CN203895828U - 一种环网开关设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种环网开关设备，包括一柜体，在柜体内分隔为电缆室、断路器室、主开关室、母线室、低压控制室；电缆室设置在柜内下部；断路器室内安装有断路器，主开关室内安装有三工位负荷开关，接入电缆与断路器底部引入端连接，电流流经断路器，最终从断路器顶部的终端流出，进入负荷开关；母线室布置在主开关室的上部，在母线室中的负荷开关的主母线连接在一起并贯穿整排开关柜；低压控制室内设置有带位置指示器的弹簧操动机构和机械联锁机构，与主开关室的负荷开关相连。该开关设备将负荷开关与断路器组合设计，具有高电压大电流短路保护能力，也具有较高的绝缘水平，整体结构简单而且维护方便，具有小型化、组合化、价格便宜的优点。

Description

一种环网开关设备

技术领域

本实用新型涉及一种交流高压开关设备，具体地说涉及一种高压环网开关设备，适用于城区配电站或大楼用户配电室使用。

背景技术

开关柜分高压、低压。高压有环网柜、中置柜、GG1A等。所谓环网开关设备就是每个配电支路设一台开关柜(出线开关柜)，这台开关柜的母线同时就是环形干线的一部分。就是说，环形干线是由每台出线柜的母线连接起来共同组成的。每台出线柜就叫“环网柜”。实际上单独拿出一台环网柜是看不出“环网”的含义的。这些环网柜都不大，因而环网柜的高压开关一般不采用结构复杂的断路器而采取结构简单的带高压熔断器的高压负荷开关。也就是说，环网柜中的高压开关一般是负荷开关。环网柜是用负荷开关操作正常电流，而用熔断器切除短路电流，这两者结合起来取代了断路器，当然这只能局限在一定容量内。

断路器，既可用于在正常情况下接通和断开电路，在电力***中由于一些场合电压高，电流大，又可用于切除短路故障电流，因此其同时承担着控制和保护的双重任务，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。断路器由于具有合闸/分闸功能以及良好的绝缘特性，比熔断器根据有大电流保护的优势。

目前，国外许多公司在生产空气环网开关柜的同时，大力发展六氟化硫(SF₆)环网开关柜，选用负荷开关加熔断器结构型式作为变压器回路保护，但没有见采用大容量断路器保护的。

发明内容

为此本实用新型的目的是提供一种整体结构简单而且维护方便的环网开关设备，一种适合于12千伏户内交流高压电的六氟化硫环网开关设备。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种环网开关设备，包括一柜体，在柜体内分隔为电缆室、断路器室、主开关室、母线室、低压控制室几部分。电缆室设置在柜内下部，在电缆室内有接入电缆和下接地开关；断路器室内安装有断路器，主开关室内安装有三工位负荷开关，接入电缆与断路器底部引入端连接，电流依次流经开关联动装置、动态接触器、静态接触器，最终从断路器顶部的终端流出，断路器顶部的终端连接在负荷开关的下方接线铜排上；母线室布置在主开关室的上部，在母线室中的负荷开关的主母线连接在一起并贯穿整排开关柜，母线连接起来共同组成环形干线；低压控制室内设置有带位置指示器的弹簧操动机构和机械联锁机构，与主开关室的负荷开关相连。

进一步讲，负荷开关与断路器之间有机械联锁装置，当断路器合闸状态下负荷开关不能分闸，只有负荷开关合闸后断路器才能进行合闸。

进一步讲，断路底部引入端通过电流互感器连接电缆。

进一步讲，断路器的开关联动装置为一电磁体结构，引入端电流流经电磁体，电流能磁化电磁体，电磁体产生的磁力随电流的增强而增强，当电流跃升到危险水平时，电磁体会产生足够大的磁力，拉动一根与动态接触器相连的金属杆，使动态接触器倾斜并离开静态接触器，继而切断电路。

或者，断路器的开关联动装置为一双金属条结构，当电流足够大时，金属条在高电流下自行弯曲，继而带动动态接触器离开静态接触器。

或者，断路器为一接地故障断路器，接地故障断路器不断监测电路中零线和火线上的电流，一切正常时，两条线上的电流应当完全相同；一旦火线直接接地，接地故障断路器立即切断电路。

