主开关模块及固体绝缘环网柜的制作方法

本发明涉及电气装置领域，具体涉及一种主开关模块及固体绝缘环网柜。

背景技术：

固体绝缘环网柜常用于配电支路上，是环网供电和终端供电的一种重要开关设备，对整个配电网安全运行起着关键作用。固体绝缘环网柜的核心部件是主开关模块，其包括固体绝缘筒以及位于固体绝缘筒中的开关部件。

中国专利公开号CN104201595A公开了一种用于固体绝缘开关设备的主绝缘体。图1示出了其中一个主绝缘体的立体示意图，如图1所示，进出线套管4和主母线套管9均为IEC欧式标准锥形套管，这种设计适合采用标准化外锥形扩展套管和与其相适配的母线连接器实现母线的扩展(即实现两个开关柜中的母线之间的电连接)。

在对每一相母线进行扩展过程中，都需要在2个开关柜的主母线套管9上分别套上一个标准化T字形扩展套管，并在2个标准化T字形扩展套管之间插入1个母线。因此，为了将2个开关柜中对应的A相、B相、C相母线分别电连接，需要6个标准化的T字形扩展套管和3个母线。一方面，三相母线扩展过程变得繁琐；另一方面，6个T字形的扩展套管增加了母线扩展成本，而且母线扩展后的开关柜占用空间大。

因此，目前需要一种能以低成本、便利方式实现母线扩展，且扩展母线后占用空间小的主开关模块。

技术实现要素：

针对现有技术的主开关模块存在的上述技术问题，本发明的一个实施例提供了一种主开关模块，包括：

固体绝缘开关，所述固体绝缘开关包括：

平行排列的第一绝缘筒、第二绝缘筒和第三绝缘筒，所述第一绝缘筒的外侧壁设有第一、第二和第三容纳筒，所述第二绝缘筒的外侧壁设有第四、第五和第六容纳筒，所述第三绝缘筒的外侧壁设有第七、第八和第九容纳筒，所述第一、第四和第七容纳筒沿第一轴线排列，所述第二、第五和第八容纳筒沿第二轴线排列，所述第三、第六和第九容纳筒沿第三轴线排列；

位于所述第一绝缘筒中的第一开关部件；

位于所述第二绝缘筒中的第二开关部件；

位于所述第三绝缘筒中的第三开关部件；以及

位于所述固体绝缘开关上方的操作机构，其用于控制所述第一、第二、第三开关部件的通断状态。

优选的，所述第一、第二、第三容纳筒限定了相同的容纳空间；所述第七、第八和第九容纳筒限定了相同的容纳空间。

优选的，在所述第一、第二、第三容纳筒的两端具有内侧开口和外侧开口，所述第一、第二、第三容纳筒的内侧开口分别靠近所述第四、第五和第六容纳筒，所述第一、第二、第三容纳筒的内侧开口的直径小于所述第一、第二、第三容纳筒的外侧开口的直径；在所述第七、第八和第九容纳筒的两端具有内侧开口和外侧开口，所述第七、第八和第九容纳筒的内侧开口分别靠近所述第四、第五和第六容纳筒，所述第七、第八和第九容纳筒的内侧开口的直径小于所述第七、第八和第九容纳筒的外侧开口的直径；其中，所述第五容纳筒的两端开口的直径等于所述第一、第二、第三、第七、第八和第九容纳筒的内侧开口的直径，且小于所述第四、第六容纳筒的两端开口的直径。

优选的，所述第一、第二、第三、第七、第八和第九容纳筒限定了呈圆台形的容纳空间，所述第四、第五和第六容纳筒限定了呈圆柱形的容纳空间。

优选的，所述第一轴线、第二轴线和第三轴线相互平行。

优选的，所述第一轴线、第二轴线和第三轴线不共面。

优选的，所述第一绝缘筒还具有第一电缆锥连接筒，所述第二绝缘筒还具有第二电缆锥连接筒，所述第三绝缘筒还具有第三电缆锥连接筒，所述第一、第二和第三电缆锥连接筒都限定了呈圆台形的容纳空间。

