基于主开关回路集成化无磨损低阻抗的开关柜气室的制作方法

1.本发明涉及开关柜技术领域，具体涉及一种基于主开关回路集成化无磨损低阻抗的开关柜气室。


背景技术：

2.传统的中压开关柜一般采用空气绝缘技术，为了保证开关设备的运行安全，需要足够大的空气净距，这类开关设备的外形尺寸会相对较大，尤其是在高盐雾、高潮湿、高海拔等恶劣环境下，对开关设备空气净距的要求进一步增加，导致开关设备的外形尺寸进一步增大。部分开关柜为了解决体积尺寸过大的问题，采用了复合绝缘技术，即在空气间隙中增加绝缘隔板以形成气室，这类结构能够在满足空气净距的同时，缩减开关柜的整体尺寸。
3.上文的中压开关柜虽然解决了空气绝缘开关柜体积过大的问题，但还是存在一些缺陷。由于通过设置绝缘隔板形成气室，为了保证元器件的安装稳固性，所有元器件零散的封焊在气室内部，造成了再制造环节增强的工艺难度，增加了工序步骤。由此，现有技术中的中压开关柜存在以下几个问题：第一，在运行环节无法就地检修，出现故障维修困难或无法维护；第二，由于气室与元器件需要焊接，导致气室结构完整性破坏，内部压力容易造成气室外壁变形，变形后的气室会对内部元器件造成影响，出现开关拒动的问题；第三，接地回路因气室阻断造成回路电阻较高，开关长时期操作后产生金属粉末造成绝缘破坏等棘手问题。
4.因此，如何设计一种基于主开关回路集成化无磨损低阻抗的开关柜气室成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种基于主回路能整体快速更换的中压充气式开关柜气室。
6.本发明的目的通过以下技术方案实现：本技术提供一种基于主开关回路集成化无磨损低阻抗的开关柜气室，包括气室外壳，气室外壳的左侧面、右侧面和上侧面分别密封固定安装有基准法兰、第二外锥套管和第一外锥套管，基准法兰的右侧面位于气室外壳内且固定安装有固封极柱和位于固封极柱上方的接地静触头，固封极柱的上端沿其轴向依次固定安装有隔离三通静触头和隔离静触头，隔离三通静触头穿设有丝杆，丝杆的一端套设有与隔离静触头接触导通的隔离动触头，隔离动触头可沿丝杆的轴向往复滑动；基准法兰的左侧面位于气室外壳外且固定安装有隔离开关机构和断路器机构，固封极柱内的绝缘拉杆与断路器机构连接，丝杆的另一端穿过接地静触头后通过轴封组件与隔离开关机构连接；隔离静触头与第一外锥套管电连接，固封极柱的端部电极与第二外锥套管电连接，基准法兰外侧接地。
7.其中，基准法兰通过螺栓固定安装在气室外壳的外侧面，基准法兰与气室外壳之间设有第一密封圈。
8.其中，隔离静触头通过柔性导体与第一外锥套管连接，固封极柱的端部电极通过柔性导体与第二外锥套管连接。
9.其中，还包括法兰盘，法兰盘套设在绝缘拉杆的外周侧且位于基准法兰的左侧面，法兰盘通过螺栓固定安装在基准法兰的左侧面，基准法兰与法兰盘之间设有第二密封圈。
10.其中，轴封组件包括左定位法兰、右定位法兰、轴封本体和穿设在轴封本体中且可相对于轴封本体旋转的转轴，丝杆朝向轴封本体的端部形成有端头，端头的外径大于丝杆的外径，转轴的一端插入端头内，转轴通过定位销与端头固接，左定位法兰套设在转轴的外周侧且位于端头的左侧面，右定位法兰套设在丝杆的外周侧且位于端头的右侧面。
11.其中，左定位法兰和右定位法兰均轴向安装在接地静触头内，轴封本体位于基准法兰的左侧面，轴封本体通过螺栓与基准法兰固接，且轴封本体和基准法兰之间设有第三密封圈，轴封本体和左定位法兰夹持基准法兰。
12.其中，左定位法兰、右定位法兰和丝杆均采用聚醚醚酮材料制备而成。
13.其中，气室外壳的左侧面还密封固定安装有检修法兰，检修法兰固定安装有防爆卸压阀。
14.其中，气室外壳的厚度为3mm，且气室外壳为不锈钢结构。
15.其中，基准法兰为铝合金结构。
16.本发明的有益效果：本技术的基于主开关回路集成化无磨损低阻抗的开关柜气室，与现有技术相比，具有如下优点，1)通过将固封极柱、隔离开关机构和断路器机构等主开关回路电气元件集成在基准法兰上，简化气室的结构设计和装配方式，实现标准化、模块化设计，可以根据产品的功能不同，更换不同类型的集成基准法兰，从而实现整体主回路装置更换，减少装配工作量，提高生产效率，缩短生产周期，降低生产管理成本，提高了零部件的通用性和标准化程度。
17.2)在维护或检修过程中，拆卸基准法兰整体后，即可对主开关回路的电气元件进行维护或检修，提供了维护或检修的途径，耗时更短，效率更高，降低事故发生的概率，保证了供电可靠性。
