CN101604595A - 高压断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压外壳带电断路器以及一种三相高压外壳带电断路器。高压外壳带电断路器，包括支承绝缘子(20)；至少一个在该支承绝缘子(20)上水平设置的伸长电流断续器(10)；连接到电流断续器端部的端子(30)；可选的一水平设置的伸长电容器(50)和/或电阻器(60)，其在所述端子之间与电流断续器(10)并联；以及至少一个至少部分环绕一个端子的电晕环(40)。该电晕环(40)设置成使得电晕环下端内表面和位于最低位置的电流断续器(10)、可选电容器(50)或可选电阻器(60)的中心轴(10a，50a，60a)之间的垂直距离(d1)比电晕环上端内表面和中心轴之间的距离(d2)短大约1.5到大约4倍之间。

Description

高压断路器
技术领域
本发明涉及一种高压外壳带电断路器。
背景技术
输电网由高压断路器保护和控制。这样的高压断路器分为两类：外壳带电断路器(LTB)和金属封闭断路器(MEB)，在外壳带电断路器中，包括断路机构的外壳处于线电位，而在金属封闭断路器中，外壳处于地电位。
处于高电压的外壳带电断路器必须在端电极处理高电位，在端电极连接导管或电缆以通过断路器传送电流。高电位在端电极产生了高电场应力。通常端电极由电晕环屏蔽，其目的是通过其与端子相比较平滑的外形和相对大的面积减少局部的电场应力。
两个不同的电晕环设计是相同的。任一个电晕环放置得尽可能接近于端电极。如果使用电容器或预插入电阻器，则利用了相同的基本原理。可选地，环形电晕环对称地绕着断路器的中心轴设置。
外壳带电断路器外部绝缘介质是空气。外部绝缘由遵循适用标准要求的介电性能实验所验证。这些对于高压断路器的验证实验包括干和湿两种试验，因为高压断路器是一种户外设备。
发明内容
在湿试验过程中，雨水从断路器和电晕环的整个表面被收集。水在表面上向下流并且聚集在断路器每个单独部分的最低位置并最终从表面落到地面。
水滴被高压影响并且改变形状；它们将比正常更尖并且增大局部电场应力。
本发明是基于这样的认识，即电压的切换过程中，与干燥条件相比较在潮湿条件下电晕环较低部分处的局部电场将增大。
因此本发明的一个目的是提供一种改进的电介质耐受能力的高压外壳带电断路器，尤其是在潮湿条件下。
本发明另一个目的是提供一种高压断路器，其坚固、精确、简单、节省空间、便宜，并且具有最佳性能以及满足现有的安全需求。
上述目的通过本发明所附权利要求书所要求的高压断路器实现。
根据本发明第一方面，提供一种高压外壳带电断路器，包括支承绝缘子，在该支承绝缘子上水平设置的伸长电流断续器，连接到该电流断续器端部的端子，以及至少一个设置成至少部分环绕至少端子之一的电晕环。
电晕环设置成使得电晕环下端内表面和水平设置的伸长电流断续器的中心轴之间的垂直距离比电晕环上端内表面和中心轴之间的距离短约1.5到约4倍之间。
如果高压外壳带电断路器包括水平设置的在端子之间与电流断续器并联的伸长电容器和/或电阻器，上述距离相对于位于最低位置的电流断续器、电容器(如果存在的话)、或者电阻器(如果存在的话)的中心轴测量。
通过根据本发明的高压断路器，在存在水的情况下得到围绕电晕环更均匀分布的电场。结果是高压断路器获得在湿条件下改善的电介质耐受能力。
湿条件是最恶劣的，并且同时在理论计算和确定每个断路器设计的尺寸上是最难的。因此，不同的设计在高压实验室进行实验测试，并且发现关键因素是电晕环的垂直位置。在上述的范围内发现相当大的改善。
