一种用于高压开关柜的多功能触头盒的制作方法

本发明涉及触头盒，具体而言，涉及一种用于高压开关柜的多功能触头盒，本发明应用于高压电气成套设备，是手车式开关柜中重要的配套部件。

背景技术：

1、在10kv电力系统中，kyn28型高压中置柜应用极为广泛，该类柜体通过手车式断路器或手车式隔离开关，实现电气主回路的接通、分断与隔离控制。其隔离功能依靠手车的摇进、摇出动作完成，使手车触臂上的动触头与柜体触头盒内部的静触头完成接合、分离，以此实现主回路的通断切换。

2、触头盒作为手车式开关柜的核心绝缘部件，装配于手车室与母线室、手车室与电缆室之间的隔板上，是各隔室之间电气主回路连接的关键通道，兼具隔室连通与主回路绝缘防护双重作用。常规触头盒整体为环氧树脂或smc压铸成型的筒状结构，前端设置圆形开口且朝向手车室，可供手车触臂及动触头进出；后部为封闭结构，后侧开设母线接入口，用于连接垂直母线。触头盒内部装配静触头，静触头与垂直母线叠压贴合，通过单根螺栓紧固于触头盒内部基座。当手车摇入工作位置时，手车推进机构推开触头盒前端的活门挡板，触臂带动动触头进入触头盒并与静触头接合，实现手车与主回路母线的导通。

3、动静触头的接合装配具备严格的技术标准：其一，动、静触头需保持高度同心，接合过程无偏心碰撞，接合后动触头各瓣片与静触头均匀压合，无变形、啮合不均问题，保障接触可靠性；其二，动静触头插入接合深度需稳定维持在20mm左右，过深易引发静触头与触臂碰撞损坏，过浅会导致触头接触不良、导通失效，引发设备运行故障。

4、现有常规触头盒结构设计单一，在实际安装、调试、运行及事故防护过程中，存在诸多亟待解决的技术缺陷，具体如下：

5、1、散热性能极差，设备过热故障率高。现有触头盒整体为封闭筒状绝缘结构，而动、静触头接触位点、静触头与垂直母线连接位点均为开关柜核心发热区域，且完全封闭于触头盒内腔。设备运行过程中，前端开口被插入的触臂封堵，后部母线接入口加装热缩护套后也近乎封闭，内腔无有效散热通道，热量持续积聚无法散出，导致触头盒成为高压中置柜过热、烧毁事故的高发部位，严重影响设备运行稳定性与使用寿命。

6、2、内部工况无法观测，安装调试繁琐且精度低。现有触头盒为全封闭绝缘结构，手车摇入后前端开口被完全遮挡，柜内无观测空间与观测角度，工作人员无法直接查看动静触头的同心度、接合状态及插入深度。目前行业内仅能通过手车推进的摩擦声音、阻力大小、倾斜程度主观判断装配状态，精准度极低。若需确认触头接合质量，需反复摇入、摇出手车，拆卸静触头观测摩擦划痕，不合格则加装垫块或更换不同规格静触头，多次反复调试，操作流程繁琐、工作效率低下。同时，随着开关柜智能化升级需求，触头盒内部需实时监测过热、放电等故障状态，但常规触头盒无法适配外部监控设备，内置摄像头又易受高压电场干扰，存在监测盲区与安全隐患。

7、3、事故泄压防护效果差，操作人员安全风险高。高压开关柜带负荷推拉、接地合闸等非正常操作，易引发动静触头接合、分离过程中的操作过电压或弧光短路事故。事故发生于封闭的触头盒内腔，筒状结构会产生聚能效应，高温高压弧光气流从朝向操作人员的前端开口直接喷出，易造成前柜门爆开、观察窗碎裂，对操作人员造成电弧灼伤、物理冲击伤害。现有柜体仅在柜顶设置小型垂直泄压盖板，泄压通道狭小、泄压方向受限，事故发生时泄压作用微弱，大部分冲击能量直接作用于柜前操作区域，人身安全防护可靠性不足。

8、4、母线连接可靠性差，存在长期运行隐患。现有结构中，静触头与垂直母线采用单螺栓叠加紧固方式固定于触头盒基座。由于垂直母线另一端需现场并柜后与水平母线连接，装配前处于悬空状态，单点位固定结构无法实现有效定位，易受运输颠簸、现场外力影响发生偏转、松动，若未及时复检紧固，会形成长期电气隐患。同时，触头盒内部空间狭窄，仅能使用加长杆套筒扳手作业，加长杆受力易产生弹性变形，加之柜内施力空间受限，无法保证螺栓紧固力矩达标。若接触深度不足需加装铜垫块，会进一步降低紧固稳定性，导致母线连接点位接触不良、发热严重。此外，单螺栓固定无法保障垂直母线的垂直度，现场对接水平母线时需拆卸静触头螺栓、调整母线位置，对接完成后重新紧固，操作繁琐，易出现漏紧固问题。

