一种基于无源三判据气动逻辑的分隔式高低压配电柜的制作方法

本发明涉及成套电气设备安全防护，尤其涉及一种利用压差方向、压力上升速率及绝对压力三个气动判据无源识别内部电弧故障，并按照防倒灌门到位后再释放主泄压门的许可顺序进行泄压的分隔式高低压配电柜。所述配电柜可为额定电压0.4 kv的低压开关柜、3.6 kv～40.5 kv的交流金属封闭开关设备，亦可用于含高压进线单元和低压配电单元的组合式配电设备。

背景技术：

1、高低压配电柜通常通过金属隔板形成母线室、断路器室、电缆室和仪表室等隔室。发生接触不良、绝缘劣化、异物短接或误操作时，隔室内可能出现内部电弧，短时间产生高温高压气体、熔融金属颗粒及导电烟尘。为控制柜体结构载荷，现有设备多在各隔室顶部设置泄压盖，或者使多个隔室接入柜顶或柜后的共用泄压通道。

2、例如，cn101291045b公开了多个隔室通向释压通道的结构；cn111431043b公开了开关室和电缆室通过单向阀与泄压室连通；wo2012067861a2公开了轻质泄压翻板抵抗来自泄压通道的反向压力；us20140133071a1公开了故障隔室的翻板进一步打开而其他隔室翻板受共用通道压力关闭并锁止。由此，单纯设置单向阀，或者仅利用共用通道反压关闭非故障隔室翻板，已不足以稳定构成创造性。

3、现有压力式翻板通常把超过单一压力阈值直接作为动作条件。当检修充气、快速关门、风机脉动或外部通道压力波达到该阈值时可能误动作；若为减少误动作而提高开启阈值，又会推迟内部电弧初期的泄压。另一方面，即使泄压门和防倒灌门通过同一机构联动，若未确认防倒灌门已经到位便释放主泄压门，制造公差、卡滞或反弹可能造成短时贯通。采用电子传感器和控制器实施多判据逻辑则依赖辅助电源及信号链。

4、因此，需要一种不依赖外部控制电源、能够把压差方向、升压速率和绝对压力实施机械逻辑“与”运算，并以防倒灌门的实际到位状态作为主泄压门释放许可的配电柜结构。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、本发明旨在解决单压力判据难以兼顾快速动作与抗误触发、通道反压可能造成非故障隔室串流、以及联动门体仅按预设行程而未按实际到位状态许可主泄压的问题。

3、技术方案

4、为解决上述技术问题，本发明采用权利要求1所限定的总体结构。方向判别件仅在对应隔室压力相对于共用通道形成正向压差时输出；速率判别件利用同一取压口至两个采样腔的流阻差，把升压速率转换为持续时间受限的膜片位移；绝对压力判别件排除仅有尖锐但幅值不足的压力扰动。三个输出共同控制机械与门，缺少任一输入均不能释放联动滑块。

5、优选地，机械与门由三个锁销共同限制同一释放芯轴。速率判别件的锁销在两个采样腔均压后自动复位，使方向输入和绝压输入必须在由阻尼孔确定的时间窗内到达。该结构以几何约束完成逻辑运算，不需要传感器、控制器或电磁执行器。

6、优选地，联动滑块先推动防倒灌门进入反向止挡位置，但防倒灌门仍保留朝泄压方向的单向开启行程。与防倒灌门相连的许可销只有在门体实际到位时才退出主泄压门的锁止槽，随后联动滑块才能继续行程并打开主泄压门。

7、优选地，在主泄压门下游布置弯折导流腔、金属分弧栅和颗粒捕集滤芯。金属分弧栅把连续弧柱分割并吸收部分热量，交错孔板捕集熔融颗粒并增加爬电路径；防倒灌门周缘的膨胀密封条受热后封堵装配间隙。

