CN112086897A - 开关柜及开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开关柜及开关设备，包括：前柜、前气箱、后气箱、后柜和电缆室；其中，前气箱为L型气箱，后气箱为长方形气箱，后气箱设置于前气箱的拐角处，并通过上下连接板及连接组件固定为一个整体；前气箱包括第一母线室和断路器室，后气箱包括第二母线室和连接气室，第一母线室和第二母线室均包括双层布置的母线锥。本发明可以减小开关柜的体积和占地面积，有效改善开关柜的温升问题。

Description

开关柜及开关设备

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其是涉及一种开关柜及开关设备。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备(Cubicle type Gas Insulated Switchgear，C-GIS)属于中压领域的配电设备，适用于7.2～40.5kV输配电***中以接受和分配电能，实现对电力***在正常运行和故障情况下实时控制、保护、测量、监视、通讯等功能；适用于电力、冶金、港口、建筑、化工、电气化铁道等场所作控制和保护之用，特别适应地下、高原、冻土、沿海、潮湿等恶劣环境条件下使用。

随着更多的用户对系列气体绝缘金属封闭开关设备的认可，该系列产品大量的使用与各种不同的场所和单母线***，近年来双母线接线方式使用气体绝缘金属封闭开关设备也越来越多，不管是单母线分段接线、双母线接线，主接线的拟定与设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定有关，尤其和其双母线接线结构设计有关，但是双母线接线存在以下缺点：(1)产品体积大，占地面积大，因此成本较高；(2)气箱由不锈钢板焊接而成，气箱内部产生的热量只有通过不锈钢板才能在不锈钢板的外表面与外界实现热量交换，而不锈钢板的导热率很低，通过不锈钢板传导出去的热量较少，因此，对气体绝缘开关设备、尤其是大电流设备的温升问题的解决尤为突出。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种开关柜及开关设备，可以在减小开关柜的体积和占地面积的同时有效改善开关柜的温升问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种开关柜，包括：前柜、前气箱、后气箱、后柜和电缆室；其中，前气箱为L型气箱，后气箱为长方形气箱，后气箱设置于前气箱的拐角处，并通过上下连接板及连接组件固定为一个整体；前气箱包括第一母线室和断路器室，后气箱包括第二母线室和连接气室，第一母线室和第二母线室均包括双层布置的母线锥。

在一种实施方式中，前柜包括：外壳、仪表室和低压室；外壳包括前门和前侧板；仪表室设置于前柜的上部，用于安装控制仪表及控制线；低压室设置于前柜的下部，低压室内部设置有三工位开关操动机构、断路器操动机构和二次元器件中的一种或多种。

在一种实施方式中，第一母线室设置于仪表室的后部，第二母线室设置于第一母线室的后部；第一母线室和第二母线室均包括：压力释放装置、连接铜排、三工位开关和导电连接法兰中的一种或多种；其中，第一母线室通过导电连接法兰与断路器室中的断路器相连接；第二母线室通过导电连接法兰与连接气室中的连接铜排相连接。

在一种实施方式中，断路器室设置于第一母线室的下方，包括：电流互感器、二次接线法兰、内锥插座、连接铜排、压力释放装置和断路器中的一种或多种。

在一种实施方式中，连接气室设置于第二母线室的正下方，包括：支撑绝缘子、连接铜排、密封法兰、密封圈、连接板和连接螺栓中的一种或多种；其中，连接气室与断路器室通过密封法兰和密封圈连接。

在一种实施方式中，后柜包括：顶盖、后侧板、后小门和后封板；后柜内部设置有三工位开关操动机构；后侧板、后小门和后封板组成泄压通道，用于将故障电弧从开关柜的顶部释放到柜外。

