CN1014373B - 带金属保护层的高压设备的隔离开关 - Google Patents

Abstract

本发明为具有接地金属外壳的带金属保护层的设备的隔离开关，外壳中充满高介电强度的气体。隔开静止触头和动滑杆的绝缘间隙“d”，由一个安装在该绝缘间隙和外壳之间的一个环形电极所围绕着。环形电极伸展至绝缘间隙“d”的整个长度，并与静触头电气连接以防止触头间所拉出的电弧向接地外壳迁移。金属外壳最好是球形的，触头大致装在球体的中央。

Description

本发明涉及具有环状接地金属外壳的金属保护层的设备的隔离开关，上述环状接地金属外壳中充有高介电强度的气体，该隔离开关包括：

-一个滑动杆形可动触头，能运动至一个闭合位置与一个对齐了的静触头相接触，还能运动至一个打开位置与上述静触头隔开一绝缘间隙“d”，

-一个形式为固定盖的场分布屏蔽物，它盖住与之电气连接的静触头的那端，并有个中心开口使动触杆穿过到隔离开关的闭合位置，

-一个形式为盖子的场分布屏蔽物，它与动触头相联，在动触头位于打开位置时能盖住动触头的末端，并与动触头电气上相联接。

上面提到的那类隔离开关能把一个装置或馈电线的一部分（特别是带金属保护层的变电站的一部分）进行隔离，去载时隔离开关起作用。这类隔离开关可能不得不切断小容量电源的容性或感性电流，但这样也足以在隔离开关的触头之间引起电弧。在隔离开关持续动作的过程中，这样的电弧很快消失。当电弧能被限制在触头分离区内时，它不产生什么后果。但是已经注意到。在一些恶劣的条件下，含有接地金属外壳的有金属保护层的设备中隔离开关触头间拉出的电弧可能向外壳迁移，从而引起内部电弧对地击穿。为了避免这种击穿现象，已提出了使触头高速动作来限制电弧持续时间，或利用场分布屏蔽物将电弧限制在中央区域。这些措施在有些应用场合证明是满意的，但 它们也不能保证完全可靠。

本发明的目的是使隔离开关在动作时能避免向接地外壳飞弧。

本发明的隔离开关的特征在于下列事实：该隔离开关包括沿所说绝缘间隙“d”轴向设置的一个环形电极，该电极装在这个间隙和金属外壳之间，用以拦截可能从所说间隙迁移所说外壳的电弧。

用一个与静触头相连的电极包围电弧区并不能阻止电弧的产生或可能的迁移，但这种迁移却被引向这个电极，从而防止了向接地外壳上的飞弧。环状电极离开动触头和处于这个触头的电位上的部件有足够的距离，以保持绝缘电压。环状电极与接地金属外壳也隔开足够的距离以避免这个电极和外壳间产生击穿。为了这个目的，金属外壳在环状电极的高度上有利地呈现出一个足够大的横截面以保证设备的绝缘能力。外壳可以是球形的或者横截面为增大的圆形的圆筒形，通过锥形部件和设备的圆筒形外壳相连。

环形电极的长度与触头间的分离距离密切相关以防止对接地电极拉出电弧。环形电极的边缘都被处理成圆滑以保证电场的良好分布，限制出现飞弧的危险。电极最好是环形，比方说截面为圆形的一个圆环沿轴向包围住隔离开关的触头，圆环用臂固定在静触头上，这些臂同时还提供电气连接，这些臂与该圆环的外层部分切间联接。这些臂可以属于一个整体的部分圆球或者可以被整体的部分圆球所替代，这个部分圆球在静触头和环形电极间形成了一个实际的屏蔽物以防止电弧通过这一间隙。

本发明的其它一些优点和特征通过下面对本发明的一个实施例的描述将变得更加清楚，这只是作为一个例子，并表示在仅有的一张附图中。该图是本发明的隔离开关的轴向截面图，表示触头处于开启过程中。

图中，一个密封的接地金属外壳10中充有高电介强度的气体，特别是六氟化硫。外壳10由连接法兰12、14和圆筒形壳体16和18相连，圆筒形壳体属于有金属保护层的变电站的外壳。壳体16、18分别由装在法兰12及14之间的绝缘体24所支撑，沿轴向围绕着导体即棒20、22。虽然在图示的例子中，棒20、22是互相正交的，很显然本发明既适合互相对齐的棒，也适用于互相斜交的棒。外壳10中的棒20的末端26装有一个静止触头28，该触头有接触夹紧装置30，该夹紧装置被制成喇叭口的形状以轴向包围一个动触头32，可移动触点32的形状是一根可滑动的杆。杆32通过一根棒34与操作机构36相连，操作机构36可以有选择地把杆32移到静接触夹紧装置中的一个闭合拉进位置上或者移到离开静触头距离为“d”的隔离开关断开位置上。杆32通过摩擦触头38与外壳10内棒22的末端进行电气连接。静止触头28和动触头32各自装有半球形盖40和42，这些半球形盖40、42保证了这些触头周围良好的电场分布。盖40、42形成一个轴向通孔供触头杆32穿过。静触头28此外还可以有一个沿轴向设置于接触夹紧装置30之间并向盖40的边缘伸展的飞弧齿44，如果存在齿44滑动杆32上就有一个相对的内部凹孔，绝缘开关处于闭合位置时，齿44就进入上述的凹孔。这种在本技术领域内熟知的隔离开关只要在操作机构36的作用下简单地滑动滑动杆32就能使导体20和22之间互相连接或断开。

