一种适用于10kV中压开关柜的开放式触头盒及10kV中压开关柜的制作方法

一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒及10kv中压开关柜
技术领域
1.本发明涉及一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒及10kv中压开关柜。


背景技术：

2.电网的安全稳定运行可以为经济建设提供保障，其中，10kv中压开关柜是电网设备中与用户联系最密切的设备之一，若10kv中压开关柜在运行中发生故障，将直接造成用户停电，影响经济发展和民生。在目前市场上，主流的10kv中压开关柜产品采用移开式断路器的方式，即采用手车中置式开关柜，此类型的10kv中压开关柜，存在下述不足：第一、手车的动静触头通过一种弹簧压紧的线接触方式进行搭接：由于此搭接点的接触压力问题，在正常运行中表现为此处的热量累积较大，如果在设计上不能通过合理恰当的散热方式将累积的热量及时排除，将逐步加剧触头处的发热，而导体的发热，将大大降低导体的载流量（每提高10
°
c，载流量将减小10%左右）。另外，此处的温度长期居高不下还会造成压紧弹簧的失效，进一步造成恶性循环，最终会造成开关保护跳闸甚至引发绝缘件性能降低造成安全事故。
3.第二、触头盒采用的是一种将接触垫块和绝缘件一次压制成型的方式：铜排和静触头搭接处在触头盒相对封闭的内部，触头盒上端仅有铜排出线孔作为热空气排出空间，加之现在国内用户通常要求铜排全部要烘热缩套管，以达到全绝缘的要求，这更缩小了本来就不大的散热空间。
4.第三、过于强调触头盒小型化：为增大触头盒的爬距，在触头盒表面增加了许多伞裙，这类伞裙，如果累积了灰尘和污渍，不仅难以清理，还容易造成闪络放电，比如专利号为201911066178.5的中国专利公开的一种触头盒。
5.第四、触头盒采用的是将接触垫块和绝缘件一次压制成型的方式：绝缘件和接触垫块的结合强度很大程度上受制于触头盒的加工工艺精度，出于对产品性能的焦虑，为了防止过大的力矩将触头盒损坏，许多厂家采用了将铜排与触头盒之间的螺丝降低一个等级力矩值进行施工。此做法会有降低接触压力、加大接触电阻的隐患。
6.第五、现有的触头盒安装是将触头盒安装在一个开口的铁板，加上不导磁的不锈钢或铝合金板进行内衬固定，当手车动静触头进行啮合时，会有很大的压力。特别是在手车框架误差比较大时，对触头盒安装强度的要求会比较高，否则会成左右、上下不同心，造成接触不良好，容易引发安全隐患。