在一种实施方式中，电缆室设置于开关柜的中下部，包括：穿过电缆室的电缆、底架、侧板和电缆室前封板；电缆室与断路器室通过内锥插座相连接。

在一种实施方式中，第一母线室、第二母线室、断路器室和电缆室均包括泄压通道，且泄压通道之间相互独立。

在一种实施方式中，前柜为低压室，第一母线室、第二母线室、断路器室、连接气室、后柜和电缆室均为高压室。

第二方面，本发明实施例提供了一种开关设备，包括第一方面任一项提供的开关柜，还包括设置在第一母线和第二母线室上方的母线插接式电压互感器和/或母线插接式避雷器，用于进行母线的保护和计量。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的上述开关柜及开关设备，包括：前柜、前气箱、后气箱、后柜和电缆室；其中，前气箱为L型气箱，后气箱为长方形气箱，后气箱设置于前气箱的拐角处，并通过上下连接板及连接组件固定为一个整体；前气箱包括第一母线室和断路器室，后气箱包括第二母线室和连接气室，第一母线室和第二母线室均包括双层布置的母线锥。上述封闭开关柜采用双气箱结构的设计，前气箱为L型气箱，后气箱为长方形气箱，后气箱设置于前气箱的拐角处，从而能够充分利用开关柜内的空间，减小封闭开关柜的体积和占地面积，减少成本；同时，第一母线室和第二母线室均包括双层布置的母线锥，双层布置的母线锥体积较小、温升较低，从而能够进一步减小封闭开关柜的体积，并且有效改善封闭开关柜的温升问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种开关柜的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种开关柜的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种开关柜的正面示意图；

图4为本发明实施例提供的一种断路器触头的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种密封法兰的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种开关设备内部故障电弧释放示意图；

图7为本发明实施例提供的一种开关柜的拆分结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种前气箱的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种后气箱的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种进出线柜气室的连接结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种进出线柜气室的局部连接示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种进出线柜气室的局部连接示意图；

图13为本发明实施例提供的一种母联柜气室连接结构示意图；

图14为本发明实施例提供的一种母联柜气室的局部连接示意图；

图15为本发明实施例提供的另一种母联柜气室的局部连接示意图；

图16为本发明实施例提供的一种多互感器开关柜的结构示意图；

图17为本发明实施例提供的一种单母线开关柜结构示意图；

图18为本发明实施例提供的一种开关设备的结构示意图；

图19为本发明实施例提供的另一种开关设备的结构示意图。

图标：

1-前柜；2-第一母线室；3-第二母线室；4-断路器室；5-连接气室；6-后柜；7-电缆室；8-前气箱；9-后气箱；11-仪表室；12-低压室；13-第一三工位开关操动机构；14-断路器操动机构；15-前门；16-前侧板；21-第一压力释放装置；22-第一双层布置的母线锥；23-第一连接铜排；24-第一三工位隔离开关；25-第一导电连接法兰；26-第一电压互感器；31-第二压力释放装置；32-第二双层布置的母线锥；33-第二连接铜排；34-第二三工位隔离开关；35-第二导电连接法兰；36-第二电压互感器；37-母线插接式避雷器；41-电流互感器；42-二次接线法兰；43-内锥插座；44-第三连接铜排；45-压力释放装置；46-断路器；47-验电锥；461-断路器上接线端；462-断路器下接线端；463-鸭嘴触头；51-支撑绝缘子；52-第四连接铜排；53-密封法兰；54-密封圈；55-连接板；56-连接螺栓；61-顶盖；62-后侧板；63-后小门；64-第二三工位开关操动机构；65-后封板；71-电缆；72-底架；73-侧板；74-电缆室前封板；75-避雷器；91-封闭法兰。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，又称为一次接线或电气主***。电气主接线是发电厂、变电站电气部分的主体。主接线的拟定与设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定、运行可靠性、经济性以及电力***的稳定性和调度灵活性等密切相关；电气主接线的基本接线形式分为有母线接线和无母线接线，有母线接线包括：单母线分段接线、双母线接线等。

单母线分段接线就是将一段母线用断路器分为两段，其优点在于接线简单清晰、设备少、投资小、运行操作方便且有利于扩建等，缺点是母线故障或检修时要造成部分回路停电、可靠性和灵活性较差；当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，必须断开母线的全部电源。当电源容量较大和出线数目较多，尤其是单回路供电的用户较多时，其缺点更加突出。