优选的，所述第一绝缘筒还包括第一固定部，其用于将所述第一、第二和第三容纳筒固定在所述第一绝缘筒的外侧壁上；所述第二绝缘筒还包括第二固定部，其用于将所述第四、第五和第六容纳筒固定在所述第二绝缘筒的外侧壁上；所述第三绝缘筒还包括第三固定部，其用于将所述第七、第八和第九容纳筒固定在所述第三绝缘筒的外侧壁上。

优选的，述第一固定部包括与所述第三容纳筒相连的第一支撑杆，所述第二固定部包括与所述第六容纳筒相连的第二支撑杆；所述第三固定部包括与所述第九容纳筒相连的第三支撑杆；所述第一、第二和第三支撑杆的端面与所述第一、第二和第三电缆锥连接筒的环形端面在同一平面上。

优选的，所述第一绝缘筒具有端口部，所述第一绝缘筒的端口部设有第一环形密封槽，所述第一环形密封槽中设有多个螺孔；所述第二绝缘筒具有端口部，所述第二绝缘筒的端口部设有第二环形密封槽，所述第二环形密封槽中设有多个螺孔；所述第三绝缘筒具有端口部，所述第三绝缘筒的端口部设有第三环形密封槽，所述第三环形密封槽中设有多个螺孔。

优选的，所述主开关模块还包括位于所述第一、第四和第七容纳筒中的A相母线，位于所述第二、第五和第八容纳筒中的B相母线，以及位于所述第三、第六和第九容纳筒中的C相母线。

优选的，所述第一开关部件包括第一真空灭弧室、与所述第一真空灭弧室和A相母线电连接的第一隔离开关；所述第二开关部件包括第二真空灭弧室、与所述第二真空灭弧室和B相母线电连接的第二隔离开关；所述第三开关部件包括第三真空灭弧室、与所述第三真空灭弧室和C相母线电连接的第三隔离开关；所述操作机构用于控制所述第一、第二、第三隔离开关处于合闸、隔离或接地位置，以及用于控制所述第一、第二和第三真空灭弧室导通或断开。

本发明的一个实施例还提供了一种固体绝缘环网柜，包括上述的主开关模块；以及位于所述主开关模块下方的泄压室和电缆室，所述泄压室和电缆室沿所述主开关模块的长度方向排列。

本发明的主开关模块成本低、便于三相母线扩展，且扩展后占用空间小。并且易于装配、防护等级达到IP67。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是现有技术中的主绝缘体的立体示意图。

图2是根据本发明较佳实施例的固体绝缘开关的分解图。

图3是图2所示的固体绝缘开关中的固体绝缘筒的立体示意图。

图4是图3所示的固体绝缘筒的前视图。

图5是图3所示的固体绝缘筒沿A-A线的剖视图。

图6是图3所示的固体绝缘筒沿第一轴线L1和第二轴线L2剖切后的立体示意图。

图7是图3所示的固体绝缘筒中的第一绝缘筒的端口部的局部放大图。

图8是图2所示的固体绝缘开关中的开关部件的立体示意图。

图9是图2所示的固体绝缘开关的立体示意图，其中固体绝缘开关的左前侧部分被去除。

图10是图9所示的固体绝缘开关的左视图。

图11是图10所示的固体绝缘开关中的三工位隔离刀闸位于隔离位置的示意图。

图12是图10所示的固体绝缘开关中的三工位隔离刀闸位于接地位置的示意图。

图13是根据本发明较佳实施例的主开关模块的示意图。

图14是图13所示的主开关模块连接有电缆锥的示意图。

图15是图13所示的主开关模块连接有熔丝筒的示意图。

图16是根据本发明较佳实施例的固体绝缘环网柜的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。

图2是根据本发明一个实施例的固体绝缘开关的分解图。如图2所示，固体绝缘开关60包括固体绝缘筒61和位于固体绝缘筒61中的开关部件62。固体绝缘筒61包括平行排列的第一绝缘筒10、第二绝缘筒20和第三绝缘筒30。开关部件62包括位于第一绝缘筒10中的第一开关部件621、位于第二绝缘筒20中的第二开关部件622、位于第三绝缘筒30中的第三开关部件623。固体绝缘开关60还包括分别与第一开关部件621、第二开关部件622和第三开关部件623电连接的A相母线641、B相母线642和 C相母线643。

