专利名称：熔丝筒及开关柜的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统输配电设备，尤其涉及一种采用固体绝缘的熔丝筒及配备该熔丝筒的开关柜。
背景技术：
现有的开关柜产品中，绝缘方案大多是采用空气绝缘和SF6气体绝缘。需要相互绝缘的两个物体之间用空气介质绝缘，必须有一定的安全距离，根据空气在输电网的高压下被击穿的距离，相间、相对地净距离应不小于125mm，这将导致开关柜的体积比较大，占用空间大；SF6气体由于具有优良的灭弧特性，也被广泛地采用，但SF6气体在电弧作用下可以分解有毒的气体，对人类和气候的影响非常的恶劣。京都协定书SF6气体被列入受限制的六种温室气体之一，SF6是一种温室效应极强的气体。虽然SF6的比重大于空气，但随着湍流，它仍然可以运动到大气层的上部，其温室效应将比C02大23900倍。SF6的可存年限估计在8000至10000年之间，最为乐观的估计是不少于3200年，另外采用SF6气体绝缘的开关柜特别不适合用于不通风的地下场所以及国防战略设施，也不适合用于高海拔地区。熔丝筒是高压开关柜中一个十分重要的部件，其性能会直接影响高压开关柜运行的安全性。因此，如果能提供一种小型化，绿色环保、密封绝缘性能好、使用寿命长，接地系统可靠，易于拆卸更换的熔丝筒，是开关柜所需要的。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术缺陷，提供一种固体绝缘的熔丝筒； 本发明的另一目的是提供一种绝缘性能好、体积较小的开关柜。为了实现上述目的，本发明提供的熔丝筒，包括具有敞口的壳体和覆盖所述敞口的盖子，壳体是由环氧树脂用APG成型技术浇注而成的带有空腔的固体绝缘壳体，熔断器， 置于壳体的空腔内，接地真空灭弧室，固封于所述壳体内。由以上方案可见，本发明的接地真空灭弧室直接固封于固体绝缘壳体内，其绝缘性能免受外界环境的影响，采用真空灭弧室来接地，使接地合、分时均处于真空状态，接地
安全可靠。具体地，b导电体，用于实现熔断器与接地真空灭弧室的电连接，b导电体固封于壳体内，使熔丝筒的绝缘性能稳定，保证了稳定的电连接，并且减少了生产工序，节约了生产成本。具体地，敞口与盖子的连接处采用橡胶套密封，保证了熔丝筒在敞口处的密封效^ ο本发明提供的开关柜包括框架，熔丝筒，包括具有敞口的壳体和覆盖该敞口的盖子，壳体是由环氧树脂用APG成型技术浇注而成的带有空腔的固体绝缘壳体，熔断器，置于壳体的空腔内，接地真空灭弧室，固封于壳体内。由以上方案可见，本发明开关柜的接地真空灭弧室直接固封于固体绝缘壳体内，其绝缘性能免受外界环境的影响，采用真空灭弧室来接地，使接地合、分时均处于真空状态，接地安全可靠。同时，使得开关柜的体积大幅度地减小。具体地，至少1路进线环网柜和1路出线环网柜，熔丝筒置于出线环网柜中，确保了出线环网柜的安全。具体地，敞口与盖子的连接处采用橡胶套密封，保证了熔丝筒在敞口处的密封效^ ο具体地，b导电体，用于实现熔断器与接地真空灭弧室的电连接，b导电体固封于壳体内，使开关柜的熔丝筒绝缘性能稳定，保证了稳定的电连接，并且减少了生产工序，节约了生产成本。较具体地，带隔离的固封极柱，其包括真空负荷开关和隔离开关，带隔离的固封极柱包括由环氧树脂用APG成型技术浇注而成固体绝缘本体，真空负荷开关固封于本体中， 带隔离的固封极柱在位于真空负荷开关的下方具有出线端，熔丝筒具有与出线端相连接的连接端，连接端与出线端的连接处采用橡胶套，双头螺杆和绝缘堵头密封连接。真空负荷开关与熔丝筒的密封连接方式，避免了运行环境灰尘、潮气、湿度、污秽、凝露、高海拔、小动物等对开关柜绝缘性能的影响。更具体地，a导电体，a导电体固封于壳体内，a导电体的一端与熔断器电连接，a 导电体的另一端具有内螺纹；0导电体，C导电体固封于本体中，C导电体的一端与真空负荷开关电连接，C导电体的另一端具有安装孔；a导电体的另一端与C导电体的另一端电连接。 a、c导电体分别固封于壳体和本体内，减少了生产工序，节约了生产成本。