双母线接线就是将工作线、电源线和出线通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组母线上，且两组母线都是工作线，而每一回路都可通过母线联络断路器并列运行。与单母线相比，双母线的优点是供电可靠性大，可以轮流检修母线而不使供电中断，当一组母线故障时，只要将故障母线上的回路倒换到另一组母线，就可迅速恢复供电，另外还具有调度、扩建、检修方便的优点；其缺点是每一回路都增加了一组隔离开关，使配电装置的构架及占地面积、投资费用都相应增加；同时由于配电装置的复杂，在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作，人工操作，费时费力。尤其当母线故障时，须短时切除较多的电源和线路，对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的。双母线接线是根据单母线接线的缺点提出来的，双母线接线其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母联断路器并联运行。

现有的气体绝缘金属封闭开关设备属于中压领域的配电设备，电压等级一般为7.2～40.5kV，电流等级一般分为630A、1250A、2000A、2500A，气箱由不锈钢板焊接而成，一次通流部分封装在密闭的气室内，气室内部充相对气压为0.02～0.05兆帕，气体一般为纯净SF6气体、压缩空气、压缩N2、压缩CO2、CF4、C-C4F8、C3F8、C2F6、CF3I，以及SF6与上述气体的混合气体，系列气体绝缘金属封闭开关设备适用于7.2～40.5kV输配电***中以接受和分配电能，实现对电力***在正常运行和故障情况下实时控制、保护、测量、监视、通讯等功能；适用于电力、冶金、港口、建筑、化工、电气化铁道等场所作控制和保护之用，特别适应地下、高原、冻土、沿海、潮湿等恶劣环境条件下使用。随着更多的用户对系列气体绝缘金属封闭开关设备小型化、免维护要求的认可，该系列产品大量的使用与各种不同的场所和单母线***，近年来双母线接线方式使用气体绝缘金属封闭开关设备的项目也越来越多，不管是单母线分段接线、双母线接线，主接线的拟定与设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定有关，尤其和其双母线接线结构设计有关，但是双母线接线具有以下缺点：

(1)产品体积大，现有的双母线开关柜，外形尺寸为：2855(长)×600/800(宽)×2870(高)，其占地面积较大，投资费用较高，气箱部分焊接为一整体，造成气箱体积大，搬运困难，为了元器件安装方便，断路器室侧面有开孔，产品并柜运行后，维护不便。

(2)未实现电动操作，运行不安全；现有开关柜的隔离/接地开关未实现电动操作；断路器、电缆室的压力释放通道不符合相关标准和用户要求，高温高压的气体不能从柜顶释放，尤其影响相邻的开关柜之间的安全运行。

(3)操作费时费力；以包括8台出线柜，2台进线柜，1台母线联络柜的双母线供电***为例，任何一段母线出现故障时，涉及的电源和线路必须在短时间内切除，如果使用人工操作，费时费力，效率较低，容易发生误操作，在短时间内无法实现快速切除故障和及时送电。

(4)温升问题；开关柜是将母线、三工位开关、断路器、电流互感器等元器件密封于气室中，为了防止气体的泄漏，一次导电部分和绝缘气体完全封闭在密封的气室中，气室的防护等级一般为IP65～IP67，气室之间以及气室对外部很难发生依靠气体对流的方式将发热部件的热量带走；为了满足耐腐蚀和高强度的要求，气箱由不锈钢板焊接而成，气箱内部产生的热量只有通过不锈钢板才能在不锈钢板的外表面与外界实现热量交换，而不锈钢板的导热率很低，通过不锈钢板传导出去的热量较少，因此，对气体绝缘开关设备、尤其是大电流设备的温升问题的解决尤为突出。

(5)断路器、电缆室的压力释放通道不符合相关标准和用户要求，高温高压的气体不能从柜顶释放，影响开关柜的运行安全和操作维护者的人身安全。

基于此，本发明实施例提供的一种开关柜及开关设备，可以在减小开关柜的体积和占地面积的同时有效改善开关柜的温升问题，同时保证压力释放通道符合相关标准和用户要求，确保开关设备的安全运行和操作维护者的人身安全。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种开关柜进行详细介绍，参见图1所示的一种开关柜的结构示意图，示意出开关柜包括：前柜1、前气箱8、后气箱9、后柜6和电缆室7；其中，前气箱8为L型气箱，后气箱9为长方形气箱，后气箱9设置于前气箱8的拐角处，并通过上下连接板及连接组件固定为一个整体；前气箱8包括第一母线室2和断路器室4，后气箱9包括第二母线室3和连接气室5，第一母线室2和第二母线室3均包括双层布置的母线锥。