根据本发明，金属外壳10是球形的，其横截面也比壳体16、18的横截面大。静触头28和动触头32显然安装在上述球体的中央。形状为圆环的环形电极48位于球体10的径向平面上，并与动触杆32相正交，沿轴向围绕静触头28和动触头32的分离间隙 “d”。环状电极48装在金属外壳10和分离间隙“d”之间。当一个容性或感性电流被阻断时，分离间隙“d”构成电弧形成区。圆环48的直径与处于分离位置的静触头28和动触头32间的绝缘距离“d”大致相等。环形电极48通过臂或球体部分50固定在静触头28上。这些臂与圆环的外边缘52切向相连，构成了一个能避免电场汇聚的圆滑的形状。这些臂50的另一方向上的末端固定至由分布盖40所屏蔽的静触头28的后部。臂50为环形电极48提供机械支撑和与静触头28的电气连接。参照附图可以看出：把环形电极48与动触头32以及与分布盖48隔开的距离总是大于或等于静触头28与处于开路位置时的动触头32间的绝缘距离“d”，从而保证了一个足够高的绝缘能力。同样，环形电极48离开接地金属外壳10也足够远以避免该电极和外壳10之间的任何击穿。

从前面的描述就能理解隔离开关的操作：

在隔离开关的开路位置上，杆32装在静触头28的夹紧装置30之间，提供了棒20、22之间的连接。隔离开关的断开过程由机构36所控制，它使杆32如图中作向下的滑动。当触头28、32分离时，在飞弧齿44和杆32的末端之间将以图示的方式发生电弧，这个电弧（或由第一个电弧引起的第二电弧）可能向分布盖40并因此向环形电极48上迁移。可以很清楚地看出：电极48防止了任何向金属外壳10的电弧迁移，显然是在静触头28和电极48之间，到达接地外壳10所要经过的距离总是大于到达电极48或者分布盖40要经过的距离。球体部分50可以是整体的，也可以是为形成支撑臂而作成多孔的，它构成了一道附加的障碍，这样可避免任何接地危险。

金属外壳10可以制成带有锥形的任何其它形状连接部件的椭球 体或圆筒。如果想使边缘都有凸出部分以避免在任何点上可能导致电力线的集中，环形电极48的截面也可以被展平而构成椭球或者一个简单的圆筒。参照附图可以看出：面向静触头28设置的环形电极48的内部只起很少的作用，可以省去。在这种情况下电极48是球体部分50的折叠边缘所形成的圆滑部件。本技术领域内的熟练人员可以很容易地想象出这类环形电极48的其他可工作的环状。本发明的装置要求的体积较大，但这个体积上的增加被电极48所保证的安全性大大地弥补了。电极48对电弧而言是个不可逾越的障碍。如果外壳具有足够大的直径，再增加与环形电极48垂直的方向上的球外壳截面积很显然就没有意义了。环形电极48的固定和电气连接可以用不面的互相独立的方法来实施，本发明很自然地包括处于等效实施例范围中的所有替代装置。

Claims (7)

1、一种具有圆形接地金属外壳(其中充满高介质强度的气体)的带金属保护层的设备的隔离开关，包括：

-一个形式为滑动杆的动触头，它可以移动到一个闭合位置与对准了的静触头相接触，或者移动到一个开路位置与所说静触头隔开一绝缘间隙，

-一个形式为固定盖的场分布屏蔽物，它盖住与它进行电气连接的静触头的末端，并有一个中央开口供动触头杆穿过到绝缘开关的闭合位置，该屏蔽物作用减少围绕静触头自由端的电场，

-一个与动触头相联系的盖形场分布屏蔽物，在开路位置时，它盖住动触头的末端，并与该动触头有电气连接，其特征在于它还包括：

-形状为环形的一个环形电极，它的轴与所说的那些触头相对准，该电极轴向围绕所说绝缘间隙，并装在所说间隙和金属外壳之间以截获具有从所说间隙向所说外壳迁移趋势的电弧，所说的环与静触头进行电气连接，其轴向长度与所说间隙的长度相当，以便在其整个长度上围绕它。

2、一种根据权利要求1的隔离开关，其特征在于所说外壳在所说环形电极的高度上具有增大了的截面，以保证在上述电极和外壳之间有足够的绝缘强度。

3、一种根据权利要求2的隔离开关，其特征在于所说外壳为球形，所说的触头组件大致装在该球体的中央。

4、一种根据权利要求1的隔离开关，其特征在于所说电极是一个具有圆形横截面的圆环。

5、一种根据权利要求1的隔离开关，其特征在于上述环形电极装有支撑物和被固定在为场分布盖所屏蔽的所说静止触头上的电气连接臂。

6、一种根据权利要求5的隔离开关，其特征在于所说臂构成了一个整体的或多孔的部分球体，该球体的圆形边缘与所说环形电极的外表面切向连接。

7、一种根据权利要求1的隔离开关，其特征在于所说静止触头包括在闭合位置上圆周包围所说杆的接触夹紧装置和沿轴向向场分布盖的中央开口伸展的飞弧齿，该飞弧齿在闭合位置上插入杆上的一个相配合的轴向凹孔。

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