CN114123007A - 一种核电国产化紧凑型中压开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电国产化紧凑型中压开关柜，包括柜体和设置在柜体上方的整体燃弧通道，柜体内腔分隔为手车室、仪表室、母线室和电缆室，仪表室位于手车室的右上方，母线室和电缆室位于手车室的左侧，母线室和仪表室之间形成连通手车室与整体燃弧通道的手车室泄压通道，母线室与柜体左侧板之间形成连通电缆室与整体燃弧通道的电缆室泄压通道，母线室与整体燃弧通道之间设置有泄压盖板，泄压盖板的一侧边与柜体通过横轴铰接。本发明通过整体燃弧通道和各泄压通道的设置，给燃弧故障产生的压力提供释放通道，满足核电厂的使用安全要求；柜体内的结构布置紧凑合理，使柜体的体积满足核电厂使用空间小的要求。

Description

一种核电国产化紧凑型中压开关柜

技术领域

本发明涉及中压成套开关设备技术领域，尤其涉及到一种核电用的国产化紧凑型中压开关柜，具体是指一种核电国产化紧凑型中压开关柜。

背景技术

开关柜是一种常见的成套开关设备，目前的户内中压成套开关设备内部所使用的断路器手车、接地开关、互感器和触头盒等关键元器件均采用进口产品，价格昂贵，布局合理性差，相同技术参数的中压开关柜体积很大，不能满足核电厂使用空间小的要求，因此不能直接用于核电站核岛控制系统中，目前还没有使用国产关键元器件且专门用于百万千瓦核电机组的中压开关柜。

发明内容

本发明针对上述情况，提供一种核电国产化紧凑型中压开关柜，元器件的布置更加合理，满足了核电厂空间使用要求，而且避免了燃弧故障对变电室环境造成污染。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种核电国产化紧凑型中压开关柜，包括柜体和设置在柜体上方的整体燃弧通道，柜体内腔分隔为手车室、仪表室、母线室和电缆室，仪表室位于手车室的右上方，母线室和电缆室位于手车室的左侧，母线室和仪表室之间形成连通手车室与整体燃弧通道的手车室泄压通道，母线室与柜体左侧板之间形成连通电缆室与整体燃弧通道的电缆室泄压通道，母线室与整体燃弧通道之间设置有泄压盖板，泄压盖板的一侧边与柜体通过横轴铰接。

本方案的手车室用于设置手车，仪表室用于放置各种仪表，母线室用于母线的安装，电缆室用于放置连接电缆，结构布局合理紧凑，通过设置整体燃弧通道和各泄压通道，整体燃弧通道、手车室泄压通道和电缆室泄压通道形成供燃弧故障时产生的颗粒及燃弧气压释放的空间，柜体发生燃弧故障后，使得燃弧产生的颗粒等杂物及燃弧气压释放均在整体燃弧通道内进行，可确保不对变电室环境造成污染，不影响柜体外观；泄压盖板采用单侧铰接结构，可满足柜内故障时的快速开启要求，从而达到核电厂使用要求。

作为优化，相邻开关柜上的整体燃弧通道相互连通，且在相邻两整体燃弧通道的连接处密封设置。通过本优化方案的设置，在任何一台柜体发生燃弧故障后，燃弧压力和燃弧杂物释放均在整体燃弧通道内进行，结构设置更加合理紧凑。

作为优化，母线室内安装有穿设出柜体的穿墙套管，穿墙套管内固设有支撑主母线的隔离垫板。本优化方案通过设置穿墙套管，将相邻设备间的隔室隔离，并且通过隔离垫板给母线提供支撑。

作为优化，所述手车室由横向支撑分隔为相互连通的手车室Ⅰ和手车室Ⅱ，手车室Ⅰ内设置上手车，手车室Ⅱ内设置下手车，上手车设有上动触头和下动触头。本优化方案通过设置手车室Ⅰ和手车室Ⅱ，实现了上手车和下手车两手车的设置，满足核电机组使用要求。

作为优化，与上动触头适配的上静触头固定设置在母线室中，且上静触头通过分支母线与母线室内的主母线连接；与下动触头适配的下静触头固定设置在电缆室中，电缆室中设置有电流互感器、接地开关，所述下静触头、电流互感器、接地开关、下手车的触头依次通过分支排连接。本优化方案将上静触头和下静触头分别设在母线室和电缆室，更方便触头盒的布置，空间利用更充分。

