CN1014282B - 气体绝缘金属壳体开关柜的多相断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一个包括多个电极的多相气体膨胀断路器，这些电极在充有SF6绝缘气体的密封外壳(18)的开关柜内平行并排设置。每个消弧室(22)的箱体都包括一个用于抵消邻近电极的杂散磁场影响的金属屏蔽壁(52)，壁(52)可以由导电材料或铁磁材料制作，它能校正电弧的集中，有利于气体膨胀效应，该断路器可应用于中压变电站。

Description

本发明涉及到一种气体绝缘金属开关柜用的多相断路器，开关柜包括：

一个充有一种高绝缘强度的负电性绝缘气体（特别是六氟化硫）的接地密封金属外壳;

通过一条母线互连的第一组接线端子;

通过外壳前端面与连接到电缆的连接部件相连的第二组接线端子。

一般说来，装设在一个三相断路器的公共开关柜中的电极箱壳是由绝缘材料或非磁性材料制作的。在某一个电极中发生的电弧承受相邻的一个电极或多个电极产生的磁感应，从而产生一种能使电弧位移的力。电极越邻近，相邻电极的这种杂散效应就越大;电极之间跨距宽，可以使杂散效应明显减小，但是这会使开关柜的总体尺寸增大。

由于相邻电极产生的杂散磁场的影响，对一个气体膨胀断路器中的断弧特别有害。电弧的横向位移导致弧根偏离外壳的纵轴，这种偏离现象会影响气体向开关柜内膨胀容积中的外流，有碍断路作用。

本发明的目的是实现一个小尺寸开关柜的多极气体膨胀断路器，该断路器开关柜内的邻近各电极间的作用是不敏感的。

根据本发明的断路器的特征为以下组合结构：

断路器电极按照平行于外壳前端面的方向排列成行;

母线位于外壳的底部电极下边：

每个电极都包括一个可动导电杆，该导电杆装配成可在一个闭合的位置F、一个中间断开的隔离位置O和一个第三接地位置T之间，以垂直方向交替滑动;在杆的相对两端包括一个第一触头，在闭合位置F，该触头与一个紧固在母线上的静触头触合;还包括一个第二夹紧触头，在第三位置T，该触头以电极的垂直方向与装在母线对面的一个接地螺栓触合。

接地螺栓靠一个透明的绝缘材料制成的裙式绝缘子支承;在第三位置T时，该绝缘子既能从外侧出示电极接地情况，起到导电杆的观察窗的作用，又能为电缆的绝缘试验施加试验电压，起到绝 缘子作用。

每个消弧室箱体包括一个用于抵抗相邻电极杂散磁场影响的金属屏蔽壁，该杂散磁场容易使电弧有垂直于纵轴的方向作径向位移，上述屏蔽壁具有一个侧向旋转面，以确保电弧集中，有利于气体通过空心触头外流到箱体内的膨胀容积中。

每个箱体的金属壁顺便形成一种屏蔽。尽管存在杂散磁场，在电极之间存在这样一种屏蔽，仍能使每个消弧室中维持电弧集中效应。

根据本发明的一个较佳实施例，屏蔽壁由一种良导电体的金属材料制作，位于相邻电极中流动的电流作用而感应的电流的部位。上述感应电流产生一个补偿磁场，该磁场抵抗由于电弧区域中由相邻电极的影响而产生的杂散磁场。屏蔽壁可以是铝基金属材料，厚度至少为4毫米。这种材料的低电阻率，以及足够的屏蔽壁厚度，能在屏蔽壁中产生强感应电流，以抵消杂散感应作用。

根据本发明的另一个实施例，屏蔽壁由铁磁材料制作，这种材料能够引导相邻电极产生的干扰磁场的磁力线。为了增大磁阻，该屏蔽壁设计成至少包括一个空气隙，借此防止由于固有磁场和相邻磁场的作用而使屏蔽壁磁饱和。

