一种12kV健康监测型小型化智能开关设备的制作方法

一种12kv健康监测型小型化智能开关设备
技术领域
1.本发明涉及高压开关设备技术领域，特别涉及一种12kv健康监测型小型化智能开关设备。


背景技术：

2.在电力系统中，高压开关设备作为控制与保护装置，是输配电线路中非常重要的设备。近几年，高压开关设备逐步向着高可靠性、高稳定性以及免维护等方向发展，同时随着我国电力系统的不断发展改革。对智能化的电力产品的需求越来越多，电力系统的发展，也推动了相关企业的进步。开关设备的小型化发展就是其中之一，小型化的开关设备在设计成熟后，不仅在电力企业得到了广泛的应用，同时已经应用于各行各业。在电力系统中的应用主要为供电公司，其应用场合主要是二级配电网络、环网供电的设备、(网架设备，带断路电流分断能力的环网柜)开闭所开关设备、环网柜、带开关电缆分支箱。在电力系统以外，小型开关设备的终端用户包含了工矿企业、商业楼宇、交流运输、各种用电负荷。高压开关设备在小型化的过程中，开关设备内部的布局、绝缘以及检测成为了高压开关设备的设计重点。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种12kv健康监测型小型化智能开关设备。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.一种12kv健康监测型小型化智能开关设备，包括柜体，所述柜体中设置有表室a、手车室b、母线室c和电缆室d，所述柜体内部被呈l型的柜体中部隔板分割成第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔设置在所述柜体内部的左上角处，所述第一容纳腔被呈l型的第一腔体隔板分割成所述仪表室a和所述手车室b，所述仪表室a设置在所述第一容纳腔内部的左上角处，所述第二容纳腔被第二腔体隔板分割成所述母线室c和所述电缆室d，所述母线室c设置在所述电缆室d的上侧，所述柜体上设置有柜门，所述柜门上设置有发泡铝结构；
6.所述仪表室a内设置有智能处理组件，所述手车室b设置有断路器手车，所述断路器手车中设置有灭弧室真空度检测组件，所述手车室b的顶部和所述母线室c的顶部均设置有绝缘检测组件，所述绝缘检测组件与所述智能处理组件电连接；
7.所述电缆室d的上侧设置有电流互感器一体式绝缘隔板，所述电流互感器一体式绝缘隔板固定设置在所述柜体中部隔板上且其一端延伸至手车室b中，所述电流互感器一体式绝缘隔板包括绝缘外壳、下触头盒、下静触头、导线、端子和绝缘隔板，所述下触头盒、下静触头、导线、端子和电流互感器均压注在绝缘外壳内，所述绝缘外壳和所述绝缘隔板为一体式压注成型结构，所述下静触头设置在所述下触头盒且与所述导线的一端相连，所述导线的另一端与设置在所述绝缘外壳下侧设置的所述端子相连，所述端子外侧设置有绝缘
隔板。
8.进一步地，所述母线室c包括母线套管、主母线、第一支母线、上触头盒和上静触头，所述母线套管设置在所述柜体上，所述主母线的一端从所述母线套管内部穿过并与电源相连，所述主母线的另一端与所述第一支母线的一端相连，所述第一支母线的另一端与上静触头相连，所述上静触头设置在所述上触头盒的内部，所述上触头盒固定设置在所述柜体中部隔板上且其一端延伸至所述手车室b中。
9.进一步地，所述断路器手车的电流输入端与所述上静触头相连，所述断路器手车的电流输出端与所述下静触头相连。
10.进一步地，所述电缆室d包括电缆，所述电缆的一端与所述端子相连，所述电缆的另一端与用电端相连。
11.进一步地，所述电缆室d还包括第二支母线、接地开关、绝缘罩壳和避雷器，所述第二支母线的一端与所述端子相连，所述第二支母线的另一端延伸至所述绝缘罩壳的内部，所述避雷器上端延伸至所述绝缘罩壳的内部，所述避雷器设置在所述柜体的底部，所述避雷器上的避雷线穿过所述柜体的底部并延伸至外侧，所述接地开关设置在固定板上，所述固定板固定设置在所述柜体上。
12.进一步地，所述绝缘隔板呈对称设置在所述端子的两侧，所述绝缘隔板上设置有用于增加了爬电距离的伞裙式结构。
13.进一步地，所述断路器手车包括手车体和固定设置在所述手车体上的断路器；
14.所述断路器包括真空灭弧室、上导电杆、下导电杆、动力组件和灭弧室真空度检测组件，所述真空灭弧室包括静导电杆、动导电杆、灭弧室壳体、导向板和绝缘波纹管，所述灭弧室壳体内部设置有真空灭弧室，所述静导电杆固定设置在所述灭弧室壳体内部的上端，所述静导电杆的下端设置在所述真空灭弧室内部，所述静导电杆的上端与所述上导电杆的一端相连，所述上导电杆的另一端与所述上静触头相连，所述导向板设置在所述灭弧室壳体的下端且与所述灭弧室壳体密封连接，所述导向板上设置有滑动孔，所述动导电杆设置在所述滑动孔中且与所述滑动孔配合，所述动导电杆的上端与所述静导电杆配合，所述动导电杆的下端与所述下导电杆的一端滑动连接，所述下导电杆的另一端与所述下静触头相连，所述动导电杆下端的端部设置有用于驱动所述动导电杆在所述滑动孔中滑动的动力组件，所述绝缘波纹管设置在所述真空灭弧室中且包裹在所述动导电杆的外侧，所述绝缘波纹管的下端与所述导向板之间密封连接，所述绝缘波纹管的上端与所述动导电杆的上端密封连接，所述真空灭弧室中设置有用于检测所述真空灭弧室健康状态的灭弧室真空度检测组件，所述灭弧室真空度检测组件与所述智能处理组件电连接。
