阅读说明：本技术 一种全封闭操作室及具有该操作室的开关柜 (Totally-enclosed operating room and switch cabinet with same ) 是由 朱佩龙 陈荣 欧张力 郑佳 蒲德湘 于 2020-11-24 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种全封闭操作室,包括箱体,以及设置于所述箱体内的断路器操作机构和隔离开关操作机构；所述箱体包括侧板框架和前封板,所述侧板框架适于密封固定于气室前侧,所述前封板密封盖合于所述侧板框架前侧；所述断路器操作机构和所述隔离开关操作机构上均设置有多个操作位,所述前封板上开设有多个与操作位对应的操作孔,所述操作孔内设置有密封联轴组件；所述密封联轴组件包括操作件、穿孔套件和驱动轴。具有密封性好,装配方便,能适应恶劣环境的优点。(The application discloses a totally-enclosed operating room, which comprises a box body, a circuit breaker operating mechanism and a disconnecting switch operating mechanism, wherein the circuit breaker operating mechanism and the disconnecting switch operating mechanism are arranged in the box body; the box body comprises a side plate frame and a front sealing plate, the side plate frame is suitable for being hermetically fixed on the front side of the air chamber, and the front sealing plate is hermetically sealed on the front side of the side plate frame; the circuit breaker operating mechanism and the disconnecting switch operating mechanism are both provided with a plurality of operating positions, the front sealing plate is provided with a plurality of operating holes corresponding to the operating positions, and the operating holes are internally provided with sealing shaft coupling assemblies; the sealed coupling assembly includes an operating member, a bore set, and a drive shaft. The sealing structure has the advantages of good sealing performance, convenience in assembly and capability of adapting to severe environments.)

一种全封闭操作室及具有该操作室的开关柜

技术领域

本申请涉及电气设备领域，具体涉及高压开关柜。

背景技术

海上风电就是海上风力发电，是利用海上风力资源发电的新型发电厂，在世界海上风电开始进入大规模开发阶段的背景下，中国海上风电场建设也拉开了序幕，在海上风电方面，中国东部沿海的海上可开发风能资源约达7.5亿千瓦，不仅资源潜力巨大且开发利用市场条件良好。在海上风电领域，高压开关柜也是至关重要的一环，用于海上风电系统中发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制和保护作用。由于海上风电场地环境恶劣，高压开关柜多采用充气柜结构。充气柜是户内交流高压气体绝缘金属封闭开关设备的简称，是新一代开关设备，主开关既可以用永磁机构真空断路器也可以用弹簧机构的真空断路器，一次带电回路密封在六氟化硫气体隔室内，既紧凑又可扩充，适用于配电自动化。充气柜具有结构紧凑、操作灵活、安全可靠等特点，对各种不同的应用场合(特别是环境恶劣的场所)、不同的用户要求均能提供令人满意的技术方案。

目前，充气柜一般包括气室、操作室、电缆室和仪表室，气室内一般填充六氟化硫气体作为绝缘气体，气室内安装断路器和隔离开关，操作室内安装断路器操作机构和隔离开关操作机构。海上风电场环境恶劣，主要体现在高盐度、高湿度及高昼夜温差上，一方面会对电气元件、操作机构零件造成腐蚀，另一方面容易导致结构件发生变形或错位，均会影响充气柜的正常使用。在高盐度、高湿度、高昼夜温差的环境下，气室本身具有严格的气密性要求，因此基本不会受到恶劣环境的影响；电缆室和仪表室内的电缆附件、仪表等元件均可以采用高防护等级的产品，以适用恶劣环境；而操作室的防护等级一般只能达到IP4X，容易受到环境的影响，目前常用的解决办法是在操作室上加装可以密闭的柜门。但是，需要操作断路器操作机构和隔离开关操作机构仍需要将操作室的柜门打开，高盐度、高湿度的空气仍会进入操作室，长此以往仍会对断路器操作机构和隔离开关操作机构造成腐蚀。

因此，如何对现有的充气柜进行进一步的改进，使其能更加适应海上风电的恶劣环境，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种密封性好，装配方便，能适应恶劣环境的全封闭操作室。

