立式铜排金属封闭高压开关设备的制作方法

本发明涉及一种立式铜排金属封闭高压开关设备。

背景技术：

现国家电网公司要求40.5kv开关设备中，相间及相对地的净空气绝缘距离不小于300mm，而目前柜宽标准尺寸绝大部分厂家为1400mm，相间距350mm，如图1所示，铜排100平式布置，铜排宽度60—80mm，根本无法达到300mm的净距离，而只能采用铜排热缩套管、铜排表面硫化、加装相间或对地绝缘隔板等复合绝缘措施，来达到要求。也有少部分厂家开始把柜宽加大到1600mm以上，但这将导致柜体、铜排、运输等成本大大增加，变电所房屋也需加大，设备现场安装难度加大。

若采用铜排热缩套管，国家电网公司明确规定，热缩套管不能作为复合绝缘的介质。若铜排表面硫化，即在铜排表面浇注一层2—3mm厚的环氧树脂层，来起绝缘作用，但其工艺复杂、成本高、浇注厚度不均匀，且其厚度薄且为脆性，极易由于搬运、安装、热胀冷缩等因素，导致破损或开裂，而丧失绝缘功能。

若加装绝缘隔板，十分麻烦，使开关柜内有限的空间变得更狭窄，易破坏柜内电场分布，且其本身表面光滑、易吸湿，经常引起沿面爬电，导致绝缘击穿事故。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种不改变开关柜尺寸，将平式铜排变换为立式铜排布置，保证柜内相间、相对地净空气绝缘距离满足要求的立式铜排金属封闭高压开关设备。

实现本发明的技术方案如下

立式铜排金属封闭高压开关设备，包括开关柜，和装配于开关柜内的接地开关、触头盒、电流互感器，触头盒包括上触头盒、下触头盒，上触头盒出线端与主母线之间的连接铜排构成上支母线，下触头盒出线端与电流互感器之间的连接铜排构成下支母线，电流互感器出线侧铜排为出线母线，电流互感器出线侧与接地开关静刀头之间的连接铜排构成接地连接母线；所述上支母线、下支母线、出线母线、接地连接母线分别采用立式布置的铜排进行连接。

进一步地，上触头盒出线端、下触头盒出线端为立式引出的出线铜排，上触头盒的出线铜排通过立式布置的母线转接铜排与主母线形成连接；主母线通过竖直朝下的母线绝缘子装配于开关柜母线室内的顶部，母线绝缘子支持端两侧设置有进行绝缘遮挡的挡边；以及将主母线固定装配在挡边之间的夹块，夹块上开设供主母线插入的槽口；各相主母线与各自连接的上触头盒出线铜排的搭接处错开布置。

进一步地，所述触头盒包括盒体、出线铜排，盒体内为动静触头的装配腔室，盒体开设有与装配腔室形成连通的出线槽，盒体上延伸出安装板；出线铜排纵向布置方式从盒体的出线槽中引出；盒体内设置有将出线铜排压紧于盒体内安装面的压紧机构；盒体内壁开设有供静触头后端插入以对静触头后端形成定位的中心定位槽。

进一步地，所述出线铜排与盒体内安装面呈竖向布置；所述压紧机构包括至少具有一个定位槽的夹块，一个定位槽中对应供一个出线铜排的插入，以及将夹块锁定在盒体内安装面上的锁定件。

进一步地，所述出线槽外的盒体外周面至少设置有一圈将出线槽围在其中的闭环式伞裙。

进一步地，所述盒体外的后端面上部向内凹陷形成凹口；盒体外的后端面处于凹口的下部布置有半圆弧挡片，半圆弧挡片向外侧延伸，半圆形挡片外周面之间与盒体之间保留有空气间隙。

