一種12kV載流1250A固體絕緣開關柜的制作方法

本實用新型涉及輸配電開關柜領域，具體涉及一種12kV載流1250A固體絕緣開關柜。

背景技術：

固體絕緣環網柜是一種集絕緣母線、組合單元小型化、外固封三種技術一體，開關及高壓帶電部件采用環氧樹脂等固體絕緣材料進行整體密閉包封，以固體絕緣材料作為帶電體對地及相間主絕緣，并將其外表面的導電或半導電屏蔽層可靠接地的一種新型配電設備，國家電網和南方電網普遍采用。

隨著近些年國內固體絕緣柜大量普及應用，部分替代了價格昂貴的進口固體絕緣柜，為振興名族工業，實現“中國夢”立下了不可磨滅的功勞。但目前國內固體絕緣柜存在的問題也不應該忽視。縱觀國內固體絕緣柜生產情況，除固體絕緣箱體結構有整體式和A、B、C分相式兩大類型之外，各設計廠家內部元件布置均有差異，固體絕緣柜質量良莠不齊。比如：大多數設計廠家限于沒有技術力量、國產專業軟件，主絕緣模塊沒有進行應力、電場、局部放電、電場屏蔽等仿真研究，靠經驗設計；再如：主絕緣模塊中的真空滅弧室大多是豎直布置，操作機構置于主絕緣模塊上部；主絕緣模塊上采用的母線連接方式為外錐形連接。由于操作機構置于主絕緣模塊的上部，且固體絕緣環網柜還要保證650mm以上的電纜連接高度，導致固體絕緣環網柜的操作高度過高；尺寸也較大。

現有設計存在以下弊端：

1、目前，幾乎國內固體絕緣柜電纜進出線均采用稍柱形電纜進出線絕緣終端頭結構，只能通過630A額定電流，固體絕緣柜使用范圍受到限制。固體絕緣柜電纜進出線是通過稍柱形接線樁電纜頭銅螺栓相連實現電流導通。而M16螺栓的導電有效截面積是154mm²，通過額定電流630A沒有問題，但遇到分支引出線串聯2路連接，額定電流1250A情況下，目前的電纜頭和聯絡母線連接結構發熱量至少增高50％。冷變形問題：由于電纜重力產生電纜下墜，在電纜下墜的作用下，接線樁這個部位會產生冷變形問題，聯絡螺栓與接線端子上端部會產生分離，螺紋也相對變形，造成螺紋接觸壓力失衡。由于螺紋上部的接觸壓力變小；下部發生擠壓，接觸面積減小，導致接觸電阻增大，特別是一旦這些間隙受到凝露的影響，就會發生銹蝕氧化，氧化物會進一步加速這種惡性循環，以致銹蝕嚴重到不能夠承受正常額定電流。熱變形問題，電纜終端和接線樁連接部位由于運行狀態下電流的影響而發熱，金屬件膨脹，當負荷量減小，金屬件溫度降低，冷熱膨脹收縮，每天如此，使得金屬件疲勞，產生永久性變形，整體接觸部位松弛，造成接觸電阻增大而刺激產生發熱量增大。改進大電流電纜進出線絕緣終端頭的結構應該是重要的必須的。

2、導電件造型棱角過多且沒有有效措施改變電場集中的缺陷，致使絕緣件壽命降低，一般在三年左右時間絕緣材料受電場影響，產生明顯放電現象。部分關鍵部位變形老化，以致產生接地故障及相間短路故障。因此，固體絕緣件外部不帶導電或半導電屏蔽層時，存在 感應電流人手不能觸摸的安全隱患；而固體絕緣件外部附涂導電或半導電屏蔽層接地后，局部放電指標又超出行業標準要求。

3、隔離開關刀片形結構，局部放電問題無法解決，刀片插入到靜觸頭內，由于受力大，無法完全插入，接觸不完全，動熱穩定性差。原結構空氣絕緣間隙過小，絕緣爬距過小，而且無改進空間。致使設備無法在高海拔條件下正常運行。

