CN101206971A - 一种氟碳化合物绝缘负荷开关 - Google Patents

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张国强
郭卉
牛文豪
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Abstract

本发明包含两种负荷开关：一种是采用氟碳化合物液体(或气液两相混合物)替换变压器油的氟碳化合物液体绝缘或气液两相绝缘负荷开关；另一种是采用氟碳化合物气体(或气液两相混合物)替换SF6气体的氟碳化合物气体绝缘或气液两相绝缘负荷开关。本发明将氟碳化合物放置在负荷开关的灭弧室中，在负荷开关分断过程中，利用氟碳化合物吸收电弧产生的能量，实现了安全可靠、不燃不爆、绿色环保。

Description

一种氟碳化合物绝缘负荷开关
技术领域
本发明涉及一种负荷开关，特别涉及氟碳化合物绝缘负荷开关。
背景技术
目前，负荷开关有真空负荷开关、多油负荷开关、少油负荷开关、产气式负荷开关、SF6气体绝缘负荷开关等。其中，真空负荷开关的密封工艺比较复杂；多油负荷开关和少油负荷开关因采用了可燃的矿物油，有引起燃烧和爆炸的隐患；产气式负荷开关不适合用于频繁工作的场合；SF6气体绝缘负荷开关采用了SF6作为灭弧介质，但SF6气体的全球温暖化系数GWP是CO2的23900倍，且分解后的分解物(HF和SF4、SO2、SOF2、SOF4、SO2F4等)含有剧毒或带有强腐蚀性。
发明内容
本发明目的主要是克服现有技术中油负荷开关和SF6气体绝缘负荷开关的缺点，提出一种氟碳化合物绝缘负荷开关。
本发明包含两种氟碳化合物气体、液体或气液两相绝缘负荷开关：一种氟碳化合物液体或气液两相绝缘负荷开关是采用氟碳化合物液体或氟碳化合物气液两相混合物替换变压器油；另一种氟碳化合物气体或气液两相绝缘负荷开关是采用氟碳化合物气体或氟碳化合物气液两相混合物替换SF6气体。
本发明将氟碳化合物放置在负荷开关的灭弧室中，在负荷开关分断过程中，利用氟碳化合物吸收电弧产生的能量。
本发明所采用的氟碳化合物介质包括全氟碳、氟碳氧、氟碳氢或氟碳氮化合物等，其典型产品包括但不限于以下三个系列：
1)Vertrel系列，包括：XF(HFC 43-10mee)、XM(HFC 43-10/甲醇)、XE(HFC 43-10/乙醇)、XP(HFC 43-10/IPA)、MCA(HFC 43-10/t-DCE)、MCA+(HFC 43-10/t-DCE/环戊烷)、SMT(HFC 43-10/t-DCE/甲醇)、XMS(HFC 43-10/t-DCE/环戊烷/甲醇)、XMS+(HFC 43-10/t-DCE/环戊烷/甲醇)、X-DA(HFC 43-10/表面活性剂/抗静电剂)、X-B3(HFC 43-10/乙二醇丁醚)、Xsi(HFC 43-10/OS-10)、XH、X-P10等。
2)ASAHIKLIN系列，包括：AE-3000，AE-3100E，AK225等。
3)全氟叔胺系列，包括：全氟三乙胺(简称FY-131)、全氟三丙胺、全氟三丁胺(简称FY-111)、全氟三戊胺(简称FY-121)、全氟环醚(简称FY-04)，以及美国3M公司的以下牌号的注册产品：FC-40、FC-43、FC-70、FC-71、FC-72、FC-722、FC-77、FC-84、FC-87、FC-104、FC-3283、FC-5312、H-27、H-125、H-100、H-400、H-190、HFE-7100、PF-5060、PF-5080、FX-3250等。
以上三个系列的介质均具有无色、无味、无毒(或低毒)、不燃烧等特点。
本发明中若采用的氟碳化合物介质为液体或气液两相混合物则为氟碳化合物液体或气液两相绝缘负荷开关，若为气体或气液两相混合物则为氟碳化合物气体或气液两相绝缘负荷开关。
氟碳化合物绝缘负荷开关由操动机构、传动机构、支架、动触头、静触头、灭弧室、氟碳化合物、拉杆等组成。
合闸时，操动机构通过传动系统，带动动触头做直线运动，与静触头碰撞，并保持在闭合位置。分闸时，当操作机构脱扣，通过传动系统使动触头做直线运动，与静触头分离，从而使负荷开关保持在断开的位置上。
本发明氟碳化合物液体或气液两相绝缘负荷开关的灭弧室内充有氟碳化合物液体，氟碳化合物液体或气液两相混合物起到断点间绝缘和灭弧的作用。
本发明氟碳化合物气体或气液两相绝缘负荷开关的灭弧室为压气式灭弧室，分闸时，压入灭弧室的氟碳化合物气体起灭弧作用。
附图说明
图1是本发明实施方式之一氟碳化合物液体绝缘或气液两相绝缘负荷开关结构示意图。图中：10操动机构、20拉杆一、30传动机构、40拉杆二、50油箱、60灭弧室、70动触头、80静触头、90氟碳化合物液体、100支架、110电容套管、120绝缘喷口。