图3和图4是图2所示的固体绝缘开关中的固体绝缘筒61的立体示意图和前视图。如图3和4所示，第一绝缘筒10、第二绝缘筒20和第三绝缘筒30的形状结构基本相同。第一绝缘筒10的外侧壁上设有第一容纳筒11、第二容纳筒12和第三容纳筒13。第二绝缘筒20的外侧壁上设有第四容纳筒24、第五容纳筒25和第六容纳筒26。第三绝缘筒30的外侧壁上设有第七容纳筒37、第八容纳筒38和第九容纳筒39。其中，第一容纳筒11、第四容纳筒24和第七容纳筒37沿第一轴线L1呈直线排列，且用于容纳A相母线641；第二容纳筒12、第五容纳筒25和第八容纳筒38沿第二轴线L2呈直线排列，且用于容纳B相母线642；第三容纳筒13、第六容纳筒26和第九容纳筒39沿第三轴线L3呈直线排列，且用于容纳C相母线643。在本实施例中，第一轴线L1、第二轴线L2和第三轴线L3相互平行，这样可以使得三相母线扩展之后的两个主开关模块200占用空间小。第一绝缘筒10具有端口部17，第二绝缘筒20和第三绝缘筒30具有与第一绝缘筒10的端口部17相同的端口部。第一绝缘筒10、第二绝缘筒20和第三绝缘筒30及其外侧壁的容纳筒优选采用环氧树脂(或其他绝缘材料)一体成型。

如图4所示，第一绝缘筒10外侧壁上的三个容纳筒11、12、13限定了相同的容纳空间；第三绝缘筒30外侧壁上的三个容纳筒37、38、39限定了相同的容纳空间。以下将仅以位于第三轴线L3的第三容纳筒13、第六容纳筒26和第九容纳筒39为例对其进行说明。第六容纳筒具有相对设置的两个开口261、262。第三容纳筒13的两端具有内侧开口131和外侧开口132，内侧开口131靠近第六容纳筒26(的开口261)，外侧开口132远离第六容纳筒26(的开口261)，且内侧开口131的直径小于外侧开口132的直径。第九容纳筒39的两端具有内侧开口391和外侧开口392，内侧开口391靠近第六容纳筒26(的开口262)，外侧开口392远离第六容纳筒26(的开口262)，且内侧开口391的直径小于外侧开口392的直径。其中第五容纳筒25的两端开口的直径等于容纳筒11、12、13、37、38、39的内侧开口的直径，且略小于第四容纳筒24和第六容纳筒26的两端开口的直径。在本实施例中，第一绝缘筒10外侧壁上的三个容纳筒11、12、13和第三绝缘筒30外侧壁上的三个容纳筒37、38、39限定了大体呈圆台形的容纳空间。第二绝缘筒20外侧壁上的三个容纳筒24、25、26限定了 大体呈圆柱形的容纳空间，从而使得三相母线能紧密地嵌入容纳筒24、25、26中。

图5是图3所示的固体绝缘筒沿A-A线的剖视图，其剖切面垂直第一轴线L1。由于绝缘筒10、20和30具有基本相同的剖视图，因此，现仅以第一绝缘筒10为例进行说明。如图5所示，第一绝缘筒10具有与第一容纳筒11、第二容纳筒12和第三容纳筒13相对设置的真空灭弧室容纳筒14和电缆锥连接筒15。第一容纳筒11具有供第一绝缘筒10中的合闸静触头613(以下将参考图8详细说明)嵌入的通孔111，其中合闸静触头613紧密地嵌入到第一容纳筒11的通孔111中，从而避免合闸静触头613在长时间工作之后出现松动现象。第一绝缘筒10还包括固定部16，其用于将第一容纳筒11、第二容纳筒12和第三容纳筒13固定在第一绝缘筒10外侧壁上。固定部16优选与第一绝缘筒10和容纳筒11、12、13一体成型，其可以由第一绝缘筒10或三个容纳筒11、12、13的外侧壁的一部分形成。电缆锥连接筒15限定了基本呈圆台形的容纳空间，电缆锥连接筒15具有环形端面151。固定部16包括与第三容纳筒13相连的支撑杆162，支撑杆162的端面161和电缆锥连接筒15的环形端面151位于同一平面上，即端面161和环形端面151所在的平面重合。