8、有益效果

9、（1）把压差方向、升压速率和绝对压力同时作为释放条件，降低快速关门、风机脉动、检修充气和通道反压造成误动作的概率；

10、（2）速率判别件自行形成有限时间窗，使三个气动判据必须具有内部电弧事件所对应的时间相关性；

11、（3）防倒灌门的实际到位状态而非联动滑块的理论行程构成主泄压门的机械许可，降低公差、卡滞及反弹造成的贯通风险；

12、（4）全部判别和许可动作由压力及弹性势能完成，在辅助电源中断时仍可动作；

13、（5）模块可抽屉式更换，动作后的锁扣、滤芯和密封件便于检查和维护；

14、（6）总体为机械和气动结构，可与既有高压、中压或低压柜的电气保护系统并行使用，不改变主回路拓扑。

1.一种基于无源三判据气动逻辑的分隔式高低压配电柜，包括柜体、由金属隔板分隔形成的至少两个电气隔室、共用泄压通道以及分别设置在各电气隔室与所述共用泄压通道之间的选择性泄压模块，其特征在于：每一所述选择性泄压模块包括方向判别件、压力上升速率判别件、绝对压力判别件、机械与门、联动滑块、防倒灌门和主泄压门；所述方向判别件包括分别与对应电气隔室和所述共用泄压通道气压作用连通的两个相反受压面，并在对应电气隔室的压力高于所述共用泄压通道的压力达到方向压差阈值时输出第一机械位移；所述压力上升速率判别件包括快速采样腔、延迟采样腔和分隔二者的感压膜片，所述快速采样腔经快速取压支路与对应电气隔室的同一取压口连通，所述延迟采样腔经设有阻尼孔的延迟取压支路与所述取压口连通，并在所述快速采样腔与所述延迟采样腔的瞬态压差达到速率阈值时输出第二机械位移；所述绝对压力判别件在对应电气隔室的压力达到绝对压力阈值时输出第三机械位移；所述机械与门被构造成仅在所述第一机械位移、第二机械位移和第三机械位移在由所述阻尼孔确定的判别时间窗内同时存在时释放所述联动滑块；所述联动滑块释放后先驱动所述防倒灌门到达限制由所述共用泄压通道流向对应电气隔室的反向止挡位置，所述防倒灌门到位后经到位许可件解除所述主泄压门的锁止，使所述主泄压门打开而形成由对应电气隔室通向所述共用泄压通道的泄压路径。

2.根据权利要求1所述的分隔式高低压配电柜，其特征在于：所述方向判别件为设置在隔室侧压力腔与通道侧压力腔之间的差压膜片或差压活塞，所述差压膜片或差压活塞与仅允许其沿隔室侧压力驱动方向输出的单向输出爪连接。

3.根据权利要求1所述的分隔式高低压配电柜，其特征在于：所述快速取压支路的等效流通面积为所述延迟取压支路的等效流通面积的5倍至100倍，所述感压膜片两侧的静态压力在所述判别时间窗结束后经所述阻尼孔均衡。

4.根据权利要求1所述的分隔式高低压配电柜，其特征在于：所述绝对压力判别件包括压力活塞、参考压力腔和可调预紧弹簧，所述压力活塞的一侧与对应电气隔室连通，另一侧受所述参考压力腔的气压和所述可调预紧弹簧共同作用。

5.根据权利要求1所述的分隔式高低压配电柜，其特征在于：所述机械与门包括释放套、释放芯轴以及第一锁销、第二锁销和第三锁销，三个锁销分别由所述第一机械位移、第二机械位移和第三机械位移驱动；任一锁销未退出时均阻止所述释放芯轴移动，所述第二锁销还与失压复位弹簧连接，以在所述快速采样腔和延迟采样腔压力均衡后重新锁止所述释放芯轴。

6.根据权利要求1所述的分隔式高低压配电柜，其特征在于：所述联动滑块设有先后作用的防倒灌凸轮段和泄压凸轮段；所述到位许可件包括与所述防倒灌门连接的许可销，所述许可销仅在所述防倒灌门进入反向止挡位置后退出所述主泄压门的锁止槽；处于所述反向止挡位置的防倒灌门仍能沿正向开启行程移动，以允许故障气流流向所述共用泄压通道。

7.根据权利要求1所述的分隔式高低压配电柜，其特征在于：所述防倒灌门设有耐弧面板，所述门座周缘设有受热膨胀的无机阻燃密封条；所述主泄压门下游设有弯折导流腔、金属分弧栅以及包括至少两层孔位交错的耐高温多孔板的颗粒捕集滤芯。

8.根据权利要求1所述的分隔式高低压配电柜，其特征在于：所述选择性泄压模块以抽屉式结构安装于所述金属隔板的安装框内，二者之间设有迷宫式搭接边和导电弹性密封件；所述共用泄压通道的排出口位于柜体顶部或背离操作面的后上部，通道内设有使故障气流至少改变两次方向的折流板。

9.根据权利要求1所述的分隔式高低压配电柜，其特征在于：对应电气隔室与所述共用泄压通道之间还设有与所述主泄压门并联的超压失效安全通路，所述超压失效安全通路由爆破片或带剪切连接件的应急泄压盖封闭，其开启压力高于所述绝对压力阈值并低于柜体结构允许的极限压差，以在所述防倒灌门未到位且隔室压力继续上升时形成不经过所述到位许可件的应急泄压路径。

10.一种用于分隔式高低压配电柜的无源三判据选择性泄压模块，其特征在于：包括模块壳体以及设置于所述模块壳体内的方向判别件、压力上升速率判别件、绝对压力判别件、机械与门、联动滑块、防倒灌门、主泄压门和到位许可件；所述方向判别件、压力上升速率判别件及绝对压力判别件分别向所述机械与门提供压差方向输入、压力上升速率输入及绝对压力输入；所述机械与门仅在三个输入于由所述压力上升速率判别件确定的判别时间窗内同时成立时释放所述联动滑块；所述到位许可件使所述主泄压门仅在所述防倒灌门到达反向止挡位置后解除锁止；所述模块壳体具有分别朝向电气隔室和共用泄压通道的连接法兰。