图1是本发明开关柜的立体图2是本发明开关柜内部结构的主视图，去除了外部的框架； 图3是本发明开关柜出线环网柜的剖视图； 图4是图3的A局部放大图； 图5是本发明开关柜的带隔离的固封极柱的剖视图； 图6是本发明开关柜的真空负荷开关实现合、分闸的电动操作机构视图； 图7是本发明开关柜动密封件的立体图； 图8是本发明开关柜动密封件的剖视图； 图9是图8的C局部放大图； 图10是图6的B局部放大图11本发明开关柜的带隔离的固封极柱的立体剖视图，隔离开关处于合闸的位置； 图12本发明开关柜的带隔离的固封极柱的立体剖视图，隔离开关处于分闸的位置； 图13是本发明开关柜内部结构的主视图，去除了箱体和熔丝筒； 图14本发明开关柜进线环网柜的侧视图，A、B、C三项母线连接头在空间上进行45度排列；
图15是图13的D局部剖视放大图16是本发明开关柜的电动隔离机构视图，电动隔离机构处于分闸位置； 图17是本发明开关柜的电动隔离机构侧视图，电动隔离机构处于分闸位置；
4图18是本发明开关柜的电磁离合器剖视图19是本发明开关柜的电动隔离机构立体图，电动隔离机构处于合闸位置； 图20是本发明开关柜的电动隔离机构的侧视图，电动隔离机构处于合闸位置； 图21是本发明开关柜的电动隔离机构控制隔离刀的立体图，隔离刀处于分闸的位置； 图22是本发明开关柜的电动隔离机构控制隔离刀的立体图，隔离刀处于合闸的位置。以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步的说明。
具体实施例方式参见图1和图2，图2是本发明开关柜内部结构的主视图，去除了外部的框架11。 开关柜1包括2路进线环网柜12和1路出线环网柜13，出线环网柜13中配备有熔丝筒2， 进线环网柜12配备有电缆连接头41 (参见图14)和电流互感器42 (参见图14)。还有连接进线环网柜12和出线环网柜13的A、B、C三相母线系统。参见图3，开关柜1包括熔丝筒2和带隔离的固封极柱3。熔丝筒2包括具有敞口的壳体23和覆盖该敞口的盖子观，该敞口和盖子28之间采用橡胶套27密封。壳体23内设有熔断器21，a导电体M，b导电体25，导电片26，传感器231和接地真空灭弧室22。接地真空灭弧室22设置有接地端221，熔丝筒2设置有出线端251。接地真空灭弧室22是指接地刀放置在真空环境内，在接地合、分时均处于真空状态，其绝缘性能不受外界环境影响，接地安全可靠。传感器231由半导体材料制成，用于感应熔丝筒2是否带电，以将信号传递给开关柜1的带电显示装置。壳体23为固体绝缘壳体，是由环氧树脂用APG (Automatic Pressure Gelation Process)成型技术浇注而成的带有空腔的固体绝缘壳体。接地真空灭弧室22浇注在环氧树脂内，实现接地真空灭弧室22固封于壳体23内。另外，a导电体M，b导电体25和传感器231也一起浇注在环氧树脂内，减少了生产工序，降低了生产成本。熔断器21安装于壳体23的空腔内，熔断器21通过导电片沈和b导电体25与接地真空灭弧室22电连接。a 导电体M的一端与熔断器21电连接，另一端具有内螺纹。参见图5，带隔离的固封极柱3包括本体31。本体31内设置有c导电体36，绝缘拉杆35，真空负荷开关32，隔离开关33和软连接带34。