CN1023737C - 中压断路器 - Google Patents

Abstract

一种中压断路器由一个其中充介电性能良好的气体的气密绝缘外壳、一个电气上接到一个第一接线端的半固定的弧触头和一个机械上接到一个驱动机构而电气上接到一个第二线端的动触头组成。半固定的弧触头接到一个活塞上，活塞由一个弹簧推动，所述断路器有一个热膨胀空间，所述断路器还提供了在切断大电流时一旦活塞(4)在压缩熄弧空间的方向上结束了它的冲程后防止它反向往回运动的装置。

Description

本发明与一种用介电性能良好的气体（如六氟化硫SF）来提供电绝缘的中压断路器有关。

已知的一些中压断路器中都有一个热膨胀空间（简称为“热空间”）气体在该空间内受到由于弧触头分开所产生的电弧的加热而膨胀，所形成的气流在电流等于零的时刻将电弧吹灭。

众所周知，要实现这样一种装置会遇到以下几个困难：

在切断小电流（如不大于装有断路器的线路的额定电流）时，所形成的气压由于热膨胀空间的大小不同可能会不足，或者相反，可能会过大。如果热膨胀空间大，则形成的气压小，可能鼓风不足。如果热膨胀空间小，则鼓风时间可能不够，难以获得良好的效果。

在切断大电流（如短路电流）时，气体的气压和温度都必需上升得不至过大，否则会导致切断出现故障。

为了解决这些问题，已经有一些提案，特别是专利文件EP-A-0315505，提及采用一个容积随所要切断的电流的强度可变的切断室（用作热膨胀空间）的方法。

这是通过用一个接到被一个反向弹簧回推的活塞上的半固定触头代替一般断路器中的固定的弧触头来实现的。

根据所要切断的电流的强度，活塞可有不同程度的位移，从而 使热膨胀空间或大或小一些。

但这种装置都有缺点。

在切断强电流时，弹簧限制不了半固定的触头完全、快速返回，因而电弧就过分拉长，气体温度上升得非常高，这样就有可能使切断出现故障。此外由于绝缘气体受到很大污染，可能会使以后的切断出现故障。

本发明的一个目的是推出一种没有这种缺点的中压断路器。

本发明的另一个目的是推出一种在切断大电流时可以形成一股强劲的复式气流，吹在电弧的二个根部将电弧熄灭的断路器。

本发明的再一个目的是推出一种使气体膨胀受到限制，从而切断出现故障和风险较小的断路器。

采用本发明的这种中压断路器可以达到上述各个目的。这种断路器由一个其中充有介电性能良好的气体的气密绝缘外壳、一个电气上接到第一接线的半固定的弧触头和一个机械上接到一个驱动机构而在电气上接到第二接线端的动触头组成。这种断路的特征是：半固定的弧触头固定在一个活塞上，而该活塞在一个具体由装在外壳内的绝缘筒的内壁和鼓风喷嘴的第一表面所确定的熄弧空间内可以运动，活塞由一个在断路器处于接触位置时存储了能量的弹簧推动。该断路器有一个具体由绝缘筒内壁、喷嘴第二表面和一块被动触头穿过滑动配合的横向隔板所确定的热膨胀空间。该断路器还采取了压切断大电流时一旦活塞在压缩熄弧空间的方向上已经结束了它的冲程后防止它反向往回运动的装置。

在一个具体实例中，防止活塞反向往回运动的装置是在喷嘴喉 部与熄弧空间之间形成一个小于气体可从热膨胀空间逸出的其它通道的截面之和的气流截面。

在第一个实例中，半活动的触头是一个管状的触头，它使熄弧空间活塞后的空间相通。

在另一个实例中，半活动的触头是一根实心棒。

在一个具体实例中，所述的动触头是一个管状的触头。

十分有利的是活动接触器至少开有一个孔，其位置使得该动触头离喷嘴最近的那一端在断路器断开动作期间所述的动触头的一段行程上与热膨胀空间内部相通。

绝缘筒上开有一些使活塞后面的空间的空间与绝缘筒和外壳之间的空间相通的孔。

通过以下参照附图对本发明的具体实例加以说明就可更好地理解本发明。这些附图有：

图1为本发明的断路的轴向剖视图，所示为断路器处于接合位置的情况;