9、5、装配操作繁琐，人力成本高。现有触头盒需先固定于柜体，再依次装配静触头与垂直母线，装配前需人工解锁、固定活门挡板防止滑落，且需两人协同作业，一人柜内扶持母线、一人对接紧固螺栓。柜内光线昏暗、内部空间狭小，对位、紧固操作难度大，装配效率低。

10、6、触头接触深度调整问题。动静触头接合深度受母线厚度、静触头规格双重影响，不同回路电流对应不同厚度母排，母排厚度偏差会导致接触深度不达标，需适配多种长度规格的静触头或加装铜垫块，不仅增加配件选型成本与装配工作量，垫块加装还会进一步加剧连接不可靠、局部发热等问题。

技术实现思路

1、一解决的技术问题

2、针对现有技术存在的散热差、工况不可视、事故防护弱、母线连接不可靠、装配繁琐、触头接触深度需反复调试等缺陷，本发明提供一种用于高压开关柜的多功能触头盒，在不改动现有开关柜柜体结构、不降低电气绝缘性能的前提下，集成对流散热、工况可视、故障泄压、精准定位紧固、免调试接触深度等功能，解决现有触头盒安装、调试、运行、安全防护的各类痛点问题，提升设备运行稳定性、装配便捷性与操作安全性。

3、二技术方案

4、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

5、一种用于高压开关柜的多功能触头盒，包括：

6、触头盒本体，触头盒本体采用环氧树脂压注成型，触头盒本体整体为筒状，触头盒本体的前端为圆形开口，用于触臂和动触头的进出，触头盒本体的后端部为封闭结构，触头盒本体顶部设计有视窗口，其既是观察内部动静触头的观察口，也是事故泄压口，同时也是辅助安装静触头和测量动静触头接触深度的操作口；

7、透明绝缘盖板，透明绝缘盖板安装在触头盒本体顶部的视窗口处，透明绝缘盖板既是观察窗，也是泄压盖板，平时起封闭防护作用，透明绝缘盖板为透明绝缘材质，满足绝缘要求并具有一定物理强度，其一面为弧形结构，增加结构强度；

8、铜连接体，铜连接体固定安装在触头盒本体前端的圆形开口中；

9、静触头，静触头固定安装在铜连接体贴近触头盒本体内腔的一侧；

10、垂直母线，垂直母线固定安装在铜连接体远离静触头的一侧，且垂直母线顶部伸出触头盒本体的顶部。

11、对上述技术方案的进一步限定：触头盒本体的顶部前后两侧均嵌合固定安装有嵌装螺母，且两组嵌装螺母分别位于视窗口的前后两侧。

12、对上述技术方案的进一步限定：透明绝缘盖板的顶部前后两侧对称开设有阶梯孔，阶梯孔内安装有尼龙螺钉，尼龙螺钉贯穿透明绝缘盖板并与嵌装螺母相螺接，通过尼龙螺钉将透明绝缘盖板固定安装在触头盒本体的顶部，尼龙螺钉另一个主要作用是用于事故泄压，事故产生高压气流冲击盖板，尼龙螺钉在一定压力下受力拉断，盖板开启，释放压力至母线室或电缆室，减小对手车室和前面板的冲击，透明绝缘盖板的底部开设有内凹槽，内凹槽的左右两侧壁对称开设有贯穿透明绝缘盖板侧壁的上散热孔。

13、对上述技术方案的进一步限定：触头盒本体的左右两侧壁开设有与触头盒本体内腔相连通的下散热孔，上下的散热孔形成触头盒内部有效对流散热通道，上下两组散热孔均为侧向设计，可避免灰尘、水珠或异物落入触头盒内部。

14、对上述技术方案的进一步限定：触头盒本体的内腔前端左右两侧壁及其底部均开设有导向槽，触头盒本体的内腔前端活动插接有绝缘挡板，且绝缘挡板插接在导向槽内，当需装拆垂直母线时抽出绝缘挡板，可以方便使用工具进行母线螺丝拆装操作，垂直母线安装完毕后插回绝缘挡板，可对垂直母线裸露的连接部分和安装螺丝起绝缘防护作用。

