新型高压电气设备控制柜门观察窗的设计与应用

胡鹏飞，沈同科，孙 勇

(湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌 443000)

在输配电领域中，高压电气设备控制柜对于保护、控制电气设备安全稳定运行发挥了重要的作用。高压电气设备控制柜内部布设多种不同型号的电气元件，但高压电气设备控制柜多数采用“全封闭、全绝缘、全工况”五防设计要求，满足不了通过观察窗巡视内部元件接头有无过热、放电、变色等异常现象的生产需求[1-2]。高压电气设备在不同环境时，例如：无尘环境、自然环境、湿润环境、干燥环境，对其防护等级要求不同。在环境因素相应发生改变时，观察窗虽能保持原始用途不变，但不能满足环境因素变化而改变用途问题，给设备日常运行、巡检、操作等带来诸多不便，直接导致了设备巡检频次减少，运行风险增加，降低了设备的健康运行可靠性。

1 设计目标

本次设计一种新型高压电气设备控制柜门观察窗，观察窗应具有可视性、宜人性、安全性。设计应达到“可观察”、“能观察”的要求，符合人机学原理满足“易观察”、“宜观察”的目标[3]。不影响开关柜门主体结构的安全性及相关配件的功能，使用材料符合国家相应标准。包括防护框、透明板、透气板、过滤板、插针和拉拔工具等。防护框的插槽滑动配合的透明板、透气板和过滤板穿过观察口，拉拔工具与透明板、透气板和过滤板上的拉拔孔配合抽拉，插针从防护框一侧深入插槽内承托透明板、透气板和过滤板开闭观察口。可在环境因素变换时用于通风、散热或防尘，操作简单方便，满足生产需求，适应性强，具有一定的推广价值。

2 结构设计及优点

图1所示，新型高压电气设备控制柜观察窗主要构成的零部件包括：1.防护框、2.透明板、3.透气板、4.过滤板、5.插针、11.观察口、12.插槽、14.安装孔等组成。

图1 新型高压电气设备控制柜观察窗图

设计优点主要在于整体结构合理、安装操作简单、适用性强、滑动部件稳定可靠。观察窗窗体采用有机玻璃材质，透光率可达到96%，光线柔和、重量轻、耐高温，冲击强度≥16 kg/cm3，材料具自熄性,便于清洁维修。且具有良好的介电和电绝缘性能，以及优异的抗电弧性，在电弧作用下，表面不会产生碳化的导电通路和电弧径迹现象。

3 工作原理及特点

图2所示，该新型高压电气设备控制柜观察窗是利用透明板2、透气板3和过滤板4与防护框1上的插槽12滑动配合穿过观察口，观察窗防护框1上侧面设置多个插槽12贯穿观察口，侧面设有贯穿于插槽12的多个插孔13，防护框1的观察口与控制柜门板上的观察孔对应，透明板2、透气板3和过滤板4与贯穿于插槽12和插孔13配合，当插针5从防护框一侧深入插槽12内，插针5可分别承托透明板2、透气板3和过滤板4开闭或调节观察口开度，插针5实现承重托举功能，以此实现通风、观察、散热或防尘的功能，以适应不同的环境。

图2 新型高压电气设备控制柜观察窗图

透明板2采用的是平整透明的有机玻璃，向上抽拉透气板3和过滤板4后，只保留透明板2时，可用于观察设备内部情况；透气板3为设置多个透气孔的平板，向上抽拉透明板2和过滤板4后，可用于柜内设备通风、散热；过滤板4为设置阵列、密布防尘孔的平板，向上抽拉透明板2和透气板3，保留过滤板4时，可用于防尘；且通过抽拉透明板2均调节流量大小，功能多样、调节性强。插针5为杆体，一端设置拿捏帽，另一端与防护框的插孔13伸缩配合，可深入插槽12内。当透明板2、透气板3和过滤板4位于防护框的插槽12内未抽出时，插针5的杆体不深入到插槽12内；抽出后，再推动拿捏帽使插针5的杆体进入插槽12内，由杆体承托透明板2、透气板3和过滤板4的下侧面，避免其自由下落。插孔13设计为圆孔，与圆形杆体的插针5配合，抽拉灵活不卡涩，拿捏帽为圆柱体，表面设置压花，增大捏拿时的摩擦力，操作时不易打滑。

该新型高压电气设备控制柜观察窗外壳防护等级为：IP20。(防止人的手指或长度不超过80 mm的类似物体触及或接近壳内带电或转动部件，以及直径大于12 mm的固体异物进入壳体；对外界的人或物无特殊之防护[4])观察窗的可触及表面的绝缘等级：B级，最高允许温度130℃，温升限值80 k。观察窗材料满足与外壳相当的机械强度，同时有足够的空气间隙和静电屏蔽措施，防止危险的静电电荷[5]。

4 安装及使用

高压电气设备控制柜防护框的边沿设置多个安装孔，安装孔不与插槽贯穿。如图3所示，安装时，紧固件穿过防护框的安装孔与控制柜门板连接，透明板、透气板和过滤板与插槽、插孔配合，在插槽内抽拉伸缩，抽出后，与插孔配合的插针承托。然后将紧固件穿过防护框的安装孔与控制柜门板连接，不影响透明板、透气板和过滤板的抽拉伸缩。

图3 高压电气设备控制柜防护框安装图

高压电气设备控制柜观察窗使用前，当透明板、透气板和过滤板位于防护框的插槽内未抽出时，插针的杆体不深入到插槽内，抽出后，再推动拿捏帽使插针的杆体进入插槽内，由杆体承托透明板、透气板和过滤板的下侧面，避免其自由下落。使用时，透明板、透气板、过滤板与插槽配合，沿插槽抽拉伸缩可以达到调节观察口的大小、控制柜内防尘、散热作用。

5 应用及推广

该新型高压电气设备控制柜门观察窗已在某电厂励磁变压器控制柜门上应用。经过1年多的应用发现，新型观察窗可以在不开启控制柜门情况下直观地观察内部设备运行状况，且能在高压电气设备长周期运行阶段发现设备缺陷[6]，有效提高设备运行安全性和稳定性。本技术成果已获得国家实用新型专利和发明专利，具有较强的实用性，可供相关厂商参考借鉴。

6 结 语

电力生产中，随着电气设备的长周期、全封闭的运行，势必会一定程度上存在设备隐患。新型高压电气设备控制柜门观察窗可以在不开电气柜门情况下观察内部设备运行状况，不仅能提高设备巡检频次，及时发现设备缺陷，保障设备安全，还能满足不同环境下的功能需求，有效延缓设备元器件老化速度，为电气设备健康运行创造有力条件，从而保障电力安全生产。