本申请的另一个目的在于提供一种具有上述全封闭操作室的开关柜。

为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种全封闭操作室，包括箱体，以及设置于所述箱体内的断路器操作机构和隔离开关操作机构；所述箱体包括侧板框架和前封板，所述侧板框架适于密封固定于气室前侧，所述前封板密封盖合于所述侧板框架前侧；所述断路器操作机构和所述隔离开关操作机构上均设置有多个操作位，所述前封板上开设有多个与操作位对应的操作孔，所述操作孔内设置有密封联轴组件；

所述密封联轴组件包括操作件、穿孔套件和驱动轴；所述驱动轴转动设置于所述断路器操作机构或所述隔离开关操作机构，所述驱动轴转动适于分别实现所述断路器操作机构和所述隔离开关操作机构的功能动作；所述穿孔套件穿过所述操作孔并密封固定于所述前封板上，所述操作件密封且转动设置于所述穿孔套件内，所述操作件延伸至所述箱体内并适于联动所述驱动轴转动。

作为改进，所述操作件和所述驱动轴之间设置有滑块联锁机构，所述滑块联锁机构包括开设于所述操作件后端的前联动位，开设于所述驱动轴前端的后联动位，以及设置于所述前联动位和所述后联动位之间的中间盘，所述中间盘两侧分别设置有相互垂直的中间联动位，两侧的所述中间联动位分别滑动连接所述前联动位和所述后联动位。

作为优选，所述穿孔套件包括T型螺套和压紧螺母，所述T型螺套包括密封环和螺纹管，所述T型螺套适于穿过所述操作孔，所述密封环后端适于抵紧所述前封板前侧面，所述密封环和所述前封板之间设置有端部密封圈，所述操作件转动设置于所述螺纹管内侧，所述操作件和所述螺纹管之间设置有径向密封圈，所述压紧螺母螺纹连接于所述螺纹管外侧，所述压紧螺母适于抵紧所述前封板后侧面并将所述穿孔套件固定于所述前封板上。上述结构可以简单可靠的实现穿孔套件和前封板之间的密封，以及实现穿孔套件和操作件之间的密封；而且T型螺套和压紧螺母的螺纹连接方式具有安装方便，固定可靠的优点。

作为改进，所述驱动轴前端还固定设置有限位套，所述T型螺套和所述限位套的内径均略大于所述中间盘外径，所述中间盘位于所述T型螺套和/或所述限位套内。T型螺套和限位均对中间盘具有限位作用，使中间套可以可靠的活动设置在操作件和驱动轴之间。

作为优选，所述断路器操作机构上的操作位包括分合闸操作位和储能操作位，所述分合闸操作位上的所述操作件为分合闸旋钮，所述储能操作位上的所述操作件为储能轴套；所述隔离开关操作机构上的操作位包括接地操作位、开断操作位和指示操作位，所述接地操作位上的所述操作件为接地轴套，所述开断操作位上的所述操作件为开断轴套，所述指示操作位上的所述操作件为指示盘。上述列举了各个操作位，符合一般充气柜的操作位设置。

作为改进，所述前封板前侧还设置有前盖板，所述前封板和所述前盖板之间形成有安装腔，所述安装腔内设置有联锁组件，所述联锁组件联动设置于所述断路器操作机构和所述隔离开关操作机构上的多个操作位之间，所述联锁组件适于实现多个操作位之间的联锁。首先，由于联锁组件精度要求不高，抗腐蚀性也较强，而且需要联锁下方的电缆室，因此不适合也不必要设置在密封的箱体内；为此，本方案设置了前盖板，利用前盖板和前封板之间的安装腔设置联锁组件，一方面对联锁组件具有保护作用，另一方面也使操作室外形更加整洁美观。

进一步的，所述安装腔内还固定设置有断路器面板和隔离开关面板，所述联锁组件设置于所述断路器面板和所述隔离开关面板后方，所述前盖板上开设有第一缺口和第二缺口，所述断路器面板对准所述第一缺口且紧贴所述前盖板后侧，所述隔离开关面板对准所述第二缺口且紧贴所述前盖板后侧。断路器面板和隔离开关面板的设置用于显示断路器和隔离开关的工作状态，符合一般充气柜的设计惯例，前盖板相当于一般充气柜的门板。

