CN100530481C - 一种252kV单断口真空灭弧室 - Google Patents

一种252kV单断口真空灭弧室 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种252kV单断口真空灭弧室，该真空灭弧室有4个陶瓷或玻璃外壳，每个外壳的直径在180mm到280mm之间；端盖与端盖之间的距离在800mm到1500mm之间；在端盖上设有端部屏蔽罩；在外壳上设有3个屏蔽罩；在端盖分别连接静导电杆和动导电杆；在静导电杆上连接静触头，在动导电杆上连接动触头，静触头与动触头之间的开距范围在60mm到120mm之间；静导电杆与端盖之间通过波纹管连接，动导电杆与端盖之间也通过波纹管连接；在静触头和动触头的背面分别设有均压环。252kV真空灭弧室静触头和动触头使用单匝式纵向磁场触头或三分之二匝式纵向磁场触头，触头直径在100mm到200mm之间。可配用于252kV单断口真空断路器中。

Description

一种252kV单断口真空灭弧室
技术领域
本发明涉及一种高压真空断路器，特别涉及一种单断口额定电压为252kV的高压真空灭弧室。
背景技术
当前在72.5kV及以上的高压和超高压断路器中SF6断路器为主流产品。SF6气体是《京都议定书》指定的六种温室效应气体中最强的一种，其地球温暖化系数是CO2的23900倍，其大气中寿命长达3200年。真空断路器具有环境友好，产品可靠性高，维护工作量小，无火灾爆炸危险，产品技术性能高等优点，目前在中压等级是主流产品。世界上单断口真空断路器的额定电压最高为145kV。发展高压真空断路器是减少SF6排放的一种很好的选择。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种单断口电压等级252kV的高压真空灭弧室，可配用于252kV单断口真空断路器中。
为了实现上述任务。本发明采取如下的技术解决方案：
一种252kV单断口真空灭弧室，其特征在于，包括依次连接的第一外壳，第二外壳，第三外壳，第四外壳，每个外壳的直径在180mm到280mm之间；第一外壳和第四外壳分别连接有第一端盖和第二端盖，第一端盖与第二端盖之间的距离为800mm到1500mm之间；在第一端盖和第二端盖上分别设有第一端部屏蔽罩和第二端部屏蔽罩；在第二外壳和第三外壳之间设有第一屏蔽罩，在第一外壳和第二外壳之间设有第二屏蔽罩，在第三外壳和第四外壳之间设有第三屏蔽罩；
在第一端盖上连接静导电杆，在第二端盖上连接动导电杆；在静导电杆上连接静触头，在动导电杆上连接动触头，静触头与动触头之间的距离在60mm到120mm之间；
静导电杆与第一端盖之间通过第一波纹管连接，动导电杆与第二端盖6之间通过第二波纹管连接；
在静触头和动触头的背面分别设有第一均压环、第二均压环。
经验证实验，本发明可配用于252kV单断口真空断路器中。
附图说明
图1为252kV超高压真空灭弧室图；图中各符号为：1、第一真空灭弧室外壳，2、第二真空灭弧室外壳，3、第三真空灭弧室外壳，4、第四真空灭弧室外壳，5、第一端盖，6、第二端盖，7、第一端部屏蔽罩，8、第二端部屏蔽罩，9、第一屏蔽罩，10、第二屏蔽罩，11、第三屏蔽罩，12、静导电杆，13、动导电杆，14、静触头，15、动触头，16、第一波纹管，17、第二波纹管，18、第一均压环，19、第二均压环。
图2为三分之二匝纵向磁场触头图；图中符号为：21、圆柱形导体，22、支臂，23、上弧形导体，24、下弧形导体，25、触头片，26、27、28、29、缝隙。
图3为单匝式纵向磁场触头；图中符号为：31、导电杆，32、线圈，33、触头片，34、触头片，35、线圈，36、导电杆。
图4为252kV单断口真空灭弧室电场分布图。
图5为采用三分之二匝式纵向磁场触头时的纵向磁场分布图，电流有效值为1000A，触头中心平面上，电流峰值时。
图6为采用单匝式纵向磁场触头时的纵向磁场分布图，电流有效值为1000A，电流峰值时，其中(a)为触头开距中心平面，(b)为触头表面。
以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细描述。
具体实施方式
如图1所示，本发明的252kV超高压真空灭弧室由4个玻璃或陶瓷构成第一真空灭弧室外壳1、第二真空灭弧室外壳2、第三真空灭弧室外壳3、第四真空灭弧室外壳4，每个外壳的直径在180mm到280mm之间；第一端盖5和第二端盖6分别与第一真空灭弧室外壳1和第四真空灭弧室外壳4封接在一起，第一端盖5与第二端盖6之间的距离在800mm到1500mm之间；在第一端盖5和第二端盖6上分别设有第一端部屏蔽罩7和第二端部屏蔽罩8；在第二真空灭弧室外壳2和第三真空灭弧室外壳3之间设有第一屏蔽罩9，在第一真空灭弧室外壳1和第二真空灭弧室外壳2之间设有第二屏蔽罩10，在第三真空灭弧室外壳3和第四真空灭弧室外壳4之间设有第三屏蔽罩11；在第一端盖5上连接静导电杆12，在第二端盖6上连接动导电杆13；在静导电杆12上连接静触头14，在动导电杆13上连接动触头15，静触头14与动触头15之间的开距范围在60mm到120mm之间；静导电杆12与第一端盖5之间通过第一波纹管16连接，动导电杆13与第二端盖6之间通过第二波纹管17连接；在静触头14和动触头15的背面分别设有第一均压环18和第二均压环19。
在闭合状态下，电流可经由静导电杆12到静触头14，再通过动触头15到动导电杆13，反之亦然。
当触头打开分断电流时，电流经由静导电杆12到静触头14，再通过电弧到达动触头15，最后由动导电杆13流出，反之亦然。电流流过静触头14和动触头15时可产生纵向磁场对真空电弧进行控制。
252kV单断口真空灭弧室的绝缘主要由外壳尺寸、触头开距、以及屏蔽罩系统来保障。第一端盖5和第二端盖6分别与第一真空灭弧室外壳1和第四真空灭弧室外壳4连接在一起，保证了真空密封的可靠性，第一端部屏蔽罩7，第二端部屏蔽罩8和第一、第二、第三屏蔽罩(9、10、11)的悬浮设置使得真空灭弧室的耐压能力得到提高；在静触头14和动触头15的背面分别设置第一、第二均压环(17、18)以防止触头背部击穿。在这种情况下的电场分布如图4所示。在静端施加高电位650.44kV，动端施加地电位0kV的情况下，252kV单断口真空灭弧室电场强度最大值为2.36×107V/m，在静触头的边缘位置。
静导电杆12与第一端盖5之间通过第一波纹管16连接，动导电杆13与第二端盖6之间通过第二波纹管17连接，双波纹管的设计使得触头弹跳减小，并减小对外壳的冲击；
252kV单断口真空灭弧室的静触头14和动触头15可采用本发明提出的新型三分之二匝式纵向磁场触头，如图2所示。触头直径在100mm到200mm之间。触头由导体材料(无氧铜材料)构成。触头的结构特点为有一个圆柱形导体21在触头中间，圆柱形导体21与三个形状相同的支臂22相连，每个支臂22与一个弧形导体23相连，弧形导体23对应的角度约为120°，每个弧形导体23与背面的另一个与弧形导体23形状相同的另一个弧形导体24相连接，弧形导体24对应的角度也约为120°。弧形导体24与触头片25连接在一起。触头材料为CuCr50。
电流I由圆柱形导体21流入，分为三份进入支臂22中，每个支臂电流约为I/3。支臂22中的电流I/3流入弧形导体23中，进而流入弧形导体24中，最后此电流由弧形导体24与触头片25之间的连接进入触头片25中。为了保证电流按照规定路径流动，设置了一些缝隙，如图中的缝隙26、27、28和29，在缝隙中可以设置一些机械支撑以保证机械强度。
三分之二匝纵向磁场触头与现有技术三分之一匝纵向磁场触头相比，是增加了弧形导体24，使得电流在弧形导体中走了三分之二的圆周，比现有技术走三分之一圆周增加了电流路径，从而增强了纵向磁场。三分之二匝纵磁触头的磁场分布如图5所示，当触头参数取直径100mm，开距30mm，线圈宽15mm，线圈高10mm，导电杆直径40mm，触头片厚7mm，电流有效值为1000A时，电流峰值时在触头中心平面上的纵向磁感应强度最大值为4.8mT。
252kV单断口真空灭弧室的静触头14和动触头15还可以采用申请人的实用新型专利(专利号zl 200420086276.8)中所述的单匝式纵向磁场触头，如图3所示。触头材料为CuCr50，触头直径140mm，触头开距为80mm，在触头开距中心平面上纵向磁场分布如图6(a)所示，最大值为3.5mT/kA，在触头面上纵向磁场分布如图6(b)所示，最大值为8.6mT/kA。