图6是图3所示的固体绝缘筒沿第一轴线L1和第二轴线L2剖切后的立体示意图。如图6所示，第一轴线L1、第二轴线L2和第三轴线L3不共面，当三相母线输送三相交流电时，A相母线641和C相母线643作用在B相母线642上的两个电磁力具有夹角，使得B相母线642上的合力较小，提高了母线的安装稳定性。图6仅示出了第一容纳筒11的通孔111和第五容纳筒25的通孔251，本领域的技术人员可知，第九容纳筒39也具有供第三绝缘筒30中的合闸静触头紧密地嵌入的通孔(图6未示出)。

图7是图3所示的固体绝缘筒中的第一绝缘筒10的端口部17的局部放大图。如图7所示，第一绝缘筒10的端口部17设有环形密封槽18。通过在环形密封槽18中设置与其相适配的密封圈(图7未示出)，可以实现机构箱70(以下将参见图13详细说明)与该绝缘筒之间的密封达到IP67防护等级，确保在潮湿环境中也能安全使用。环形密封槽18中还设有多个螺孔181，在装配过程中，采用与螺孔181相适配的螺母将第一绝缘筒10固定在机构箱70底部。同样可采用与第二绝缘筒20和第三绝缘筒30的端口部的环形密封槽中的螺孔相适配的螺母将第二绝缘筒20和第三绝 缘筒30固定在机构箱70底部。因而实现第一绝缘筒10、第二绝缘筒20和第三绝缘筒30平行排列、且保持相对位置固定。

以下将简述采用与第一绝缘筒10的三个容纳筒11、12、13的内侧壁相适配的3个母线连接器实现三相母线扩展的过程。将3个母线连接器的一端分别插入第一个开关柜的固体绝缘筒61的三个容纳筒11、12、13中；再将第二个开关柜的固体绝缘筒61的三个容纳筒37、38、39分别与该3个母线连接器的另一端对齐并插入，从而实现三相母线的扩展。采用本发明的固体绝缘筒61，无需使用标准化外锥形扩展套管实现三相母线的扩展，三相母线扩展的成本低，且母线的扩展过程十分便利。另外母线连接器位于容纳筒中，使得母线扩展后的开关柜占用空间小。第一绝缘筒10外侧壁上的三个容纳筒11、12、13限定的容纳空间与第三绝缘筒30外侧壁上的三个容纳筒37、38、39限定的容纳空间优选关于第二绝缘筒20的对称平面呈面对称，因此可选用3个完全相同、且呈面对称的母线连接器，在母线扩展过程中完全不存在母线连接器的误装配问题。

图8是图2所示的固体绝缘开关中的开关部件的立体示意图。由于第一开关部件621、第二开关部件622和第三开关部件623基本相同，因此，在此仅描述第一开关部件621。第一开关部件621包括第一真空灭弧室611，以及电连接在第一真空灭弧室611和A相母线641之间的第一隔离开关619。第一隔离开关619包括与A相母线641电连接的第一合闸静触头613，第一三工位隔离刀闸614，与第一三工位隔离刀闸614铰接的第一三工位隔离刀闸静刀座615和第一三工位隔离刀闸绝缘拉杆616。第一真空灭弧室611的动导杆(图8未示出)与真空灭弧室绝缘拉杆612的一端和软连接件617(其由导电材料制成，呈弯曲的板状)固定连接。第一三工位隔离刀闸静刀座615和软连接件617固定连接，因而A相母线641、第一隔离开关619和第一真空灭弧室611在电路上是串联连接。A相母线641、B相母线642和C相母线643都套有呈筒状的硅橡胶，进一步提高了绝缘性能。

图9是图2所示的固体绝缘开关60的立体示意图，其中固体绝缘开关60的左前侧部分被去除。图9所示的固体绝缘筒包括图3所示的固体绝缘筒61和分别设置在三个容纳筒10、20、30的外侧壁上的观察窗618、618’和618”。如图9所示，第一真空灭弧室611位于第一真空灭弧室容纳筒14中。第一三工位隔离刀闸绝缘拉杆616的另一端和真空灭弧室绝缘 拉杆612的另一端都从端口部17伸出。