18.3)主开关回路电气元件全部集成在基准法兰上，而各个电气元件独立于气室外壳，不与气室外壳直接接触，保留气室外壳结构完成性，保证气室外壳的结构强度，再配合固封极柱通过柔性导体与各个外锥套管连接，具备一定延展性，在气室外壳的内部充气后，即使气室外壳产生变形也不会对主回路造成影响，避免了拒动现象的产生。
19.4)接地静触头与基准法兰相连，而基准法兰接地，改变了传统的接地方式，实现接地回路低阻值化。
附图说明
20.利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
21.图1为本实施例中开关柜气室的内部结构图。
22.图2为本实施例中开关柜气室的结构示意图。
23.图3为本实施例中开关柜气室隐藏气室外壳后的结构示意图。
24.图4为本实施例中轴封组件的结构示意图。
25.附图标记：气室外壳1，气压表2，第一外锥套管4，柔性导体5，防爆泄压阀6，检修法兰7，第二外锥套管9，隔离静触头10，隔离动触头11，隔离三通静触头12，固封极柱13，轴封组件14，法兰盘15，接地静触头16，基准法兰17，隔离开关机构18，断路器机构19，轴封本体20，左定位法兰21，定位销22，右定位法兰23，丝杆24，转轴25，端头26。
具体实施方式
26.结合以下实施例对本发明作进一步描述。
27.本发明的一种基于主开关回路集成化无磨损低阻抗的开关柜气室的具体实施方式，请见图1，气室包括气室外壳1，气室外壳1的左侧面、右侧面和上侧面分别密封固定安装有基准法兰17、第二外锥套管9和第一外锥套管4。应当说明的是，气室外壳1安装基准法兰17的侧面开设有供基准法兰17的凸缘插入的开口，而基准法兰17的裙边通过螺栓固定安装在气室外壳1的外侧面，利用螺栓的锁紧力使基准法兰17紧贴在气室外壳1的左侧面。为了保证基准法兰17和气室外壳1之间形成有效密封，基准法兰17与气室外壳1之间设有第一密封圈，具体的，第一密封圈为三元乙丙橡胶密封圈，三元乙丙橡胶密封圈具有使用寿命长、耐高温、密度均匀、密封性好的特点，能够保证气室外壳1与基准法兰17之间的气密封，满足密封绝缘安全性的要求。为了便于观察气室外壳1内的气压值，气室外壳1的左侧面安装有气压表2。另外，结合图2，第二外锥套管9和第一外锥套管4的数量均设有三个，并且各个第二外锥套管9和第一外锥套管4的密封固定安装方式可以采用现有技术中的安装方式，同样可以采用法兰密封的方式进行密封固接。
28.作为改进的是，结合图4，基准法兰17的左侧面位于气室外壳1外且固定安装有隔离开关机构18和断路器机构19，而基准法兰17的右侧面位于气室外壳1内且固定安装有固封极柱13和位于固封极柱13上方的接地静触头16，同样的，固封极柱13和接地静触头16均设有三个，各个固封极柱13的上端沿其轴向依次固定安装有隔离三通静触头12和隔离静触头10。应当说明的是，固封极柱13为现有技术中常规的固封极柱13，固封极柱13的内部设有断路机构，断路机构包括位于固封极柱13内部的绝缘拉杆，各个固封极柱13内的绝缘拉杆通过波纹管组件与断路器操动机构的传动连杆相连接，其中波纹管组件包括法兰盘15，法兰盘15套设在绝缘拉杆的外周侧面且位于基准法兰17的左侧面，法兰盘15通过螺栓固定安装在基准法兰17的左侧面，基准法兰17与法兰盘15之间设有第二密封圈以使两者之间形成有效密封，同样的，第二密封圈为三元乙丙橡胶密封圈，具有使用寿命长、耐高温、密度均匀、密封性好的特点。
29.在本实施例中，隔离三通静触头12穿设有丝杆24，丝杆24的一端套设有与隔离静触头10接触导通的隔离动触头11，丝杆24的另一端穿过接地静触头16后通过轴封组件14与隔离开关机构18连接，隔离开关机构18与固封极柱13的丝杆24为卡接结构，隔离开关机构18设有驱动丝杆24转动的驱动装置，而隔离动触头11可以理解为套设在丝杆24上的滚珠滑套，隔离开关机构18驱动丝杆24正转或反转，使滑套(隔离动触头11)沿丝杆24的轴向往复滑动，从而控制隔离动触头11和隔离静触头10之间的导通或断开。
30.在本实施例中，各个隔离静触头10通过柔性导体5与第一外锥套管4连接，固封极柱13的端部电极通过柔性导体5与第二外锥套管9连接，而基准法兰17的外侧接地。应当说
明的是，柔性导体5可以采用软铜材料、软铝材料或其他硬度较低的导电材料制备而成，也可以采用市面上常规的软性导体。
