CN1018490B - 气吹式负载断路器 - Google Patents

Abstract

一种气吹式断路器包括一个存储由触头分断时电弧能量产生的灭弧气压的储压室，一个带有连在动触头上的活塞的负压室和一个气流装置，使储压室与负压、气室沟通前由电弧能产生的增压能存入储压室内，气室位于靠活塞的非负压室一侧，其容积大于储压室和负压室的容积，活塞在负压室内的移动距离大于动触头插入静触头的触头长度。

Description

本发明涉及到一种气吹式负载断路器，特别是装有一个用于产生灭弧气流的负压生成装置的断路器。

此类常规的气吹式负载断路器的结构，正如美国专利说明书NO.4，511，776所揭示的，在一个密封容器内充有SF6或类似的灭弧气体，容器内装有一对可开合的静触头和动触头;一个包括储压室的压力存储装置，其作用是利用触头开断时产生的电弧能量提高灭弧流的压力;该断路器还有一个配备负压室的负压生成装置，该负压室依靠动触头分断操作所引起的气缸与活塞间的相对运动产生负压。在上述结构中，在可分离开的触头间产生的电弧是被从储压室流到负压室的气流吹灭的，该灭弧气流产生于初始压力及由储压室内由电弧能量所增加的增高压力和负压室的负压之压力差。

在上述现有技术中，触头长度L在动触头和静触头间是预先设定的，当动触头插入静触头后，该长度L等于限定负压室的活塞移动的长度，也就是说，在动触头分断操作期间，动触头相对于静触头移开距离L。动触头开始与定触头脱体，与此同时负压室与位于活塞的负压室另一边的气室开始相通，接着负压室很快与活塞另一边的气室相通。

因此在这种情况下，由电弧能量产生的压力不能令人满意地增压到足以完全灭弧的程度。例如，如果触头间的电流大约为100～500安培，即电流比较小的情况下，熄灭电弧仅用在储压室的初压 与负压室内的负压间的压差。另一方面，如果触头间的电流很高，在储压室内电弧能量所产生的压力可能迅速增大，因为电弧能量的产生是与电流大小成正比的，此压力用于熄灭电弧，可是当触头间流过高强度的电流时，例如1000～3000安培，在储压室内由电弧能量所产生的增压是不够的，因此出现一个问题，即没有足够的压力差熄灭触头间产生的电弧，这里压力差指初始压力和压储压室内电弧能量产生的增压及负压室内的负压间的压力之差。

此外根据上述现有技术，位于活塞的非负压室一侧的气室容积预定小于储压室和负压室的容积，电弧熄灭后在该气室内充满了热流体。其结果导致下列问题，即气室内灭弧流体的温度增高到这样的程度，以致灭弧流体本身的绝缘性能显著劣化，甚至失去其应有的绝缘性能。

本发明的任务是提供一种可熄灭低强度或高强度放电电流电弧，并且具有出色绝缘性能的气吹式负载断路器。

为实现上述目的，本发明所提供的气吹式负载断路器包括：一个充满灭弧气体的密封容器，一对可分开的触头，其中一个是静触头，另一个是动触头，均装在此密封容器里;一个储压室含有一个绝缘喷咀，动触头穿过该喷咀的喉口部位，并且容有在两触头间的接触部位，一个负压室，该室构成于绝缘喷咀的非储压室侧还包括一个活塞，该活塞是连到动触头上的;这种断路器还包括一个位于密封容器内，在活塞非负压室侧的空间，此空间不仅是驱动动触头的操作杆室，而且是一个气室，该气室的容积预定大于储压室和负压室的容积，一个气体流通装置，其作用是当活塞移动期间，连通负压室和气室，实现两个室的气交流，该气体流通装置装在密封容器内表面 靠近负压室的位置上;活塞在负压室内移动的距离要大于动触头插入静触头时的触头长度。

