CN101901719A

CN101901719A - 吹气型气体断路器

Info

Publication number: CN101901719A
Application number: CN2010101260510A
Authority: CN
Inventors: 内山英昭; 佐藤贤
Original assignee: NIPPON AE PAVA CO Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2010-12-01
Also published as: JP5286569B2; JP2010232031A

Abstract

一种吹气型气体断路器，防止切断动作初期的速度低下问题的同时利用烧蚀效果提高切断性能。绝缘喷嘴11具有，在吹入气体流的上游侧例如绝缘喷嘴11的喉部15为止的吹入气体流的上游侧上使用烧蚀效果低的绝缘材料也就是说使用耐热性高的树脂制作的上游侧部分11a和在吹入气体流的下游侧则使用比上游侧部分11a烧蚀效果高的绝缘材料也就是说相对耐热性低的树脂制作的下游侧部分11b，由此组成绝缘喷嘴11。

Description

吹气型气体断路器

技术领域

本发明涉及使用绝缘喷嘴吹入绝缘消弧性气体而进行消弧的吹气型气体断路器，尤其是涉及可以提高切断性能的吹气型气体断路器。

背景技术

一般，吹气型气体断路器将固定电弧触头和可动电弧触头以可接触、分离的方式配置在同轴上，并收纳于充满了SF6气体等绝缘消狐气体的密封容器内而构成。

一种熟知的现有技术为：包围固定电弧触头和可动电弧触头的空间，设置筒状的绝缘喷嘴，在切断电流时，在由压缩装置压缩绝缘消弧性气体的同时，使用这个绝缘喷嘴对固定电弧触头和可动电弧触头的分离产生的电弧进行引导并吹气，由此进行消弧。这种吹气型气体断路器，例如记述在日本的特许公开公报平成7-296689号(特许文献1)中。

又作为引导绝缘消弧性气体的绝缘喷嘴，广为熟知的是，以在比氟树脂耐热性还低的树脂中添加无机填充物的复合材料整体形成喷嘴，且灵活利用了树脂材料的烧蚀效果的气体断路器。也就是说，利用因电弧能量使绝缘喷嘴的树脂材料蒸发而产生的烧蚀气体，提高绝缘喷嘴内部的压力，由此可以提高气体断路器的切断性能。这种绝缘喷嘴，记载在日本的特许公开公报2005-332745号(特许文献2)中。

但是，近几年，因要求增加吹气型气体断路器的切断容量以及要求机器的小型化，由此要求提高切断性能，如特许文献2所示若要积极利用烧蚀效果，电弧发生初期开始，因烧蚀效果绝缘喷嘴内的压力会上升到需要范围以上。一旦绝缘喷嘴内的压力上升，就会对操作器起反作用力，因此可判断出在切断动作极初期，产生速度低下或者停滞等问题，对切断性能产生恶劣影响。

本发明的目的在于，提供一种在防止切断动作初期的速度低下的问题的同时，利用烧蚀效果提高切断性能的吹气型气体断路器。

发明内容

本发明的特征在于，提供一种吹气型气体断路器，在充满绝缘消弧性气体的密闭容器内，具备：配置成可接触、分离的固定电弧触头和可动电弧触头；切断动作时压缩绝缘消弧性气体的压缩装置；引导把由包围上述固定电弧触头和上述可动电弧触头的接触部而设置的上述压缩装置压缩的绝缘消弧性气体，吹入由上述固定电弧触头和上述可动电弧触头之间的分离产生的电弧的绝缘喷嘴，其特征在于，上述绝缘喷嘴组成具有，固定电弧触头至少能从绝缘喷嘴的喉部拔出的切断动作初期的位置点为界限所区分的位于吹入气体的上游侧的上游侧部分和位于吹入气体的下游侧的下游侧部分，上述上游侧部分由烧蚀效果低的树脂材料形成，上述下游侧部分由比上述上游侧部分烧蚀效果高的树脂材料形成。

又，本发明的特征在于，提供另一种吹气型气体断路器，在充满绝缘消弧性气体的密闭容器内，具备：配置成可接触、分离的固定电弧触头和可动电弧触头；切断动作时压缩绝缘消弧性气体的压缩装置；引导把由包围上述固定电弧触头和上述可动电弧触头的接触部而设置的上述压缩装置压缩的绝缘消弧性气体，吹入由上述固定电弧触头和上述可动电弧触头之间的分离产生的电弧的绝缘喷嘴，其特征在于，上述绝缘喷嘴组成具备，位于吹入气体的上游侧的上游侧部分和位于吹入气体的下游侧的下游侧部分，上述上游侧部分由烧蚀效果低的树脂材料形成，上述下游侧部分由比上述上游侧部分烧蚀效果高的树脂材料形成。