技术实现要素：

7.针对上述问题，本发明提供一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒及10kv中压开关柜，通过对触头盒的结构进行改进，采用开放式结构，提高散热速率和散热性能；进一步的，抗冲击能力强、绝缘可靠；进一步的，10kv中压开关柜的手车室和电缆室之间的防护等级达到ip3x。
8.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒，包括盒体和前部固定台阶，所述盒体包括横截面呈优弧状的拱形部和对称设置在拱形部两侧的敞口部，各敞口部呈平板状且连接在拱形部的两侧，所述拱形部的前端外周套接有用于固定在10kv中压开关柜上的前部固定台阶，所述盒体内腔间距前端设定距离设置有隔板，所述隔板上设置有静触头主体穿越孔且静触头主体穿越孔的外周设置有静触头固定孔，所述隔板上还设置有接地开关静触头固定孔，所述隔板将盒体自前端至后端分割为中部动静触头啮合腔体和后部铜排出线腔体，所述敞口部自隔板至盒体前端之间设置有安装板，所述安装板呈平板状且安装板与敞口部连接。
9.优选，所述盒体的内壁和外壁均呈光滑状。
10.优选，各敞口部与拱形部底面所在的平面呈垂直关系。
11.优选，所述前部固定台阶呈正方形形状，所述前部固定台阶的边长为209mm。
12.优选，所述前部固定台阶的4个边角呈圆弧倒角状且前部固定台阶的4个边角处分别沿着后端至前端的方向设置有盲孔，所述触头盒通过触头盒固定嵌件和盲孔固定在10kv中压开关柜的横档上。
13.优选，所述触头盒固定嵌件距离触头盒中心的距离l=103mm。
14.优选，所述前部固定台阶呈中空设计，内侧设置有若干个加强筋。
15.优选，所述隔板朝向中部动静触头啮合腔体的一侧底部和安装板之间也设置有加强筋。
16.一种10kv中压开关柜，包括柜体，所述柜体内设置有母线室、断路器手车室、电缆室和继电器仪表室，所述母线室和断路器手车室之间通过触头盒进行电气连接，所述触头盒为上述任意一项所述的适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒。
17.优选，所述静触头采用t形结构，所述铜排采用40x10mm规格，与触头盒配套的断路器相间距为210mm。
18.本发明的主要有益效果是：第一、盒体采用拱形部和敞口部结构，当触头盒安装在母线室时铜排从后侧与静触头搭接后，热空气将在盒体正后方至上方形成对流；当触头盒旋转180度安装在电缆室时，热空气将在盒体下方至后方形成对流，均可以迅速将动静触头啮合处产生的热量散发出去。
19.第二、盒体的内壁和外壁均呈光滑状，无伞裙，不易堆积灰尘及污渍，而且清理比较容易，可以缩短维护时间，降低停电损失，更适应于污秽环境。
20.第三、随着产品技术的发展及对电气产品安全性能的要求越来越高，国家标准规定：中压开关柜的断路器手车室和电缆室之间的最小防护等级要保证不低于ip2x，即孔缝间隙不超过12.5毫米。传统方案中，触头盒通常是固定在一块开了口的铁板安装板上，为了防止涡流产生，用铝板衬在外侧支撑，整体强度不好。而本发明开放式触头盒三相合并安装完毕后，相间严丝合缝，在不使用安装板的情况下，触头盒之间的间距仅为1毫米！高于ip3x（间隙2.5毫米）的防护等级要求，手车室和电缆室之间的防护等级达到ip3x。
21.第四、中压开关柜在运行过程中，不仅要承受正常工作时的额定电流，当系统发生短路故障时，高达数十千安的电流通过触头盒，短时间内将对相关部件有很大的冲击。本发
明的开放式触头盒除了固定在开关柜上的4个点以外，敞口部的端面和安装板之间面接触，当发生短路故障时，可以更好的支撑手车动触臂，确保设备整体稳定。
22.第五、触头盒固定嵌件距离触头盒中心（同时也是断路器触臂中心）的距离l=103毫米，此数据超过传统方案的81毫米的左右间距，同时其固定螺母嵌在绝缘件内部（及盲孔内），柜正面没有螺栓裸露，大大降低了断路器触臂对安装螺丝放电的可能性，触头盒耐压水平可达50kv，远高于国家标准规定的42kv。
23.第六、使用40x10的铜排，铜排安装好后，铜排下端面距离触头盒腔体的距离x大于20毫米，减少了铜导体对壳体放电的可能。
附图说明
24.图1是本发明一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒的整体外观结构示意图1；图2是本发明一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒的整体外观结构示意图2；图3是本发明一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒的透视结构示意图；图4是本发明各腔体的位置关系示意图；图5是本发明开放式触头盒的整体外观结构示意图2；图6是图5中沿着b-b方向的视图；图7是图5中沿着d-d方向的视图；图8是图5的左视图；图9是静触头的结构示意图；图10是铜排下端面距离触头盒腔体的距离示意图；图11是本发明10kv中压开关柜的立体示意图1；图12是本发明10kv中压开关柜的立体示意图2；图13是本发明多个触头盒并排安装示意图1；图14是本发明多个触头盒并排安装示意图2；附图的标记含义如下：1：后部铜排出线腔体；2：中部动静触头啮合腔体；3：前部固定台阶；4：静触头固定孔；5：静触头主体穿越孔；6：接地开关静触头固定孔；7：触头盒固定嵌件；8：加强筋；9：动静触头啮合腔体截面；10：断路器触臂轮廓；11：安装板；12：拱形部；13：敞口部；14：隔板；15：静触头。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
