CN101162660B - 用于高压或中压断路器的中断腔以及具有该中断腔的高压或中压断路器 - Google Patents

用于高压或中压断路器的中断腔以及具有该中断腔的高压或中压断路器 Download PDF

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Abstract

为了减少高压或中压断路器的中断能量，中断腔(10)包括两个触点(12，14)，该两个触点安装成沿相反方向移动，并且由单独装置(20)致动。该两个触点(12，14)被管形的绝缘壳(18)围绕，以固定的方式连接到主触点(12)上。触点(12，14)由具有杆(24)的装置致动，其中每个杆的杆臂连接到连接件上，一个连接件(32)被固定到绝缘壳(18)上，另一个连接件(34)被固定到第二触点(14)上。驱动管(18)在主触点(12b，14b)上的引导使得能够通过在主触点之间保持干净的气体来改善中断。

Description

用于高压或中压断路器的中断腔以及具有该中断腔的高压或中压断路器
技术领域
本发明涉及一种用于高压或中压的断路器，其中通过触点在相反方向上移动来减少驱动能量。 
更特别地，本发明涉及经由围绕该触点的绝缘管在相反方向上致动断路器的中断腔的触点，例如，通过杆的方式。 
背景技术
用于中压或高压开关装置包括一对触点，设置为在电流可以通过的闭合位置和电流被中断的开启位置之间相对彼此移动。 
触点分离的速度是保证断路器开启的介电性能的一个主要参数。为了减少需要的驱动能量，同时也增大触点分离的速度，特别是在断路器中断操作期间，已有提议设计两个移动触点，它们被设置为相对彼此移动并经由单独驱动元件致动。 
按照惯例，术语“主触点”用来指示电触点(及其防电晕帽)，额定电流经其通过；术语“移动触点”用来指示直接连接到驱动元件上的主触点和电弧触点(arcing contact)组件。也由主触点和电弧触点组成的“相反移动触点”，经由连接件被移动，该连接件自身被连接到移动触点上。 
特别地，文献EP0822565描述了一种用于高压或中压的断路器，其具有两个臂的杆，一个臂连接到喷嘴上，该喷嘴固定到第一触点上或与第一触点形成一体，另一个臂连接到第二触点上，该杆使得第一触点的移动能同时驱动第二触点在相反方向上移动。 
在不同方向传递驱动的系统可以通过环绕两个小轮的皮带或链条实现：参见文献FR2774503，以代替两臂杆系统。 
然而，其显现出在中断高强度电流时，热气体会喷射到主触点的附近。这种热气体的存在可以出现介电弧；这种类型的电弧对断路器是有害的。 
通常，这种热气体的处理导致中断器的尺寸超出。不幸的是，断路器的紧凑仍是主要的成本因素。 
发明内容
连同其它的优点在一起，本发明提出减缓上述缺点，和为该触点使用双作用系统，并且保护主触点有效地不受由中断产生的热气体的影响。 
为此，将绝缘管插入中断腔内，围绕主触点。依靠该设置，在触发断路器期间，一定量的“干净”介电气体，例如SF6或CF4，被保持在触点周围，由此使其能保持好的介电性能。因此，该管的存在使得能够消除在主触点之间的电弧复击，而不管断路器的紧凑度，例如，具有小直径的绝缘体。 
尽管该绝缘管具有至少两个功能，然而其还保留着非常简单的力传递系统；其通过固定至移动第一触点来实施，在触发期间，是绝缘管驱动第二触点(或相反地移动触点)，以便经由至致动装置的连接在相反方向将其移动。 
在其一方面，本发明由此提供一种用于高压或中压断路器的中断腔，所述中断腔包含第一和第二触点，它们被安装成沿着轴线在相反方向上相对彼此移动，并被由绝缘材料制成的管围绕，并且其沿着该平动轴线纵向地延伸。每个移动触点可以包括“主”触点和电弧触点；例如，主触点和相反地移动第二触点的电弧触点可以相对彼此滑动。 