15、对上述技术方案的进一步限定：铜连接体贴近触头盒本体内腔的一侧固定连接有卡合座，且铜连接体和卡合座为一体成型结构，卡合座卡合安装在圆形开口的内腔。

16、对上述技术方案的进一步限定：卡合座贴近触头盒本体内腔的一侧中心处开设有静触头安装孔，静触头安装有静触头安装螺钉，静触头安装螺钉贯穿静触头，且静触头安装螺钉与静触头安装孔相螺接。

17、对上述技术方案的进一步限定：铜连接体远离静触头一侧上下两侧对称开设有母线安装孔，母线安装孔内螺接有母线安装螺钉，且垂直母线通过母线安装螺钉与铜连接体固定连接。

18、对上述技术方案的进一步限定：铜连接体的纵向四周外壁和卡合座的圆周外壁均开设有定位沟槽，触头盒本体的前侧壁开设有与铜连接体相配合的方形槽，圆形开口的内腔圆周内壁和方形槽内腔侧壁均设有与定位沟槽的凸起，铜连接体的主要作用是将静触头和垂直母线分开安装固定，互不影响，铜连接体是浇注固定在触头盒本体上的，静触头安装在铜连接体内侧，静触头不再和母线叠加在一起，安装高度也就固定下来，这样静触头与动触头的配合长度只需选择一种规格即可，不需调整静触头长度也不需增加垫块等，垂直母线安装在铜连接体外侧，通过两个螺栓紧固，连接比单螺栓更牢固可靠，母线不会发生偏转，同时也保证了母线的垂直度。

19、三有益效果

20、与现有技术相比，本发明提供了一种用于高压开关柜的多功能触头盒，具备以下有益效果：

21、1、构建对流散热体系，彻底解决内腔积热问题。本发明通过顶部透明绝缘盖板的上散热孔与触头盒本体两侧的下散热孔形成上下对流散热通道，加速内腔空气流通、快速导出运行热量。同时采用静触头、垂直母线分体固定结构，垂直母线外露于触头盒本体外部，可直接散热，避免热源集中封闭于内腔；双点位紧固结构提升连接稳定性，减少接触不良引发的发热问题，大幅降低触头盒过热、烧毁故障概率。

22、2、实现全工况可视，简化调试监测流程。顶部视窗口可在设备安装调试阶段，直观观测动静触头的同心度、接合状态，精准测量20mm标准插入深度，彻底摒弃传统主观判断方式。同时视窗口可作为辅助操作口，适配常规力矩扳手作业，无需专用加长工具，保障螺栓紧固力矩达标。设备运行阶段，透明绝缘盖板可实现外部直观巡检，适配柜内智能监控系统，实时监测内腔过热、放电、烧蚀等故障隐患，消除监测盲区。

23、3、具备主动泄压功能，大幅提升操作安全性。透明绝缘盖板采用尼龙螺钉锁紧固定，正常工况下可稳定密封防护；当内腔发生弧光短路、过电压等故障产生高压高温气流时，尼龙螺钉可在设定压力下自动断裂，快速开启视窗口泄压通道，将冲击气流导向母线室、电缆室，而非正对操作人员的柜体前侧，大幅削弱爆炸冲击与电弧伤害，有效保护设备及操作人员人身安全，弥补传统顶部泄压结构的缺陷。

24、4、母线连接精准可靠，消除长期电气隐患。采用静触头、垂直母线分体独立固定结构，静触头安装高度恒定，不受母线厚度影响，无需加装铜垫块、无需适配多种规格静触头。垂直母线采用双螺栓两点位紧固，相较于传统单螺栓固定，定位精度更高、紧固力矩更均匀，可严格保障母线垂直度，杜绝悬空偏转、松动问题。现场并柜对接水平母线时无需拆卸调整静触头结构，避免漏紧固隐患，母线搭接面积更大，接触导通性能更优，从根源杜绝接触不良、发热放电等故障。

25、5、装配操作便捷高效，降低人力与物料成本。本发明可提前将静触头预装于触头盒本体，再整体装配至柜体，不受活门机构遮挡限制，无需多人协同作业，单人即可独立完成全部装配工序。通过顶部视窗口可便捷完成对位、紧固作业，柜内操作视野、操作空间大幅优化，无需专用工具，装配精度与效率显著提升。

26、6、触头接合深度免调试，适配全工况应用。静触头通过铜连接体精准限位固定，安装尺寸恒定，彻底摆脱母排厚度规格差异的影响，仅需匹配一种标准长度静触头即可满足所有工况20mm标准接合深度要求，无需反复调试、更换配件或加装垫块，简化选型流程，降低配件成本与调试工作量，同时规避垫块加装带来的连接不稳、局部发热问题。