依据本发明的吹气型气体断路器，在切断动作时首先暴露于电弧的吹入气体流的上游侧部分中，固定电弧触头从绝缘喷嘴的喉部脱离之前的切断动作初期，会相对地抑制烧蚀效果。为此，为防止绝缘喷嘴内的压力对操作器形成反作用力，可提高有关切断动作初期的切断部可动部的启动加速度。另外，固定电弧触头脱离掉绝缘喷嘴的喉部的切断动作的后期，在暴露于电弧的吹入气体流的下游侧部分，会附加烧蚀效果。这时候，切断部可动部会充分加速，所以可抑制因压力峰值的反作用力引起的切断动作的停滞，同时可以灵活运用烧蚀效果，通过有效的吹入提高切断性能。

附图说明：

图1是表示依据本发明的一实施例的吹气型气体断路器的投入状态的剖面图；

图2是表示图1所示的吹气型气体断路器的切断途中状态的剖面图；

图3是表示图1所示的吹气型气体断路器的整体结构的剖面图；

图4是表示图1所示的吹气型气体断路器的作为主要部分绝缘喷嘴的剖面图；

图5是表示依据图1所示的吹气型气体断路器的切断动作时的压力特性图。

具体实施方式

实施例1

下面，基于图示说明本发明的一实施例吹气型气体断路器。图3是表示吹气型气体断路器的整体结构的剖面图，在金属制容器1内封装绝缘消弧气体而组成。

切断部的两端，通过没有图示的绝缘导出装置的中心导体2、3在金属制容器1内保持绝缘的同时被导出，中心导体2上支撑固定了圆筒状的排气筒4，又，中心导体3上支撑固定了固定导体14。排气筒4内的中心部位上固定了固定电弧触头5，排气筒4的端部则固定了配置成可包围固定电弧触头5的固定主触头6。

固定电弧触头5的顶部配置了在投入状态接触的可动电弧触头7，这个可动电弧触头7则固定在缓冲缸9上。这个缓冲缸9，还固定了配置成包围可动电弧触头7和固定电弧触头5的接触部的绝缘喷嘴11以及配置在绝缘喷嘴11的外围部分上且在投入状态和固定主触头6接触的可动主触头8。

上述的固定导体14上固定了活塞10，这个活塞10和缓冲缸9配置成可滑动的关系。缓冲缸9组成为，在其中心部上和绝缘操作杆13连接，通过活塞10被引导同时通过没有图示的操作器被驱动。

又，缓冲缸9构成，通过活塞10形成称作缓冲室12的充满绝缘消弧性气体的气体空间的压缩装置，切断动作时压缩缓冲室12内的绝缘消弧性气体，以便用于如后所述的吹入消弧。

图1仅放大表示了上述的投入状态的切断部，固定电弧触头5插入绝缘喷嘴11内和可动电弧触头7接触，又在绝缘喷嘴11的外围部固定主触头6和可动主触头8接触。

切断动作，通过没有图示的操作器把绝缘操作杆13向右方驱动进行。通过这个切断动作，首先可动主触头8从固定主触头6离开之后，可动电弧触头7从固定电弧触头5离开，然后两者之间产生电弧。在这个切断动作时，缓冲缸9的向切断方向的动作成为，通过活塞10压缩形成的缓冲室12内的绝缘消弧性气体，通过绝缘喷嘴11引导这个压缩的绝缘消弧性气体，如图2所示，对通过可动电弧触头7和固定电弧触头5之间的分离所产生的电弧进行吹气消弧。

图4是表示上述的绝缘喷嘴11的剖面图。

这个绝缘喷嘴11，构成为具有喉部15的筒状，具有：把缓冲室12中压缩的绝缘消弧性气体的吹入气体引入作用于固定电弧触头7和固定电弧触头5之间的电弧的气体流引导部分即内周面。

通常，这个绝缘喷嘴11，整体用同一种绝缘材料组成，但在这里随着切断动作的进展，分成位于吹入气体流的上游侧暴露于最初电弧的上游侧部分11a和位于吹入气体流的下游侧在之后暴露于电弧的下游侧部分11b两种而组成。

绝缘喷嘴11的上游侧部分11a和下游侧部分11b，如图2及图4所示，固定电弧触头5，至少以脱离绝缘喷嘴11的喉部15的切断动作初期的位置A为界限区分形成。这种区分的形成是因为使其可以抑制，固定电弧触头5从可动电弧触头7分离的B点到A点为止的动作期间S的烧蚀效果，而固定电弧触头从绝缘喷嘴11的喉部15脱离的切断动作的后期则可加上烧蚀效果。