在一种实施方式中，前柜1、第一母线室2、第二母线室3、断路器室4、连接气室5、后柜6和电缆室7可以通过螺栓连接为一个整体；前气箱8、后气箱9均由不锈钢板焊接而成；前气箱8焊接为一个L型的气箱，包括第一母线室2和断路器室4，第一母线室2和断路器室4之间可以用不锈钢钢板和安装于不锈钢钢板上的导电连接法兰隔开，形成两个独立的隔室；后气箱9焊接为一个长方形气箱，包括第二母线室3和连接气室5，第二母线室3和连接气室5之间同样可以用不锈钢钢板和安装于不锈钢钢板上导电连接法兰隔开，形成两个独立的隔室；后气箱9放置于前气箱8的L型的拐弯处，并通过上下连接板及连接组件(诸如连接螺栓)固定为一个整体，前气箱8、后气箱9组合形成第一母线室2、第二母线室3、断路器室4和连接气室5。

本发明实施例提供的上述开关柜采用双气箱结构的设计，前气箱为L型气箱，后气箱为长方形气箱，后气箱设置于前气箱的拐角处，从而能够充分利用开关柜内的空间，减小开关柜的体积和占地面积，减少成本；同时，第一母线室和第二母线室均包括双层布置的母线锥，双层布置的母线锥体积较小、温升较低，从而能够进一步减小开关柜的体积，并且有效改善开关柜的温升问题。

为了便于理解，本发明实施例还提供了一种具体的开关柜，参见图2所示的另一种开关柜的结构示意图，示意出开关柜包括：前柜1、第一母线室2、第二母线室3、断路器室4、连接气室5、后柜6和电缆室7。其中，前柜1为低压室，第一母线室2、第二母线室3、断路器室4、连接气室5、后柜6和电缆室7均为高压室。

参见图2所示，前柜1包括：外壳、仪表室11和低压室12；外壳包括前门15和前侧板16；仪表室11设置于前柜1的上部，用于安装控制仪表及控制线；低压室12设置于前柜1的下部，内部设置有第一三工位开关操动机构13、断路器操动机构14和二次元器件中的一种或多种。

前柜1属于低压二次室，为一个独立的隔室。进一步，本发明实施例还提供了一种开关柜的正面示意图，参见图3所示，示意出前门15。

第一母线室2设置于仪表室11的后部，第二母线室3设置于第一母线室2的后部；第一母线室2包括：第一压力释放装置21、第一双层布置的母线锥22、第一连接铜排23、第一三工位隔离开关24和第一导电连接法兰25中的一种或多种；第二母线室3包括：第二压力释放装置31、第二双层布置的母线锥32、第二连接铜排33、第二三工位隔离开关34和第二导电连接法兰35中的一种或多种；其中，第一母线室2通过第一导电连接法兰25与断路器室4中的断路器46相连接；第二母线室3通过第二导电连接法兰35与连接气室5中的第四连接铜排52(即导电铜排)相连接。第一母线室2构成开关柜的单母线，第一母线室2、第二母线室3并列排布构成开关柜的双母线。

断路器室4设置于第一母线室2的下方，包括：电流互感器41、二次接线法兰42、内锥插座43、第三连接铜排44、压力释放装置45和断路器46中的一种或多种。为便于理解，本发明实施例还提供了一种断路器触头的结构示意图，参见图4所示，示意出断路器46包括断路器上接线端461、断路器下接线端462以及鸭嘴触头463。

连接气室5设置于第二母线室3的正下方，包括：支撑绝缘子51、第四连接铜排52、密封法兰53、密封圈54、连接板55和连接螺栓56中的一种或多种；根据设计方案的不同，可以通过密封法兰53和密封圈54将断路器室4、连接气室5连通为一个独立的隔室。具体的，本发明实施例还提供了一种密封法兰的结构示意图，参见图5所示。