进一步地，所述电流互感器包括互感器本体，互感器本体顶部中部向上隆起形成接线平台；在接线平台上装配有纵向布置的两个接线桩头，下触头盒的出线铜排与其中一接线桩头连接，另一接线桩头与接地开关静刀头通过立式布置的连接铜排进行连接；接线桩头上开设有连接孔，在互感器本体顶部的两侧部分别固定设置有竖直布置的侧部挡板，互感器本体顶部的两端部分别固定设置有竖直布置的端部挡板；侧部挡板、端部挡板收尾相接形成闭式，将接线桩头围合在其中；在接线桩头侧面设置有沿着接线桩头高度方向进行布置的用于自然通风的散热槽。

进一步地，所述接地开关包括动刀头、静刀头组件，以及操作动刀头动作的操纵机构；所述静刀头组件包括铜排式静刀头、夹紧机构、以及绝缘子，绝缘子前端设有装配面；铜排式静刀头中部与装配面之间垂直布置；铜排式静刀头的上端向上延伸与动刀头配合，下端向下延伸，用作与电流互感器连接的连接端；夹紧机构从铜排式静刀头中部将铜排式静刀头装配于绝缘子前端装配面上。

进一步地，所述夹紧机构包括夹块、连接件、定位销；夹块内侧为与绝缘子装配面进行配合的夹紧面，夹块上开设有供铜排式静刀头纵向插入的插槽，该插槽延伸到夹块内侧的夹紧面；铜排式静刀头插入插槽后，铜排式静刀头由插槽的槽底面和绝缘子前端装配面之间压紧；定位销卡设在夹块中，定位销横向穿过铜排式静刀头；所述连接件的前端从夹块外侧横向穿过夹块，并竖直进入装配面中，以将夹块夹紧面与绝缘子前端装配面之间贴合形成锁定。

进一步地，所述铜排式静刀头插入插槽后，铜排式静刀头处于插槽内的中部外壁与插槽的侧壁之间为间隙配合。

采用了上述技术方案，通过将上触头盒出线端与主母线之间，下触头盒出线端与电流互感器之间，电流互感器与接地开关静刀头之间分别使用立式布置的铜排进行连接，使本开关设备柜体尺寸不变，宽度也仍为1400mm，铜排采用立式折弯加工工艺成形进行布线，柜内三相铜排立式平行布置，搭接处错位避让，采用专用的带挡边(挡边起绝缘隔离作用)的母线支持绝缘子并配套夹块固定铜排，铜排固定无需打孔；由于立式布置，裸铜排无需套热缩套管，无需加装绝缘隔板，柜体内的结构相对得到优化，且加工工艺简化、安装方便快捷、铜排固定可靠，立式铜排较平式铜排散热更好，柜内相间、相对地净空气绝缘距离仍可到达310mm以上，完全满足了国家电网公司要求。

附图说明

图1为现有开关设备的内部结构示意图；

图2为本发明开关设备的内结构示意图；

图3为本发明中触头盒的结构示意图；

图4为本发明中触头盒的内结构示意图；

图5为本发明中触头盒的俯视结构示意图；

图6为图5右视结构示意图；

图7为本发明中电流互感器的结构示意图；

图8为图7的侧视结构示意图；

图9为图7的俯视结构示意图；

图10为本发明中接地开关的结构示意图；

图11为图10的左视结构示意图；

图12为图11中接地开关绝缘子处的俯视构示意图；

附图中，1为开关柜，2为接地开关，301为上触头盒，302为下触头盒，4为电流互感器，5为铜排，6为出线铜排，7为母线转接铜排，8为主母线，9为母线绝缘子，10为挡边，11为夹块，12为槽口，13为盒体，14为装配腔室，15为出线槽，16为安装板，17为上安装位置，18为下安装位置，19为内安装面，20为定位槽，21为夹块，22为锁定件，23为静触头，24为中心定位槽，25为动触头，26为动静触头咬合位置，27为闭环式伞裙，28为径向楞，29为轴向楞，30为凹口，31为半圆弧挡片，32为空气间隙，33为横向凸楞，34为互感器本体，35为接线平台，36为接线桩头，37为连接铜排，38为连接孔，39为散热槽，40为第一侧部挡板，41为第二侧部挡板，42为第一端部挡板，43为第二端部挡板，44为产品铭牌雕刻或张贴处，45为动刀头，46为静刀头组件，47为操纵机构，48为铜排式静刀头，49为绝缘子，50为装配面，51为夹块，52为连接件，53为定位销，54为夹紧面，55为插槽，56为装配孔，57为沉孔，58为置入槽，59为挡边。