在大多数情况下看起来似乎最佳的实现是当电晕环下端内表面和位于最低位置的电流断续器，电容器(如果存在的话)，电阻器(如果存在的话)的中心轴之间的距离为电晕环总内部高度30％时。
也努力通过3D电场计算重复获得的结果。然而水滴建模的局限性使得计算结果不确定。
此外通过随后结合附图1-4详细描述本发明优选实施例，本发明的特征和优势是显而易见的，但所述实施例只是示例性示出，因此并不是限定本发明。
附图说明
图1示意性地示出根据本发明实施例的高压断路器的侧视图。
图2示意性地示出图1的高压断路器包括的电流断续器和电晕环的端视图。
图3示意性地示出根据本发明又一实施例的高压断路器包括的电流断续器、电容器和电晕环的端视图。
图4示意性地示出根据本发明又一实施例的高压断路器包括的电流断续器、电容器、电阻器和电晕环的端视图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明优选实施例。在该描述中，术语高压是指1kv和更高的电压。然而，应该注意的是，本发明主要针对具有例如245kv及以上更高额定电压的高压断路器。
图1示意性地示出一相高压外壳带电断路器的侧视图，其包括在支承绝缘子20上设置的两个水平设置并且串联的伸长电流断续器10。电流断续器10可以指断流器或灭弧腔以及两个电流断续器10的组合体可以指断流单元。每个电流断续器10在其远端连接到端子30并且在其内部端连接到连接凸缘32。
此外，断路器包括至少部分围绕端子30而设置的各电晕环40，该端子30连接到串联电流断续器10的远端，就是说，通常没有电晕环围绕连接凸缘32设置，连接凸缘32使电流断续器10互连。
图2示意性地示出图1的高压断路器的电流断续器10之一和电晕环40之一的端视图。示出支撑41支撑着电晕环40。
根据本发明，每一个电晕环40定位成使得电晕环40下端内表面和电流断续器10的中心轴10a之间的垂直距离d 1比电晕环40上端内表面和中心轴10a之间的距离d 2短大约1.5到大约4倍之间。
优选地，电晕环40下端内表面和中心轴10a之间的垂直距离d1比电晕环上端内表面和中心轴之间的距离d 2短大约2到大约3倍之间，优选大约7/3倍。
换句话说，距离d1是d1和d2之和的20％到40％之间，优选在25％到33％之间，最优选大约30％。
应当理解，电晕环40可以是闭合的或端部开口的并且它们可以具有不同的形状，虽然图1-图2中的电晕环40是环形。假若电晕环在侧面平面中环围绕电流断续器10对称设置，距离d1和d2之和对应于电晕环40的内径。
应当进一步理解，这里可以围绕每个端子设置更多的电晕环。通常，电晕环成对设置并且之间具有短的固定距离。
应当进一步理解，对于每一个电流断续器，断路器可以包括水平设置的、在端子间与电流断续器并联连接的伸长电容器和/或电阻器。在该示例中，每个电晕环设置成电晕环40下端内表面和位于最低位置的电流断续器(10)、伸长电容器或电阻器的中心轴之间的垂直距离比电晕环上端内表面和中心轴之间的距离短大约1.5到大约4倍之间。
图3和图4示出了具有上述电容器和/或电阻器的断路器。
图3示意性地示出根据本发明的一个实施例的高压断路器包括的电流断续器10、电容器50和电晕环40的端视图。这里，电晕环40具有基本水平的上部杆40a和基本水平的下部杆40b，并且电晕环下端内表面和电晕环上端内表面之间的垂直距离d1+d2是杆40a-40b之间的距离。
从图3可以看出，电容器50的中心轴50a位于电流断续器10中心轴10a的下面。结果，电晕环40如上相对于电容器50的中心轴50a而设置。图3示出了距离d1和d2，而省略了电晕环支撑。
图4示意性地示出根据本发明一个实施例的高压断路器包括的电流断续器10、电容器50、电阻器60和电晕环40的端视图。
