CN102543553A - Sf6断路器旋磁压气式灭弧室结构 - Google Patents

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刘晓明
曹云东
吕东旭
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Abstract

本发明属高压SF6断路器领域，尤其涉及高压SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构，它包括活塞（1）、压气缸（2）、动主触头（3）、动弧触头（4）、静主触头（5）、静弧触头（6）及喷口（7）；在喷口（7）上游，于动弧触头（3）的端部附近固定设有轴向旋转磁场发生装置（8）；轴向旋转磁场发生装置（8）采用硅钢圆筒型；轴向旋转磁场发生装置（8）包括硅钢圆筒（10）及线圈绕组（9）；在硅钢圆筒（10）上等份开有绕组槽；在绕组槽内置入线圈绕组（9）；绕组槽的个数为6～50个。本发明可使电弧迅速冷却熄灭，减少触头烧蚀，保护触头结构，绝缘性能好，提高了高压断路器开断能力及运行可靠性，延长了高压断路器的使用寿命。

Description

SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构
技术领域
本发明属高压SF6断路器领域，尤其涉及一种能在喷口周围产生旋转磁场，有助于提高断路器灭弧能力的高压SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构。 
背景技术
在电力系统中，高压断路器作为重要的开关设备，是发电厂和变电站等高压配电装置中不可或缺的控制与保护电器。高压断路器是最为重要电气设备，主要用于关合、开断电路。随着我国电力行业的迅猛发展，输变电等级也不断提高，电器产品的运行性能、质量要求越来越高，高压SF6断路器作为高压开关的主导产品，在高压、超高压以及特高压输电系统中起着重要的控制和保护作用，以保证电力系统中其它电力设备不受损坏，进而实现用电的安全、可靠和稳定运行。 
SF6断路器发展主要经历了双压式、单压式和自能式三个阶段：双压式SF6断路器，单压式SF6断路器，自能式SF6断路器。双压式SF6断路器结构复杂，由高压SF6储气筒通过喷口向低压腔吹弧，而且SF6气压高时易凝露，需加热，使用麻烦。单压式SF6断路器是目前使用最为广泛的SF6断路器，单压式灭弧室只有一个气压系统，分闸过程中活塞气缸的相对运动，形成短时间的气压升高，产生吹弧作用来熄灭电弧。自能式SF6断路器，利用电弧燃烧时产生的高温气体进行吹弧。因此需要对现有的高压断路器结构进行优化设计，使灭弧室内SF6气体与电弧接触更充分，加速电弧能量逸散，达到迅速熄灭电弧的目的，使高压SF6断路器结构设计更加合理、产品整体技术指标更高、运行将更加可靠。 
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提出一种SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构，使电弧在轴向磁场的的控制下于SF6气体中同心电极之间做高速旋转运动，同时也能使SF6气体与电弧充分接触，电弧能量逸散迅速，电弧温降快，从而使电弧迅速冷却熄灭，减少触头烧蚀，提高高压断路器的开端能力，延长高压断路器的使用寿命。 
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：高压SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构，它包括活塞、压气缸、动主触头、动弧触头、静主触头、静弧触头及喷口；在所述喷口上游，于动弧触头的端部附近固定设有轴向旋转磁场发生装置。 
作为一种优选方案，本发明所述轴向旋转磁场发生装置可采用硅钢圆筒型。 
作为另一种优选方案，本发明所述轴向旋转磁场发生装置包括硅钢圆筒及线圈绕组；在所述硅钢圆筒上等份开有绕组槽；在所述绕组槽内置入线圈绕组。 
进一步地，本发明所述绕组槽的个数为6～50个。 
更进一步地，本发明所述绕组槽的槽宽为2.5～3mm。 
另外，本发明所述线圈绕组沿径向呈辐射状分布成盘式结构。 
本发明在通三相交流电后，对称的三相电流通过对称的三相绕组线圈时，在灭弧室内部形成一个幅值恒定、转速恒定的旋转磁场，其波幅的轨迹是一个圆，能促使电弧与SF6气体更加充分接触，并驱动电弧能量在动静触头之间绕动触头轴线高速旋转，与SF6气体作相对运动，电弧能量逸散迅速，从而使电弧迅速冷却熄灭，从而减小电弧燃烧时间，延长开关寿命。 