气体的膨胀效应，便于借助装在每个消弧室中的线圈或永久磁铁产生的磁场使电弧旋转来完成。

根据本发明的扩展，每个箱体的屏蔽壁都是接地的，从而构成外壳内的每个电极的隔离环。每个消弧室箱体，除去它的屏蔽功能外，还能防止沿电极端子之间的漏电间隙产生飞弧。

根据进一步扩展，导电屏蔽壁的两相对端并联一个测量电极中标称电流的传感器，该传感器可以是一个电流互感器或一个电流继电器。

各电极的屏蔽壁利用接线在开关柜内互联。

其它的优点和特点，从下边仅作为一个非特定的举例并以附图表示的本发明的实施例叙述中，将会更清楚，在附图中：

图1是本发明的具有气体膨胀和旋转电弧的三相断路器电极的剖面图;

图2示出一个电极的导电屏蔽壁剖面图，该电极受一个相邻电极的杂散磁场影响;

图3表示在密封断路器开关柜内部三个相同电极的排列，每个消弧室的形状都与图1的不同;

图4表示一个具有起隔离环作用的接地屏蔽箱体的电极示意图;

图5表示一个电极与一个测量电流传感器相联的示意图;

图6为一个三极断路器的三个电极，是图5的另一个实施例;

图7是本发明的另一个实施例的沿着图8的Ⅶ-Ⅶ线取的剖面图，

图8是沿图7Ⅶ-Ⅶ线取的剖面图。

参考图1至3，一个三相气体膨胀断路器由三个相同的电极组成，这些电极呈直线排列在充有高绝缘强度的负电性绝缘气体（特别是六氟化硫）的一个密封外壳中。该装置构成一个整体气体绝缘的中等电压变电站用的开关柜。密封的金属外壳接地，断路器10受一个三位置操作机构（未示出）控制，该操作机构设计成与传动曲轴20相连，以使三个电极12至16的可动部件在第一下部闭合位置F、第二中间断开位置O和第三上部接地位置T之间移动。三个电极一个跟着一个地并行排列，从而在外壳18内形成一排垂直的电极。

电极12至16的每一个都包括一个由封闭的箱壳24限定的消弧室22。在封闭的箱壳24内，由于电弧的作用气体压力增大。在箱壳24内有一对可分开的触头26、28，以及一个使电弧沿触头26的径向延伸形成的环形轨迹旋转的永久磁铁30。动触头28由一个导电杆32活动地操纵，导电杆32通过一个绝缘棒34与曲轴20机械相连，并通过挠性导体38在电气上与具有接线端子36的一个套管37相连，触头26通过一个载流套筒40与固定在外壳18底部的箱壳24外的一条母线42相连，在动触头28的对面，导电杆32装有一个内拉夹子44，在第三位置T时，该内拉夹子能与固定在外壳18顶部的一个绝缘子47中的接地螺栓相配合。

排汽通道48、50通过触头26、28、磁铁30和导电杆32轴向设置，以在12至16每一个电极的箱壳24和外壳18的膨胀容积之间连通。

每个消弧室22中的封闭箱壳24包括一个金属屏蔽壁52，它具有一个被紧固到两个相对的绝缘支承架54、56上的侧向旋转面。该金属屏蔽壁52由一种低电阻率导电材料制作。导电材料若是铝基金属材料，则壁52的厚度大于4毫米。由于在邻近电极（图2）中流动电流i的影响，杂散磁 场B_P使铝金属壁52中流过涡流i_F，从而产生一个与电弧区域中的杂散磁场B_P反向的补偿磁场。这导致弧根完全集中的箱壳24的纵轴区域。由于永久磁铁30感应磁场的作用，电弧被吸引在静触头轨迹（track）26上旋转。由于屏蔽壁52的存在而产生的电弧集中效应，有助于气体通过空心触头26、28外流到外壳18的膨胀容积中。在图2中，壁52的侧面不是笔直的，而明显是围绕着电弧区域呈球面或椭圆面，从而由声反射原理有助电弧集中，并形成一个良好的均匀介质耐压分布。在图3中，壁52的侧面是圆柱形的，而且三个电极的箱壳24在它们的两相对端用接线装置60相互连接，以使涡流在减少杂散感应的回路中流动。