进一步讲，主接地开关装在负荷开关里，负荷开关设有合闸、分闸、接地三个工作位置，接地开关动触头为双刀型，接地触头连在负荷开关的接地铜排上，负荷开关的下静触头连接在下出线座上，上静触头连接在上出线座上；当负荷开关合、分闸时，接地开关处于分闸位置；当接地开关合、分闸时，负荷开关处于分闸位置。

进一步讲，负荷开关为SF₆绝缘开关，负荷开关的外壳由环氧树脂浇注而成，在负荷开关的内部充有SF₆气体，在开关外壳的后部设有泄压通道，在负荷开关前面板上设有观察孔、设有SF₆气体密度仪。

进一步讲，低压控制室还装有辅助触点、跳闸线圈、紧急跳闸机构、带电显示器、钥匙锁和电动操作装置，还装设控制回路、计量仪表和保护继电器。

进一步讲，电缆室内还有避雷器；所述避雷器的结构为：依次连接的接地线、引下线和接闪器，接闪器的下端设置与雷云检测电路连接的感应环。

该环网开关设备将负荷开关与断路器组合，具有大电流过流保护能力，具有安全可靠、安装容易、少维护或免维护、体积小、经济效益显著等优点。而且采用的技术先进，其技术指标与国外工业发达国家相比，毫不逊色；所有零部件均可实现国产化。与国外同类型环网开关柜相比，经仔细测算价格只需80％～90％。根据用户对柜型的选择，还可以可排出电缆进线柜、电缆出线柜、母线连接柜、计量柜等七种类型，主要方案可列出三十多种方案供用户选择。

附图说明

图1所示为环网开关设备的左侧剖视结构图；

图2所示为环网开关柜的主视图；

图3a所示为负荷开关的合闸及接地开关的分闸状态图；

图3b所示为负荷开关的分闸及接地开关的分闸状态图；

图3c所示为负荷开关的分闸及接地开关的合闸状态图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体说明本实用新型。

该环网开关设备是以空气绝缘或SF₆绝缘负荷开关作为主开关，而整柜采用气体的环网开关柜，适用于配电自动化的既紧凑又可扩充的金属封闭开关设备。环网开关柜适用于额定电压12kV、额定频率50Hz三相交流的环网供电或双幅射供电***中作为电路的控制和保护装置，适用于装入箱式变电站，可使用于城区配电站或大楼用户的配电室，用以提高环网供电的可靠性。

该环网开关设备是采用负荷开关与断路器相组合来保护变压器的配电装置，一般由三个间隔组成，即两个环缆进出间隔和一个变压器回路间隔。当供电线路出现故障时，环网间隔的开关能保证及时恢复向变压器回路供电，从而提高了供电的可靠性和利用率。

如图1、2所示，环网开关设备主要由柜体1以及位于柜体内的电器元件包括负荷开关、断路器、接地开关、母线、电缆插接件等组成。柜体内依靠骨架或隔板分隔而成电缆室2、断路器室3、主开关室4、母线室5、低压控制室6等部分。柜内主要元件与门，隔板之间设有联锁装置，以达到“五防”要求。环网开关柜结构布局一般采用柜的上部为开关室，中下部为电缆室和其它元器件室。电缆室2设置在开关柜的下部，在电缆室内有接入电缆，避雷器和下接地开关等。断路器室3中安装有断路器31，电流互感器32和带电传感器33。主开关室4内安装有三工位负荷开关41，负荷开关的外壳是由环氧树脂浇注而成的，在负荷开关的内部充有六氟化硫气体，在开关外壳的后部设有泄压通道，在负荷开关上设有观察孔，可以观察触头所处位置，设有六氟化硫气体密度仪，可以实现气体泄漏的有效监控。母线室5布置在环网开关柜的上部，在母线室中的负荷开关的主母线连接在一起并贯穿整排开关柜，母线连接起来共同组成环形干线。低压控制室6内设置有带位置指示器的弹簧操动机构和机械联锁机构；低压控制室还装有辅助触点、跳闸线圈、紧急跳闸机构、带电显示器、钥匙锁和电动操作装置，同时低压室空间还可以装设控制回路、计量仪表和保护继电器等。