后柜6包括：顶盖61、后侧板62、后小门63和后封板65；后柜6内部设置有第二三工位开关操动机构64；为了便于第二三工位开关操动机构64的操作，在后封板65上设置了后小门63；后侧板62、后小门63和后封板65组成泄压通道，用于将故障电弧从开关柜的顶部释放到柜外。

电缆室7设置于开关柜的中下部，包括：穿过电缆室的电缆71、底架72、侧板73和电缆室前封板74；电缆室7与断路器室4通过内锥插座43相连接。

参见图6所示的一种开关柜内部故障电弧释放示意图，前柜1在第一母线室2、断路器室4和电缆室封板的防护下，为一个独立的隔室，各高压室产生的内部故障电弧无法到达前柜1，前柜1及前门15不会受到内部故障产生电弧的冲击，从而能够满足防止内部故障电弧的要求，保证设备运行安全和人身安全。

后柜6的后侧板62、后小门63及后封板65为泄压通道的组成部分，顶盖61在内部故障产生电弧的冲击下可以自动打开，后封板65可以增加开关柜抗内部故障电弧的能力，保证设备和人身安全，在后封板65上设置后小门63，同样可以增加开关柜抗内部故障电弧的能力，保证操作者的人身安全。

电缆室7内部故障产生的电弧无法到达前柜1，电缆室7与后柜6相连通，内部故障产生的电弧通过后柜6，后柜6的顶盖61可以在内部故障产生电弧的冲击下自动打开，因此内部故障产生的电弧可以从后柜6的顶部释放，从而保证设备和人身安全。

此外，柜体各侧板、封板均可以采用敷铝锌钢板折弯后用螺栓拴接而成，开关柜的前后门、后封板可以采用普通钢板折弯焊接喷涂而成，各侧板、封板构成开关柜的外壳，具有极强的抗内部故障电弧的能力，可以保证设备和人身安全。

第一母线室2、第二母线室3、断路器室4的压力释放装置是各气室压力的安全保障，其功能类似于安全阀。压力释放装置的防爆膜在低于气室一定数值的实际压力下可以***，以保护各气室本身不受压力的损伤；第一母线室2、第二母线室3产生内部电弧时，高温高压的气体可以直接分别通过第一压力释放装置21、第二压力释放装置31在各自的顶部安全释放；断路器室4产生内部电弧时，高温高压的气体可以通过压力释放装置45安全释放，高温高压的气体可以在后柜6泄压通道的导流下，全部从开关柜顶部安全释放，从而保证第一母线室2、第二母线室3、断路器室4和电缆室7的泄压通道是相互独立的，不影响开关柜相互独立的隔室之间的运行，更加安全可靠。

本发明实施例提供的上述开关柜采用双气箱结构的设计，前气箱为L型气箱，后气箱为长方形气箱，后气箱设置于前气箱的拐角处，从而能够充分利用开关柜内的空间，减小开关柜的体积和占地面积，减少成本；同时，第一母线室和第二母线室均包括双层布置的母线锥，双层布置的母线锥体积较小、温升交低，从而能够进一步减小开关柜的体积，并且有效改善开关柜的温升问题；此外，各隔室通过合理的设计布局和连通，保证开关设备产生内部电弧时，高温高压的气体在压力释放通道的导流下全部从柜顶释放，能够保证人生安全；同时保证第一母线室2、第二母线室3、断路器室4、后柜6和电缆室7具有相互独立的泄压通道，不影响开关柜相互独立的隔室之间和相邻的开关柜之间的安全运行。

进一步，本发明实施例还提供了一种开关柜的拆分结构，参见图7所示的一种开关柜的拆分结构示意图，示意出开关柜包括：前柜1、第一母线室2、第二母线室3、断路器室4、连接气室5、后柜6、电缆室7、前气箱8和后气箱9。