根据上述结构，当动触头脱离静触头时，负压室与由活塞非负压室侧所限定的气室是互不连通的，这就使电弧能量所产生的增压能够贮存在储压室内，而在活塞移动期间，气体流通装置实现负压室和位于活塞非负压室侧的气室相通，电弧能量产生的增压就能有助于有效地灭弧，另外还由于气室的容积预定得较大，使引入气室的热灭弧气体温度降低，这样有助于保持绝缘性能。

从以下对本发明实施例的全面阐述中，还可看到其它目标、特征和优点。

图1是说明本发明气吹式负载断路器的一种实施方案的轴向截面图;

图2是使用图1断路器原理的三相气吹式负载断路器的横向平面剖面图;

图3-图6是表明相应图1的气吹型断路器分断操作的不同阶段的剖面图;

图7是沿图2线Ⅶ-Ⅶ所示的第二气体流通装置截面图;

图8是图7所示第二气流装置改进结构的截面图;

图9和10是表示按本发明其他实施例的气吹式负载断路器的轴向截面。

本发明的一个实施例将参照附图在下面进行叙述。

图1是根据本发明的一个实施例的气吹式负载断路器的正面轴向截面图;表示在闭合位置。

该断路器圆筒形密封容器1的一端是由一个端口板2和一个套管 20气密性地密封，另一端则由一个端口板3和一个套管21气密性地密封，该容器1内充有SF₆或类似的灭弧气体。在密封容器1的断路器内，一个静触头4固定连接在端口板2的内表面上，一个定导体5固定连接在另一端口板3的内表面上，一个动触头7与静触头4相啮合，该动触头包括一个总是与定导体5相接触的汇流器8，所述静触头4，动触头7、汇流器8和定导体5成一直线装在断路器密封容器1的中心轴线上，位于两端口板2和3之间，该定导体5可滑动地装在一个由汇流器8的中心区形成的槽里，一个拉杆9a通过一个由绝缘材料制成的连杆10与动触头7连接，该拉杆9a的另一端则通过一个公共驱动轴9连接到一个操作系统，（图中未示出）。

一个绝缘喷咀6固定安装在该断路器的密封容器1的内表面上，它把密封容器1的内表面分隔为一个储压室13和一个负压室14，储压室位于喷咀的一侧，包含一个由触头4和7构成的接触区，而负压室14位于喷咀的另一侧。装在动触头7上的活塞15的一个表面和绝缘喷咀6朝着该活塞表面侧的一个表面限定了所述负压室14。而活塞15不朝向负压室14的另一面构成气室22，所述气室内装有一个动触头7的机械操作连接系统，包括连杆10，拉杆9a和一个汇流环式机械部件，例如汇流器8，以及电气连接定导体5和所述动触头7的类似部件。气室22的容积布置得大于储压室13和负压室14的容积，这样使得进入气室22的高热气体温度很容易降低，从而保持了可靠的绝缘性能，断路器的密封容器1的内表面与活塞15的外圆周滑动接触，它们之间构成一个凹区，称作第一气体流通阀门装置11，用于在如图所示的闭合条件及断开操作初始阶段连通负压室14和气室22。上述气体流通阀门装置11只有当活塞15在断开电路 的方向上移动距离L₁后才停止负压室14和气室22的气体流通。位于第一气体流通装置右侧的断路器密封容器1的内表面与活塞15的外圆周是滑动配合，紧密接触。紧挨这一滑动表面，在该密封容器内表面上还有一个第二气体流通阀门装置12，该装置的加宽区域12A连通负压室14和气室22。当活塞15在断开操作中从图1所示的初始闭合位置移开距离L₂后，所述第二气体流通阀门装置12方才开始工作。它与上述第一气体流通阀门装置11的不同之处是在断开操作行程从第一气体流通装置的末端部位，即距离L₁的末端处，到滑动面的最后位置，即距离L₂的末端处，之间的长度内切断两个气室的通路。