之后，上游侧部分11a由烧蚀效果低的树脂材料组成，另外，下游侧部分11b由比上游侧部分11a烧蚀效果高的低热性树脂材料组成。

上游侧部分11a，由难于吸收电弧能量的无机材料例如混合了氮化硼(BN)粉末的氟树脂制作。另外，下游侧部分11b，则由混合了颜料以黑色系容易吸收能量的例如混合了二硫化钼(MoS₂)粉末的氟树脂制作。

又，作为下游侧部分11b，可以代替氟树脂使用聚酰胺树脂，当绝缘喷嘴11由两部分组成的情况，作为母料的树脂不同时，整体的机械强度会下降，所以，作为母料的树脂最好使用相同的氟树脂。又，为调整烧蚀效果所增加的无机填充材料，也可以不限于上述的材料进行使用。

作为其他使用树脂的例子，上游侧部分11a，使用混合了氮化鹏(BN)粉末和三氧化二铝(Al₂O₃)粉末以及黑色系颜料的四氟化乙烯树脂，下游侧部分11b则可使用使用了四氟化乙烯树脂的组合。又，作为难以吸收电弧能量的无机材料的填充材料，也可以使用在上述的材料之外在氟化钙(CaF₂)中混合了黑色颜料的材料。

如上所述，形成由树脂材料不同的上游侧部分11a和下游侧部分11b形成吹入气体的气体流引导部分的绝缘喷嘴11，上游侧部分11a包含喉部15，形成位于吹入气体流的上游侧位置的气体流引导部分。

切断动作时，在绝缘喷嘴11内，可动电弧触头7离开固定电弧触头5产生电弧时，首先，上游侧部分11a暴露于电弧中。通常，有关这个切断过程的绝缘喷嘴11的内周面，暴露于达到20000K的超高温电弧中。由这个电弧能量，在组成绝缘喷嘴11的树脂使用耐热性低的聚酰胺树脂的情况，这个蒸发产生烧蚀，绝缘喷嘴11内的气体压力会进一步上升。

但是，这里在使用的绝缘喷嘴11，上游侧部分11a由耐热性好的树脂材料组成。为此，固定电弧触头5脱离绝缘喷嘴11的喉部15的点A为止的动作S期间，即使同一部分暴露于电弧中，与上游侧部分11a以和下游侧部分11b相同的烧蚀效果高的低热性树脂制作的情况比，烧蚀效果被抑制。

因此，在切断动作的初期，烧蚀效果引起的绝缘喷嘴11内的压力上升变小，对操作器的反作用力也变小。为此，有关切断动作初期的切断部可动部分的加速度，比现有的情况提高，不会产生速度低下和停滞的问题。

之后，固定电弧触头5在刚脱离绝缘喷嘴11的喉部15之前，缓冲室12的内部压力会成峰值，之后，下游侧部分11b会暴露于电弧中。

当固定电弧触头5脱离喉部15时，形成通过相同部分的吹入气体流，但该下游侧部分11b，由烧蚀效果高的低热性树脂制作。为此，烧蚀效果急速提高，附加这个上升压力进行有效的吹入，可以迅速灭弧。

关于上述切断动作中的绝缘喷嘴11内的压力变化，使用图5进行说明。

绝缘喷嘴11的整体用和下游侧部分11b相同的绝缘材料制作的情况，绝缘喷嘴11内的压力，如压力上升特性曲线17那样变化。这是因为，固定电弧触头5脱离绝缘喷嘴11的喉部15之前，烧蚀效果提高，绝缘喷嘴11内的压力会上升的缘故。

绝缘喷嘴11内的压力，因为在电流切断时把需要的绝缘性消弧气体吹入电弧所以很重要，但另一面来说，如果过大，则对缓冲室12的压缩形成反作用力，会减少切断动作初期的动作速度，由此降低切断性能。

与此不同，绝缘喷嘴11的整体，当上游侧部分11a和下游侧部分11b用不同的绝缘材料制作的情况，固定电弧触头5脱离图2所示的绝缘喷嘴11的喉部15的切断动作初期的A点之前，因上游侧部分11a会抑制烧蚀效果。为此，如该图的压力上升特性曲线18中了解的那样，绝缘喷嘴11内的压力，与现有的压力上升特性曲线17比得到抑制。

这意味着切断动作初期中对于操作力的反作用力降低，切断动作初期到切断可动部启动的加速度会增加，可以抑制压力峰值引起的反作用力带来的切断动作的停滞。也就是说，以相同的操作力切断相同容量的电流时，压力上升特性曲线18中表示的一方能高提高切断性能。