作为优化，所述电流互感器固定安装在柜体左侧板，接地开关位于电流互感器的下方右侧且固定安装在电缆室与手车室之间的隔离板上。本优化方案的电流互感器和接地开关的相对位置设置，即方便分支排的布置，又保证了电流互感器与接地开关之间的安全距离。

作为优化，电流互感器正下方设有与柜体左侧板固接的下绝缘子，下绝缘子通过支撑排与电流互感器连接。本优化方案通过设置下绝缘子给支撑排提供支撑，从而对电流互感器进行支撑，提高了电流互感器的稳定性。

作为优化，支撑排包括自上而下依次设置的上支撑段、中间斜段和下支撑段，上支撑段、中间斜段和下支撑段一体成型，上支撑段和下支撑段相互平行，上支撑段与电流互感器固定连接，下支撑段与下绝缘子固定连接。本优化方案的支撑排结构简单，不仅起到了对电流互感器的支撑作用，而且制作方便，减小了横向占用空间。

作为优化，手车室与电缆室之间的隔离板上设有朝向上手车的限位槽，所述上手车的移动底盘前端固设有与所述限位槽适配的限位销。本优化方案通过设置限位槽对限位销进行限制，在上手车的动触头与静触头结合后，可有效防止上手车晃动。

作为优化，泄压盖板远离横轴的一侧边与柜体通过尼龙螺栓连接。本优化方案的设置，既实现了正常状态下对泄压盖板的固定，同时也方便在母线室内发生燃弧故障时及时将泄压盖板打开。

本发明的有益效果为：通过整体燃弧通道和各泄压通道的设置，给燃弧故障产生的压力提供释放通道，满足核电厂的使用安全要求；柜体内的结构布置紧凑合理，使柜体的体积满足核电厂使用空间小的要求。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明柜体内部元器件布置示意图；

图3为母线室内局部放大图；

图4为手车锁定装置处局部放大图；

图中所示：

1、手车接地装置，2、手车锁定装置，3、导轨，4、活门开合机构，5、上手车，6、二次插头插座，7、手车室泄压通道，8、支撑绝缘子， 9、穿墙套管，10、分支母线，11、泄压盖板，12、主母线，13、电缆室泄压通道，14、上触头盒，15、上静触头，16、下静触头，17、电流互感器，18、接地开关，19、下绝缘子，20、支撑排，21、电缆室，22、仪表室，23、手车室Ⅰ，24、整体燃弧通道，25、手车室Ⅱ，26、下手车，27、母线室。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1和2所示一种核电国产化紧凑型中压开关柜，包括柜体和设置在柜体上方的整体燃弧通道24，柜体内腔由若干隔离板分隔为四个独立的隔室：手车室4、仪表室22、母线室27和电缆室21，各隔室间采用可拆卸的金属隔板隔离，防止各室之间故障的扩大。为了使柜体内的结构更加紧凑合理，满足核电厂的小空间使用要求，本实施例的仪表室位于手车室的右上方，母线室和电缆室位于手车室的左侧，母线室和仪表室之间形成连通手车室与整体燃弧通道的手车室泄压通道7，母线室与柜体左侧板之间形成连通电缆室与整体燃弧通道的电缆室泄压通道13，利用手车室泄压通道和电缆室泄压通道将燃弧故障时产生的颗粒及燃弧气压引导至整体燃弧通道进行释放；母线室与整体燃弧通道之间设置有泄压盖板11，泄压盖板的一侧边与柜体顶部通过横轴铰接，泄压盖板远离横轴的一侧边与柜体通过尼龙螺栓连接，可满足核电厂对于柜内故障时快速开启的要求。

相邻开关柜上的整体燃弧通道相互连通，且在相邻两整体燃弧通道的连接处密封设置。通过将整排柜体的整体燃弧通道设置为相通，如若其中一台柜体发生燃弧故障后，燃弧产生的颗粒等杂物及燃弧气压释放均在燃弧通道内进行，可确保不对变电室环境造成污染，且不影响柜体外观，保证设备及人身安全。