本实用新型采用断路器31对负荷开关41过流保护。将断路器31安装在负荷开关41的下方，而且负荷开关与断路器之间有机械联锁装置，保证当断路器合闸状态下负荷开关不能分闸，只有负荷开关合闸后断路器才能进行合闸，结构详见附图1。断路器31安装在绝缘子上，电缆接入的电流从断路器底部引入端流入，依次流经开关联动装置、动态接触器、静态接触器，最终从顶部的终端流出，断路器的顶部的终端连接在负荷开关41的接线铜排上。断路器的底部引入端连接一电流互感器32，电流互感器32连接到接入的电缆上。

开关联动装置可以为一电磁体结构，引入端电流流经电磁体，电流能磁化电磁体，电磁体产生的磁力随电流的增强而增强，如果电流降低，磁力也会减弱；当电流跃升到危险水平时，电磁体会产生足够大的磁力，拉动一根与动态接触器相连的金属杆，这会使动态接触器倾斜并离开静态接触器，继而切断电路，电流也就中断了。开关联动装置也可以为一双金属条结构，依据的是相同的原理，区别在于这里无需给电磁体能量，而是让金属条在高电流下自行弯曲，继而启动联动装置，带动动态接触器离开。还有一些断路器靠填充易爆物来移置开关，当电流超过某一水平时，就会点燃易爆材料，继而驱动活塞打开开关。更先进的断路器是使用电子器件(半导体设备)来监测电流水平。这些元件的精度要高得多，而且能更为迅速地切断电路，但价格也要贵得多。

接地故障断路器是一种新型断路器。这种断路器，不仅能预防房屋配线损毁，而且能保护人免遭电击。接地故障断路器会不断监测电路中零线和火线上的电流。一切正常时，两条线上的电流应当完全相同。一旦火线直接接地(例如有人不慎触碰火线)，火线上的电流会突然猛增，而零线则不会。接地故障断路器在检测到这种情况后会立即切断电路，以防止触电伤亡事故。由于接地故障断路器无需等到电流上升到危险水平就能采取行动，因而其反应速度要比传统断路器快得多。

环网开关柜根据不同场所要求将向多元化、智能化、组合化方向发展。环网开关柜的总体布置趋向小型化、紧凑化方向发展，关键是提高主要电器元件绝缘水平及其可靠性。环网开关柜一般配负荷开关，环网供电绝缘方式分空气绝缘和SF₆绝缘两种。

SF₆绝缘方式：城网一般用环网。在用架空线的地方，可将架空线引至环网开关柜旁，再由电缆引进和引出。母线和开关封闭在充SF₆的壳体内。充气压力一般为(0.02～0.05)Mpa，由于壳体封闭，故不受外界环境的影响，提高了设备的可靠性，可做到体积小，由于充气压力低，密封问题很好解决，一次充气足够设备寿命期间使用。

空气绝缘方式：国家标准规定了空气绝缘方式的空气间隙距离，一般方案可满足使用，但要做到体积小，却是比较困难的。

如图3a～3c所示，负荷开关及其组合电器设有合闸、分闸、接地三个工作位置。主接地开关装在负荷开关里。接地开关动触头42为双刀型，接地触头43连在开关室内的接地铜排上；负荷开关的下静触头44连接在下出线座上(与断路器相连)，上静触头45连接在上出线座上(与母线相连)。

负荷开关开断原理是：当负荷开关合、分闸时，先确认接地开关处于分闸位置；接地开关合、分闸时，先确负荷开关处于分闸位置。保证当断路器合闸状态下负荷开关不能分闸，只有负荷开关合闸后断路器才能进行合闸。接地开关由于处于断路器上侧，不能承受全部短路电流，所以增大了关合容量。所有接地开关的位置通过低压室室门上的位置指示器显示，并受前面的主操动轴操动。