15.进一步地，所述灭弧室真空度检测组件包括检测腔、真空平衡腔、传感腔、光纤、检测金属膜和激光检测器，所述检测腔设置在所述灭弧室壳体内，所述检测腔被所述检测金属膜分割成独立的所述真空平衡腔和所述传感腔，所述传感腔与所述真空灭弧室连通，所述光纤的一端设置在所述真空平衡腔中，且所述光纤的端部正对所述检测金属膜，所述光纤的另一端与所述激光检测器相连，所述激光检测器固定设置在所述手车体上，且所述激光检测器与所述智能处理组件电连接。
16.进一步地，所述检测金属膜为铝膜，且所述铝膜上涂有反光层，所述反光层设置在所述真空平衡腔中。
17.进一步地，所述固定板的上端与所述柜体中部隔板相连，其下端与所述柜体的底板相连，所述固定板从所述电缆室d上分割出一个独立的空室，所述空室位于所述手车室b的下侧、位于所述电缆室d的左侧。
18.本发明的有益效果是：
19.1)在本开关设备中设置有电流互感器一体式绝缘隔板，在传统的12kv开关设备中，其互感器与触头盒是独立的元器件，分别安装在柜体的后下框和中隔板上，本开关设备中设置电流互感器一体式绝缘隔板后相比于传统开关设备在体积方面减少了30％，而且依靠传统的热缩套管和绝缘板等措施是很难满足雷电冲击耐压要求。该电流互感器一体式绝缘隔板增加静触头、触头盒和绝缘隔板，三者采用耐高温的双酚a型高分子复合绝缘材料经apg工艺压注成型，不仅实现互感器和静触头两个功能的融合，而且与电流互感器一体式绝缘隔板一体式的绝缘隔板为伞裙式结构，其增加了爬电距离，提高了绝缘水平，实现设备尺寸小型化。
20.2)在本开关设备中配置有紧凑型断路器，该紧凑型断路器是将灭弧室与触臂浇注于一体，使得该紧凑型断路器无裸露带电体，不仅使其绝缘性能提升了，而且因该紧凑型断路器的触臂为圆形导体，使得其外表面电场均匀，绝缘层不易破坏。并且因为该紧凑型断路器结构紧凑，使得本开关设备能够实现小型化，且绝缘性能可靠。
21.3)在本开关设备中设置有绝缘检测组件，绝缘检测组件检测并计算出柜体放电时所产生的臭氧浓度并传输至智能处理组件，工作人员可根据智能处理组件的现场信号灯或根据传输至电脑后台或手机监测软件上的信号实时监测开关设备是否发生电晕放电现象。若臭氧浓度超标会发出警报，这样工作人员可及时查看开关设备内装置及元件等是否发生损坏，进而判断开关设备是否能正常工作，是否需要更换元件，确保设备能正常运行。
22.4)在接地开关静触头两侧设置绝缘罩壳，从而解决接地开关相间绝缘问题。
23.5)在本开关设备中设置有检测灭弧室真空度的灭弧室真空度检测组件，能实时检测灭弧室的真空度，确保断路器能正常灭弧。
24.6)在本开关设备中设置有发泡铝，当内部温度攀升、压力快速升高时，升高的气压作用在发泡铝上，发泡铝在持续受压下开始逐渐变形挤压内部孔隙，根据能量守恒定律不断消耗高温高压气体的能量，进而避免柜体内部压力的进一步升高，减缓柜体内部气压升高速率，在压力达到极限之前为柜体本就具有的各种泄压口或换气口提供出更多的泄压时间，从而显著降低柜体内部的气压上升速率。
附图说明
25.图1为本开关设备内部布置结构图；
26.图2为电流互感器一体式绝缘隔板内部结构图；
27.图3为图2的左视结构图；
28.图4为断路器手车结构图；
29.图5为图4的a处放大结构图。
30.图中，1
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柜体，2
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母线套管，3
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主母线，4
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第一支母线，5
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柜体中部隔板，6
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上触头盒，7
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上静触头，8
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电流互感器一体式绝缘隔板，9
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电缆，10