母线室内安装有穿设出柜体的穿墙套管9，穿墙套管内固设有支撑主母线12的隔离垫板，主母线12成错位品字形排布。穿墙套管可将相邻设备间的隔室隔离，防止故障蔓延，同时穿墙套管内的隔离垫板也可起到支撑主母线12的作用，母线室内设置支撑绝缘子8，用于支撑主母线及分支母线，以提高设备的动热稳定性；分支母线10上端与主母线12相连，下端与上触头盒14及上触头盒内的上静触头15连接。上触头盒、穿墙套管、支撑绝缘子等绝缘材料使用耐老化的环氧树脂，以满足核电厂对设备使用寿命的要求。

手车室由横向支撑分隔为相互连通的手车室Ⅰ23和手车室Ⅱ25，手车室Ⅰ位于手车室Ⅱ的上方，手车室Ⅰ内设置上手车5，手车室Ⅱ内设置下手车26，上手车设有上动触头和下动触头。与上动触头适配的上静触头15固定设置在母线室中的上触头盒14中，且上静触头通过分支母线10与母线室内的主母线12连接；与下动触头适配的下静触头16固定设置在电缆室中的下触头盒中，电缆室中设置有电流互感器17、接地开关18，所述下静触头、电流互感器、接地开关、下手车的触头依次通过分支排连接。

手车室内还设有手车接地装置1、手车锁定装置2、加强型铜导轨3、带自锁型活门开合机构4、真空断路器和二次插头插座6，其中上手车置于导轨上，上手车的固定底盘与柜体锁定，设二次联锁，上手车两侧的接地夹与铜导轨连接，手车锁定装置可用于锁定上手车，二次插头插座可与活门开合机构联动。当上手车从试验位置向工作位置运动时，二次插头插座6被锁定，同时活门开合机构4将活门连板自动打开，上手车动触头进入上触头盒14内，上手车到达工作位置后，上手车动触头与上静触头15接通，此时，上手车前部的定位销进入柜体中部的限位槽，上手车前部被限位，同时旋转操作手柄，手车锁定装置2将上手车锁定在工作位置，手车摇进过程中手车移动底盘的接地夹与导轨3上的接地铜排始终接通。

电流互感器固定安装在柜体左侧板，接地开关位于电流互感器的下方右侧且固定安装在电缆室与手车室之间的隔离板上，电流互感器正下方设有与柜体左侧板固接的下绝缘子19，下绝缘子19通过支撑排20与电流互感器17连接。具体的，支撑排20包括自上而下依次设置的上支撑段、中间斜段和下支撑段，上支撑段、中间斜段和下支撑段一体成型，上支撑段和下支撑段相互平行，上支撑段与电流互感器固定连接，下支撑段与下绝缘子固定连接。

手车室与电缆室之间的隔离板上设有朝向上手车的限位槽，所述上手车的移动底盘前端固设有与所述限位槽适配的限位销。

本实施例的柜体宽仅为800毫米，柜深（不含门）仅为1340毫米，防护等级达到IP43，可配置下手车方案，柜体采用拉泡结构，无螺栓突起，可更方便的施工并柜、后期更换。同时，在有限的母线室空间内，主母线采用错位品字形排布，最大限度的满足空气间隙绝缘距离的要求，使柜体结构更加紧凑，满足核电厂中使用空间小的要求。由相互隔离的手车室、仪表室、母线室和电缆室组成的柜体，柜体侧板采用复合折弯的敷铝锌钢板，柜体侧板与柜体顶盖、柜体底板的连接采用内外拉泡方式固定，提高整个柜体的结构强度；柜体底板为整板设计结构，柜体底板左右两侧设纵向立柱弯板，前后两侧设横向立柱弯板，纵向立柱弯板和横向立柱弯板通过加强角板固接为一体，保证设备底框的牢固性；柜体底框、顶框与侧框通过三角定位板固定，充分利用三角形的稳定性，提高设备的连接强度及抗震性能；柜体前框通过加厚L型拐尺定位，保证设备前框的稳定性；接地开关安装板、上隔板、中隔板、下隔板均焊接固定有加强筋，以提高钢板的整体抗震强度；母线室弯板、前顶盖弯板、仪表室后板固定有加强弯板，固定支撑绝缘子，提高绝缘子的固定强度。柜体的前门全部采用可挂锁的快开锁结构，可满足快速开启要求，同时高压室中门和下门采用了三面锁定方式，全方位防止柜内故障时高压电弧喷出柜外，影响运维人员的人身安全。在防误操作设计方面：在柜体中门面板上手车摇进机构孔处加可旋转式防误操作锁板，防止手车误操作。