31.本实施例的开关柜气室，通过将固封极柱13、隔离开关机构18和断路器机构19等主开关回路电气元件集成在基准法兰17上，简化气室的结构设计和装配方式，实现标准化、模块化设计，可以根据产品的功能不同，更换不同类型的集成基准法兰17，从而实现整体主回路装置更换，减少装配工作量，提高生产效率，缩短生产周期，降低生产管理成本，提高了零部件的通用性和标准化程度。另外，由于主开关回路电气元件全部集成在基准法兰17上，而各个电气元件独立于气室外壳1，不与气室外壳1直接接触，保留气室外壳1结构完成性，保证气室外壳1的结构强度，再配合固封极柱13通过柔性导体5与各个第一外锥套管4和第二外锥套管9连接，具备一定延展性，在气室外壳1的内部充气后，即使气室外壳1产生变形也不会对主回路造成影响，进一步避免了拒动现象的产生。
32.在实际应用中，由于隔离开关机构18长时间使用或工作较为频率，隔离开关机构18工作时会驱动丝杆24转动，丝杆24转动使套在丝杆24上的隔离动触头11来回滑动，隔离动触头11会对丝杆24产生一个反向的轴向力，该轴向力若不消除，在丝杆24未能够完全限位的状态下，会致使隔离动触头11和丝杆24之间产生磨损，磨损会产生金属粉末造成绝缘破坏。本实施例的气室为了解决上述问题，丝杆24与基准法兰17之间设有轴封组件14。具体的，结合图4，轴封组件14包括左定位法兰21、右定位法兰23、轴封本体20、穿设在轴封本体20中且可相对于轴封本体20旋转的转轴25。丝杆24朝向轴封本体20的端部形成有端头26，端头26的外径大于丝杆24的外径，从而使丝杆24的端部形成“凸”字型结构，转轴25的一端插入端头26内，且转轴25通过定位销22与端头26固接，转轴25与轴封本体20为间隙配合。而左定位法兰21套设在转轴25的外周侧且位于端头26的左侧面，从而实现对端头26的左侧面进行限位，右定位法兰23套设在丝杆24的外周侧且位于端头26的右侧面，从而实现对端头26的右侧面进行限位，而为了保证丝杆24转动的流畅度，左定位法兰21、右定位法兰23、丝杆24均能采用高强度、自润滑的聚醚醚酮材质。
33.在本实施例中，左定位法兰21和右定位法兰23均轴向安装在接地静触头16内，丝杆24的端头26被限制在左定位法兰21和右定位法兰23之间，而轴封本体20位于基准法兰17的左侧面，轴封本体20通过螺栓与基准法兰17固接，且轴封本体20和基准法兰17之间设有第三密封圈，第三密封圈为三元乙丙橡胶密封圈，轴封本体20和左定位法兰21夹持基准法兰17。当丝杆24绕其自身中轴线转动时，丝杆24带动隔离动触头11沿丝杆24的轴向往复滑动，因隔离动触头11存在压力，隔离动触头11运动的同时会对丝杆24产生反向的轴向应力，通过左定位法兰21、右定位法兰23与丝杆24的端头26的配合，防止丝杆24端头26跳动偏移，从而消除该轴向应力，保护轴封本体20不受轴向力的干扰，从而避免因隔离开关机构18操作造成磨损，避免金属粉末的生产造成绝缘破坏的问题，从而进一步提高了气室的安全性，延长了气室的使用寿命。
34.在本实施例中，气室外壳1的左侧面还密封固定安装有检修法兰7，具体地，检修法兰7通过螺栓压接在气室外壳1的外侧，通过三元乙丙橡胶密封圈继续密封。装配时，可从检修法兰7处充入绝缘气体，保证气室达到缩小相间及相对地安全距离的气体绝缘，另外，检修法兰7上配置防爆泄压阀6，以使气室外壳1内部发生故障造成压力急剧升高时，能够泄出多余压力。
35.作为优选的方案，气室外壳1采用3mm厚的高强度不锈钢板折弯封焊而成，其内部可以焊接35mm厚的加强筋版，这样能够承受内外压差0.8mpa而不发生明显变形。
36.在本实施例中，由于接地静触头16固定安装在基准法兰17的左侧面，通过基准法兰17外部接地，改变了传统的接地方式，实现完整的接地回路并有效的降低了回路电阻，保证了接地连续性及可靠性。而基准法兰17作为电气元件的安装基准与接地回路的组成部分，可以选用高硬度、高屈服强度、高电导率的铝合金材料。
37.中压充气式开关柜气室在制造环节时，先根据功能需要将电气元件安装在基准法兰17上，再将整体封装入气室外壳1中，这样能够提高生产效率，降低生产管理成本，提升标准化作业程度。而中压充气式开关柜在运行环节时，可就地打开检修法兰7进行简易的维护或零件更换；也可解开柔性导体5与固封极柱13之间的连接，然后将基准法兰17整体拆卸，即可对主开关回路的电气元件进行维护或检修，提供了维护或检修的途径，耗时更短，效率更高，降低事故发生的概率，保证了供电可靠性。
38.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。