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接地开关，11
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绝缘罩壳，12
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避雷器，13
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断路器手车，14
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绝缘检测组件，15
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智能处理组件，16
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第一腔体隔板，17
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第二支
母线，18
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固定板，19
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手车体，20
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断路器，21
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真空灭弧室，22
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上导电杆，23
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下导电杆，24
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静导电杆，25
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动导电杆，26
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灭弧室壳体，27
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导向板，28
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绝缘波纹管，29
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动力组件，30
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检测腔，31
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真空平衡腔，32
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传感腔，33
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光纤，34
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检测金属膜，35
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激光检测器，36
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柜门，37
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发泡铝结构，38
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第二腔体隔板，39
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空室，81
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绝缘外壳，82
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下触头盒，83
‑
下静触头，84
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导线，85
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端子，86
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绝缘隔板。
具体实施方式
31.下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.参阅图1
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5，本发明提供一种技术方案：
33.一种12kv健康监测型小型化智能开关设备，包括柜体1，柜体1中设置有表室a、手车室b、母线室c和电缆室d，柜体1内部被呈l型的柜体中部隔板5分割成第一容纳腔和第二容纳腔，第一容纳腔设置在柜体1内部的左上角处，第一容纳腔被呈l型的第一腔体隔板16分割成仪表室a和手车室b，仪表室a设置在第一容纳腔内部的左上角处，第二容纳腔被第二腔体隔板38分割成母线室c和电缆室d，母线室c设置在电缆室d的上侧。仪表室a内设置有智能处理组件15，手车室b的底部设置有断路器手车13，断路器手车13中设置有灭弧室真空度检测组件，手车室b的顶部和母线室c的顶部均设置有绝缘检测组件14，绝缘检测组件14与智能处理组件15电连接。电缆室d的上侧设置有电流互感器一体式绝缘隔板8，电流互感器一体式绝缘隔板固定设置在柜体中部隔板5上且其一端延伸至手车室b中，电流互感器一体式绝缘隔板8包括绝缘外壳81、下触头盒82、下静触头83、导线84、端子85和绝缘隔板86，下触头盒、下静触头、导线、端子和电流互感器均压注在绝缘外壳内，所述绝缘外壳和所述绝缘隔板为一体式压注成型结构，下静触头83设置在下触头盒82且与导线84的一端相连，导线84的另一端与设置在绝缘外壳81下侧设置的端子85相连，端子85外侧设置有绝缘隔板86。断路器手车13的电流输入端与上静触头7相连，断路器手车13的电流输出端与下静触头83相连。断路器手车13上设置有三组真空灭弧室21，因为常用的是三相电，每条线路上均有一个真空灭弧室21进行控制；仪表室内设置有智能处理组件15，智能处理组件15与绝缘检测组件14通过线缆连接；智能处理组件15包括智能处理模块、警报模块、存储模块和信号传输模块，警报模块、存储模块、信号传输模块和绝缘检测组件14均与智能处理模块电连接。断路器手车可移动推至手车室内，仪表室内装低压二次控制元件和智能处理组件15，用于监测开关设备内各一次元件的状态。智能处理模块、警报模块、存储模块和信号传输模块，警报模块、存储模块、信号传输模块均为现有技术设备，智能处理组件15还包括用于显示臭氧浓度的信号显示模块，信号显示模块包括绿色信号灯、红色信号灯和橙色信号灯，绿色信号灯、红色信号灯和橙色信号灯均与智能处理模块电连接。绝缘隔板86对称设置在端子85的两侧，绝缘隔板86上设置有用于增加了爬电距离的伞裙式结构。在本开关设备中设置有电流互感器一体式绝缘隔板8，在传统的12kv开关设备中，其互感器与触头盒是独立的元器件，分别安装在柜体的后下框和中隔板上，本开关设备中设置电流互感器一体式绝缘隔板8后相比于传统开关设备在体积方面减少了30％，而且依靠传统的热缩套管和绝缘板等措施
是很难满足雷电冲击耐压要求的。该电流互感器一体式绝缘隔板8增加静触头83、触头盒82和绝缘隔板86，三者采用耐高温的双酚a型高分子复合绝缘材料经apg工艺压注成型，不仅实现互感器和静触头两个功能的融合，而且与电流互感器一体式绝缘隔板8一体式的绝缘隔板86为伞裙式结构，增加了爬电距离，提高了绝缘水平，实现设备尺寸小型化。智能处理组件15可以将检测结果发送至电脑后台和手机终端。设置下触头盒82端的电流互感器一体式绝缘隔板8延伸至手车室b中，另一端固定在电缆室d的后金属板上。
34.绝缘检测组件14为臭氧检测仪，本臭氧检测仪利用紫外线吸收法测臭氧的浓度，臭氧对波长为200～300nm的紫外线具有最大吸收系数。臭氧检测仪中设置有紫外灯、光波过滤器过滤、样品光电传感器、采样光电传感器、臭氧池和放大器，该紫外灯的可产生紫外线，再经光波过滤器过滤后留下波长为200～300nm的紫外线，该段波长的紫外线进入到样品光电传感器进行采样，然后将该段波长的紫外线通过臭氧池吸收(臭氧池中的臭氧源自本开关设备中所产生的臭氧)，然后经过放大器后到达采样光电传感器，最后将通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较，再经数学模型的计算，得出臭氧浓度，并将臭氧浓度传输给智能处理组件15。
35.在一些实施例中，母线室c包括母线套管2、主母线3、第一支母线4、上触头盒6和上静触头7，母线套管2设置在柜体1上，主母线3的一端从母线套管2内部穿过并与电源相连，主母线3的另一端与第一支母线4的一端相连，第一支母线4的另一端与上静触头7相连，上静触头7设置在上触头盒6的内部，上触头盒6固定设置在柜体中部隔板5上且其一端延伸至手车室b中。主母线设置成“i”字形方式布置，提高开关设备空间利用率，减少柜体尺寸。