前气箱8焊接为一个L型的气箱，包括第一母线室2和断路器室4，第一母线室2和断路器室4之间可以用不锈钢钢板和安装于不锈钢钢板上的导电连接法兰隔开，形成两个独立的隔室；后气箱9焊接为一个长方形气箱，包括第二母线室3和连接气室5，第二母线室3和连接气室5之间同样可以用不锈钢钢板和安装于不锈钢钢板上导电连接法兰隔开，形成两个独立的隔室；后气箱9放置于前气箱8的L型的拐弯处，并通过上下连接板55及连接螺栓56固定为一个整体。

为便于理解，本发明实施例还提供了一种前气箱的结构示意图和一种后气箱的结构示意图，参见图8所示的一种前气箱的结构示意图，图8左侧为前气箱8的侧视图，图8右侧为前气箱8的主视图，示意出前气箱8焊接为一个L型的气箱，通过密封法兰53与后柜6相连。

参见图9所示的一种后气箱的结构示意图，图9左侧为后气箱9的侧视图，图9右侧为后气箱9的主视图，示意出后气箱9焊接为一个长方形的气箱，通过封闭法兰91与前气箱相连接。

本发明实施例所提供的开关柜，其结构与各部分之间的连接方式和前述实施例相同，为简要描述，该实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

考虑到在实际应用中需要满足不同的设计要求，基于此，本发明实施例提供的开关柜可以通过不同器件的灵活组合和安装来满足不同的性能要求，参见图10所示的一种进出线柜气室的连接结构示意图，示意出断路器46的断路器上接线端461分别通过第一导电连接法兰25和第二导电连接法兰35与第一母线室2的第一三工位隔离开关24和第二母线室3的第二三工位隔离开关34的下端相连接，第四连接铜排52(即导电铜排)通过竖置的密封法兰53；断路器46的断路器下接线端462与电流互感器41连接并延伸到内锥插座43，电缆71通过内锥插座43接受电流送至双母线或把电流输送到其他设备，从而构成进/出线柜的设计方案。

具体的，本发明实施例还提供了一种进出线柜气室的局部连接示意图，参见图11所示的一种进出线柜气室的局部连接示意图，示意出第四连接铜排52通过竖置的密封法兰53，第二母线室3与连接气室5之间通过密封圈54和第二导电连接法兰35相连接。

进一步，本发明实施例还提供了另一种进出线柜气室的局部连接示意图，参见图12所示的另一种进出线柜气室的局部连接示意图，进一步示意出第四连接铜排52通过竖置的密封法兰53。

此外，本发明实施例还提供了一种母联柜气室连接结构，参见图13所示的一种母联柜气室连接结构示意图，示意出：断路器46的断路器上接线端461通过第一导电连接法兰25与第一母线室2的第一三工位隔离开关24相连接，断路器46的断路器下接线端462与电流互感器41连接，并延伸至第四连接铜排52，第四连接铜排52通过横置的密封法兰53，与第二母线室3的第二导电连接法兰35连接，并延伸至第二三工位隔离开关34，从而构成母联柜的设计方案。

具体的，本发明实施例还提供了一种母联柜气室的局部连接示意图，参见图14所示的一种母联柜气室的局部连接示意图，示意出第四连接铜排52通过横置的密封法兰53，与第二母线室3的第二导电连接法兰35连接，并延伸至第二三工位隔离开关34。

进一步，本发明实施例还提供了另一种母联柜气室的局部连接示意图，参见图15所示的另一种母联柜气室的局部连接示意图，进一步示意出第四连接铜排52通过竖置的密封法兰53。

为了开关柜满足电气主***各种设计方案的要求，并满足相关标准要求和用户要求，可以依据开关柜电流的大小及功能要求，安装多个电流互感器41，构成多互感器结构，具体可以参见图16所示的一种多互感器开关柜的结构示意图，示意出该开关柜包括：前柜1、第一母线室2、第二母线室3、断路器室4、连接气室5、后柜6和电缆室7，其中，断路器室4包括多个电流互感器41。

此外，对于前述开关柜，本实施例还可以根据电气主***设计方案的要求，拆去后气箱9，在多数元器件不变的情况下，同样满足单母线***的要求，形成单母线系列开关柜。具体参见图17所示的一种单母线开关柜结构示意图，示意出该开关柜包括前柜1、第一母线室2、断路器室4、后柜6和电缆室7。