隔离开关33包括隔离刀331，连接触头332和静触头333，隔离刀331的上部绝缘，下部导电，上部作为拉杆来控制隔离刀331 上、下运动。隔离刀331通过在连接触头332和静触头333之间的上、下移动来完成隔离开关33的合、分间。真空负荷开关32包括上触头321和下触头322。绝缘拉杆35控制上触头321实现真空负荷开关32的合、分闸，上触头321通过软连接带34与连接触头332连接， 进而实现与隔离开关33的电连接。本体31为固体绝缘本体，是由环氧树脂用APG (Automatic Pressure Gelation ftOcess)成型技术浇注而成的带有空腔的异型件。真空负荷开关32浇注在环氧树脂内，实现真空负荷开关32固封于本体31内。c导电体36 —端通过螺钉与真空负荷开关32的下触头322相连接，其另一端具有安装孔，c导电体36也浇注在环氧树脂内。静触头333、连接触头332、软连接带34、隔离刀331和绝缘拉杆35再安装入本体31的空腔内，从而形成了带隔离的固封极柱3。本体31上设置有观察窗312，观察窗312上安装有防爆玻璃(未示出)。通过观察窗312可以观察到隔离开关33是处于合闸位置(见图11)还是处于分闸位置(见图12)，为避免绝缘拉杆35阻挡观察窗312的观察视线，绝缘拉杆35包括两根相互平行、两端并联的竖直的环氧树脂玻璃纤维棒351 (见图11)，两环氧树脂玻璃纤维棒351之间形成观察通道，维修人员可以通过观察窗312、穿过观察通道观察到隔离刀331所处的位置，在设备维修时，为维修人员提供一个明显可见的隔离刀331的位置状态，保证设备检修过程的安全。带隔离的固封极柱3在真空负荷开关32的下方设置有出线端311，用于与熔丝筒 2的连接端四相连接，参见图4，图4是图3的A局部放大图，显示了出线端311与连接端 29的连接关系。出线端311与连接端四的连接处采用橡胶套4，双头螺杆52和绝缘堵头5 密封、连接。出线端311为上、下开口管状结构。出线端311的上、下两端内侧均设置有橡胶套4，当连接端四与出线端311相连接时，连接端四插入出线端311的下开口，挤压此端的橡胶套4，双头螺杆52 —端从出线端311的上开口插入，穿过c导电体36的安装孔，与a 导电体M的内螺纹连接，绝缘堵头5内部固设有嵌件螺母51，绝缘堵头5从出线端311的上开口插入，挤压位于此端的橡胶套4，螺母51与双头螺杆52的另一端紧固连接。从而实现出线端311与连接端四的电连接，也确保了连接处与外界的电气绝缘。带隔离的固封极柱3在隔离开关33的下方位置设置有进线端313，供连接A相母线或B相母线或C相母线 (参见图1)用。参见图6，带隔离的固封极柱3采用螺钉安装在框架65上，动密封件6安装在绝缘拉杆35和框架65之间，实现带隔离的固封极柱3与绝缘拉杆35连接处的密封。参见图7、8和9，动密封件6是下端敞口、上端封闭且具有连接通孔612的整体壁厚一致的硅橡胶件，其壁厚为2mm。动密封件6包括上连接面61、下连接面62和筒状的波纹部63。连接通孔612设置在上连接面61上，上、下连接面61，62上均布了多个安装通孔 611，621，上、下连接面61，62的内表面均设置有两条同心的环形密封凸棱613，622，安装通孔611位于两条环形的密封凸棱613之间，安装通孔621位于两条环形的密封凸棱622之间，密封凸棱613和622提高了动密封件6的密封效果。波纹部63的外波纹最小曲率半径 R的取值范围是2mm = R = 4mm。本发明的动密封件6采用柔性好的硅橡胶制造，并且由于筒状的波纹部63的设计，因此可以提高动密封件6的运动寿命，降低生产成本，并且体积更小。