一种矿用高压安全配电柜及使用方法与流程

本发明涉及高压电网产业领域，尤其涉及一种矿用高压安全配电柜及使用方法。

背景技术：

1、随着以750千伏、1000千伏交流电网为主干网架的特高压交直流混联大电网加速建设，我国已形成“西电东送、北电南供”的跨区域能源输送格局。作为国家能源战略的核心基础设施，保障其安全稳定运行是构建新型电力系统、建设大规模电网安全保障与防御体系的首要任务。

2、在此背景下，安装于750千伏及以上输电系统关键节点（如枢纽变电站、换流站、大型能源基地汇集站）的高压开关设备，承担着电能分配、控制与保护的关键职能，其运行可靠性直接关系到电网的安全稳定，矿用金属封闭高压开关装置是井下供电系统的核心设备，内部集成断路器、母线等高压开关元件，依靠金属封闭外壳实现隔爆、防尘与电气绝缘防护，承担着井下电能分配、线路控制与故障保护的关键职能，其运行可靠性直接决定矿井供电系统的安全稳定。

3、当前矿用高压开关设备普遍采用金属封闭柜式结构，柜门与柜体之间以单道橡胶密封条实现静态密封，密封预紧力仅由门锁闭锁力提供，存在明显的工况适应性缺陷：设备投入运行后，内部高压开关元件持续发热，使金属壳体内的气体受热膨胀形成正压，正压向外推挤柜门，导致密封条压缩量下降、密封比压衰减，易引发柜内气体泄漏，削弱隔爆防护与绝缘性能；设备停机冷却阶段，壳内气体温度下降、体积收缩形成负压，外界潮气、导电粉尘易被负压吸入壳体内部，造成内部绝缘性能下降，甚至引发沿面闪络、开关误动或拒动等故障，严重时可引发供电中断与安全事故。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中配电柜无法随运行工况自适应调节防护能力的问题，而提出的一种矿用高压安全配电柜及使用方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种矿用高压安全配电柜及使用方法，包括金属柜体、金属柜门和安装于金属柜体内部的高压开关带电体；所述金属柜体内部通过绝缘隔板分隔为相互独立的设备腔室与绝缘腔室，所述高压开关带电体安装于绝缘腔室内部；

4、所述金属柜体和所述金属柜门之间设置有金属门框，所述金属门框内部嵌设有环形密封气囊，所述密封气囊通过气管与金属柜体外部设置的充气泵连通，所述金属门框上开设有向着金属柜门开口的环形安装槽，所述密封气囊充气后可从环形安装槽内径向凸入门缝间隙，形成金属壳体的第一道径向密封；

5、所述金属柜门的内侧固定有若干根导向滑杆，所述导向滑杆上通过直线滑动轴承滑动套装有密封内板；所述金属柜门内侧还设置有若干气腔，每个气腔内滑动设置有活塞，活塞外周嵌装有活塞密封圈，将气腔分隔为内外独立的密封腔和大气腔，所述活塞通过连接杆与密封内板固定连接；

6、所述密封内板朝向金属柜门的一侧固定有呈环形的弹性密封垫，所述弹性密封垫与金属柜门的内侧端面轴向正对，形成金属壳体的第二道轴向端面密封。

7、优选地，所述大气腔内通过固定板设置有弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆一端抵接活塞端面，所述连接杆设置在活塞的另一端。

8、优选地，所述导向滑杆朝向柜内的端部设置有限位挡圈，所述直线滑动轴承两端嵌装有唇形密封圈，唇口贴合导向滑杆表面。

9、优选地，所述金属柜体内部的设备腔室顶壁和侧壁分别固定安装有气压传感器与温度传感器，二者信号输出端通过防爆接线端子引出金属柜体。

10、优选地，所述绝缘腔室的两侧内壁竖直固定有导轨，所述高压开关带电体两侧固定有滑块，滑块嵌装于导轨内形成滑动配合，所述绝缘腔室内还设置有高压快速接线柱。

11、优选地，所述绝缘腔室的底部开设有穿线孔，穿线孔内嵌装有密封衬套，高压快速接线柱穿设于密封衬套内并通过螺母锁紧。

12、优选地，所述密封内板上朝向金属门框一侧设置有绝缘密封垫，所述密封内板上还设置有密封衬垫，且密封衬垫包覆在密封内板外侧壁上。

13、优选地，所述金属门框侧端设置有对金属柜门进行锁定的限位件，所述限位件包括限位箱和安装框，且限位箱和安装框分别固定在金属门框和金属柜门侧端，所述安装框上设置有可插接至限位箱内的插接件，所述插接件内开设有限位孔，通过设置在限位箱内两侧的定位柱插接在限位孔内对插接件进行限位。