这样，依据本发明的吹气型气体断路器，具有在吹入气体流的上游侧以烧蚀效果低的绝缘材料也就是说耐热性高的树脂材料制作的上游侧部分11a和在吹入气体流的下游侧以比上游侧部分11a烧蚀效果高的绝缘材料也就是说相对耐热性低的树脂材料制作的下游侧部分11b，作为形成气体流引导部分的绝缘喷嘴11。所以，切断动作时，首先暴露于电弧中的上游侧部分11a，烧蚀效果被抑制，因此反作用力变小，可以增加有关切断动作初期的切断部可动部的启动加速度。

另一方面，在切断动作后期，在暴露于电弧中的下游侧部分11b，附加烧蚀效果，这时被充分加速，所以可以抑制压力峰值引起的反作用力带来的切断动作的停滞，同时可以通过有效的吹入提高切断性能。

上述的上游侧部分11a和下游侧部分11b之间的界限，可以考虑烧蚀效果引起的压力上升而决定，但可以把以下分界时间作为理想的可取时间：包含绝缘喷嘴11的喉部15位于吹入气体流的上游侧的气体流引导部分则由耐热性高的树脂材料组成，由此形成上游侧部分11a，位于吹入气体流的下游侧的气体流引导部分由比喉部15耐热性低的树脂材料组成，由此形成下游侧部分11b，通过形成上游侧11a和下游侧11b，抑制上述烧蚀效果和附加烧蚀效果。

也就是说，固定电弧触头5脱离绝缘喷嘴11的喉部15之前抑制烧蚀效果，反作用力变小，增加切断动作初期中的切断部可动部的启动加速度。但是，固定电弧触头5脱离绝缘喷嘴11的喉部15，形成同一部位的吹入气体流时，附加了下游侧部分11b引起的烧蚀效果，所以可以进行有效的吹入。因此在抑制切断动作初期的速度低下或者停滞问题的同时，可进行利用了烧蚀效果的有效的吹入。

在上述的实施例中，绝缘喷嘴11的构成为：包含喉部15，尤其是把位于吹入气体流的上游侧的筒状的气体流引导部分作为上游侧部分11a，把它固定在筒状的下游侧部分11b的内侧组成绝缘喷嘴11，然而也不限于此。在其他实施例中，绝缘喷嘴11的至少气体流引导部分的内面分成上游侧部分11a、下游侧部分11b、位于这些中间部分由两者的中间带的耐热性树脂材料组成的中间部分，由此组成绝缘喷嘴11，基本上能得到相同的效果。

又，规定上游侧部分11a的范围的情况，如上述实施例所示，既可以形成成为吹入气体流的上游侧的整体气体流引导内部，也可只限定气体流引导部分为：位于吹入气体流的上游侧、同时除去没有暴露于电弧中的气体流引导部分、暴露于电弧中的气体流引导部分。不管怎么样，在绝缘喷嘴11的气体流引导内部中，位于吹入气体流的上游侧定义为上游侧部分11a的部分，用比位于吹入气体流的下游侧部分被定义为下游侧部分11b的部分烧蚀效果及耐热性差的树脂材料制作就可以。

产业上的可利用性

依据本发明的吹气型气体断路器，不限于图3所示的组成，也可适用于其他组成。

Claims

1.一种吹气型气体断路器，在充满绝缘消弧性气体的密闭容器内，具备：配置成可接触、分离的固定电弧触头和可动电弧触头；切断动作时压缩绝缘消弧性气体的压缩装置；引导把由包围上述固定电弧触头和上述可动电弧触头的接触部而设置的上述压缩装置压缩的绝缘消弧性气体，吹入由上述固定电弧触头和上述可动电弧触头之间的分离产生的电弧的绝缘喷嘴，其特征在于，

上述绝缘喷嘴组成具有，固定电孤触头至少能从绝缘喷嘴的喉部拔出的切断动作初期的位置点为界限所区分的位于吹入气体的上游侧的上游侧部分和位于吹入气体的下游侧的下游侧部分，上述上游侧部分由烧蚀效果低的树脂材料形成，上述下游侧部分由比上述上游侧部分烧蚀效果高的树脂材料形成。

2.一种吹气型气体断路器，在充满绝缘消弧性气体的密闭容器内，具备：配置成可接触、分离的固定电弧触头和可动电弧触头；切断动作时压缩绝缘消弧性气体的压缩装置；引导把由包围上述固定电弧触头和上述可动电弧触头的接触部而设置的上述压缩装置压缩的绝缘消弧性气体，吹入由上述固定电弧触头和上述可动电弧触头之间的分离产生的电弧的绝缘喷嘴，其特征在于，

上述绝缘喷嘴组成具备，位于吹入气体的上游侧的上游侧部分和位于吹入气体的下游侧的下游侧部分，上述上游侧部分由烧蚀效果低的树脂材料形成，上述下游侧部分由比上述上游侧部分烧蚀效果高的树脂材料形成。