作为优选，所述前封板上设置有透明视窗，所述前盖板上开设有对准所述透明视窗的观察孔。透明视窗及观察孔的设置，便于了解充气柜的工作状态，符合一般充气柜的设计惯例。

作为改进，所述观察孔后侧固定设置于所述遮挡环，所述遮挡环延伸至所述透明视窗。由于前封板和前盖板之间具有一定间隙，观察孔的开设会使安装腔留下很大的缺口，因此设置遮挡环封闭该缺口，避免杂物进入安装腔，也使观察孔能通过遮挡环直接对准透明视窗，提高可视效果。

一种开关柜，包括气室，以及全封闭操作室；所述气室内设置有断路器和隔离开关，所述全封闭操作室固定设置于所述气室前侧，所述断路器操作机构适于穿过所述气室并驱动所述断路器动作，所述隔离开关操作机构适于穿过所述气室并驱动所述隔离开关动作。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

(1)首先，全封闭操作室的设置，使得箱体内的断路器操作机构和隔离开关操作机构可以得到有效保护，减少恶劣环境对其造成的不良影响。

(2)其次，密封联轴组件的设置，可以在保证箱体密封性的同时，实现断路器操作机构和隔离开关操作机构的正常操作。而且操作断路器操作机构和隔离开关操作机构时，也不需要开启箱体，使断路器操作机构和隔离开关操作机构能始终处于封闭隔离状态，避免了现有密封操作室在操作时需要短暂开启的繁琐及进入高盐度、高湿度的空气的风险。

(3)另外，由于断路器操作机构和隔离开关操作机构是安装在箱体内，驱动轴自然是安装在断路器操作机构或隔离开关操作机构上，而操作件及穿孔套件则是安装在前封板上。因此，装配时需要将前封板盖合于侧板框架前侧，并使操作件对准驱动轴，实现操作件和驱动轴的同步转动。由于加工误差和装配误差的存在，装配前封板时操作件同心对准驱动轴存在极大难度，因此本方案在操作件和驱动轴之间设置了滑块联锁机构，相当于在操作件和驱动轴设置了滑块联轴器，用于补偿操作件和驱动轴之间的装配误差，保证操作件能稳定可靠的驱动驱动轴转动。而且，除了补偿装配误差，滑块联锁机构还能补偿操作件和驱动轴可能发生的错位和形变(操作次数的增加以及恶劣环境的影响，操作件和驱动轴或多或少会发生一定错位或形变)，保证操作件和驱动轴的联动可靠性。

(4)最后，本方案的全封闭操作室适用于各种开关柜，尤其适用充气柜，用于保护内部的断路器操作机构和隔离开关操作机构。

附图说明

图1是根据本申请的一个优选实施例的立体结构示意图；

图2是根据本申请的一个优选实施例的爆炸视图；

图3是根据本申请的一个优选实施例中密封联轴组件安装于前封板时的立体结构示意图；

图4是根据本申请的一个优选实施例中分合闸操作位上的密封联轴组件的立体结构示意图；

图5是根据本申请的一个优选实施例中储能操作位上的密封联轴组件的立体结构示意图；

图6是根据本申请的一个优选实施例中图4的爆炸视图；

图7是根据本申请的一个优选实施例中图5的爆炸视图；

图8是根据本申请的一个优选实施例中图4的半剖视图；

图9是根据本申请的一个优选实施例中图5的半剖视图；

图10是根据本申请的一个优选实施例中箱体的立体结构示意图；

图11是根据本申请的一个优选实施例中箱体的爆炸视图；

图12是根据本申请的一个优选实施例中侧板框架的立体结构示意图；

图13是根据本申请的一个优选实施例安装于气室时的立体结构示意图。

图中：100、全封闭操作室；200、气室；201、断路器；202、隔离开关；

1、箱体；2、断路器操作机构；3、隔离开关操作机构；4、密封联轴组件；5、联锁组件；6、断路器面板；7、隔离开关面板；

11、侧板框架；12、前封板；13、前盖板；14、安装腔；15、遮挡环；16、矩形密封垫；17、紧固件；111、上侧板；112、下侧板；113、左侧板；114、右侧板；115、矩形安装环；116、上出线孔；117、下出线孔；118、穿线套；1111、上密封板；1121、下密封板；1131、左密封板；1141、右密封板；121、操作孔；122、透明视窗；123、定位板；131、第一缺口；132、第二缺口；133、观察孔；134、支撑板；21、分合闸操作位；22、储能操作位；31、接地操作位；32、开断操作位；33、指示操作位；