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，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

参见图1-12所示，立式铜排金属封闭高压开关设备，包括开关柜1，和装配于开关柜内的接地开关2、触头盒、电流互感器4，触头盒包括上触头盒301、下触头盒302，上触头盒与下触头盒结构相同，安装在开关柜内的位置及方向不同。

上触头盒出线端与主母线之间的连接铜排构成上支母线，下触头盒出线端与电流互感器之间的连接铜排构成下支母线，电流互感器出线侧铜排为出线母线，电流互感器出线侧与接地开关静刀头之间的连接铜排构成接地连接母线；上支母线、下支母线、出线母线、接地连接母线分别采用立式布置的铜排5进行连接；相邻主母线所连接的铜排之间平行布置，保证相间距离一致，满足安全距离的要求。

上触头盒出线端、下触头盒出线端为立式引出的出线铜排6，上触头盒的出线铜排通过立式布置的母线转接铜排7与主母线8形成连接，母线转接铜排根据电流的需要可以选择单铜排或双拼铜排；上触头盒引出的出线铜排朝上布置，与所对应相的主母线双拼铜排进行连接，下触头盒的出线铜排朝下布置，与电流互感器连接；三相上触头盒的出线铜排之间、双拼铜排之间形成平行布置，保证各相间的安全距离。

主母线通过竖直朝下的母线绝缘子9装配于开关柜母线室内的顶部,节省开关柜的内部空间，便于接线；母线绝缘子支持端设置有绝缘遮挡的挡边10；母线转接铜排的上端与主母线通过夹块11连接在挡边内，夹块为具有槽口12的绝缘块，槽口卡紧母线转接铜排上端与主母线，绝缘块通过其两侧的螺钉连接在绝缘子下端，铜排的固定无需打孔；母线转接铜排的下端与上触头盒出线铜排连接。各相主母线与各自连接的上触头盒出线铜排的搭接处错开布置，方便接线，同时也提升安全性。

通过将上触头盒出线端与主母线之间，下触头盒出线端与电流互感器之间，电流互感器与接地开关静刀头之间分别使用立式布置的铜排进行连接，使本开关设备柜体尺寸不变，宽度也仍为1400mm，铜排采用立式折弯加工工艺成形进行布线，柜内三相铜排立式平行布置，搭接处错位避让，采用专用的带挡边(挡边起绝缘隔离作用)的母线支持绝缘子并配套夹块固定铜排，铜排固定无需打孔；由于立式布置，裸铜排无需套热缩套管，无需加装绝缘隔板，柜体内的结构相对得到优化，且加工工艺简化、安装方便快捷、铜排固定可靠，立式铜排较平式铜排散热更好，母线转接铜排选用80*10的双拼铜排时，最大电流可达2500a；柜内相间、相对地净空气绝缘距离仍可到达310mm以上，完全满足了国家电网公司要求。由于走线方式的变化，电流互感器能够从之前在开关柜内中置安装，变换为开关柜内的底部安装，方便接线、间隙。

参见图3-6示出，触头盒包括盒体13、出线铜排6，盒体内为动静触头的装配腔室14，盒体开设有与装配腔室形成连通的出线槽15，盒体上延伸出安装板16；安装板的上端为上安装位置17，下端为下安装位置18，以便于将触头盒装配到开关柜内。