图2为同一个断路器在断开位置的轴向剖视图;

图3示出了半活动的触头的另一个具体实例;

图4和5为活动的触头上开有一些孔的断路器的轴向剖视图，分别示出接触刚开始分开和稍后一些时的情况。

在这些图中，数字1所标记的是一个气密外壳，用一种绝缘材料制成，其中充有一种介电性能良好的气体（如六氟化硫），气压在一至几个巴的范围内。

外壳顶端被一块金属板2盖严，这块金属板外伸部分形成了断 路的第一接线端，

第一接线端由一根柔软的金属编织带18电气上接到一个带有一个管状金属的触头3的金属活塞4上，而该触头端部3A则由一种经得住电弧作用的合金（如钛合金）制成。该触头3以下称为“半活动”的触头。活塞4装在一个由绝缘筒8所限定的柱形空间内，可以滑动。绝缘筒8装在外壳里面，与外壳同轴，构成了切断室的壁。活塞4在由金属板2支承的弹簧9的作用下可以位移。活塞4上配有一个止回阀5，该阀仅允许气体从活塞4的装有弹簧那一侧的空间V3进入由活塞4、绝缘筒8的内壁和有一个喉部7C的绝缘喷嘴7的一个表面7A所确定的熄弧空间V1内。这个阀在断路重新闭合时打开，以防空间V3内的气体受到压缩。

熄弧空间V1由活塞4、绝缘筒8内壁和有一个喉部7C的绝缘喷嘴7的一个表面7A确定。

断路器的动触头是一根金属管10，它的一个端部由一种经得住加在上面的电弧作用的材料制成，它的另一个端部与一根由绝缘材料制成的驱动杆13连接。

驱动杆13家常规一样接到一个驱动机构上去。

当断路器处于接合位置时，管状的触头10紧贴喷嘴7的喉部7C穿过，如图1所示。

绝缘筒8的内壁、喷嘴7的另一表面7B和延伸到外壳1外形成断路器第二接线端的横置金属隔板11形成了一个热膨胀空间V2。金属管10和接线端11之间的电连接由一个滑动的电接触器保证。

最好用一个上面有二个可使气体通过的孔16的金属或绝缘横向隔板15为金属管10导向。绝缘件7D可以使气体流得到更好的导向，该件可以是分立的，固定在隔板15上;也可以是喷嘴整体的一个部分。

这种断路器的工作情况如下：

在接合位置（图1），弹簧9被压回，金属管3和10处于接触状状状，空间V1达到其极大值，而电流流经接线端2、编织带18、活塞4、金属管3和10、触头12和接线端11。

在断开时，驱动机构杆13朝下驱动至图2所示位置。弹簧9推动活塞4，压缩空间V1内的气体，空间V1是封闭的，因为金属管10堵住了喷嘴的喉部。当弹簧完全松弛时（或者，在一个未示出的变型中，当活塞4到达一个接界面时），该触头3和10分离，触头3和活塞4停止运动，而该触头10则继续它的行程向下运动。此时在端部3A和10A之间打出一个电弧25。切断小电流和切断大电流的情况在这一点上就有所不同了。

小电流切断：

这种情况是对切断不大于额定值的电流而言。

通过熄弧空间V1内膨胀的气体形成的气流吹灭半活动的触头3附近的电弧实现电路切断。

在这种情况下空间V2内气压上升不大，可以忽略。

大电流切断：

这种情况是对切断短路电流而言。

由于触头分开，具有相当大能量的电弧25将其一部分能量 传送给热膨胀空间V2内的气体。由于通向空间V2的入口截面S2的尺寸额大，这能量传送十分容易。能量传送到空间V2内使得空间V2内的气压增高。在电流等于塞的时刻，这个增高的气压通过孔16（截面52）、金属管10和3的内部（截面S3、S4）释放，从而形成强劲的气流，将电弧吹灭。