可以理解的是，上述实施例中开关柜的结构仅为示例性的，在此不做限制。

本发明实施例提供的开关柜，可以使气体绝缘金属开关柜占地面积减少、投资费用减少，隔离/接地开关实现电动操作及自动化控制，因此可以在短时间内实现快速切除故障和及时送电。具体的，本实施例提供的开关柜利用双层布置母线锥解决气体绝缘金属封开关柜温升问题，使双母线任意一条母线温升低，体积小，双层布置的母线锥可根据电流大小设计为单层母线锥，母线锥采用标准化部件(2#锥)，使开关柜通用性更强，扩展更方便；其次，采用组合式双气箱，每个气箱设置两个气室，易于各气箱零部件的加工和气箱的整体焊接，组合式双气箱的四个气室通过组合和连接，使结构设计方案灵活多变，既满足双母线气体绝缘金属封闭开关设备各种设计方案的要求，也满足单母线气体绝缘金属封闭开关设备各种设计方案的要求，气箱通用化、标准化程度高；同时，利用密封法兰改善了气体绝缘金属封闭开关设备气箱间各气室的连接问题，使开关柜各气室间的连接安全可靠，即保证了各相铜排的可靠连接，又要保证三相铜排的电气间隙，结构简单，成本低廉，开关柜易于装配和长距离运输，该密封法兰的设置不仅适用于双母线各气箱的连接，同样适用于特殊方案的开关柜的柜间母线连接；此外双母线断路器采用模块化结构和鸭嘴式触头***式的柔性连接，使断路器的装配、更换更简单，有效的降低装配成本和减小开关柜的外形尺寸；最后，各元器件通过有效的组合和安装，保证各隔室的元器件安装方便，满足各自性能的要求，同时满足开关柜各种设计方案的要求，各隔室通过合理的设计布局和连通，保证开关柜产生内部电弧时，高温高压的气体在压力释放通道的导流下全部从柜顶释放，不伤及人员；同时保证断路器室、母线室、电缆室的泄压通道是相互独立的，不影响开关柜相互独立的隔室之间和相邻的开关柜之间的安全运行。

对于前述开关柜，本发明实施例提供了一种开关设备，包括开关柜，还包括设置在第一母线室和第二母线室上方的母线插接式电压互感器和/或母线插接式避雷器，用于进行母线的保护和计量。

参见图18所示的一种开关设备的结构示意图，示意出该开关设备包括：前柜1、第一母线室2、第一电压互感器26、第二母线室3、断路器室4、验电锥47、连接气室5、后柜6、电缆室7和避雷器75，其中，第一电压互感器26可以是母线插接式电压互感器，设置于第一母线室2的上方，避雷器75可以设置于电缆室内。

参见图19所示的另一种开关设备的结构示意图，示意出该开关设备包括：前柜1、第一母线室2、第二母线室3、第二电压互感器36、母线插接式避雷器37、断路器室4、验电锥47、连接气室5、后柜6、电缆室7和避雷器75。其中，第二电压互感器36和母线插接式避雷器37可以安装于第二母线室3上方，避雷器75可以设置于电缆室内。

可以理解的是，图18和图19所示的开关设备中的开关柜其结构与前述开关柜实施例相同，本实施例未提及之处可参考前述开关柜实施例。

本发明实施例提供的上述开关设备具有以下有益效果：

(1)可以有效的利用开关设备的空间，在完成设计功能的基础上，减小开关设备的外形尺寸，有效解决了开关设备配电装置的构架及占地面积大、投资费用增加的问题；

(2)组合式双气箱结构的设计，在开关设备外形尺寸、气箱尺寸基本不变的情况下，设计方案灵活多变，满足单母线/双母线气体绝缘金属封闭开关设备各种设计方案的要求；

(3)各元器件通过有效的组合和安装，保证各隔室的元器件安装方便，满足各自性能的要求，同时满足开关设备各种设计方案的要求，形成系列化、标准化、模块化的产品，有效的降低加工、制造和装配成本；