绝缘管被固定到第一触点上，优选为其主触点上，并且被连接到致动装置上，从而断路器的触发和触点接下来的移动用作驱动致动装置。该致动装置通过连接装置也被连接到第二触点上，以使在一个方向上移动的该管驱动第二触点在相反方向上移动。 
有利地，该第一触点与喷嘴相关联，并且该中断腔充满介电气体。 
优选地，该绝缘管被引导为平动，特别是相对于主触点，例如，以气密的方式，因此热气体不能在触点之间穿透。类似地，在喷气嘴(blast nozzle)和相反移动的第二触点的主触点之间的的气密导向，使得能够保证由一定量的干净介电气体围绕该主触点。因此可以改善中断性能。 
绝缘管可以由不同的材料制成，特别地其可以包含在树脂中纤维的布置。该管的材料也可以被充满，以使该管还可以另外用作场分配器。 
优选地，致动装置为一个或多个安装为绕轴线枢转的杆的形式，其有利地与触点移动的轴线相交和/或正交。连接装置可以是连接到杆臂上的刚性杆或连接件，并且该杆臂的尺寸可以调整为优化第一触点和第二触点之间的速度比率，或者甚至是相同移动触点的主触点和电弧触点之间的速度比率。 
在另一方面，本发明提供一种设有中断腔的高压或中压断路器，该中断腔具有绝缘管，绝缘管参与致动触点。 
附图说明
在阅读了下面的描述和查看了所附图后，会更好的理解本发明的特征和优点，该附图仅仅以非限定的图示的方式给出，其中： 
图1A和1B是本发明的致动装置的实施例的设有带反向移动触点的中断腔的示意图，分别在开启位置和闭合位置示出；和 
图2示出了作为本发明的优选实施例的一部分的致动和连接装置。 
具体实施方式
高压或中压断路器包括中断腔(interrupting chamber)10，其可以充满SF6型介电气体。该中断腔10包括由电弧触点12a和主触点12b组成的活动第一触点12，由电弧触点14a和主触点14b组成的反向移动第二触点。该两个元件在两个触点12、14彼此分离的开启位置(图1A)和它们允许电流在它们之间通过的闭合位置(附图1B)之间 配合。 
在中断过程期间，两个触点12、14在相反方向移动；并且随后两个主触点12b、14b分离，如果有的话，在一段由它们的插件的长度产生的等待期后，形成电弧，该电弧由随后被进一步移开的触点12、14熄灭。 
第一触点12(尽管，特别是在权利要求中，其可以是第二触点14)通常被固定到喷嘴16上，喷嘴16由绝缘材料制成，并且其自身扩大了气体压缩体积。该介电喷嘴16用作喷气嘴，用于将来自压缩体积的气体喷向电弧。 
为了在电流被中断时优化介电气体含量，和为了避免电弧重新放电，两个主触点12b、14b位于绝缘管18内，无论它们是否处在打开位置还是处在闭合位置，绝缘管18都围绕着它们。有利的，管18的壁是均匀的和坚固的；管18优选为中空圆形地对称圆筒，但其也可以是圆锥形甚至多边形的。 
特别地，管18可以是热塑性或热固性聚合物制成的中空圆筒。在热固性聚合物中，特别指不饱和聚酯、或酚醛树脂、或与酸酐硬化剂反应的环氧树脂、或混合基马来酰亚胺、或乙烯酯树脂族的聚合物；在热塑性聚合物中，特别指热塑性聚酯、或聚酰胺、或聚碳酸酯、或亚苯基多氧化物、或聚砜、或硫化聚苯、或聚醚酮、或液晶多聚物、或聚酰亚胺、或聚四氟乙烯型(PTFE)含氟聚合物族的聚合物。还可以使用这些材料的掺合物或混合物。 
管18还可以由纤维的布置而制成，特别是无机纤维，比如玻璃纤 维或聚酯纤维或KevlarTM型芳族聚酸胺纤维，每种纤维可以是连续长丝、长纤维(＞3毫米(mm))、短纤维(＜3mm)、编织物或机织物的形式。可选择地或附加地，该管可以局部或全部地包含有机物的或无机物的特别强化(氧化铝Al2O3、三水氧化铝ATH、氧化钙CaO、氧化镁MgO、二氧化硅SiO2、硅灰石、碳酸钙CaCO3、二氧化钛TiO2、基于诸如蒙脱石、蛭石、和高岭土等硅酸盐的化合物)。 