参见图10，绝缘拉杆35包括受力部352和支撑部353，动密封件6套在绝缘拉杆 35的外围，受力部352穿过连接通孔612，上连接面61通过螺钉穿过安装通孔611安装在支撑部353上，下连接面62通过螺钉穿过安装通孔621安装在框架65上。参见图6，图6是本发明固体绝缘开关柜的真空负荷开关32实现合、分闸的电动操作机构视图，其工作过程如下直流永磁电机648或蜗杆647带动小齿轮646旋转，小齿轮 646带动大齿轮645旋转为凸轮644储能，凸轮644带动输出拐臂643转动，输出拐臂643 通过连杆642带动主轴拐臂641转动，主轴拐臂641带动受力部352做上、下运动，从而使绝缘拉杆35上、下运动，从而实现真空负荷开关合、分间过程，在以上运动过程中动密封件 6为绝缘拉杆35起到动密封作用。参见图13，开关柜1包括A、B、C三相母线系统。参见图14，开关柜1的进线环网柜12配备有电缆连接头41和电流互感器42，进线环网柜12不具有熔丝筒2。A、B、C三相母线系统的每相母线的结构一样，现以C相母线为例，参见图15，图15
6是C相母线的局部剖视图，显示了 C相母线的内部结构。C相母线包括2根母线7，3个母线连接头75，丝杆71，橡胶套74和绝缘堵头76。母线7包括管状母线导体72和壳套73。 壳套73是由环氧树脂用APG (Automatic Pressure Gelation Process)成型技术浇注而成的绝缘体，管状母线导体72浇注在壳套73内。母线连接头75包括d导电体751和具有柱状通孔连接部的外壳752，外壳752由环氧树脂用APG (Automatic Pressure Gelation I^rocess)成型技术浇注而成的绝缘体，d导电体751浇注在外壳752内。d导电体751的一端具有一个连接孔7511 (参见图11)，用于与丝杆71连接。丝杆71将2根母线7在位于中间的母线连接头75的柱状通孔连接部中进行连接，在连接处用挤压橡胶套74进行密封，在两侧的母线连接头75的柱状通孔连接部中除了用挤压橡胶套74进行密封外，还通过绝缘堵头76封堵母线7的端部。绝缘堵头76的内部固设有嵌件螺母77，丝杆71穿过连接孔7511 (参见图11)与嵌件螺母77紧固，从而使母线7锁紧。母线连接头75与带隔离的固封极柱3的进线端313 (参见图12)螺纹连接，母线连接头75的d导电体751与隔离开关33电连接，从而实现C相母线与带隔离的固封极柱3的电连接。C相母线的三个母线连接头75基本位于同一平面上且平行设置，它们均具有中心轴线c (参见图11和图14)，相应地A相和B相母线的三个母线连接头也基本位于同一平面上且平行设置，它们也分别具有中心轴线a和b (参见图14)，从垂直于母线7轴向的方向上看，A相母线与B相母线相邻，B相母线与C相母线相邻，A相母线与C相母线不相邻， 中心轴线a与b成45度夹角，中心轴线b与c成45度夹角，即A、B、C三相母线的连接头将母线进行45度排列，布局合理，节约了空间。当A、B、C三相母线系统用于的固体绝缘开关柜只包括1路进线环网柜和1路出线环网柜时，每相母线需要两个母线连接头75和一根母线7。当A、B、C三相母线系统用于的固体绝缘开关柜包括2路以上的进线环网柜和1路出线环网柜时，每相母线的母线7数量为2根以上，母线连接头75的数量比母线7的数量多1个。参见图16和图17，图16和17是本发明开关柜的电动隔离操作机构的视图，电动隔离操作机构9用于操作隔离开关33的分、合闸。电动隔离操作机构9包括机械传动机构和电磁离合器8，机械传动机构包括弹簧机构91、分闸行程开关92、合闸行程开关93、传动轴96、分间拨杆962、直流永磁电机94和小齿轮95 (见图21)。传动轴96的一端紧固设置有摇臂961。