本实用新型另外可设置避雷设备，所述的避雷设备的结构为：依次连接的接地线、引下线和接闪器，接闪器的下端设置与雷云检测电路连接的感应环；利用这种结构的避雷设备，可以有效的防止本实用新型的设备在使用的过程中遭受雷击，起到延长寿命的作用。

该环网开关设备具有安全可靠、安装容易、少维护或免维护、体积小、经济效益显著等优点，而且采用的技术先进，其技术指标与国外工业发达国家相比，毫不逊色；所有零部件均可实现国产化。与国外同类型环网开关柜相比，经测算价格只需80％～90％。

Claims (10)

1.一种环网开关设备，其特征在于：包括一柜体(1)，在柜体内分隔为电缆室(2)、断路器室(3)、主开关室(4)、母线室(5)、低压控制室(6)几部分；

电缆室(2)设置在柜内下部，在电缆室内有接入电缆和下接地开关；

断路器室(3)内安装有断路器(31)，主开关室(4)内安装有三工位负荷开关(41)，接入电缆与断路器底部引入端连接，电流依次流经开关联动装置、动态接触器、静态接触器，最终从断路器顶部的终端流出，断路器(31)顶部的终端连接在负荷开关(41)的下方接线铜排上；

母线室(5)布置在主开关室的上部，在母线室中的负荷开关的主母线连接在一起并贯穿整排开关柜，母线连接起来共同组成环形干线；

低压控制室(6)内设置有带位置指示器的弹簧操动机构和机械联锁机构，与主开关室的负荷开关相连。

2.根据权利要求1所述的环网开关设备，其特征在于：负荷开关(41)与断路器(31)之间有机械联锁装置，当断路器合闸状态下负荷开关不能分闸，只有负荷开关合闸后断路器才能进行合闸。

3.根据权利要求1或2所述的环网开关设备，其特征在于：断路器(31)底部引入端连接一电流互感器(32)，电流互感器(32)另一端连接到接入电缆上。

4.根据权利要求1或2所述的环网开关设备，其特征在于：断路器(31)的开关联动装置为一电磁体结构，引入端电流流经电磁体，电流能磁化电磁体，电磁体产生的磁力随电流的增强而增强，当电流跃升到危险水平时，电磁体会产生足够大的磁力，拉动一根与动态接触器相连的金属杆，使动态接触器倾斜并离开静态接触器，继而切断电路。

5.根据权利要求1或2所述的环网开关设备，其特征在于：断路器(31)的开关联动装置为一双金属条结构，当电流足够大时，金属条在高电流下自行弯曲，继而带动动态接触器离开静态接触器。

6.根据权利要求1或2所述的环网开关设备，其特征在于：断路器(31)为一接地故障断路器，接地故障断路器不断监测电路中零线和火线上的电流，一切正常时，两条线上的电流应当完全相同；一旦火线直接接地，接地故障断路器立即切断电路。

7.根据权利要求1或2所述的环网开关设备，其特征在于：主接地开关装在负荷开关(41)里，负荷开关(41)设有合闸、分闸、接地三个工作位置，接地开关动触头(42)为双刀型，接地触头(43)连在负荷开关的接地铜排上，负荷开关的下静触头(44)连接在下出线座上，上静触头(45)连接在上出线座上；当负荷开关合、分闸时，接地开关处于分闸位置；当接地开关合、分闸时，负荷开关处于分闸位置。

8.根据权利要求1所述的环网开关设备，其特征在于：负荷开关(41)为SF₆绝缘开关，负荷开关的外壳由环氧树脂浇注而成，在负荷开关的内部充有SF₆气体，在开关外壳的后部设有泄压通道，在负荷开关前面板上设有观察孔、设有SF₆气体密度仪。

9.根据权利要求1所述的环网开关设备，其特征在于：低压控制室(6)还装有辅助触点、跳闸线圈、紧急跳闸机构、带电显示器、钥匙锁和电动操作装置，还装设控制回路、计量仪表和保护继电器。

10.根据权利要求1所述的环网开关设备，其特征在于：电缆室(2)内还有避雷器；所述避雷器的结构为：依次连接的接地线、引下线和接闪器，接闪器的下端设置与雷云检测电路连接的感应环。