在另一个实施例中，中空圆筒18由细丝卷绕制成。其中卷绕的角度在0°到90°范围内，在整个圆筒18上是一致的或变化的(在此种情况可以局部地改变圆筒的机械性能)。该纤维用树脂预先津渍或过后津渍(该津渍是在真空中或其它地方进行的)，例如用下列类型的环氧树脂：双酚A、双酚F、或环脂化合物。还可以使用其它各种加强材料，例如玻璃纤维、或聚酯纤维或KevlarTM型芳族聚酸胺纤维这样的无机纤维，每种这样的纤维都可以是连续长丝、长纤维(＞3mm)、短纤维(＜3mm)、编织物或机织物的形式。 
为了保护该纤维不受污染的SF6和SF6的分解产物的破坏，可以涂有保护清漆，例如，一层大约30微米(μm)厚的涂层，例如脂肪族聚氨酯或聚酯薄膜。 
在两种情况下(聚合物圆筒或布置纤维)，绝缘圆筒18可以是各种几何形状(局部特厚)。还可通过在其表面或厚度上用填充物的局部注射制成：除了其传递运动和提供热气体防护的功能之外，绝缘圆筒18还可以用来提供附加的电场分配功能。因此，圆筒18可以包括双酚A、双酚F、或环脂肪族环氧树脂，带有局部注射有氧化锌ZnO或二 氧化钛TiO2型的填充物，以优化其电场分布功能。 
另外，另一种材料可以外模成型在圆筒18的内径和/或外径上，或在其内径和/或其外径上设置一薄层。该层可以由聚合物(热塑性的或热固性的)与下列类型的填充物(具有高相对介电常数的材料)的混合物制成：ZnO、TiO2、或炭黑，该填充物的重量含量处在0.1％到300％的范围内，整个厚度处在10μm到5mm的范围内。 
两个触点12、14和喷嘴16沿着断路器的中断腔10的主轴线AA移动。优选地，中断腔10、喷嘴16、第一和第二触点12、14、和绝缘管18是围绕轴线AA对称的。 
每个触点12、14经由单致动系统20被致动以远离或朝着另一触点移动；在断路器驱动致动系统20，其移动相反移动触点14，的触发期间，移动触点12被移动。 
根据本发明，相反移动触点14经由管18被驱动：考虑到高压或中压中断腔的触点元件的特别复杂的几何形状，这样的选择，使其能在执行致动装置20时提供较大的自由度；由于其直径，绝缘管18，使能够在宽的驱动力范围内传递移动。管18可以保持小的厚度：由于其是具有坚固壁的圆柱形管，负荷被均匀地分布，并且移动活动的第一触点和驱动相反活动的第二触点不需要管的壁太厚以使其足够坚固，例如，管18可以具有在仅为几毫米到几十毫米范围内的壁厚。 
为此目的，绝缘管18被固定到触点12上，例如，经由连接销，并且优选地，在其与致动装置20相对的端部22。这使得能够保持另外一端自由用以连接到致动装置20。用“干净”的介电气体优化对主 触点12b、14b的保护。在第一绝缘管18和连接销和第二杆32之间的连接可以以多种方式实现：例如，仅仅通过圆筒18中的孔和/或经由固定在圆筒18上所讨论端部处的金属项圈。 
致动装置20可以采用本领域技术人员已知的各种形式。有利地，致动装置20包括两臂26、28的杆24，两臂26、28安装得围绕轴线30枢转。第一臂26被连接至绝缘管18(并且因此间接地连接至第一触点12)。因此其在与连接至第二触点14的第二臂28移动方向相反的方向上移动。 
优选地，杆24位于与相反移动触点14相同的一侧，即，按如下顺序：杆24—相反移动触点14—喷嘴16—移动触点12—管18的端部22。 
管18和第一臂26之间的连接优选地由第一刚性杆32来实现；有利地，该连接通过在臂26的端部插入枢轴，和通过在管18的端部的旋转紧固件，例如用销，来实现。 
类似地，连杆、或第二刚性杆34枢转地将第二臂28的端部连接到触点14。 