分间拨杆962包括两个大致为L型的拨杆，拨杆对称紧固在传动轴96的上、下侧。参见图18，图18是本发明固体绝缘开关柜的电磁离合器视图。电磁离合器8包括装有线圈852的磁扼85、挡板84、衔铁83、磁扼齿环841、衔铁齿环831、联结82、弹簧片 821和大齿轮81。磁扼齿环841和衔铁齿环831均有大小和数量相同的端面齿。磁扼85 由深沟球轴承851支撑，通过安装将其固定。衔铁83与衔铁齿环831采用销钉832紧固连接。挡板84和磁扼齿环841采用销钉842紧固连接。联结82的渐开线外齿可相对衔铁齿环831的渐开线内齿在轴向上滑移，联结82与相邻大齿轮81采用螺钉紧固。挡板84的轴孔与传动轴96用键843相联接，使机械传动机构和电磁离合器8相结合。电磁离合器8的操作过程如下当线圈852通电时，产生电磁力将衔铁齿环831吸向磁扼齿环841，使两者的端面齿相啮合，力矩便从大齿轮81传递到联结82，由联结82带动衔铁齿环831传递到磁扼齿环841，从而使传动轴96旋转，实现电动操作。当线圈断电
7后，电磁力消失，衔铁齿环831便借助端面齿的轴向推力和弹簧片821的恢复力与磁扼齿环 841分离，衔铁齿环831和磁扼齿环841的端面齿相脱开，便终止了力矩的传递。参见图16和图17，电动隔离操作机构9的分闸工作过程如下当开关柜1的分闸信号启动时，电磁离合器8的衔铁齿环831和磁扼齿环841相吸合，直流永磁电机94正转带动小齿轮95 (见图21)旋转，小齿轮95带动大齿轮81 (见图21)旋转，使传动轴96顺时针旋转到分闸位置，同时分闸拨杆962将弹簧机构91拨动过中点，弹簧机构91将分闸行程开关92压下，电磁离合器8立刻断电，衔铁齿环831和磁扼齿环841相分离，传动轴96停止转动，此时电动隔离操作机构9处于分闸位置。参见图19和20，图19和20是本发明固体绝缘开关柜的电动隔离操作机构的视图，电动隔离操作机构处于合闸位置。电动隔离操作机构9的合闸工作过程如下当开关柜 1的合闸信号启动时，电磁离合器8的衔铁齿环831和磁扼齿环841相吸合，直流永磁电机 94反转带动小齿轮95旋转，小齿轮95带动大齿轮81旋转，使传动轴96逆时针旋转到合闸位置，同时合闸拨杆962将弹簧机构91拨动过中点，弹簧机构91将合闸行程开关93压下， 电磁离合器8立刻断电，衔铁齿环831和磁扼齿环841相分离，传动轴96停止转动，此时电动隔离操作机构9处于合闸位置。电动隔离操作机构9除可电动操作使其处于分、合闸位置外，还可手动操作来实现。当电磁离合器断电时，磁轭齿环841与衔铁齿环831断开，届时可通过手动旋转传动轴 96来实现电动隔离操作机构9分、合闸。线圈邪2的通电、断电是通过弹簧机构91和行程开关92，93共同作用实现精确控制。参见图21，图21是本发明固体绝缘开关柜的电动隔离操作机构9控制隔离刀331 的视图，隔离刀331处于分闸的位置。开关柜1设置有L型的支架97，支架97紧固支撑隔离刀331的上端，支架97上还设置有长型引导孔98，摇臂961可沿长型引导孔98滑动，带动支架97上、下运动。隔离开关33的分闸过程如下当开关柜1的分闸信号启动时，电磁离合器8的衔铁齿环831和磁扼齿环841相吸合，直流永磁电机94正转带动小齿轮95旋转，小齿轮95带动大齿轮81旋转，使传动轴96顺时针旋转，与传动轴96紧固连接的摇臂961带动支架97 向上运动，直到隔离刀331处于分闸位置，同时分闸拨杆962将弹簧机构91拨动过中点，弹簧机构91将分闸行程开关92压下，电磁离合器8立刻断电，衔铁齿环831和磁扼齿环841 相分离，传动轴96停止转动。参见图22，图22是本发明固体绝缘开关柜的电动隔离操作机构9控制隔离刀331 的视图，隔离刀331处于合闸的位置。