14、优选地，所述限位箱内开设有两个对称设置的滑动槽，两个所述滑动槽内分别滑动设置有滑动杆，两个所述滑动杆两端分别通过安装板和定位柱固定，所述限位箱内还设置有双向丝杠，两个所述滑动杆底端分别通过驱动杆套设在双向丝杠两端。

15、一种矿用高压安全配电柜的方法，包括以下操作步骤：

16、步骤s1，关闭柜门，使安装框上的插接件插入限位箱的开口内，直至插接件底端抵接支撑台座完成定位，转动转动部驱动双向丝杠旋转，带动左右两根定位柱同步插入限位孔，完成柜门机械闭锁；

17、启动充气泵向密封气囊充气，当气囊压力达到设定值后停止充气，密封气囊膨胀后从环形安装槽内径向凸入门缝间隙，填满整圈门缝，形成第一道径向密封，直接封堵气体泄漏的主通路；

18、此时柜内外气压处于平衡状态，弹性伸缩杆维持活塞与密封内板在初始位置，弹性密封垫与柜门内侧端面轻微贴合，形成第二道基础轴向密封，绝缘密封垫与密封衬垫同步提供辅助密封与绝缘阻隔，两道密封一外一内串联布置，拉长气体泄漏路径，形成基础防护屏障；

19、步骤s2，配电柜投入运行后，内部断路器、母线等发热元件持续散热，使柜内气体受热膨胀，形成相对于外界的正压，正压气体直接作用于密封内板朝向柜内的整板表面，产生指向柜门方向的轴向推力，推动密封内板沿导向滑杆向柜门方向滑动；

20、滑动过程中，密封内板进一步压缩朝向柜门一侧的弹性密封垫，使弹性密封垫的压缩量增大，密封比压升高，同时弹性密封垫的外缘受挤压变形，部分延伸嵌入柜门与门框之间的门缝间隙中，进一步填充缝隙、阻塞泄漏通路，形成正压增强的第二道密封；

21、柜内正压越大，密封内板的推力越强，弹性密封垫的压缩量与嵌入门缝的深度越大，密封性能随设备负载升高自适应增强，抵消了正压向外推柜门导致的密封衰减，实现“压力越高、密封越紧”的自增强效果。此过程中，活塞随密封内板同步向外侧滑动，压缩弹性伸缩杆储存复位势能；

22、步骤s3，配电柜停止运行后，内部发热元件逐渐冷却，柜内气体温度下降、体积收缩，形成相对于外界的负压，此时大气腔内的外界大气压大于柜内气压，压差推动活塞向柜内方向轴向滑动，通过连接杆带动密封内板向门框方向移动，使密封内板朝向门框一侧的绝缘密封垫紧密压紧在门框的内侧端面上，形成负压增强的第二道密封；

23、负压程度越深，活塞两侧的压差越大，密封内板的压紧力越强，密封性能随冷却过程自适应提升，可有效阻挡外界潮气、导电粉尘被负压吸入柜体内部，避免停机冷却阶段出现密封薄弱窗口；

24、当柜内外温度逐渐平衡、压差消失后，弹性伸缩杆释放储存的势能，推动活塞向外侧滑动复位，带动密封内板回到初始位置，弹性密封垫恢复轻压状态，减少橡胶密封件的长期压缩疲劳，延长使用寿命。

25、与现有技术相比，本发明具备以下优点：

26、1、本发明通过配电柜运行发热形成柜内正压时，正压气体直接驱动密封内板沿导向滑杆向柜门方向滑动，同步增大弹性密封垫的压缩量与密封比压，且密封垫外缘受挤压变形后可嵌入门缝间隙进一步阻塞泄漏通路，柜内正压越高，密封垫压缩量与嵌入门缝的深度越大，密封性能随设备负载升高自适应增强，抵消了正压向外推挤柜门导致的密封力衰减问题。

27、2、本发明配电柜停机冷却形成柜内负压时，外界大气压通过活塞结构推动密封内板向门框方向移动，使绝缘密封垫紧密压紧门框内侧端面，负压程度越深，活塞两侧压差越大，密封压紧力越强，可有效阻挡外界潮气、导电粉尘被负压吸入柜体内部，避免了传统结构停机冷却阶段绝缘性能下降的风险，填补了停机工况下的密封防护空白。

28、3、本发明采用充气式环形密封气囊作为第一道径向密封，配合密封内板上的弹性密封垫形成第二道轴向端面密封，两道密封一外一内串联布置，有效拉长气体泄漏路径，直接封堵门缝主泄漏通路，辅以绝缘密封垫、密封衬垫提供辅助密封与绝缘阻隔，相较于传统单道橡胶密封条的静态密封方案，基础密封可靠性与防护等级大幅提升，可更好适配矿井下高粉尘、高潮气的恶劣环境。