36.在一些实施例中，电缆室d包括电缆9，电缆9的一端与端子85相连，电缆9的另一端与用电端相连。电缆室d还包括第二支母线17、接地开关10、绝缘罩壳11和避雷器12，第二支母线17的一端与端子85相连，第二支母线17的另一端延伸至绝缘罩壳11的内部，避雷器12上端延伸至绝缘罩壳11的内部，避雷器12设置在柜体1的底部，避雷器12上的避雷线穿过柜体1的底部并延伸至外侧，接地开关10设置在固定板18上，固定板18固定设置在柜体1上。在母线室c中设置避雷器12以及接地开关10均是为了保护开关设备。其中，避雷器12与接地开关10均为现有技术设备。绝缘罩壳11是罩在接地开关10上的，而第二支母线17的另一端是与接地开关10连接的，绝缘罩壳11的作用是解决接地开关10相间隔离问题；避雷器12、电缆9和接地开关10是并联关系，都与第二支母线17连接。
37.在一些实施例中，断路器手车13包括手车体19和固定设置在手车体19上的断路器20；断路器20包括真空灭弧室21、上导电杆22、下导电杆23、动力组件29和灭弧室真空度检测组件，真空灭弧室21包括静导电杆24、动导电杆25、灭弧室壳体26、导向板27、绝缘波纹管28，灭弧室壳体26内部设置有真空灭弧室21，静导电杆24固定设置在灭弧室壳体26内部的上端，静导电杆24的下端设置在真空灭弧室21内部，静导电杆24的上端与上导电杆22的一端相连，上导电杆22的另一端与上静触头7相连，导向板27设置在灭弧室壳体26的下端且与灭弧室壳体26密封连接，导向板27上设置有滑动孔，动导电杆25设置在滑动孔中且与滑动孔配合，动导电杆25的上端与静导电杆24配合，动导电杆25的下端与下导电杆23的一端滑动连接，下导电杆23的另一端与下静触头83相连，动导电杆25下端的端部设置有用于驱动动导电杆25在滑动孔中滑动的动力组件29，绝缘波纹管28设置在真空灭弧室21中且包裹在动导电杆25的外侧，绝缘波纹管28的下端与导向板27之间密封连接，绝缘波纹管28的上端
与动导电杆25的上端密封连接，真空灭弧室21中设置有用于检测真空灭弧室21健康状态的灭弧室真空度检测组件，灭弧室真空度检测组件与智能处理组件15电连接。此种设置方式使得真空灭弧室21的密封效果更好，即使是动导电杆25在动力组件29的作用下上下移动，也能保证真空灭弧室21内部的密封性能。在下导电杆23上设置有连接圈，动导电杆25在连接圈中上下移动。其中动力组件29为现有技术结构，其目的是使得动导电杆25与静导电杆24之间可实现瞬间闭合或者瞬间分离。在本开关设备中设置有检测真空灭弧室21真空度的灭弧室真空度检测组件，能实时检测灭弧室的真空度，确保断路器能正常灭弧。
38.在一些实施例中，灭弧室真空度检测组件包括检测腔30、真空平衡腔31、传感腔32、光纤33、检测金属膜34和激光检测器35，检测腔30设置在灭弧室壳体26内，检测腔30被检测金属膜34分割成独立的真空平衡腔31和传感腔32，传感腔32与真空灭弧室21连通，光纤33的一端设置在真空平衡腔31中，且光纤33的端部正对检测金属膜34，光纤33的另一端与激光检测器35相连，激光检测器35固定设置在手车体19上，且激光检测器35与智能处理组件15电连接。此种设置方式有助于对真空灭弧室内情况的实时监测，克服了现有技术中都需要工作人员在定期检修时才能对真空灭弧室的真空度进行检查、无线实时在线监测的问题。检测金属膜34为铝膜，且铝膜上涂有反光层，反光层设置在真空平衡腔31中。其中，激光检测器35不仅可以发射激光，还能接收激光，根据接收激光的强弱判断检测金属膜34的变化情况，根据检测金属膜34的变化情况判断灭弧室壳体26内的健康状况，也就是灭弧室壳体26的真空度，然后将健康情况传输给智能处理组件15，智能处理组件15根据内部设定数值范围做对比，如果测得的数值超过设定数值范围，此时，智能处理组件15将信号传递给报警设备并使报警。
39.柜体1上设置有柜门36，柜门36上设置有发泡铝结构37。柜门36上设置有发泡铝结构37，提高内部电弧故障能力，使得本设备内部电弧故障能力达40ka/1s时，柜体1防护等级能达到ik10。在本开关设备中设置有发泡铝，当内部温度攀升、压力快速升高时，升高的气压作用在发泡铝上，发泡铝在持续受压下开始逐渐变形挤压内部孔隙，根据能量守恒定律不断消耗高温高压气体的能量，进而避免柜体内部压力的进一步升高，减缓柜体内部气压升高速率，在压力达到极限之前为柜体本就具有的各种泄压口或换气口提供出更多的泄压时间，从而显著降低柜体内部的气压上升速率。
40.在一些实施例中，固定板18的上端与柜体中部隔板5相连，其下端与柜体1的底板相连，固定板18从电缆室d上分割出一个独立的空室39，空室39位于手车室b的下侧、位于电缆室d的左侧。电缆室d被竖直设置的固定板18在分割出一个独立的空室39，空室39为预留室，当以后需要安装其他功能部件时可以直接安装，不需要增加新的结构。
41.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。