4、部分傳統固體絕緣柜真空滅弧室與聯絡母線相隔距離不夠，燃弧期間觸頭間的縱向磁場被聯絡母線磁場吸引，而非形成均勻旋轉磁場，容易燒溶銅鉻合金觸頭。

5、有些固體柜設計的隔離開關動、靜觸頭大多安裝在一個絕緣體上，中間有沒有接地隔絕，有泄漏電流通過，存在假斷口問題。開關柜使用幾年后，因為放電、附著顆粒物等絕緣水平逐年下降，最終導致設備絕緣故障。因此，GB1985-2003《高壓隔離開關和接地開關》中明確規定：隔離斷口間不應該有危險的漏電流存在。

6、有些固體絕緣柜采用二工位隔離開關，也有些產品采用三工位隔離開關，或配置獨立的接地開關。采用三工位隔離開關可以很好的解決全絕緣設備的接地問題，但將導致動觸頭行程過長，設備高度或深度增加。

技術實現要素：

針對上述問題，本實用新型旨在提供一種安全穩定的12kV載流1250A固體絕緣開關柜。

為實現該技術目的，本實用新型的方案是：一種12kV載流1250A 固體絕緣開關柜，包括箱體、面板、閉鎖機構、彈簧儲能操作機構、母線座、出線絕緣座、絕緣方筒，所述箱體中部設置由上絕緣基座和下絕緣基座組成的絕緣方筒，所述上絕緣基座和下絕緣基座之間增大絕緣爬距的迷宮式結構內設置有聚四氟乙烯絕緣板，所述上絕緣基座和下絕緣基座內分別設置有真空開關、隔離開關、接地開關、母線座、出線絕緣座,所述絕緣方筒外設置有彈簧儲能操作機構，所述彈簧儲能操作機構與閉鎖機構之間驅動連接，所述閉鎖機構分別與真空開關、隔離開關、接地開關驅動連接；

所述真空開關、隔離開關、接地開關分別與導電桿電連接，所述箱體內上部設置有母線座，所述箱體內底部設置有出線絕緣座，所述箱體正面設有方便觀察的透明觀察窗；

所述隔離開關包括有隔離靜觸頭、隔離動觸頭、絕緣套筒、隔離連接端，所述隔離靜觸頭與絕緣方筒固定，隔離靜觸頭上設置有彈簧觸指，隔離動觸頭通過水平運動插入式連接隔離靜觸頭，所述隔離靜觸頭的尾端套有用于加大爬電距離的絕緣套筒，所述隔離動觸頭尾端與隔離連接端固定連接，所述閉鎖機構與隔離連接端驅動連接，所述隔離靜觸頭與導電桿電連接，所述絕緣套筒為傘裙式結構；

所述接地開關包括有接地靜觸頭、接地動觸頭、接地連接端，所述接地靜觸頭設置在接地動觸頭前端，所述接地動觸頭尾端與隔離連接端固定連接，所述閉鎖機構與接地連接端驅動連接；

所述真空開關包括空氣隔室、真空滅弧室、斷路器絕緣拉桿，所述空氣隔室設置在真空滅弧室與隔離開關之間，所述真空滅弧室水平 設置在母線座的安全距離下方，真空滅弧室尾端連接有斷路器絕緣拉桿。

作為優選，所述隔離動觸頭、隔離靜觸頭均為柱形結構，兩組隔離動觸頭組合呈U型結構，兩組隔離動觸頭前端分別各連接有一組隔離靜觸頭，兩組隔離靜觸頭之間平行設置。

作為優選，所述母線座和接地靜觸頭上分別設置有彈簧觸指。

作為優選，所述出線絕緣座包括絕緣屏蔽層、應力套、絕緣封蓋、固定螺母、帶電顯示密封窗，所述導電桿一端嵌套固定在絕緣屏蔽層內，所述絕緣屏蔽層下端設置有應力套，出線電纜穿過應力套與導電桿電連接，所述導電桿尾端連接有兩組出線電纜，所述出線電纜通過固定螺母與導電桿固定連接，所述固定螺母外還套有絕緣封蓋，所述導電桿尾端還連接有用于顯示導電桿帶電情況的帶電顯示密封窗。

