CN100565746C - 气路遮断器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制排气筒护罩的内周部的密度降低、防止绝缘破坏、即使在恶劣的条件下也能够实现高断路性能的、有利于小型化、高性能化的提高的气路遮断器。在排气筒(11)的外周上设有经由气体吹出口(14)而与排气筒(11)连通的压力室(15)。气体吹出口(14)与排气筒护罩(13)前端部的距离L与护罩内径D相比较，设定在D/20＜L＜D的范围内。

Description

气路遮断器

技术领域

本发明涉及构成为将鼓气室(puffer chamber)的绝缘气体向电弧喷吹来灭弧的气路遮断器(gas circuit breaker)，特别涉及具备用来使被电弧加热的热气体从电弧空间向容器内的气体空间流动的排气筒的气路遮断器。

背景技术

目前，在正在运用的电力系统中，作为绝缘介质及灭弧介质而填充有SF6气体(SULFER HEXAFLUORIDE GAS)的气路遮断器被广泛使用。例如箱型气路遮断器设置有在电接地的金属制接地箱内进行断路动作的触点部。该气路遮断器能够发挥较高的断路性能，在电力需求增大的近些年得到了较高的支持。

这里，参照图7具体说明以往的箱型气路遮断器。图7是表示断开动作过程的状态的示意图。在填充有灭弧性气体的接地箱12内，对置并接离自如地配置有可动通电触头1、可动电弧触头3及固定通电触头2、固定电弧触头4，在可动电弧触头3的外周上设置有绝缘喷嘴5。这些部件中的可动通电触头1及绝缘喷嘴5固定在鼓气缸6上，并且可动电弧触头3固定在操作杆7上。

鼓气缸6及操作杆7经由绝缘杆8与未图示的操作机构部连接。此外，在鼓气缸6内滑动自如地收纳有鼓气活塞9。由鼓气缸6、操作杆7、绝缘喷嘴5、可动电弧触头3及鼓气活塞9构成鼓气室16。

进而，由绝缘喷嘴5和可动电弧触头3形成用于流动来自鼓气室16的灭弧性气体的气体流路17。该气体流路17构成为，如果鼓气室16随着断开动作而压缩，从而提高灭弧性气体的气体压力，则灭弧性气体通过气体流路17而喷出，对在可动电弧触头3和固定电弧触头4之间激起的电弧10喷吹灭弧性气体。另外，图7中的标号1a是在操作机构部(未图示)的作用下动作的可动部，由可动通电触头1、可动电弧触头3、绝缘喷嘴5、鼓气缸6、操作杆7及绝缘杆8构成。

进而，在从电弧10产生空间到未图示的操作机构部相反侧，与可动部1a对置地设置有排气筒11。该排气筒11是用来使被电弧10加热的灭弧性气体的热气体从上述电弧10的空间流向接地箱12内气体空间的部件。在排气筒11的下游侧的前端部，设置有用来将热气体向接地箱12的气体空间吹出的排气筒护罩13。

具有以上结构的气路遮断器采用如下的断开动作。即，在表示断开中途的状态的图7中，通过来自未图示的操作机构部的驱动力使可动部1a向图7中的右方向移动。随着该可动部1a的移动，鼓气室16被压缩，内部的灭弧性气体的气体压力升高，鼓气室16内的灭弧性气体通过气体流路17喷出，对在可动电弧触头3和固定电弧触头4之间激起的电弧10喷吹灭弧性气体，将其灭弧。

对电弧10喷吹的灭弧性气体是高温的热气体，进入到排气筒11中，通过这里而从设在排气筒11的端部的排气筒护罩(exhausting pipe shield)13向接地箱12内的气体空间吹出，扩散到带电部与接地箱12之间。此时，若热气体并没有覆盖带电部的高电场部(如排气筒护罩13表面)那样停止，而只要被接地箱12内的气体空间冷却，则能够保持带电部与接地箱12之间的绝缘性能，能够得到良好的断路性能。

在上述的气路遮断器中，确保带电部与接地箱之间的对地绝缘是重要的性能要件之一。特别是，在将大电流断路时，在触头间大量产生高温的热气体成为问题。即，有可能因热气体到达带电部与接地箱之间、或到达带电部的高电场部而引起对地绝缘破坏。因此，为了确保对地绝缘性能而增大设备的尺寸，成为妨碍这种气路遮断器的小型化的原因。

所以，为了实现电流断路性能的提高及紧凑化而提出了各种对热气体处理加以改良的技术。例如，在专利文献1记载的技术中，构成为通过将排气筒的气体下游侧端部扩大为喇叭状而使高温且密度较小的热气体不会接触到排气筒的端部。