上述第二气体流通装置的工作距离L₂应设定大于触头间的接触长度L₃，该长度可当动、静触头啮合时测出。这样，就可使电弧能量引起的压力增加量贮存到储压室13内。

所述第一和第二气体流通装置的区别将参照附图3至6对断路操作阶段的描述中加以进一步说明。

图3所示为断路器的闭合位置，在储压室13里动触头7插入静触头4，同时通过由断路器密封容器1的内表面和活塞的外圆周形成的第一气体流通阀门装置11连通负压室14和气室22。电流的通道由下列构件所建立：套管20，端口板2、静触头4，动触头7，汇流器8，定导体5、端口板3和套管21，除了电流通道以外的其余通道均按常规方式进行电气绝缘。

当驱动轴9响应一个断开命令信号通过一个操作设备（图中未示出）实现顺时钟旋转，动触头7由拉杆9a和连杆10带动向右拉开，如图4所示，在这种情况下，负压室14体积开始增大，不过由 于负压室通过第一气体流通阀门装置11与气室22处于连通状态，因此并没产生负压，这就是说，在断路操作初始阶段，负压室14并没产生阻碍操作设备运动的抗力，所以该设备和尺寸可减小。随后活塞15移动距离L₁至图4位置时，第一气体流通阀门装置11被闭锁，负压室化内开始产生负压，进入如图5所示阶段。

在到达图5所示位置之前（图5所示为活塞15移动了距离L₂的状态），动触头7与静触头4脱离，由于电弧产生引起储压室13内气压的升高，当动触头7移出绝缘喷咀6的喉口部位，从储压室13到负压室14形成气流，电弧即被这股气流吹灭，如果断路电流小，则电弧可被气流吹灭，可是如果断路电流大，负压室14的压力由于储压室13里气流被电弧能量的加速作用而迅速升至最大值，其结果是吹弧气流不能继续达到满意的数值。

接着活塞15移动到图6所示位置，第二气体流通阀门装置12连通负压室14和气室22，于是在负压室14中的增压气体流入气室22，形成一股能够熄灭电弧的气流。延伸入气室22的第二气体流通阀门装置12形成于断路器密封容器1的内表面和活塞15的外表面之间，这就使流入气室22的气流直接沿动触头7的分断方向吹，同时形成室22的气吹空间，该空间直到这时还未被利用，接着，由于气室22的容积大于储压室13和负压室化的容积，进入气室22的热气流温度下降，从而保持了气流的绝缘性能。在断路操作过程中，动触头7的那端位置由一个闭锁装置挡住，其闭锁作用是这样实现的：动触头7的近端或称为右端顶在定导体5的远端或称为右端。有了这样的布置结构，即使当活塞15受到过压压力朝右移动并产生预料的撞击时，汇流器8也不会发生常规型断路器在这种情况 下所出现的损坏现象，本发明的结构也比常规断路器的专用闭锁装置简单。

图2是一个横向剖面图，表明在一个三相共体密封箱1内三相断路器的内部连接。

每相断路器的构造与图1所示单个构造相同，在每个区分相邻断路器的隔板墙上或在每相的分隔区，提供一个用于相互连通气室22的通孔12A，这样可大大降低断路器的重量，在图2所示的结构中，每个第二气体流通阀门装置12限制气流朝向动触头7断路动作的方向，也就是使其流入大容积的气室22，以使高温气体迅速降低，从而调整气压在一个允许的范围内，保证其绝缘水平，也就是说，可实现获得上述实施例1的同样效果。

图7是一个轴向剖面图，展示沿图2剖线Ⅶ-Ⅶ的断路器密封容器，清楚地表示出第二气体流通阀门装置12，根据这一实施例，沿着断路器的密封容器1的内表段具有一个凹槽。在图8里也描述了一种形式的槽式第二气体流通阀门装置12，它由在密封容器1的内圆周表面的多个互相具有一定间距槽体构成。采用这种结构，当切断大电流时，可以获得所需的大气流区域，其构形和数量实际上是不受限制的。