根据另一个实施例，为了引导杂散磁场的磁感应线并防止旋转电弧的径向移动，屏蔽壁52由铁磁材料（特别是钢）制成，电弧的弧根保持稳定在空心触头26、28内，以利于气体膨胀。

在图4中，铝屏蔽壁52完全接地，构成外壳18内每个电极的隔离环。

现在参考图5，可以用箱壳24的导电屏蔽来提供一个测量相导体中标称电流的传感器62。传感器62通过分流电路与铝壁52的两相对端相连。传感器62可以由一个继电器组成，该继电器通过测量壁52两端的电压来监测一个电极电流。该传感器62也可以由一个电流互感器构成。

根据图6，三个并置电极的屏蔽壁52的顶端是互连的，并都接地。壁52的每个底端经过一个电流传感器接地。

显然，永久磁铁30可以用一个电磁线圈代替，而且三相断路器的三个电极可以在外壳18内按一个直棱柱体平行的棱边延伸。

在图7和8中，圆柱形外壳24用绝缘的塑料材料（特别是聚碳酸酯）制作，它包括内表面加工的触头、一个铁磁材料（特别是钢）制作的同轴屏蔽壁52，沿屏蔽壁直径方向设有两个相对的空气间隙70、72。该空气间隙70、72用非磁性材料（诸如铜）制作，并与断路器的三个电极的排列平面垂直。由于空气通道70、72的存在，使每个电极的屏蔽壁52的磁阻增大，从而防止由于固有磁场（例如B₂）和壁52引导的相邻杂散磁场B₃和B₁的作用使壁52磁饱和。中间电极的固有磁场B₂是由电流I₂感应产生的，右手侧电极的相邻磁场B₃是由电流I₃感应产生的，左手侧电极的相邻磁场B₁是由电流I₁感应产生的。

Claims (7)

1、一种多相断电器，它具有多个消弧室(22)，消弧室在充有一种高绝缘强度气体的密封外壳(18)的开关柜中，彼此平行并排，该断路器的每相消弧室(22)包括：

一个密封的箱壳(24)，该箱壳中，由于电弧作用而使气体压力增高；

以及一对可分开的配合的触头(26、28)，它们沿箱壳(24)的纵轴方向延伸；其特征在于：至少有一个是空心的触头，以确保箱壳(24)和密封外壳(18)的膨胀容积之间相通；一个围绕着箱壳(24)设置的用于抵抗相邻电极的杂散磁场影响的金属屏蔽壁(52)，上述屏蔽壁(52)具有一个侧向旋转面，用来使电弧集中，以使气体通过上述空心触头外流到膨胀容积中：

磁性灭弧装置，它使电弧在屏蔽壁(52)同心围成的一个环形电极而形成的轨迹上旋转。上述电极与静触头(26)电气相连，该静触头沿着磁性灭弧装置的前端面延伸，且面向动触头(28)安装。

2、根据权利要求1的一种多相断路器，其特征在于屏蔽壁（52）用一种导电金属材料制作，位于相邻电极中流动的电流作用而感应电流的部位，上述感应电流产生一个补偿磁场，该磁场抵抗电弧区域中由于相邻电极的影响而产生的杂散磁场。

3、根据权利要求2的一种多相断路器，其特征在于屏蔽壁（52）由壁厚大于4毫米的铝制作。

4、根据权利要求1的一种多相断路器，其特征在于屏蔽壁（52）由用于引导相邻电极产生的干扰磁场的磁力线的铁磁材料制作，对于排列成行的电极的平面来说，上述壁（52）包括一对沿直径方向相对的空气隙（70、72）。

5、根据权利要求2的一种多相断路器，其特征在于每个电极都包括一对电气上与可分开的触头连接的接线端子，且每个箱壳（24）的屏蔽壁（52）是接地的，从而构成一个隔离环。

6、根据权利要求2的多相断路器，其特征在于导电屏蔽壁（52）的相对两端并联一个测量电极中标称电流的传感器（62），该传感器包括一个电流互感器或一个电流继电器。

7、根据权利要求1的一种多相断路器，其特征在于各电极（12至16）的屏蔽壁（52）借助电气连接装置（60）在开关柜内互连。

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