由于金属管3的顶端与喷嘴7（通向空间V1的入口）之间所形成的通道的截面Se比截面S2小得多，空间V1中的乞压主要是由受压缩的活塞4向下运动而引起的，而受电弧加热的气体所起的作用甚小。因此，弹簧9的力始终保持大于气压增长的反向力，所以在断开期间活塞4不会返回。

当切断大电流时，上述结构形成一股强劲的复式气流，吹在电弧的二个根部。这就保证使电弧正常熄灭。

在当开期间，由于有开大20和半活动的触头是一个金属管，有气体进入活塞背后的空间V3。这就避免了活塞背后气压的下降，否则就要消耗一些额外的驱动能量。

在断路器重新闭合期间，新闭合期间，新鲜的气体从空间V3流入空V1，从而使熄弧空间V1内气体的介电性能很快恢复。

图3示出了一种变型，在这种断路器中半活动的触头是一根实心棒30。这种结构比较简单，而断路器的切断质量几乎相同。

图4和5示出了另一种实例，在这种断路器中，管状的动头触10上开有一些小孔40。

在触头刚分开后（图4），受电弧加热的气体通过金属管穿出小孔40开始对热膨胀空间V2内的气体予热。

接着，在金属管经被移动一定距离后，套筒遮住了这些小孔，使得气体膨胀，气流只通过孔16。

这种结构更增加了空间V2内气体膨胀的有效性。

本发明用于建造中压断路器（如切断高至45KV的断路器）上。

Claims (6)

1、一种中压断路器，由一个其中充有一种介电性能良好的气体的气密绝缘外壳(1)、一个电气上接到一个第一接线端(2)的半固定的弧触头(3)和一个机械上接到一个驱动机构而电气上接到一个第二接线端(11)的动触头(10)组成，这种断路器的特征是：半固定的弧触头(3)接到一个活塞(4)上，该活塞在一个具体由一个在所述外壳(1)内的绝缘筒(8)的内壁和一个鼓风喷嘴(7)的一个第一表面所确定的熄弧空间(V1)内可以运动，所述活塞(4)由一个在该断路器处于闭合位置时存储了能量的弹簧(9)推动，所述断路器有一个由所述绝缘筒(8)内壁、喷嘴(7)的第二表面(7B)和一块横向隔板(11)所确定的热膨胀空间(V2)，所述的动触头(10)穿过隔板(11)滑动，所述断路器还提供了在切断大电流时一旦活塞(4)在压缩熄弧空间(V1)的方向上结束了它的冲程后防止它反向往回运动的装置，所述的防止活塞(4)反向往回运动的装置可在喷嘴(7)喉部(7C)与熄弧空间(V1)之间形成一个小于气体可从热膨胀空间逸出的其它通道的截面之和(S2+S3+S4)的气流截面(Se)。

2、一种按权利要求1所提出的断路器，其特征是：所述半活动的触头（3）是一个使熄弧空间（V1）与活塞后面的那个空间（V2）连通的管状的触头。

3、一种按权利要求1所提出的断路器，其特征是：所述半活动触头是一个实心棒（3A）。

4、一种按权利要求1所提出的断路器，其特征在于，所述的动触头（10）是一个管状的触头。

5、一种按权利要求4所提出的断路器，其特征是：所述的动触头（10）至少开有一个孔（40）其位置使所述的动触头靠近喷嘴（7）处的端部，在断路器断开动作期间所述的动触头（10）的一段行程上与热膨胀空间（V2）内部相通。

6、一种按权利要求1所提出的断路器其特征是：所述绝缘筒（8）有一些使所述活塞（4）后面的空间（V3）与所述绝缘筒（8）和所述外壳（1）之间的空间相通的孔（20）。

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