作為優選，所述絕緣方筒外部均噴涂有電阻率為10⁸-10¹²Ω半導電層。

作為優選，所述導電桿、隔離動觸頭和接地動觸頭均為沒有尖角的柔性過渡結構。

作為優選，所述絕緣方筒的上絕緣基座和下絕緣基座合部設置有用于隔絕潮濕氣體的O型密封圈。

作為優選，所述箱體內還設置有智能控制器和傳感器，所述傳感器與智能控制器電連接。

本實用新型的有益效果，本實用新型專利本申請的導電桿與出現電纜之間采用貫通集束母線的出線絕緣座結構進行連接，無論在進出 線系統的前后端接線，都能夠保障足夠的導電截面，采用該結構的出線絕緣座后，將進出線電纜接頭額定電流由630A等級提高到1250A，同時降低了設備發熱，提高設備的運行壽命；

內部導電件上全部采用柔性過渡，沒有明顯尖角，克服了由于電場集中引起的尖端放電現象，使局部放電明顯減小，絕緣方筒內部普遍采用加大爬距傘裙結構，降低局部放電電量，整體電場均勻；箱體外附涂導電或半導電屏蔽層接地后，局部放電符合行業標準要求；

真空滅弧室采用偏離母線座安全距離的水平布置結構，避免母線磁場干擾，真空滅弧室燃弧期間觸頭間隙產生的縱向磁場，可使電弧均勻分布在觸頭表面，維持低的電弧電壓，從而使真空滅弧室具有較高弧后介質強度恢復速度，小的電弧能量和小的腐蝕速率，提高了真空滅弧室開斷電流的能力和使用壽命，同時采用表帶觸指技術，增大導電截面，觸點均勻分布減少整體回路電阻，避免大電流電接觸中的不均勻傳導問題，解決導體受熱變形引起的壓接不實、少點接觸問題以及由此進一步引起的發熱惡性變形問題，在導電截面相同的情況下，載流能力明顯提高；

隔離開關采用了雙斷口、雙圓柱型隔離動觸頭水平運動插入隔離靜觸頭彈簧觸指柔性連接結構。上下的隔離動觸頭之間有安全的空氣絕緣間隙，不存在假斷口泄漏電流通過問題，動觸頭運動行程減少一半；符合GB1985-2003《高壓隔離開關和接地開關》中明確規定：“隔離斷口間不應該有危險的漏電流存在。”的要求。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型正視面的結構示意圖；

圖3為本實用新型的出線絕緣座的結構示意圖；

圖4為本實用新型的隔離開關的局部結構示意圖；

圖5為本實用新型俯視面的結構示意圖；

圖6為本實用新型的母線座部分彈簧觸指的結構示意圖；

圖7為本實用新型的上絕緣基座和下絕緣基座組合的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明。

如圖1-7所示，本實用新型所述的具體實施例為一種12kV載流1250A固體絕緣開關柜，包括箱體1、面板13、閉鎖機構3、彈簧儲能操作機構2、母線座9、出線絕緣座7，所述箱體1中部設置有上絕緣基座12和下絕緣基座11組成的絕緣方筒，所述上絕緣基座12和下絕緣基座11之間的增大絕緣爬距的迷宮式凹槽內設置有聚四氟乙烯絕緣板14，所述上絕緣基座12和下絕緣基座11內分別設置有真空開關4、隔離開關5、接地開關6、母線座9、出線絕緣座7,所述絕緣方筒外設置有彈簧儲能操作機構2，所述彈簧儲能操作機構2與閉鎖機構3之間驅動連接，所述閉鎖機構3分別與真空開關4、隔離開關5、接地開關6驅動連接。本申請的所有帶電部位都被封閉在絕緣的箱體內，人無法觸及，保障了操作者的安全；如圖7所示，上絕緣基座和下絕緣基座之間迷宮式凹槽內裝聚四氟乙烯絕緣板可以 增加絕緣爬距。如圖5所示，所述箱體1內包含有A、B、C三相組合電器絕緣方筒，每一相絕緣方筒均由上絕緣基座和下絕緣基座組合而成；其中A、B、C相母線座與A、B、C相上絕緣基座為固體絕緣整體，并按相序左、中、右，后、中、前排列。

所述真空開關4、隔離開關5、接地開關6分別與導電桿8電連接，所述箱體1內上部設置有母線座9，所述箱體1內底部設置有出線絕緣座7，所述箱體1正面設置有方便觀察的透明觀察窗。通過絕緣的箱體面向面板方向設置的透明觀察窗，操作者可以看到隔離開關接地開關的分合閘位置。