隔离开关33的合闸过程如下当开关柜1的合闸信号启动时，电磁离合器8的衔铁齿环831和磁扼齿环841相吸合，直流永磁电机94反转带动小齿轮95旋转，小齿轮95带动大齿轮81旋转，使传动轴96逆时针旋转，与传动轴96紧固连接的摇臂961带动支架97向下运动，直到隔离刀331处于合闸位置，同时合闸拨杆962 将弹簧机构91拨动过中点，弹簧机构91将合闸行程开关93压下，电磁离合器8立刻断电， 衔铁齿环831和磁扼齿环841相分离，传动轴96停止转动。最后需要强调的是，以上举例仅仅是对本发明的解释而不是限制，本发明的保护范围以权利要求的内容为准。作为本领域的普通工程技术人员，任何基于本发明的发明创造精神而作出的等效技术变换都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.熔丝筒，包括具有敞口的壳体和覆盖所述敞口的盖子； 其特征在于所述壳体是由环氧树脂用APG成型技术浇注而成的带有空腔的固体绝缘壳体； 熔断器，置于所述壳体的空腔内； 接地真空灭弧室，固封于所述壳体内。
2.根据权利要求1所述的熔丝筒，其特征在于b导电体，用于实现所述熔断器与所述接地真空灭弧室的电连接； 所述b导电体固封于所述壳体内。
3.根据权利要求1至2任意一项所述的熔丝筒，其特征在于 所述敞口与所述盖子的连接处采用橡胶套密封。
4.开关柜，包括 框架；熔丝筒，所述熔丝筒包括具有敞口的壳体和覆盖所述敞口的盖子； 其特征在于所述壳体是由环氧树脂用APG成型技术浇注而成的带有空腔的固体绝缘壳体； 熔断器，置于所述壳体的空腔内； 接地真空灭弧室，固封于所述壳体内。
5.根据权利要求4所述的开关柜，其特征在于至少1路进线环网柜和1路出线环网柜，所述熔丝筒置于所述出线环网柜中。
6.根据权利要求4所述的开关柜，其特征在于 所述敞口与所述盖子的连接处采用橡胶套密封。
7.根据权利要求4所述的开关柜，其特征在于b导电体，用于实现所述熔断器与所述接地真空灭弧室的电连接； 所述b导电体固封于所述壳体内。
8.根据权利要求4至7任意一项所述的开关柜，其特征在于带隔离的固封极柱，其包括真空负荷开关和隔离开关，所述带隔离的固封极柱包括由环氧树脂用APG成型技术浇注而成固体绝缘本体，所述真空负荷开关固封于所述本体中， 所述带隔离的固封极柱在位于所述真空负荷开关的下方具有出线端； 所述熔丝筒具有与所述出线端相连接的连接端；所述连接端与所述出线端的连接处采用橡胶套，双头螺杆和绝缘堵头密封、连接。
9.根据权利要求8所述的开关柜，其特征在于a导电体，所述a导电体固封于所述壳体内，所述a导电体的一端与所述熔断器电连接， 所述a导电体的另一端具有内螺纹；C导电体，所述C导电体固封于所述本体中，所述C导电体的一端与所述真空负荷开关电连接，所述C导电体的另一端具有安装孔；所述a导电体的另一端与所述C导电体的另一端电连接。
全文摘要
本发明提供的熔丝筒包括具有敞口的壳体和覆盖所述敞口的盖子，壳体是由环氧树脂用APG成型技术浇注而成的带有空腔的固体绝缘壳体，熔断器，置于壳体的空腔内，接地真空灭弧室，固封于所述壳体内，由以上方案可见，本发明的接地真空灭弧室直接固封于固体绝缘壳体内，其绝缘性能免受外界环境的影响，采用真空灭弧室来接地，使接地合、分时均处于真空状态，接地安全可靠。
文档编号H01H85/05GK102427011SQ201110440008
公开日2012年4月25日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者吴国成, 胡伟峰, 韦柳涛 申请人:珠海康晋电气有限公司