正如可以看出的那样，所示的电阻器60的中心轴60a位于电流断续器10中心轴10a和电阻器的中心轴50a之下。结果电晕环40如上相对于电阻器60的中心轴60a而设置。图4示出了距离d1和d2，而省略了电晕环支撑。
通过使用新的设计得到了较高的同时经受切换和雷击脉冲电压的耐受能力，尤其是在湿条件下。
一种三相高压外壳带电断路器包括三个上述的断路器。

Claims (11)

1.一种高压外壳带电断路器，包括：
支承绝缘子(20)；
至少一个在所述支承绝缘子(20)上水平设置的伸长电流断续器(10)；
连接到所述电流断续器端部的端子(30)；以及
至少一个电晕环(40)，设置为至少部分环绕所述端子之一，其特征在于：
所述电晕环(40)设置成使得所述电晕环下端内表面和所述水平设置的伸长电流断续器(10)的中心轴(10a)之间的垂直距离(d1)比所述电晕环上端内表面和所述中心轴之间的距离(d2)短大约1.5到大约4倍之间。
2.如权利要求1所述的断路器，其中所述电晕环下端内表面和所述中心轴(10a)之间的垂直距离(d1)比所述电晕环上端内表面和所述中心轴之间的距离(d2)短大约2到大约3倍之间，优选大约7/3倍。
3.一种高压外壳带电断路器，包括：
支承绝缘子(20)；
至少一个在所述支承绝缘子(20)上水平设置的伸长电流断续器(10)；
连接到所述电流断续器端部的端子(30)；
在所述端子之间与电流断续器(10)并联连接的水平设置的伸长电容器(50)和/或电阻器(60)；以及
至少一个电晕环(50)，设置为至少部分环绕所述端子之一，其特征在于：
所述电晕环(40)设置成使得所述电晕环下端内表面和位于最低位置的、所述水平设置的伸长电流断续器(10)，所述水平设置地伸长电容器(50)，或者所述水平设置地伸长电阻器(60)的中心轴(10a，50a，60a)之间的垂直距离(d1)比所述电晕环上端内表面和所述中心轴之间的距离(d2)短大约1.5到大约4倍之间。
4.如权利要求1所述的断路器，其中所述电晕环下端内表面和所述中心轴(10a)之间的垂直距离(d1)比所述电晕环上端内表面和所述中心轴之间的距离(d2)短大约2到大约3倍之间，优选大约7/3倍。
5.如权利要求1-4中任一项所述的断路器，其中电晕环具有环形形状并且所述电晕环下端内表面和所述电晕环上端内表面之间的垂直距离(d1+d2)等于所述电晕环的内径。
6.如权利要求1-4中任一项所述的断路器，其中电晕环具有基本水平的上部杆和基本水平的下部杆，并且所述电晕环下端内表面和所述电晕环上端内表面之间的垂直距离(d1+d2)等于所述杆之间的距离。
7.如权利要求1-6中任一项所述的断路器，其中电晕环是端部开口的。
8.如权利要求1-7中任一项所述的断路器，包括：至少部分围绕所述一个端子设置的电晕环，电晕环设置成彼此共心。
9.如权利要求1-8中任一项所述的断路器，包括：至少部分围绕另一个端子设置的电晕环，电晕环设置成彼此同心。
10.如权利要求1-7中任一项所述的断路器，包括：水平设置的伸长电流断续器(10)和连接到电流断续器端部的端子(30)，电流断续器彼此共心设置并且串联连接，其中至少部分由电晕环(40)围绕的所述一个端子是所述串联连接的电流断续器的外部端子；并且还包括设置成至少部分围绕所述串联连接的电流断续器的另一外部端子的电晕环(40)，电晕环设置成彼此同心。
11.一种三相高压外壳带电断路器，包括权利要求1-10中任一项所述的三个断路器，一个断路器用于每一相。
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