所述隔離開關5包括有隔離靜觸頭51、隔離動觸頭52、絕緣套筒53、隔離連接端54，所述隔離靜觸頭51與絕緣方筒固定，隔離靜觸頭頂部設置有彈簧觸指，隔離動觸頭52通過水平運動插入式連接隔離靜觸頭51，所述隔離靜觸頭51的尾端套有用于加大爬電距離的絕緣套筒53，所述隔離動觸頭52尾端與隔離連接端54固定連接，所述閉鎖機構3與隔離連接端54驅動連接，所述隔離靜觸頭51與導電桿8電連接，所述絕緣套筒53為傘裙式結構。絕緣套筒的內外都采用傘裙式的路徑形成了較大的爬電距離。

所述接地開關6包括有接地靜觸頭61、接地動觸頭62、接地連接端63，所述接地靜觸頭61設置在接地動觸頭62前端，所述接地動觸頭62尾端與隔離連接端54固定連接，所述閉鎖機構3與接地連接端63驅動連接；

如圖1、4所示，所述真空開關4包括空氣隔室41、真空滅弧室 42、斷路器絕緣拉桿43，所述空氣隔室41設置在真空滅弧室42與隔離開關5之間，所述真空滅弧室42水平設置在母線座9的安全距離下方，真空滅弧室42尾端連接有斷路器絕緣拉桿43。所述空氣隔離室內還設置有照明燈珠。真空滅弧室采用偏離母線座安全距離的水平布置結構，避免母線磁場干擾。真空滅弧室在燃弧期間觸頭間隙產生的縱向磁場，可使電弧均勻分布在觸頭表面，維持低的電弧電壓，從而使真空滅弧室具有較高弧后介質強度恢復速度，小的電弧能量和小的腐蝕速率。本設計提高了真空滅弧室開斷電流的能力和使用壽命。

為了提高安全性能減少運動形行程，所述隔離動觸頭52、隔離靜觸頭51均為柱形結構，兩組隔離動觸頭52組合呈U型結構，兩組隔離動觸頭52前端分別各連接有一組隔離靜觸頭51，兩組隔離靜觸頭51之間平行設置。雙斷口、雙圓柱型動觸頭水平運動插入隔離靜觸頭彈簧觸指柔性連接結構，上下隔離動觸頭之間有安全的空氣絕緣間隙，不存在假斷口泄漏電流通過問題，同時隔離動觸頭運動行程減少一半，同時保證了足夠的空氣絕緣間隙，符合GB1985-2003《高壓隔離開關和接地開關》中明確規定：“隔離斷口間不應該有危險的漏電流存在。”的要求。

為了提高連接的穩定性，所述母線座9和接地靜觸頭61上分別設置有彈簧觸指10。隔離靜觸頭51頂部設置有彈簧觸指10。通過彈簧觸指，可以使得隔離靜觸頭和接地靜觸頭與導電桿之間連接更加穩定。通過彈簧觸指可以實現表帶觸指功能，大幅增加導電截面，同時 觸點均勻分布，減少導體長度，減少整體回路電阻，避免大電流電接觸中的不均勻傳導問題，解決導體受熱變形引起的壓接不實以及由此進一步引起的發熱惡性變形問題。如圖6所示，母線座也采用彈簧觸指結構，能夠大幅增加導電截面，同時觸點均勻分布，減少導體長度，減少整體回路電阻，避免大電流電接觸中的不均勻傳導。

如圖3所示，為了保證導電桿與出現電纜穩定連接，所述出線絕緣座7包括絕緣屏蔽層71、應力套72、絕緣封蓋74、固定螺母73、帶電顯示密封窗75，所述導電桿8一端嵌套固定在絕緣屏蔽層71內，所述絕緣屏蔽層71下端設置有應力套72，所述導電桿8尾端連接有兩組出線電纜75，所述出線電纜75穿過應力套72與導電桿8電連接，所述出線電纜75通過固定螺母73與導電桿8固定連接，所述固定螺母73外還套有絕緣封蓋74，所述導電桿8尾端還連接有用于顯示導電桿帶電情況的帶電顯示密封窗76。本申請的導電桿與出現電纜之間采用貫通集束母線的出線絕緣座結構進行連接，無論在進出線系統的前后端接線，都能夠保障足夠的導電截面，采用該結構的出線絕緣座后，將進出線電纜接頭額定電流由630A等級提高到1250A。