41、操作件；42、穿孔套件；43、驱动轴；44、中间盘；45、限位套；421、T型螺套；422、压紧螺母；423、端部密封圈；424、径向密封圈；425、操作切口；4211、密封环；4212、螺纹管；4213、第一密封槽；4214、第二密封槽；411、前联动位；431、后联动位；441、中间联动位。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1至13所示，本申请的一个优选实施例的全封闭操作室100包括箱体1，以及设置于箱体1内的断路器操作机构2和隔离开关操作机构3；箱体1包括侧板框架11和前封板12，侧板框架11适于密封固定于气室200前侧(本实施例中箱体1的背板与气室200共用)，前封板12密封盖合于侧板框架11前侧；断路器操作机构2和隔离开关操作机构3上均设置有多个操作位，前封板12上开设有多个与操作位对应的操作孔121，操作孔121内设置有密封联轴组件4。

本实施例中，断路器操作机构2上的操作位包括分合闸操作位21和储能操作位22，分合闸操作位21上的操作件41为分合闸旋钮，储能操作位22上的操作件41为储能轴套；隔离开关操作机构3上的操作位包括接地操作位31、开断操作位32和指示操作位33，接地操作位31上的操作件41为接地轴套，开断操作位32上的操作件41为开断轴套，指示操作位33上的操作件41为指示盘。上述各个操作位为充气柜的常规设置，不排除还存在其他操作位。需要说明的是，断路器操作机构2和隔离开关操作机构3的具体结构及工作原理均为现有技术，故不在本实施例中具体描述，但这并不妨碍其具体结构及工作原理成为本申请隐含的技术特征。

如图4至图9所示，分别显示了分合闸操作位21上的密封联轴组件4以及储能操作位上22的密封联轴组件4，两个密封联轴组件4均包括操作件41、穿孔套件42和驱动轴43；驱动轴43转动设置于断路器操作机构2或隔离开关操作机构3，驱动轴43转动适于分别实现断路器操作机构2和隔离开关操作机构3的功能动作；穿孔套件42穿过操作孔121并密封固定于前封板12上，操作件41密封且转动设置于穿孔套件42内，操作件41延伸至箱体1内并适于联动驱动轴43转动。

穿孔套件42包括T型螺套421和压紧螺母422，T型螺套421包括密封环4211和螺纹管4212，T型螺套421适于穿过操作孔121，密封环4211后端适于抵紧前封板12前侧面，密封环4211和前封板12之间设置有端部密封圈423，操作件41转动设置于螺纹管4212内侧，操作件41和螺纹管4212之间设置有径向密封圈424，压紧螺母422螺纹连接于螺纹管4212外侧，压紧螺母422适于抵紧前封板12后侧面并将穿孔套件42固定于前封板12上。本实施例中，密封环4211后侧开设有第一密封槽4213，端部密封圈423安装于第一密封槽4213内；操作件41外侧开设有第二密封槽4214，径向密封圈424安装于第二密封槽4214内。为了装配方便，T型螺套421和压紧螺母422周侧均开设有操作切口425，操作切口425方便使用扳手转动或固定T型螺套421和压紧螺母422。

为了补偿加工、装配误差，以及补偿使用产生的错位和形变，操作件41和驱动轴43之间设置有滑块联锁机构，滑块联锁机构包括开设于操作件41后端的前联动位411，开设于驱动轴43前端的后联动位431，以及设置于前联动位411和后联动位431之间的中间盘44，中间盘44两侧分别设置有相互垂直的中间联动位441，两侧的中间联动位441分别滑动连接前联动位411和后联动位431。滑块联锁机构实质为滑块联轴器，利用其结构的特点能使不在同一轴线或轴线折角较大或轴向移动较大的两轴等角速连续回转，并可靠地传递转矩和运动。联动位为凹槽或凸块，以下对联动位的具体设置进入举例说明：如图6所示，分合闸操作位21上的密封联轴组件4中前联动位411为凸块，两个中间联动位441均为凹槽，后联动位431为凹槽；储能操作位上22的密封联轴组件4中前联动位411为凸块，位于前侧的中间联动位441为凹槽，位于后侧的中间联动位441为凸块，后联动位431为凸块。如图9所示，为了中间盘44的可靠安装，驱动轴43前端还固定设置有限位套45，限位套45的内径均略大于中间盘44外径，中间盘44位于限位套45内；如图8所示，T型螺套421也可以作为对中间盘44的限位，此时T型螺套421的内径均略大于中间盘44外径，中间盘44位于T型螺套421内。