26.如图1-14所示，一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒，包括盒体和前部固定台阶3，有别于国内常规触头盒的l式外形设计，本发明触头盒采用一字形外形，即盒体呈一字形外形，端部套接前部固定台阶3后仍然呈一字形外形，其最大边界就是前部固定台阶
3的边界，可以实现从柜前插入触头盒，从柜后用螺丝固定安装的快捷操作。
27.所述盒体的内壁和外壁均呈光滑状，盒体内外表面均采用光滑的表面设计，其爬距是实实在在客观在的，如果通过增加伞裙来增大爬距，从生产工艺来讲，会大大增加加工难度，同时容易产生背景技术中陈述的缺陷。盒体的内壁和外壁均呈光滑状，无伞裙，不易堆积灰尘及污渍，而且清理比较容易，可以缩短维护时间，降低停电损失，更适应于污秽环境。本发明中，盒体的具体结构包括横截面呈优弧状的拱形部12和对称设置在拱形部12两侧的敞口部13，各敞口部13呈平板状且连接在拱形部12的两侧，拱形部12和两个敞口部13之间是盒体的内腔，图6-7中，两个敞口部13与拱形部12底面所在的平面呈垂直关系，两个敞口部13之间形成的空腔呈长方体状，且和顶部拱形部12形成的空腔连通，加工时，两个敞口部13与拱形部12可以一体浇筑成型。
28.盒体采用拱形部和敞口部结构，当触头盒安装在母线室时铜排从后侧与静触头搭接后，热空气将在盒体正后方至上方形成对流；当触头盒旋转180度安装在电缆室时，热空气将在盒体下方至后方形成对流，均可以迅速将动静触头啮合处产生的热量散发出去。
29.所述拱形部12的前端外周套接有用于固定在10kv中压开关柜上的前部固定台阶3，优选，所述前部固定台阶3呈正方形形状，所述前部固定台阶3的边长为209mm。本发明开放式触头盒三相合并安装完毕后，相间严丝合缝，在不使用安装板的情况下，触头盒之间的间距仅为1毫米！高于ip3x（间隙2.5毫米）的防护等级要求，手车室和电缆室之间的防护等级达到ip3x。
30.所述前部固定台阶3呈中空设计，内侧设置有若干个加强筋8，保证整体强度的同时降低自重，节省了材料。两侧加强筋8的设计，使触头盒整体重量降低的同时，对中间圆形部分对称支撑，试验证明完全可以承受电动力的冲击。
31.传统触头盒的安装螺丝位于柜前侧，当手车触壁进入触头盒内部时，手车的触臂与固定触头盒的距离不够，因此需要增加一个绝缘护罩来保证安全距离。而此绝缘护罩与金属安装螺丝之间存在间隙，当手车触臂绝缘性能不好时，二者之间会相对地放电，会进一步导致产品绝缘性能下降，最终导致安全事故的发生。本发明如图3中所示，所述前部固定台阶3的4个边角呈圆弧倒角状且前部固定台阶3的4个边角处分别沿着后端至前端的方向设置有盲孔，所述触头盒通过触头盒固定嵌件7和盲孔固定在10kv中压开关柜的横档上。
32.如图7所示，其中，虚线部分表示的是断路器触臂轮廓10，所述触头盒固定嵌件7距离触头盒中心的距离l=103mm，此数据超过传统方案的81毫米的左右间距，同时其固定螺母嵌在绝缘件内部（及盲孔内），柜正面没有螺栓裸露，大大降低了断路器触臂对安装螺丝放电的可能性，触头盒耐压水平可达50kv，远高于国家标准规定的42kv。本发明的开放式触头盒除了固定在开关柜上的4个点以外，敞口部的端面和安装板之间面接触，当发生短路故障时，可以更好的支撑手车动触臂，确保设备整体稳定。
33.所述盒体内腔间距前端设定距离设置有隔板14，所述隔板14将盒体自前端至后端分割为中部动静触头啮合腔体2和后部铜排出线腔体1，动静触头在中部动静触头啮合腔体2内啮合，而铜排从后部铜排出线腔体1出线，动静触头啮合腔体截面9如图7所示。
34.所述隔板14上设置有静触头主体穿越孔5且静触头主体穿越孔5的外周设置有静触头固定孔4，所述隔板14上还设置有接地开关静触头固定孔6，如图8所示，静触头主体穿越孔5和静触头固定孔4位于拱形部12形成的空腔内，接地开关静触头固定孔6位于两个敞
口部13之间形成的空腔内，此种设计把接地开关静触头啮合点提升到触头盒内部的做法，节省了从接地开关到互感器的铜排，降低了导体使用成本。
35.所述敞口部13自隔板14至盒体前端之间设置有安装板11，所述安装板11呈平板状且安装板11与敞口部13连接，如图3所示，中部动静触头啮合腔体2的底部是被安装板11封闭的，而后部铜排出线腔体1的底部是敞口式结构。导体（断路器到达工作位置啮合的动静触头）所处的腔体采用本发明盒体组合的设计，当动静触头在拱形部区域啮合时，其下方（或上方）有敞口空间作为空气流动的空间，可以使得因啮合电阻而产生的热量可以迅速散发。
36.优选，所述隔板14朝向中部动静触头啮合腔体2的一侧底部和安装板11之间也设置有加强筋，图8中，此加强筋位于两个接地开关静触头固定孔6之间。
37.对应的，一种10kv中压开关柜，如图11-12所示，包括柜体，所述柜体内设置有母线室、断路器手车室、电缆室和继电器仪表室，所述母线室和断路器手车室之间通过触头盒进行电气连接，所述触头盒为上述任意一项所述的适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒。
38.优选，静触头15采用t形结构，其固定点和与铜排连接的搭接点采用分开设计，首先保证导体相连处可以有足够大的力矩；其次静触头两点固定的方式，可以减小在啮合过程中对导体相连处的影响，保证此处的接触压力。同时t形的铜触头是整体铜件，可将前部动静触头啮合处的热量快速从中部动静触头啮合腔体2处传导到后部敞开式后部铜排出线腔体1处，更有利于整体散热。其结构如图9所示。