為了保證絕緣方筒接地，提高安全性能，所述絕緣方筒(即上絕緣基座12和下絕緣基座11)外部均噴涂有電阻率為10⁸-10¹²Ω半導電層。絕緣方筒外露面噴涂的半導電層可現實接地功能，有效清除靜電感應，屏蔽內部電場，達到減低局部放電的作用，使得局部放電符合行業標準要求。

為了減少尖端放電現象，所述導電桿8、隔離動觸頭52和接地 動觸頭62均為沒有尖角的柔性過度結構。本申請在導電桿、隔離動觸頭和接地動觸頭等內部導電件上全部采用柔性過渡，沒有明顯尖角，克服了由于電場集中引起的尖端放電現象，使局部放電明顯減小。

為了增加箱體的密閉性，所述絕緣方筒的上絕緣基座12和下絕緣基座11組合部設置有用于隔絕潮濕氣體的O型密封圈。解決高海拔條件下的固體絕緣開關柜凝露影響絕緣問題，較好解決了絕緣方筒受生產工藝和材料、鑲件的制約成品率低的問題。

為了方便不同客戶需求，所述箱體1內還設置有智能控制器和傳感器，所述傳感器與智能控制器電連接。用戶可根據不同的需求，通過選配FTU等多種智能控制器及其他相關的傳感器設備，實現不同程度的控制、測量和保護功能。

本實用新型專利本申請的導電桿與出現電纜之間采用貫通集束母線的出線絕緣座結構進行連接，無論在進出線系統的前后端接線，都能夠保障足夠的導電截面，采用該結構的出線絕緣座后，將進出線電纜接頭額定電流由630A等級提高到1250A，同時降低了設備發熱，提高設備的運行壽命；

內部導電件上全部采用柔性過渡，沒有明顯尖角，克服了由于電場集中引起的尖端放電現象，使局部放電明顯減小，箱體內部普遍采用加大爬距傘裙結構，降低局部放電電量，整體電場均勻；箱體外附涂導電或半導電屏蔽層接地后，局部放電符合行業標準要求；

真空滅弧室采用偏離母線座安全距離的水平布置結構，避免母線磁場干擾，真空滅弧室燃弧期間觸頭間隙產生的縱向磁場，可使電弧 均勻分布在觸頭表面，維持低的電弧電壓，從而使真空滅弧室具有較高弧后介質強度恢復速度，小的電弧能量和小的腐蝕速率，提高了真空滅弧室開斷電流的能力和使用壽命，同時采用表帶觸指技術，增大導電截面，觸點均勻分布減少整體回路電阻，避免大電流電接觸中的不均勻傳導問題，解決導體受熱變形引起的壓接不實、少點接觸以及由此進一步引起的發熱惡性變形問題，在導電截面相同的情況下，載流能力明顯提高；

隔離開關采用了雙斷口、雙圓柱型隔離動觸頭水平運動插入隔離靜觸頭彈簧觸指柔性連接結構。上下的隔離動觸頭之間有安全的空氣絕緣間隙，不存在假斷口泄漏電流通過問題，動觸頭運動行程減少一半；符合GB1985-2003《高壓隔離開關和接地開關》中明確規定：“隔離斷口間不應該有危險的漏電流存在。”的要求。

本實用新型更符合固體絕緣環網柜緊湊性的要求。12kV載流1250A固體絕緣開關柜意味一臺可以當兩臺630A柜使用，為用戶帶來福音，滿足國家建設更加寬泛的用電領域。加速淘汰SF₆氣體絕緣環網柜，促進低碳生態經濟發展。將傳統固體絕緣柜真空滅弧室固封脊柱絕緣結構改變為圍欄絕緣結構。加大傘裙式絕緣結構及圓柱形貫通集束母線電纜進出導線裝置。使之成為一臺真正意義上的適宜高原環境工況的大電流固體絕緣柜。

以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同替換和改進，均應包含在本實用新型技術方案的保護范圍 之內。