图10是图9所示的固体绝缘开关60的左视图。图10示出了第一三工位隔离刀闸614处于合闸位置。通过控制第一三工位隔离刀闸绝缘拉杆616沿其长度方向运动，带动第一三工位隔离刀闸614绕着第一三工位隔离刀闸静刀座615旋转，使得第一三工位隔离刀闸614位于图11所示的隔离位置。第一三工位隔离刀闸绝缘拉杆616进一步带动第一三工位隔离刀闸614绕着第一三工位隔离刀闸静刀座615旋转，从而使得第一三工位隔离刀闸614位于图12所示的接地位置。图12示出了与第一三工位隔离刀闸614相接触的接地触头71。在第一三工位隔离刀闸614的操作过程中，操作者可以通过观察窗618直接观察第一三工位隔离刀闸614的工作位置，保障操作人员的操作安全。

在本发明的其他实施例中，第一绝缘筒10外侧壁的三个容纳筒11、12、13限定了呈圆柱形的容纳空间，第三绝缘筒30外侧壁的三个容纳筒37、38、39限定呈圆柱形的容纳空间。

在本发明的其他实施例中，第一轴线L1、第二轴线L2和第三轴线L3位于同一平面上。

在本发明的其他实施例中，第三容纳筒13设有供第一绝缘筒10中的合闸静触头613嵌入的通孔；第五容纳筒设有供第二绝缘筒20中的合闸静触头嵌入的通孔；第七容纳筒37设有供第三绝缘筒30中的合闸静触头嵌入的通孔。

图13是根据本发明一个实施例的主开关模块的示意图。如图13所示，主开关模块200包括呈长方体状的开关箱体63和位于开关箱体63之上的机构箱70。固体绝缘开关60中的三个绝缘筒10、20、30的电缆锥连接筒15和支撑杆162放置在开关箱体63的底面上，因而支撑杆162能起到支撑作用。位于机构箱70中的操作机构72为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。操作机构72与每一个绝缘筒的真空灭弧室绝缘拉杆和三工位隔离刀闸绝缘拉杆固定连接，用于控制每一个绝缘筒中的真空灭弧室绝缘拉杆沿其长度方向运动，从而使得对应的真空灭弧室导通或断开；以及用于控制每一个绝缘筒中的三工位隔离刀闸绝缘拉杆沿其长度方向运动，从而使得对应的三工位隔离刀闸处于合闸位置、隔离位置或接地位置。

图14是图13所示的主开关模块连接有电缆锥的示意图。如图14所示，呈L形的电缆锥81(图14仅示出一个)直接插入每一个绝缘筒的电 缆锥连接筒15中，并与该绝缘筒中的真空灭弧室电连接。

图15是图13所示的主开关模块连接有熔丝筒的示意图。如图15所示，熔丝筒82(图15仅示出一个)直接插入每一个绝缘筒的电缆锥连接筒15中，并与该绝缘筒中的真空灭弧室电连接。

本发明的主开关模块200的通用性好，无需使用套管即可与电缆锥81或熔丝筒82电连接。

图16是根据本发明一个实施例的固体绝缘环网柜的示意图，图16中的水平方向和垂直方向分别为主开关模块200的长度方向和高度方向，垂直纸面方向(即三相母线的长度方向)为主开关模块200的宽度方向。如图16所示，固体绝缘环网柜300包括主开关模块200和位于主开关模块200下方的泄压室90和电缆室80。呈长方体状的泄压室90和电缆室80沿主开关模块200的长度方向排列，泄压室90和电缆室80沿主开关模块200的长度方向的尺寸之和等于或基本等于主开关模块200的长度，且泄压室90、电缆室80沿主开关模块200的宽度方向的尺寸优选等于或基本等于主开关模块200的宽度。因而固体绝缘环网柜300呈长方体状，这样使得固体绝缘环网柜300能稳定地放置在底座上或贴近建筑物的墙体放置。泄压室90具有供气体从开关箱体63和电缆室80流向泄压室90内部的气压保险板91、92，泄压室90的底部还具有供气体流出的泄压口93。气压保险板91、92为本领域技术人员所公知，因此图16并未示出其具体结构。当固体绝缘开关60或/和电缆室80内部产生高能量的电弧时，高能量的电弧可导致气体的温度升高和压强增加，高温高压气体沿图16中虚线箭头方向推开气压保险板91、92流进泄压室90内部，最终从泄压口93排出。

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。