(4)三工位开关和断路器均采用电动操作机构，在改变运行方式倒闸操作时采用远程控制电动操作，并实现自动化控制，当母线故障时，利用自动化控制程序在短时间内切除较多的电源和线路；三工位开关为侧装旋转式结构，操作简单，运行可靠，体积小，可有效减少开关设备宽度，使开关设备宽度系列化(一般为600/800mm)；

(5)双层布置的母线锥为通用的标准化部件(2#锥)，使双母线任意一条母线温升低，体积小，双层布置的母线锥可根据电流大小改为单层母线锥，母线锥采用标准化部件(2#锥)，使开关设备通用性更强，扩展更方便；

(6)双母线断路器采用模块化结构和触头***式的柔性连接，使断路器的装配、更换更简单，有效的降低装配成本和减小开关设备的外形尺寸；

(7)各隔室通过合理的设计布局和连通，保证开关设备产生内部电弧时，高温高压的气体在压力释放通道的导流下全部从设备顶部释放，不伤及人；同时保证断路器室、母线室、电缆室的泄压通道是相互独立的，不影响开关设备相互独立的隔室之间和相邻的开关设备之间的安全运行；

(8)密封法兰的设计方案和连接铜排的设计方案，即保证了铜排的可靠连接，又要保证三相导电铜排的电气间隙，连接密封可靠，结构简单，成本低廉，开关设备易于装配和长距离运输，不仅适用于双母线各气箱的连接，同样适用于柜间的母线连接；

(9)实际的工程应用中，方案灵活多变，易于选用和组合，系列方案组合后通用化、标准化程度高，有利于组织工程设计和批量生产和装配。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种开关柜，其特征在于，包括：前柜、前气箱、后气箱、后柜和电缆室；其中，所述前气箱为L型气箱，所述后气箱为长方形气箱，所述后气箱设置于所述前气箱的拐角处，并通过上下连接板及连接组件固定为一个整体；

所述前气箱包括第一母线室和断路器室，所述后气箱包括第二母线室和连接气室，所述第一母线室和所述第二母线室均包括双层布置的母线锥。

2.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述前柜包括：外壳、仪表室和低压室；

所述外壳包括前门和前侧板；

所述仪表室设置于所述前柜的上部，用于安装控制仪表及控制线；

所述低压室设置于所述前柜的下部，所述低压室内部设置有三工位开关操动机构、断路器操动机构和二次元器件中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的开关柜，其特征在于，所述第一母线室设置于所述仪表室的后部，所述第二母线室设置于所述第一母线室的后部；

所述第一母线室和所述第二母线室均包括：压力释放装置、连接铜排、三工位开关和导电连接法兰中的一种或多种；其中，所述第一母线室通过所述导电连接法兰与所述断路器室中的断路器相连接；所述第二母线室通过所述导电连接法兰与所述连接气室中的连接铜排相连接。

4.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述断路器室设置于所述第一母线室的下方，包括：电流互感器、二次接线法兰、内锥插座、连接铜排、压力释放装置和断路器中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述连接气室设置于所述第二母线室的正下方，包括：支撑绝缘子、连接铜排、密封法兰、密封圈、连接板和连接螺栓中的一种或多种；其中，所述连接气室与所述断路器室通过所述密封法兰和所述密封圈连接。

6.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述后柜包括：顶盖、后侧板、后小门和后封板；

所述后柜内部设置有三工位开关操动机构；

所述后侧板、所述后小门和所述后封板组成泄压通道，用于将故障电弧从所述开关柜的顶部释放到柜外。

7.根据权利要求4所述的开关柜，其特征在于，所述电缆室设置于所述开关柜的中下部，包括：穿过所述电缆室的电缆、底架、侧板和电缆室前封板；所述电缆室与所述断路器室通过所述内锥插座相连接。

8.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述第一母线室、所述第二母线室、所述断路器室和所述电缆室均包括泄压通道，且所述泄压通道之间相互独立。

9.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述前柜为低压室，所述第一母线室、所述第二母线室、所述断路器室、所述连接气室、所述后柜和所述电缆室均为高压室。

10.一种开关设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的开关柜，还包括设置在第一母线和第二母线室上方的母线插接式电压互感器和/或母线插接式避雷器，用于进行母线的保护和计量。

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