此外，如专利文献2记载的技术那样，提出了做成相对于构成排气筒的中空导体的轴平行的截面在灭弧性气体的下游侧变小、且下游侧的前端关闭的圆筒形状、在该圆筒形状的轴向中间躯干部上形成有多个开口部的技术。进而，在专利文献3记载的技术中，通过具备用来将热气体的流出方向变更为从支撑固定侧导体的对地绝缘体离开的方向的气体流出方向变更机构，能够消除热气体的逆流，将热气体平滑地向接地箱内的气体空间排出。

【专利文献1】：(日本)特开平8-195148号公报；

【专利文献2】：(日本)特开2003-203547号公报；

【专利文献3】：(日本)特开2005-19273号公报。

但是，在谋求气路遮断器的进一步小型化及结构的简单化、以及断路性能的进一步提高的目前，如果想要在更恶劣的条件下使用气路遮断器，则在以往的气路遮断器中，担心在带电部与接地箱之间产生绝缘破坏。作为发生这种绝缘破坏的机理，由于通过排气筒11内的高温的热气体猛烈地从排气筒护罩13吹出，所以排气筒护罩13内周部附近的SF6气体的密度显著降低，以该低密度部分为起点开始放电，可看到导致绝缘破坏的现象。所以，一直以来期待对抑制排气筒护罩的内周部的SF6气体的密度降低的气路遮断器的开发。

发明内容

本发明是鉴于这样的状况而提出的，目的是提供一种能够抑制排气筒护罩内周部的密度降低、防止绝缘破坏、即使在恶劣的条件下也能够实现高断路性能的、有利于小型化、高性能化的提高的气路遮断器。

本发明为了达到上述目的，提供一种气路遮断器，其特征在于，在填充有灭弧性气体的接地箱内，将可动通电触头及可动电弧触头分别与固定通电触头及固定电弧触头对置并接离自如地配置，在上述可动电弧触头的外周上设有绝缘喷嘴，将上述可动通电触头、上述可动电弧触头及上述绝缘喷嘴固定在鼓气缸或操作杆上，将上述鼓气缸及上述操作杆结合在用来进行断开动作的操作机构部上，将鼓气活塞滑动自如地收纳在上述鼓气缸内，由上述鼓气缸、上述操作杆、上述绝缘喷嘴、上述可动电弧触头以及上述鼓气活塞形成鼓气室；在上述可动电弧触头与上述绝缘喷嘴之间形成用于流动来自上述鼓气室的灭弧性气体的气体流路，该气体流路构成为，随着断开动作，上述鼓气室被压缩而提高上述灭弧性气体的气体压力，上述灭弧性气体通过上述气体流路喷出，对在上述可动电弧触头与上述固定电弧触头之间激起的电弧喷吹上述灭弧性气体；从产生上述电弧的空间到与上述操作机构部相反侧安装有排气筒，在该排气筒中流过被上述电弧加热的热气体，在上述排气筒的气体流路下游侧前端设置有将上述热气体向上述接地箱内的气体空间吹出的排气筒护罩；在上述排气筒的上述气体流路下游侧端部附近的外周部设有压力室；在上述压力室的上述排气筒护罩附近形成有气体吹出口；通过该气体吹出口将上述压力室和上述排气筒内连通。

发明效果

根据本发明的气路遮断器，将低温、高密度的灭弧性气体留在设于排气筒的灭弧性气体的气体流路下游侧端部附近的外周部上的压力室中，通过在排气筒内的压力变得比压力室的压力低的阶段使压力室内的气体经由气体吹出口再次回到排气筒侧，能够抑制排气筒护罩内周部的密度降低，通过将压力室做成很简单的结构，能够可靠地防止绝缘破坏，即使在恶劣的条件下也能够实现较高的断路性能，能够进一步推进小型化、高性能化。

附图说明

图1是有关本发明的第1实施方式的剖视图。

图2是有关本发明的第2实施方式的剖视图。

图3是有关本发明的第3实施方式的剖视图。

图4是有关本发明的第4实施方式的剖视图。

图5是有关本发明的第5实施方式的剖视图。

图6是有关本发明的其他实施方式的剖视图。

图7是表示以往的气路遮断器的剖视图。

具体实施方式

下面，作为有关本发明的代表性的实施方式，举第1～第4实施方式，参照附图对它们具体说明。另外，下述的实施方式都与图7所示的以往技术同样，是具备排气筒的气路遮断器。因此，对于与以往技术相同的部件赋予相同的标号而省略说明。

(1)第1实施方式

(结构)