39.安装时，其中心的主体穿过静触头主体穿越孔5，两侧的组件通过静触头固定孔4固定，如图10所示，触头盒与静触头之间通过2个固定孔连接，当手车动触头啮合静触头时，触头盒不浇铸嵌件，铜排与触头盒之间可以使用标准力矩进行紧固。通过额定电流后，接触点温度升高后，不会降低接触压力。优选铜排采用40x10毫米规格，铜排安装好后，铜排下端面距离触头盒腔体的距离x大于20毫米，减少了铜导体对壳体放电的可能。
40.触头盒前部固定台阶3，其在柜宽方向的净尺寸为209毫米，采用与触头盒配套的断路器相间距为210毫米，因此在安装好后，触头盒净距只有1毫米，满足ip4x的防护等级要求，如图13所示，若不需要安装插头板，就不会产生涡流。
41.本发明的适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒及10kv中压开关柜，通过对触头盒的结构进行改进，采用开放式结构，提高散热速率和散热性能，具有抗冲击能力强、绝缘可靠等诸多优点，另外，10kv中压开关柜的手车室和电缆室之间的防护等级达到ip3x。
42.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒，包括盒体和前部固定台阶（3），其特征在于，所述盒体包括横截面呈优弧状的拱形部（12）和对称设置在拱形部（12）两侧的敞口部（13），各敞口部（13）呈平板状且连接在拱形部（12）的两侧，所述拱形部（12）的前端外周套接有用于固定在10kv中压开关柜上的前部固定台阶（3），所述盒体内腔间距前端设定距离设置有隔板（14），所述隔板（14）上设置有静触头主体穿越孔（5）且静触头主体穿越孔（5）的外周设置有静触头固定孔（4），所述隔板（14）上还设置有接地开关静触头固定孔（6），所述隔板（14）将盒体自前端至后端分割为中部动静触头啮合腔体（2）和后部铜排出线腔体（1），所述敞口部（13）自隔板（14）至盒体前端之间设置有安装板（11），所述安装板（11）呈平板状且安装板（11）与敞口部（13）连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒，其特征在于，所述盒体的内壁和外壁均呈光滑状。3.根据权利要求2所述的一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒，其特征在于，各敞口部（13）与拱形部（12）底面所在的平面呈垂直关系。4.根据权利要求1所述的一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒，其特征在于，所述前部固定台阶（3）呈正方形形状，所述前部固定台阶（3）的边长为209mm。5.根据权利要求4所述的一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒，其特征在于，所述前部固定台阶（3）的4个边角呈圆弧倒角状且前部固定台阶（3）的4个边角处分别沿着后端至前端的方向设置有盲孔，所述触头盒通过触头盒固定嵌件（7）和盲孔固定在10kv中压开关柜的横档上。6.根据权利要求5所述的一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒，其特征在于，所述触头盒固定嵌件（7）距离触头盒中心的距离l=103mm。7.根据权利要求4所述的一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒，其特征在于，所述前部固定台阶（3）呈中空设计，内侧设置有若干个加强筋（8）。8.根据权利要求1所述的一种适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒，其特征在于，所述隔板（14）朝向中部动静触头啮合腔体（2）的一侧底部和安装板（11）之间也设置有加强筋。9.一种10kv中压开关柜，包括柜体，所述柜体内设置有母线室、断路器手车室、电缆室和继电器仪表室，所述母线室和断路器手车室之间通过触头盒进行电气连接，其特征在于，所述触头盒为上述权利要求1-8任意一项所述的适用于10kv中压开关柜的开放式触头盒。10.根据权利要求9所述的一种10kv中压开关柜，其特征在于，所述静触头（15）采用t形结构，所述铜排采用40x10mm规格，与触头盒配套的断路器相间距为210mm。

技术总结
本发明公开了一种适用于10kV中压开关柜的开放式触头盒及10kV中压开关柜，包括盒体和前部固定台阶，盒体包括横截面呈优弧状的拱形部和对称设置在拱形部两侧的敞口部，各敞口部呈平板状且连接在拱形部的两侧，拱形部的前端外周套接有用于固定在10kV中压开关柜上的前部固定台阶，盒体内腔间距前端设定距离设置有隔板，隔板上设置有静触头主体穿越孔且静触头主体穿越孔的外周设置有静触头固定孔，隔板上还设置有接地开关静触头固定孔，隔板将盒体自前端至后端分割为中部动静触头啮合腔体和后部铜排出线腔体，敞口部自隔板至盒体前端之间设置有安装板，安装板呈平板状且安装板与敞口部连接。提高散热速率和散热性能，抗冲击能力强、绝缘可靠。绝缘可靠。绝缘可靠。


技术研发人员：阮立恒 刘可 顾克胜 何伟 童进
受保护的技术使用者：江苏海航电气科技有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/5/25