本发明适用于百万千瓦机组核电站内安全级中压配电系统，为核岛厂房内的应急厂用设备供电，产品符合相应的国家标准及核安全级电器设备标准，具有结构紧凑、外形美观、互换性强、定位精度高、联锁可靠、抗震性能好、使用寿命长、开断及关合能力高等优点。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种核电国产化紧凑型中压开关柜，其特征在于：包括柜体和设置在柜体上方的整体燃弧通道（24），柜体内腔由可拆卸的金属隔板分隔为手车室（4）、仪表室（22）、母线室（27）和电缆室（21），仪表室位于手车室的右上方，母线室和电缆室位于手车室的左侧，母线室和仪表室之间形成连通手车室与整体燃弧通道的手车室泄压通道（7），母线室与柜体左侧板之间形成连通电缆室与整体燃弧通道的电缆室泄压通道（13），利用手车室泄压通道和电缆室泄压通道将燃弧故障时产生的颗粒及燃弧气压引导至整体燃弧通道进行释放；

母线室与整体燃弧通道之间设置有泄压盖板（11），泄压盖板的一侧边与柜体通过横轴铰接，泄压盖板远离横轴的一侧边与柜体通过尼龙螺栓连接，利用泄压盖板的单侧铰接结构，满足柜内故障时的快速开启要求。

2.根据权利要求1所述的核电国产化紧凑型中压开关柜，其特征在于：相邻开关柜上的整体燃弧通道相互连通，且在相邻两整体燃弧通道的连接处密封设置。

3.根据权利要求1或2所述的核电国产化紧凑型中压开关柜，其特征在于：母线室内安装有穿设出柜体的穿墙套管（9），穿墙套管内固设有支撑主母线（12）的隔离垫板，主母线成错位品字形排布。

4.根据权利要求1所述的核电国产化紧凑型中压开关柜，其特征在于：所述手车室由横向支撑分隔为相互连通的手车室Ⅰ（23）和手车室Ⅱ（25），手车室Ⅰ内设置上手车（5），手车室Ⅱ内设置下手车（26），上手车设有上动触头和下动触头。

5.根据权利要求4所述的核电国产化紧凑型中压开关柜，其特征在于：与上动触头适配的上静触头（15）固定设置在母线室中，且上静触头通过分支母线与母线室内的主母线连接；与下动触头适配的下静触头（16）固定设置在电缆室中，电缆室中设置有电流互感器（17）、接地开关（18），所述下静触头、电流互感器、接地开关、下手车的触头依次通过分支排连接。

6.根据权利要求5所述的核电国产化紧凑型中压开关柜，其特征在于：所述电流互感器固定安装在柜体左侧板，接地开关位于电流互感器的下方右侧且固定安装在电缆室与手车室之间的隔离板上。

7.根据权利要求6所述的核电国产化紧凑型中压开关柜，其特征在于：电流互感器正下方设有与柜体左侧板固接的下绝缘子（19），下绝缘子（19）通过支撑排（20）与电流互感器（17）连接。

8.根据权利要求7所述的核电国产化紧凑型中压开关柜，其特征在于：支撑排（20）包括自上而下依次设置的上支撑段、中间斜段和下支撑段，上支撑段、中间斜段和下支撑段一体成型，上支撑段和下支撑段相互平行，上支撑段与电流互感器固定连接，下支撑段与下绝缘子固定连接。

9.根据权利要求4所述的核电国产化紧凑型中压开关柜，其特征在于：手车室与电缆室之间的隔离板上设有朝向上手车的限位槽，所述上手车的移动底盘前端固设有与所述限位槽适配的限位销。

10.根据权利要求1所述的核电国产化紧凑型中压开关柜，其特征在于：柜体侧板与柜体顶盖、柜体底板的连接采用内外拉泡方式固定；柜体底板为整板设计结构，柜体底板左、右两侧设纵向立柱弯板，前、后两侧设横向立柱弯板，纵向立柱弯板和横向立柱弯板通过加强角板固接为一体。

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