进一步的，前封板12前侧还设置有前盖板13，前封板12和前盖板13之间形成有安装腔14，安装腔14内设置有联锁组件5，联锁组件5联动设置于断路器操作机构2和隔离开关操作机构3上的多个操作位之间，联锁组件5适于实现多个操作位之间的联锁。需要说明的是，联锁组件5的具体结构及工作原理均为现有技术，故不在本实施例中具体描述，但这并不妨碍其具体结构及工作原理成为本申请隐含的技术特征。而且，联锁组件5也可以延伸入箱体1内或箱体1外，进行进一步联锁。

作为补充设置，安装腔14内还固定设置有断路器面板6和隔离开关面板7，联锁组件5设置于断路器面板6和隔离开关面板7后方，前盖板13上开设有第一缺口131和第二缺口132，断路器面板6对准第一缺口131且紧贴前盖板13后侧，隔离开关面板7对准第二缺口132且紧贴前盖板13后侧。前封板12上设置有透明视窗122，前盖板13上开设有对准透明视窗122的观察孔133。观察孔133后侧固定设置于遮挡环15，遮挡环15延伸至透明视窗122。本实施例具有两个透明视窗122，上方的透明视窗122对准储能指示牌和开合指示盘，下方的透明视窗122对准气压表，对应的设置了三个分别对准储能指示牌、开合指示盘和气压表的观察孔133及遮挡环15。

如图10至图12所示，箱体1的进一步具体结构如下：

侧板框架11包括上侧板111、下侧板112、左侧板113和右侧板114，上侧板111、下侧板112、左侧板113和右侧板114依次焊接形成矩形框架；上侧板111向下弯折形成有上密封板1111，下侧板112向上弯折形成有下密封板1121，左侧板113向右弯折形成有左密封板1131，右侧板114向左弯折形成有右密封板1141，上密封板1111、下密封板1121、左密封板1131和右密封板1141依次对接形成有矩形安装环115，前封板12适于通过紧固件17固定设置于矩形安装环115上，且前封板12和矩形安装环115之间设置有矩形密封垫16。侧板框架11由板材折弯后焊接构成，具有加工方便、结构可靠、密封性好、成本低的优点；而且折弯形成的矩形安装环115配合矩形密封垫16，可以保证侧板框架11和前封板12之间的密封性，且紧固件17可以依次穿过前封板12和矩形密封垫16进行固定，具有安装方便的优点。

前封板12两侧向后弯折形成有定位板123，两侧的定位板123适于紧贴侧板框架11两侧。定位板123的设置可以使前封板12准确的安装在侧板框架11上，而且定位板123能增加前封板12的包裹性，进一步增加箱体1的密封性。

前盖板13周侧向后弯折形成有支撑板134，支撑板134后端抵触前封板12，并使前封板12和前盖板13之间形成安装腔14。前盖板13的支撑板134结构仅通过板材折弯就能成型，便于加工和装配。

侧板框架11上端开设有上出线孔116，侧板框架11下端开设有下出线孔117，上出线孔116和下出线孔117内均密封设置有穿线套118。箱体1上方适于安装仪表室，上出线孔116用于穿过二次放线连接仪表室；箱体1下方适于安装电缆室，下出线孔117用于穿过二次放线连接电缆室。另外，穿线套118能完全包裹二次放线，保证箱体1的密封性。

如图13所示，显示了一种开关柜，包括气室200，以及全封闭操作室100；气室200内设置有断路器201和隔离开关202，全封闭操作室100固定设置于气室200前侧，断路器操作机构2适于穿过气室200并驱动断路器201动作，隔离开关操作机构3适于穿过气室200并驱动隔离开关202动作。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。