图9是根据本发明另一实施例的断路器的轴向剖面图，与图1所示的实施例1比较，两者的区别在于第一和第二气体流通阀门装置11，12。按照本实施例，一个有助于灭弧的暴露于高温气体的部件是由绝缘材料构成，并与绝缘喷咀6成一体，尤其是，以一个绝缘筒23的形成与绝缘喷咀6一体地贴附在所述断路器密封容器1的内表面上，而这个绝缘筒的内表面上的槽体构成所述第一和第二气体流通 阀门装置。

根据这个实施例，即使断路器的密封容器是由金属制造的，在触头4，7附近的高强度电弧区及断路器密封容器1之间的绝缘能力仍可得到保证。

图10是表示本发明断路器又一实施例的轴向剖面图，本实施例与图1所示实施例1的区别在于闭锁装置的安排不同，该闭锁装置用于实现动触头7和定导体5的电气连接，并且保护动触头7不越过移动限度。本实施例的闭锁装置是这样布置的：汇流器8装在定导体5的左端，定导体5固定安装在套管21的中心导体上，这样可使动触头7的右端部插入所述定导体5的槽内。

按这个实施例，可与图1所示的实施例1类似，靠这样一个简单结构可防止动触头7的过度撞击。

如上所述，根据本发明，所述第二气体流通阀门装置位于断路器密封容器的内表面和负压室附近的活塞的外圆周之间，当动触头与静触头分离并经过一定的时间周期后，第二气体流通阀门装置使负压室和气室连通，气室位于活塞的非负压室一侧，因此电弧能量所引起的升压能存储到所述储压室内，这些增大的能量用来有效地熄灭电弧，另外气室的容积大于储压室和负压室的容积，可使流入气室内的热气体温度迅速冷却，从而保持了气体的绝缘水平。

Claims (7)

1、一种气吹式负载断路器包括：

一个充有灭弧气体的密封容器，

一对可互相脱开的静触头和动触头，两触头均装在所述密封容器内；

一个储压室包含一个具有一喉口区域的绝缘喷咀，动触头可穿过该喉口区域，还包含一个由两触头形成的接触区；

一个位于所述绝缘喷咀非储压室侧的负压室，包含一个与动触头连接的活塞；

一个空间，不仅用作容纳驱动所述动触头的操作杆，还作为一个气室，位于密封容器内活塞非负压室侧；其特征是有一个气体流通阀门装置，它可操作控制在所述活塞运动期间所述负压室和所述气室之间的气体交换条件，该气体流通阀装置设在所述密封容器的内表面，形成气室，并靠近所述负压室；

2、按权利要求1的气吹式负载断路器，其中所述密封容器具有对应于三相断路器的各活塞的滑动接触区。

3、按权利要求1的气吹式负载断路器，其中上述气体流通阀装置在所述密封室的内表面上由互相间隔开的槽部在圆周方向限定。

4、按权利要求1的气吹式负载断路器，其中一个绝缘筒装在所述密封容器的内圆周面上，所述负压室是活塞的外圆周面与所述绝缘筒的内圆周面滑动接触而形成，所述气体流通阀门装置限定在该绝缘筒和活塞的滑动接触部分上。

5、按权利要求1的气吹式负载断路器，其中所述密封容器包括一对互相对置的端口板，定导体固定装在一个端口板上，沿轴向与动触头同轴，一个槽限定在定导体和动触头的相面对的部分的任一个上，使另一个相面对的部分可在所述槽内滑动，并且其末端位置被调整在静触头和动触头的上述接触部分上。

6、按权利要求5所述的气吹式负载断路器，其中所述气体空间的形成可使容纳所述接触部分。

7、按权利要求1所述的气吹式负载断路器，其中所述的负压室由所述活塞的外圆周面与密封容器的内圆周面滑动接触而形成，并且所述气体流通阀门装置限定在与活塞接触的滑动部分区域内。

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