图1是表示有关本发明的第1实施方式的剖视图。第1实施方式的结构上的特征是，在前端设有排气筒护罩13的排气筒11的灭弧性气体的气体流路下游侧端部附近的外周部，设有经由气体吹出口14而与排气筒11内连通的压力室15。气体吹出口14与排气筒护罩13前端部的距离L与护罩内径D相比，设定在D/20＜L＜D的范围内。

(作用效果)

在这样构成的第1实施方式中，通过在排气筒11内前进的热气体使排气筒11内的气体压力升高，并且由于热气体自身也是高压力，所以排气筒11内的气体从气体吹出口14流入到压力室15内。由此，压力室15内的压力上升。但是，由于流入到压力室15内的热气体是刚吹出的灭弧性气体，所以是比较低温的。

接着，热气体的最热、压力最高的部分通过排气筒11内，但此后热气体的压力逐渐下降，成为压力室15内的压力比排气筒11内的压力高的状态。因此，将在压力室15内压力升高的低温、高密度的灭弧性气体从气体吹出口14喷出到排气筒11内。喷出的气体也到达排气筒护罩13前端部附近，能够将排气筒护罩13前端部附近的气体冷却，保持为低温、高密度。

此时，如果气体吹出口14与排气筒护罩13前端部的距离L过长，则从气体吹出口14喷出的气体有可能不能到达排气筒护罩13的前端部，并且，反之如果上述距离L过短，则从气体吹出口14喷出的气体有可能使电场集中在排气筒11内表面的与气体吹出口14之间形成的曲线部或角部。

因而，在本实施方式中，通过将气体吹出口14设置在D/20＜L＜D的范围内，能够在避免电场集中的同时，能够使从其中喷出的气体可靠地到达排气筒护罩13附近，能够得到能够将排气筒护罩13前端部附近维持为低温、高密度状态的作用。

根据以上这样的实施方式，由于将低温、高密度的灭弧性气体留在形成于排气筒11的气体流路下游侧的端部附近的外周部上的压力室15中，如果压力室15内比排气筒11内的压力高则能够将气体从气体吹出口14向排气筒11侧喷出，所以能够抑制排气筒护罩13内周部的密度降低，能够防止绝缘破坏而保持带电部与接地箱12之间的绝缘性能，能够得到良好的断路性能。并且，由于仅设置了气体吹出口14及压力室15，所以不需要对排气筒11实施复杂的加工而能够以低成本实现小型化、高性能化。

(2)第2实施方式

(结构)

图2是表示有关本发明的第2实施方式的剖视图。在第2实施方式中，其特征在于，使气体吹出口14的与排气筒11的角度θ在30度以上、90度以下的范围内倾斜形成。

(作用效果)

在该第2实施方式中，通过使气体吹出口14相对于排气筒11的中心轴倾斜θ，能够得到如下这样的独自的作用效果。即，通过使气体吹出口14相对于排气筒11的中心轴以小于90度的角度倾斜，使压力室15内的气体容易到达排气筒护罩13。此外，通过使气体吹出口14相对于排气筒11的中心轴以大于30度的角度倾斜，使排气筒11内的高压气体容易进入到压力室15内。

(3)第3实施方式

(结构)

图3是表示有关本发明的第3实施方式的剖视图。第2实施方式的特征在于，在压力室15上，与气体吹出口14另外地、在比气体吹出口14更靠热气体流的上游侧、在图3中是在右侧设有气体流入口18。此外，在气体流入口18中设有气体流入口用止回阀19，以使得只能够从排气筒11侧向压力室15方向流动。进而，在气体吹出口14中设有气体吹出口用止回阀20，以使得能够从压力室15侧向排气筒11方向流动。

(作用效果)

在该第3实施方式中，除了上述第1实施方式所具有的作用效果以外，还能够得到以下这样的独自的作用效果。即，通过在气体流入口18设置气体流入口用止回阀19，能够防止从气体流入口18向排气筒11的气体流出。因此，能够将气体仅从气体吹出口14侧向排气筒11侧稳定地喷出，能够可靠地防止排气筒护罩13内周部的密度降低。此外，通过在气体吹出口14中设置气体吹出口用止回阀20，能够防止断路初期的气体喷出，能够高效地使压力室15的压力上升，能够有效地利用压力室15内的气体。

