的顶部泄压通道进行泄压。
现有技术为了确保柜体门的强度均采用多个旋钮，替代常规开关柜的单点门锁，强度得到提高，但操作不便利，非常费力麻烦，操作用时长。本发明的方案采用带有多点锁扣的高强度锁条，操作简单轻便，强度高。
现有技术为了确保柜体整体强度在柜的后封板全部采用金属螺栓固定，检修时须两个人协同进行拆卸，很不方便。本发明的方案在后封板一边采用转机方式，另一边采用金属螺栓固定，单个人就可方便拆卸，操作简便，省时省力，安全可靠。
Claims (6)
1.IAC级大电流高压开关柜,包括柜体，所述柜体的顶部设置有泄压板，所述泄压板的一侧边通过铰链与柜体顶部连接，其特征在于：所述柜体的侧边底部设置有风道口，所述风道口的上侧边通过铰链连接活动挡板，所述风道口的下侧边倾斜设置有支撑板，所述支撑板上设有凸起，所述凸起卡住活动挡板的下侧边，所述活动挡板和支撑板均设置在柜体内侧；所述泄压板下方设置有泄压网板，所述泄压网板上方设置有限位档条，所述泄压网板上设置有网孔。
2.如权利要求1所述的IAC级大电流高压开关柜,其特征在于：在柜体内部的断路器室的底部设置有两个或两组风机，其中一个或一组风机正对风道口设置，另一个或一组风机向下倾斜向风道口设置；在柜体内部的母线室的顶端垂直设置有一个或一组风机。
3.如权利要求1或2所述的IAC级大电流高压开关柜,其特征在于：所述泄压网板为折叠网板结构。
4.如权利要求3所述的IAC级大电流高压开关柜,其特征在于：所述泄压网板上的网孔为直径5mm的圆孔，圆孔间隔3mm均匀分布。
5.如权利要求4所述的IAC级大电流高压开关柜,其特征在于：所述柜体上的门锁采用带有多点锁扣的高强度锁条。
6.如权利要求5所述的IAC级大电流高压开关柜,其特征在于:所述柜体的后封板一边采用转机方式，另一边采用金属螺栓固定。
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