本发明所采用的新型灭弧室结构使灭弧室内的电弧能量由传统的单凭通过SF6气体对电弧进行吹弧，带走能量，变为由SF6气体吹弧的同时还有经旋转磁场的带动，使电弧能量沿着轴线作旋转式流动，在运动过程中气体发生动能的径向交换，更加快速带走电弧能量，使电弧冷却而熄灭。本发明灭弧室结构有效降低电弧温度，减少触头烧蚀，提高高压断路器的开端能力，延长高压断路器的使用寿命。 
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。 
图1 为传统高压SF6断路器灭弧室结构示意图。 
图2 为传统高压SF6断路器动触头与喷口结构示意图。 
图3 为本发明高压SF6断路器灭弧室动触头与喷口结构示意图。 
图4 为本发明产生旋转磁场装置示意图。 
图5 为本发明三相绕组示意图。 
图中： 1、活塞；2、压气缸；3、动主触头；4、动弧触头；5、静主触头；6、静弧触头；7、喷口；8、轴向旋转磁场发生装置；9、线圈绕组；10、硅钢圆筒。 
具体实施方式
    如图所示，高压SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构，它包括活塞1、压气缸2、动主触头3、动弧触头4、静主触头5、静弧触头6及喷口7；在所述喷口7上游，于动弧触头3的端部附近固定设有轴向旋转磁场发生装置8。 
本发明所述轴向旋转磁场发生装置8可采用硅钢圆筒型。参见图4及图5，本发明所述轴向旋转磁场发生装置8包括硅钢圆筒10及线圈绕组9；在所述硅钢圆筒10上等份开有绕组槽；在所述绕组槽内置入线圈绕组9。本发明所述绕组槽的个数为6～50个。本发明所述绕组槽的槽宽为2.5～3mm。本发明所述线圈绕组9沿径向呈辐射状分布成盘式结构。 
参见图1及图3，本发明包括活塞、压气缸、动主触头、动弧触头、静弧触头、静主触头及喷口；在喷口上游，于动弧触头的端部附近固定能够产生轴向旋转磁场的圆筒形发生装置。该装置采取硅钢作为材料，在内部开有一定数量的槽，并将线圈绕组嵌入其中，作为产生磁场的电极。 
本发明通过在喷口上游和动弧触头的端部附近添加由硅钢而制的有一定厚度的空心圆筒，可以将该圆筒等同于电机定子，并在圆筒内部开槽布设三相绕组，三相绕组为对称设置，即三相绕组的轴线在空间相差120°电角度，线圈绕组采用铜板冲刺然后焊接制造而成。 
参见图4所示，作为一种优选方案，本发明在硅钢圆筒上每隔60°开一个槽，一共为6个，槽宽为2.5mm，并嵌入线圈绕组。 
图5为本发明的铜制线圈绕组9，三相绕组对称设置，即三相绕组的轴线在空间相差120°电角度，线圈绕组采用铜质材料。 
本发明能够满足特殊工况下的开断要求，同时本发明具有很强的容性电流开断能力，并且通过仿真试验研究，可以提高产品可靠性、安全运行。 
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构，包括活塞（1）、压气缸（2）、动主触头（3）、动弧触头（4）、静主触头（5）、静弧触头（6）及喷口（7）；其特征在于：在所述喷口（7）上游，于动弧触头（3）的端部附近固定设有轴向旋转磁场发生装置（8）。
2.根据权利要求1所述的SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构，其特征在于：所述轴向旋转磁场发生装置（8）采用硅钢圆筒型。
3.根据权利要求2所述的SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构，其特征在于：所述轴向旋转磁场发生装置（8）包括硅钢圆筒（10）及线圈绕组（9）；在所述硅钢圆筒（10）上等份开有绕组槽；在所述绕组槽内置入线圈绕组（9）。
4.根据权利要求3所述的SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构，其特征在于：所述绕组槽的个数为6～50个。
5.根据权利要求4所述的SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构，其特征在于：所述绕组槽的槽宽为2.5～3mm。
6.根据权利要求1～5之任一所述的SF6断路器旋磁压气式灭弧室结构，其特征在于：所述线圈绕组（9）沿径向呈辐射状分布成盘式结构。
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