出线铜排纵向布置方式从盒体的出线槽中引出；即如附图4示出，出线铜排为立式布置，所展示出的出线铜排为宽度，从出线槽中引出，相应的出线槽口作扩大设计，以便后续部件的安装与观察到触头盒内部部件。

盒体内设置有将出线铜排压紧于盒体内安装面19的压紧机构；压紧机构包括具有两个定位槽20的夹块21，两个定位槽间隔布置，一个定位槽中对应供一个出线铜排的插入，出线铜排插入定位槽中将出线铜排形成夹紧，定位槽的宽度略大于出线铜排的厚度，只要能够使出线铜排卡入定位槽中即可，以及将夹块锁定在盒体内安装面上的锁定件22，锁定件为螺钉，在夹块的两侧开设通孔，供螺钉穿过，旋入盒体内安装面中，进行锁定。出线铜排的下端通过螺栓与静触头23后端进行固定连接。

盒体内壁开设有供静触头后端插入以对静触头后端形成定位的中心定位槽24。组装时，静触头的后端插入中心定位槽中，以将静触头在触头盒的径向的动作进行限制，实现精准定位，中心定位槽与静触头后端的形状相适应，优化的是，静触头后端为片状，中心定位槽为与静触头后端片状相适应的扁槽。

出线铜排与盒体内安装面呈竖向布置，即出线铜排纵向从触头盒内经过出线槽中引出；出线槽为从盒体外部向盒体内可视到动静触头咬合位置的矩形或圆形或多边形槽口；具体地，出线槽延展到触头盒内动触头25、静触头23咬合位置26的上方，以便于从外部看清咬合位置，和后期组装时，使组装辅助从出线槽伸入触头盒内的进行操作。由于出线槽的增大，在开关柜的前柜和后柜内均可方便地安装静触头和铜排(原来仅可在前柜安装，且需要专用工具)，出线槽处能清楚地看到动静触头的咬合情况(原来无法看见)，且由于动静触头的发热量较大，现出线槽处动静触头外露，散热更好。

为了满足触头盒的安全性，保证表面爬电距离，出线槽外的盒体外周面至少设置有一圈将出线槽围在其中的闭环式伞裙27。闭环式伞裙设置的多少，根据其高度及需要的爬电距离进行设置。闭环式伞裙包括沿着盒体的直径方向布置的径向楞28和沿着盒体轴线方向布置的轴向楞29，径向楞与轴向楞之间收尾相接形成闭环式；同时在盒体外的后端面上部向内凹陷形成凹口30，增加爬电距离。进一步地，在盒体外的后端面处于凹口的下部布置有半圆弧挡片31，半圆弧挡片向外侧延伸，半圆弧挡片外周面之间与盒体之间保留有空气间隙32。在盒体后部下方设置有沿着盒体径向布置的横向凸楞33。这里的伞裙、凹口、间隙、横向凸楞设计，为了保证触头盒各个方向的沿面爬电距离满足要求。

上述触头盒由于出线铜排从出线槽内纵向布置方式引出，即从原来的平置改成立式从出线槽中引出，根据出线铜排与出线槽之间的安全性要求，相应的出线槽尺寸作相应的扩大，改成纵向出线后方便开关柜内立式铜排之间的搭接，无需增加转接铜排；出线槽相应的扩大，能够看清触头盒内动静触头的咬合位置，且十分利于动静触头的散热，同时在安装时，也可以通过出线槽进行辅助安装，使触头盒内部件的得以灵活安装，增强适用性；在静触头后端的安装上，在触头盒内安装面开出了中心定位槽，供静触头后端的插入，以将静触头在触头盒的径向的动作进行限制，出线铜排通过压紧机构固定安装在触头盒内安装面，并与静触头后端固定连接，从而实现稳固连接。采用纵向出线满足开关柜内立式铜排的安装要求，同时，在确保空气绝缘距离和表面爬电距离的前提下增大出线槽开口，以便于后期组装，便于查看触头盒内部动静触头的咬合情况，便于咬合接触部位的散热。