(4)第4实施方式

图4是表示有关本发明的第4实施方式的剖视图。在第4实施方式中，将压力室15作为排气筒护罩13的中空部而一体地设置。

在该实施方式中，能够在排气筒护罩13内形成压力室15，能够得到与上述第1实施方式同样的作用效果。

(5)第5实施方式

图5是表示有关本发明的第5实施方式的剖视图。与第3实施方式类似的第5实施方式中的形成压力室15的气体吹出口14形成为，朝向与排气筒11的中心轴平行的方向开口。此外，气体吹出口14的内周前端部位于从排气筒护罩13的前端部向气体流路上游侧离开满足D/20＜L＜D的长度L的位置，为了抑制电场而做成圆弧状。还设有气体流入口18。

根据上述第5实施方式，除了上述第1实施方式所具有的作用效果以外，还通过使气体吹出口14向与排气筒11的中心轴平行的方向开口，能够更高效地将压力室15内的气体朝向排气筒护罩13喷出，能够可靠地抑制排气筒护罩13内周部的密度降低。

(6)其他实施方式

另外，本发明并不限于上述实施方式，能够将各实施方式适当地组合。例如，如图6所示，除了图5的第5实施方式的结构以外，在气体流入口18中设置气体流入口用止回阀19，在气体吹出口14中设置有气体吹出口用止回阀20。根据这样的实施方式，能够兼具有第3及第5实施方式所具有的作用效果。

此外，作为气体吹出口用止回阀20，只要设置设定为当压力室15侧的压力上升到比排气筒11侧的压力高5％以上时释放的阀就可以。根据这样的实施方式，能够更可靠地防止断路初期的气体喷出，能够高效地使压力室15的压力上升。

Claims (9)

1、一种气路遮断器，其特征在于，

在填充有灭弧性气体的接地箱内，将可动通电触头及可动电弧触头分别与固定通电触头及固定电弧触头对置并接离自如地配置，在上述可动电弧触头的外周上设有绝缘喷嘴，将上述可动通电触头、上述可动电弧触头及上述绝缘喷嘴固定在鼓气缸或操作杆上，将上述鼓气缸及上述操作杆结合在用来进行断开动作的操作机构部上，将鼓气活塞滑动自如地收纳在上述鼓气缸内，由上述鼓气缸、上述操作杆、上述绝缘喷嘴、上述可动电弧触头以及上述鼓气活塞形成鼓气室；在上述可动电弧触头与上述绝缘喷嘴之间形成用于流动来自上述鼓气室的灭弧性气体的气体流路，该气体流路构成为，随着断开动作，上述鼓气室被压缩而提高上述灭弧性气体的气体压力，上述灭弧性气体通过上述气体流路喷出，对在上述可动电弧触头与上述固定电弧触头之间激起的电弧喷吹上述灭弧性气体；从产生上述电弧的空间到与上述操作机构部相反侧安装有排气筒，在该排气筒中流过被上述电弧加热的热气体，在上述排气筒的气体流路下游侧前端设置有将上述热气体向上述接地箱内的气体空间吹出的排气筒护罩；

在上述排气筒的上述气体流路下游侧端部附近的外周部设有压力室；

在上述压力室的上述排气筒护罩附近形成有气体吹出口；

通过该气体吹出口将上述压力室和上述排气筒内连通。

2、如权利要求1所述的气路遮断器，其特征在于，使上述气体吹出口在与上述排气筒的中心轴的角度为30度以上90度以下的范围内倾斜形成。

3、如权利要求1所述的气路遮断器，其特征在于，使上述气体吹出口形成为，朝向与上述排气筒的中心轴平行的方向开口。

4、如权利要求1至3中任一项所述的气路遮断器，其特征在于，将上述压力室的至少一部分设置为形成于上述排气筒护罩的全部或一部分中的中空部。

5、如权利要求1至3中任一项所述的气路遮断器，其特征在于，设上述排气筒护罩的内径为D，将上述气体吹出口与上述排气筒护罩前端的距离L设定为D/20＜L＜D的范围内。

6、如权利要求1至3中任一项所述的气路遮断器，其特征在于，在上述气体吹出口中设置有气体吹出口用止回阀，该气体吹出口用止回阀使得上述热气体仅从上述压力室侧向上述排气筒方向流动。

7、如权利要求6所述的气路遮断器，其特征在于，将上述气体吹出口用止回阀设定为，当上述压力室侧的压力上升到比上述排气筒侧的压力高5％以上时释放。

8、如权利要求1至3中任一项所述的气路遮断器，其特征在于，在上述压力室中，与上述气体吹出口另外地、在比上述气体吹出口更靠上述热气体的上游侧设有气体流入口。

9、如权利要求8所述的气路遮断器，其特征在于，在上述气体流入口中设置有气体流入口用止回阀，该气体流入口用止回阀使得上述热气体仅从上述排气筒侧向上述压力室方向流动。

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