根据期望的移动和根据优选的速度比率，在相反移动触点14上的连接可以处在离移动轴线AA不同的距离。类似地，杆24的臂26、28可以具有相同的长度或不同的长度。在一个实施例中，为了优化力，两个臂26、28的合并长度为其最大值，即，为绝缘管18的直径的级数。 
特别是在杆24上，可以提供狭槽以连接连接杆32、34，如果在 开始移动两个触点12、14中的每个之间需要等待时间：例如，在开始沿轴线AA平移前，相反移动触点14的第二连接杆34可以通过在第二臂28中的槽(未示出)滑动，移动过一定的距离。 
类似地，当相反移动触点14包含电弧触点14a和主触点14b，这两个元件14a、14b可以安装得相对彼此滑动，因此它们具有不同的行程和不同的速度。电弧触点14a和主触点14b随后经由另外的连接杆和另外的杆(未示出)连接到致动系统上。 
在另外一个实施例中，可选地与前面的实施例相结合，杆24的轴线30与移动的轴线AA成直角，所以臂26、28的端部和因此连接杆32、34在一平面上移动，这样使它们能在其定位点受到较小的应力。有利地，由于对称性和便于装配的原因，杆的轴线30与移动的轴线AA相交。 
为了改善移动圆筒18的导向，特别是为了将径向力减小到零，在另外的实施例中，致动装置40包括两杆42、42’，它们的枢轴线44重合。枢轴线44与移动轴线AA垂直，并与其在点B相交。优选地，系统40是轴对称的：两个杆42、42’为相同的形状和相同的类型，并且它们位于与点B相同距离处。 
每个杆42、42’的第一臂46、46’  经由第一杆32、32’  被连接到管18上，优选地在两个直径上相对的点。类似地，两个第二杆34、34’将第二触点14连接到第二臂48、48’上。杆42、42’的臂优选地为不与轴线44成一线。 
为了改善移动圆筒18的导向，在另外的可替换(和可选择组合) 的实施例中，绝缘管18被有利地在平移中引导。例如，机械导向系统52、54将管18连接到至少一个主触点12b、14b上。优选地，导向系统52、54是不漏气的：这使得能够避免产生的热气体在永久触点12b、14b之间穿透。还优选相反移动主触点14b和喷气嘴16由例如气密系统56引导，从而确保一定量的干净介电气体围绕主触点12b、14b。每个导向系统可以是由具有小摩擦系数的绝缘材料(例如，充满PTFE或其它材料)制成的，小厚度的连续环或者开口环。因此，中断性能得到改善。 
可以设计其它的致动或导向装置。根据本发明，通过提出触点外部的绝缘管，设计选择是开放的和容易实现的。另外，在强电流的中断期间增强触点保护的同时，整个的径向尺寸保持在与目前的技术水平相同的比例，并且整个纵向尺寸并不增加。 

Claims (19)

1.一种用于高压或中压断路器的中断腔(10)，所述中断腔至少包含：
-第一和第二触点(12，14)，安装成沿轴线(AA)移动，并且在它们相互接触的闭合位置和它们分开的开启位置之间，相对彼此在相反的方向上移动；
-由绝缘材料制成的管(18)，沿所述轴线(AA)纵向地延伸，并且以固定方式连接到所述第一触点(12)上，无论所述两个触点(12，14)的位置是怎样，所述两个触点(12，14)都位于所述管(18)的内部；
-致动装置(20，40)，使得可以致动所述两个触点(12，14)；
-固定到所述管(18)和所述致动装置(20，40)上的第一连接装置(32)；和
-固定到所述第二触点(14)和所述致动装置(20，40)上的第二连接装置(34)；
从而，在操作时，所述致动装置(20，40)引起所述管(18)和所述第二触点(14)在相反方向上平动。
2.根据权利要求1所述的中断腔，其中，所述第一触点(12)包含第一电弧触点(12a)和第一主触点(12b)。
3.根据权利要求2所述的中断腔，进一步包含第一机械引导系统(52)，用于引导所述管(18)沿所述第一触点(12)的所述主触点(12b)平动。 