图2是本发明实施方式之二氟碳化合物气体绝缘或气液两相绝缘负荷开关的结构示意图。图中：10操动机构、30传动机构、60灭弧室。
图3是本发明实施方式之二氟碳化合物气体绝缘或气液两相绝缘负荷开关的压气室灭弧室结构示意图。图中：70动触头、80静触头、120绝缘喷口、130压气缸、140活塞、150氟碳化合物气体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
本发明具体实施方式之一为氟碳化合物液体绝缘负荷开关，以35kV负荷开关为例，其外型结构与传统35kV高压少油负荷开关相同，如图1所示，操动机构10通过拉杆一与传动机构30相连，传动机构30通过拉杆二40与动触头70相连，油箱50与支架100相连，油箱50内设置了灭弧室60，灭弧室60内有动触头70与静触头80，并充有氟碳化合物液体90，油箱50顶部与电容套管110相连，灭弧室60顶部与绝缘喷口120相连。
具体实施方式之二为氟碳化合物气体绝缘负荷开关，以550kV负荷开关为例，其外形结构与传统550kV SF6气体绝缘负荷开关相同，如图2所示，操动机构10与传动机构30相连，传动机构30与灭弧室60相连。
具体实施方式之二的压气式灭弧室与传统压气式灭弧室结构相同，如图3所示，绝缘喷口120与压气缸130相连，活塞140固定在灭弧室60壁上，箭头所示为氟碳化合物气体150在分闸时的流动方向。
本发明将变压器油替换为氟碳化合物液体，对各类传统多油和少油负荷开关均适用。
本发明将SF6气体替换为氟碳化合物气体，对各类传统SF6气体绝缘负荷开关均适用。
本发明具体实施方式之一的工作原理和过程如下：如图1，合闸时，操动机构10通过传动系统20，带动动触头70做直线运动，与静触头80碰撞，并保持在闭合位置。分闸是当操作机构10脱扣时，通过传动系统20使动触头70做直线运动，与静触头80分离，从而使负荷开关保持在断开的位置上。负荷开关分断时，在灭弧室60内产生电弧，电弧自身的能量可使周围的氟碳化合物液体沸腾和分解出小分子量的CF4等氟碳化合物气体，提高灭弧室60中的压力，并借助负荷开关在合闸过程中存储在操动机构10内的外界能量进一步提高灭弧室60中的压力，当绝缘喷口120打开时，由于灭弧室60内外的压力差而产生高速气流，对电弧进行气吹而使之熄灭。
对于本发明具体实施方式之一而言，负荷开关工作时，氟碳化合物液体受热温度生高，如必要时也可采用增加系统压力的方法保证氟碳化合物液体在整个运行过程中不汽化而始终处于液态。
对于本发明具体实施方式之一而言，在运行过程中，如果部分氟碳化合物液体受热沸腾，会形成气液两相的混合物，此时只需保证系统压力，不会影响系统工作。
本发明具体实施方式之二的工作原理和过程如下：如图2、图3，操动机构10通过传动系统30，带动动触头70做直线运动，与静触头80碰撞，并保持在闭合位置。分闸是当操作机构10脱扣时，通过传动系统30使动触头70做直线运动，与静触头80分离，从而使负荷开关保持在断开的位置上。负荷开关分断时，在灭弧室60内产生电弧，操动机构10通过传动系统30带动动触头70、绝缘喷口120和压气缸130运动，活塞140压缩压气缸130中的氟碳化合物气体150，使气体压力升高，等绝缘喷口120打开后，气体在压气缸130作用下对电弧进行气吹而使之熄灭。
对于本发明具体实施方式之二而言，如必要时可采用预加热的方法保证氟碳化合物气体在整个运行过程中不液化始终处于气态。
对于本发明具体实施方式之二而言，也可在灭弧室内放置氟碳化合物液体，在负荷开关发热时，部分氟碳化合物液体受热沸腾，会形成气液两相的混合物，其中氟碳化合物汽体依然起到灭弧作用，
本发明采用氟碳化合物替换变压器油和SF6气体，真正实现了安全可靠、不燃不爆、绿色环保。

Claims (3)

1.一种氟碳化合物绝缘负荷开关，包括操动机构(10)、传动机构(30)、触头、灭弧室(60)，其特征在于操动机构(10)通过拉杆一(20)与传动机构(30)相连，传动机构(30)通过拉杆二(40)与动触头(60)相连，油箱(50)与支架(100)相连，油箱(50)内设置了灭弧室(60)，灭弧室(60)内有动触头(70)与静触头(80)，并充有氟碳化合物介质(90)，油箱(50)顶部与套管(110)相连，灭弧室(60)顶部与绝缘喷口(120)相连，灭弧室(60)内放置氟碳化合物介质。
2.按照权利要求1所述的氟碳化合物绝缘负荷开关，其特征在于操动机构(10)亦可直接与传动机构(30)相连，传动机构(30)亦可直接与灭弧室(60)相连，灭弧室(60)内放置氟碳化合物介质。
3.按照权利要求1所述的一种负荷开关，其特征在于采用的氟碳化合物介质可以是氟碳化合物液体(90)、氟碳化合物的气液两相混合物或氟碳化合物气体。
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