Claims (1)

1.一种252kV单断口真空灭弧室，其特征在于，包括依次连接的第一外壳(1)，第二外壳(2)，第三外壳(3)，第四外壳(4)，每个外壳的直径在180mm到280mm之间；第一外壳(1)和第四外壳(4)分别连接有第一端盖(5)和第二端盖(6)，第一端盖(5)与第二端盖(6)之间的距离为800mm到1500mm之间；在第一端盖(5)和第二端盖(6)上分别设有第一端部屏蔽罩(7)和第二端部屏蔽罩(8)；在第二外壳(2)和第三外壳(3)之间设有第一屏蔽罩(9)，在第一外壳(1)和第二外壳(2)之间设有第二屏蔽罩(10)，在第三外壳(3)和第四外壳(4)之间设有第三屏蔽罩(11)；第一外壳(1)、第二外壳(2)、第三外壳(3)和第四外壳(4)的材料为玻璃或陶瓷；
在第一端盖(5)上连接静导电杆(12)，在第二端盖(6)上连接动导电杆(13)；在静导电杆(12)上连接静触头(14)，在动导电杆(13)上连接动触头(15)，静触头(14)与动触头(15)之间的距离在60mm到120mm之间；
静导电杆(12)与第一端盖(5)之间通过第一波纹管(16)连接，动导电杆(13)与第二端盖(6)之间通过第二波纹管(17)连接；
在静触头(14)和动触头(15)的背面分别设有第一均压环(18)、第二均压环(19)；
所述的静触头(14)和动触头(15)使用三分之二匝式纵向磁场触头，触头直径在100mm到200mm之间；
所述的三分之二匝式纵向磁场触头的结构为：一个在触头中间的圆柱形导体(21)，该圆柱形导体(21)与三个形状相同的支臂(22)相连，每个支臂(22)与一个第一弧形导体(23)相连，第一弧形导体(23)对应的角度约为120°，每个第一弧形导体(23)与另一个面上的与第一弧形导体(23)形状相同的一个第二弧形导体(24)相连接，第二弧形导体(24)还连接有触头片(25)；每个支臂(22)与第一弧形导体(23)之间留有缝隙。
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