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的中断腔，进一步包含喷嘴(16)，其由绝缘材料制成并且以固定的方式连接到所述第一触点(12)上。
5.根据权利要求4所述的中断腔，其中，所述第二触点(14)包含第二电弧触点(14a)和第二主触点(14b)。
6.根据权利要求5所述的中断腔，其中，所述第二连接装置(34)包含两个固定到所述致动装置(20)上的杆，并且它们分别固定到所述第二主触点(14b)和所述第二电弧触点(14a)，从而所述第二触点(14)的所述第二电弧触点(14a)和所述第二主触点(14b)相对彼此滑动。
7.根据权利要求5所述的中断腔，进一步包含第二机械引导系统(54)，用于机械地引导所述绝缘管(18)沿所述第二触点(14)的所述主触点(14b)平动。
8.根据权利要求5所述的中断腔，进一步包含第三机械引导系统(56)，用于在所述喷嘴(16)和所述第二触点(14)的所述主触点(14b)之间提供引导。
9.根据权利要求3所述的中断腔，其中，至少一个引导系统(52，54，56)是气密的，从而热气体不能够穿透，和/或保证有一定量的干净气体围绕所述第一主触点(12b)和所述第二主触点(14b)。
10.根据权利要求7所述的中断腔，其中，至少一个引导系统(52，54，56)是气密的，从而热气体不能够穿透，和/或保证有一定量的干净气体围绕所述第一主触点(12b)和所述第二主触点(14b)。 
11.根据权利要求8所述的中断腔，其中，至少一个引导系统(52，54，56)是气密的，从而热气体不能够穿透，和/或保证有一定量的干净气体围绕所述第一主触点(12b)和所述第二主触点(14b)。
12.根据权利要求1至3中任何一项所述的中断腔，其中，所述致动装置(20)包括两臂杆(24)，其安装成围绕枢轴线(30)枢转，因此，当所述两臂杆(24)绕其枢轴线(30)枢转时，所述第一和第二触点(12，14)沿所述中断腔(10)的所述轴线(AA)在相反方向上平动。
13.根据权利要求12所述的中断腔，其中，所述两臂杆(24)的枢轴线(30)与所述中断腔(10)的所述轴线(AA)正交。
14.根据权利要求12所述的中断腔，其中，所述两臂杆(24)的枢轴线(30)与所述中断腔(10)的所述轴线(AA)相交。
15.根据权利要求1至3中任何一项所述的中断腔，其中，所述致动装置包含多个杆(42，42’)，它们安装成围绕相同轴线(44)枢转，每个杆(42，42’)被连接到各自的第一连接装置(32，32’)和各自的第二连接装置以用于每个杆分别至所述管(18)和至所述第二触点(14)的连接。
16.根据权利要求1至3中任何一项所述的中断腔，其中，所述第一连接装置和所述第二连接装置包含连接杆(32，34)，所述连接杆一端连接到所述管(18)上或所述第二触点(14)上，并且所述连接杆另一端连接到所述致动装置(20，40)上。
17.根据权利要求1至3中任何一项所述的中断腔，其中，所述 管(18)的绝缘材料包含纤维。
18.根据权利要求1至3中任何一项所述的中断腔，其中，所述管(18)的绝缘材料包含填满的树脂，因此所述管(18)还具有电场分布功能。
19.一种高压或中压断路器，具有根据权利要求1至18中任何一项所述的中断腔。 
CN2007101622134A 2006-10-09 2007-10-08 用于高压或中压断路器的中断腔以及具有该中断腔的高压或中压断路器 Expired - Fee Related CN101162660B (zh)

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