参见图7-9所示，电流互感器包括互感器本体34，互感器本体顶部中部向上隆起形成接线平台35；接线平台的顶面为平面。在接线平台上装配有纵向布置的两个接线桩头36，接线桩头的下端延伸到互感器内与互感器内部器件连接，下触头盒的出线铜排与其中一接线桩头连接，另一接线桩头与接地开关静刀头通过立式布置的连接铜排37进行连接。

在接线桩头露出接线平台上方的接线桩头顶部开设有两个或四个连接孔38，通过向连接孔中分别装入连接件，使接线桩头与连接铜排的一端进行固定连接。

在互感器本体顶部的两侧部分别固定设置有竖直布置的侧部挡板，互感器本体顶部的两端部分别固定设置有竖直布置的端部挡板；侧部挡板、端部挡板收尾相接形成闭式，将接线桩头围合在其中；端部挡板的竖直设置，相对于以前互感器结构，减少了互感器处于开关柜内的占用长度空间，同时也增大了对地爬电距离，满足安全要求。由于接线桩头的纵向布置，除了满足开关柜立式铜排的接线以外，还能够将互感器内部所产生的热量更好的扩散到外部，提升互感器的散热性能。

为了使互感器获得更佳的散热能力，在接线桩头侧面设置有沿着接线桩头高度方向进行布置的用于自然通风的散热槽39，即在空气流动时，冷空气能够自下部进入散热槽中，热空气向上排出，将接线桩头中的热量带走。

本申请中的侧部挡板包括固定设置于互感器本体顶面一侧的第一侧部挡板40，和固定设置于互感器本体顶面另一侧的第二侧部挡板41，第一侧部挡板、第二侧部挡板为从互感器本体顶面的侧部向上延伸形成，即两个侧部挡板与互感器本体为一体成型。为了保证互感器的接线处满足安全性能要求，第一侧部挡板、第二侧部挡板的高度高于接线桩头的高度，第一侧部挡板、第二侧部挡板的高度相同。

端部挡板包括固定设置于互感器本体顶面一端的第一端部挡板42，和固定设置于互感器本体顶面另一端的第二端部挡板43，第一端部挡板、第二端部挡板为从互感器本体顶面的端部向上延伸形成，即两个端部挡板与互感器本体为一体成型。为了满足爬电距离，第一端部挡板、第二端部挡板的高度低于接线桩头的高度，第一端部挡板、第二端部挡板的高度相同。

本申请附图中示出的端部挡板、侧部挡板为直板式，当然为了获得更佳的爬电距离和进一步减少互感器的占用空间，也可以设置成起伏状的波浪式。

本申请中，接线桩头为纵向布置于接线平台上的接线铜排。散热槽从接线桩头露出接线平台的位置一直向上延伸到接线桩头的顶部，散热槽39布置在接线铜排的一侧面或两侧面，以使流动的空气更佳地将接线桩头中的热量带走，向外扩散；散热槽的截面形状可以为半圆形，或矩形或其他形状；端部挡板的外壁为产品铭牌雕刻或张贴处44，由于本申请中端部挡板的设置，能够将铭牌从原来在互感器侧面的底部移至到互感器本体顶部的明显位置，便于查看铭牌参数。

上述电流互感器结构，通过端部挡板的纵向布置，能够减少互感器长度方向的占用空间，以使开关柜内部的布置更加优化，同时，也能够满足安全的爬电距离；而接线桩头的纵向布置，能够满足开关柜内立式铜排的走线要求，同时也能够将互感器内产生的热量快速地传递到外部进行扩散，进一步地，散热槽采用热管对流散热原理，使热空气迅速向上排出，带走热量，提升互感器的散热能力；将铭牌从原来在互感器底部移至到互感器本体顶部的明显位置，便于查看铭牌参数，电流互感器具有占用空间少、散热能力强、接线方便快捷的优势。

参见图10-12所示，接地开关2包括动刀头45、静刀头组件46，以及操作动刀头动作与静刀头组件配合的操纵机构47，操作机构采用以前的机构，在此不详细说明。

静刀头组件包括铜排式静刀头48，即本申请中的静刀头为铜排制作而成；将铜排式静刀头装配到绝缘子装配面上的夹紧机构，装配上后铜排静刀头整体在横向、纵向被限定，无法动作；以及绝缘子49，绝缘子前端设有竖直的装配面50，以用于静刀头的装配。

铜排式静刀头与装配面之间垂直布置，铜排式静刀头为立式布置，然后铜排静刀头所在平面与装配面之间呈垂直布置，以满足高压开关柜内走线铜排的立式接线；铜排式静刀头的上端向上延伸作为与接地开关动刀头45配合的配合位置，下端向下延伸，用作与连接铜排37连接的连接端；夹紧机构从铜排式静刀头中部将铜排式静刀头装配于绝缘子41前端装配面上。

具体地，夹紧机构包括夹块51、连接件52、定位销53；夹块为绝缘材料制作的绝缘夹块，夹块内侧为与绝缘子装配面进行配合的夹紧面54，夹块上开设有供铜排式静刀头纵向插入的插槽55，该插槽延伸到夹块内侧的夹紧面，以便于铜排式静刀头的装插；铜排式静刀头插入插槽后，铜排式静刀头由插槽的槽底面和绝缘子前端装配面之间压紧，即铜排式静刀头两侧面受压于槽底面、装配面之间，通过连接件锁定后，并配合插槽的限位，将铜排式静刀头进行装配，使其在横向无法动作。而定位销卡设在夹块中，定位销横向穿过铜排式静刀头，使铜排式静刀头纵向无法动作。

连接件为螺钉，连接件的前端从夹块外侧横向穿过夹块，并竖直进入装配面中，以将夹块夹紧面与绝缘子前端装配面之间贴合形成锁定。在夹块的两侧分别开设装配孔56，一个装配孔内装入一根螺钉，夹块的外侧开设有与装配孔形成连通的沉孔57，以供螺钉后端螺帽的置入，以避免螺帽露在外部产生的绝缘隐患。

铜排式静刀头插入插槽后，铜排式静刀头处于插槽内的中部外壁与插槽的侧壁之间为间隙配合，使铜排式静刀头在横向方向具有一定的自由活动量，以便于铜排式静刀头上端与动刀头找正配合，接触更紧密可靠。夹块的夹紧面开设有供定位销置入的置入槽58，置入槽的两端不延伸到夹块的侧面，置入槽的长度大于铜排式静刀头的厚度，但小于夹块的宽度，在铜排式静刀头上开出供定位销穿过的孔，然后定位销插入置入槽中，以实现纵向对铜排式静刀头的限制；该置入槽的中部与插槽形成连通，置入槽与插槽形成垂直布置。绝缘子装配面两侧分别向外侧延伸出挡边59，夹紧机构处于挡边之间，提升相间绝缘可靠性。组装时，先将定位销插入铜排式静刀头的孔中，然后使，定位销对准置入槽，铜排式静刀头对准插槽，一并对齐插入，然后通过螺钉插入对应的装配孔中，并旋入装配面进行夹紧。

上述接地开关中将目前异形的静刀头结构替换为铜排式静刀头，相间空气绝缘距离满足了要求，无需再加装相间绝缘隔板，且铜排式结构相对于异形更加方便制作，且通过专用的夹紧机构将铜排静刀头中部装夹在绝缘子前端，方便组装；由于铜排式的结构，铜排静刀头上端上延，用作与动刀头之间的配合端，由于铜排上延一定长度后，产生一定的摆动弹性，从而在与动刀头配合时，静刀头能够自动与动刀头找正配合，二者的接触配合更紧密可靠。