CN103187202A - 压气式气路遮断器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高了断开性能及绝缘性能的压气式遮断器。在压气式遮断器的可动侧的固定缸(11)上设置隔壁(13)而形成固定缸内空间(S3)。以与隔壁(13)的一方的凸缘部邻接的方式设置机械压气室(S2)，并在隔壁(13)的另一方的凸缘部侧设置热气排气室(S4)。固定缸(11)具有气体吸气孔(11a)、气体排气孔(11b)及热气排气孔(11c)，气体吸气孔(11a)与气体排气孔(11b)与固定缸内空间(S3)连通，热气排气孔(11c)与热气排气室(S4)连通。热气排气孔(11c)朝向固定缸(11)的径向设置，且在产生电弧之后与轴排气孔(12a)连通。气体吸气孔(11a)配置于在径向上平分固定缸(11)的假想面的一方，热气排气孔(11c)配置于所述假想面的另一方。

Description

压气式气路遮断器
技术领域
本发明涉及压气式气路遮断器，尤其是涉及压气式气路遮断器的排气结构。
背景技术
在高压供电系统中实际应用如下的气路遮断器，其利用机械力压缩封入到密闭容器内的绝缘气体，且并用对触点之间产生的电弧进行吹风而消弧的机械压气方式以及利用在触点之间产生的电弧能量吹入绝缘气体的热压气方式。
在压气式气路遮断器中，断开性能与绝缘性能的提高成为课题。专利文献1公开有与以提高断开性能为目的的压气式气路遮断器相关的发明。如图9所示，该发明在压气缸10的开口部设置向内侧突出且与套筒状的空心杆16的外周面滑动接触的隔壁27，在隔壁27与活塞17之间形成吸入室26。并且，为了将压气缸10的外部的绝缘气体经由吸入室26导入压气室9而在压气缸10形成吸入孔28，在活塞17以仅使绝缘气体从吸入室26流入压气室9的方式设置多个连通孔24与止回阀25。并且，在压气缸10的开口部，逐渐展开的分离裙部29与压气缸10形成为一体，以使经由连通孔6从排气孔15排出的绝缘气体不直接从吸入孔28吸入压气室9。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平1-313827号公报
该发明所涉及的遮断器采用使包含由电弧产生的导电性异物的高温高压的气体难以从吸入孔28吸入的结构，因此能够使杂质浓度低的绝缘气体导入压气室9，从而能够良好地保持断开性能。然而，在该结构中，担心包含由电弧产生的导电性异物的高温高压的气体朝在纸面右侧固定可动侧导体的具有绝缘性的支承构件(未图示)的方向流动。包含导电性异物的高温高压的气体吹向该具有绝缘性的支承构件，因此担心对遮断器的绝缘性能造成恶劣影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种除了解决关于上述绝缘性能的问题之外还能进一步提高断开性能的遮断器。即，其目的在于，通过防止包含由电弧产生的导电性异物的高温高压的气体直接吹向成为设备在绝缘方面的弱点的具有绝缘性的支承构件，而能够提高绝缘性能，并且通过向压气室导入杂质浓度低的绝缘气体来提高断开性能。
用于解决问题的方法
本发明的压气式气路遮断器具备：密闭容器，其填充有绝缘性气体；可动侧的固定缸，其在所述密闭容器内由绝缘支承筒保持，并与抽出导体连接；空心状的压气轴，其与所述固定缸同轴地设置在该固定缸内，且一端与连结于操作器的绝缘杆连结，并且该空心状的压气轴具有用于排出由电弧产生的高温高压的气体的轴排气孔；压气活塞，其与所述压气轴同轴地与所述压气轴的另一端连结，并能够在所述固定缸内沿轴向移动；可动电弧触点、绝缘喷嘴及可动主触点，它们在所述压气活塞的端部呈同心圆状从内侧开始配置；隔壁，其固定在所述固定缸内周，并具有供所述压气轴滑动自如地贯通的引导部；固定侧的缸，其在一端具有与所述可动电弧触点和所述可动主触点对置配置的固定电弧触点和固定主触点。在该结构中，所述隔壁在两端具有凸缘部，通过将所述凸缘部固定在所述固定缸上而形成固定缸内空间，所述隔壁的一方的凸缘部具有吸入孔及排出孔，且由所述压气活塞、所述固定缸及所述压气轴形成机械压气室，所述隔壁的另一方的凸缘部形成所述固定缸与热气排气室，所述固定缸具有与所述固定缸内空间连通的用于气体吸气及气体排气的孔和与所述热气排气室连通的热气排气孔，所述热气排气孔朝向所述固定缸的径向设置，且在产生电弧之后与所述轴排气孔连通，所述用于气体吸气的孔位于在径向上平分所述固定缸的假想面的一方，所述热气排气孔位于所述假想面的另一方。
优选地，所述隔壁具有将所述固定缸内空间分为两部分的分隔构件，将所述固定缸内空间划分为与所述用于气体吸气的孔连通的吸气侧空间和与所述用于气体排气的孔连通的排气侧空间，所述吸入孔设置于所述吸气侧空间一侧，所述排出孔设置于所述排气侧空间一侧。
优选地，当利用与所述抽出导体正交且在径向上平分所述固定缸的假想面将所述固定缸分为两部分时，在与所述抽出导体所在的一侧相反一侧设置所述热气排气孔。
发明效果
通过将产生电弧时的来自电弧空间的高温高压的气体排向远离绝缘支承筒及可动侧抽出导体的位置来防止接地等，从而能够提高设备的绝缘性能。进而，通过不向热压气室导入由电弧产生的高温高压的气体，能够向电弧供给杂质浓度低的绝缘气体，从而也能够提高断开性能。
附图说明
图1是示出本发明的实施例1所涉及的压气式气路遮断器的接通状态的剖视图。
图2是示出本发明的实施例1所涉及的压气式气路遮断器的断开中途状态(产生电弧时)的剖视图。
图3是示出本发明的实施例1所涉及的压气式气路遮断器的断开结束状态的剖视图。
图4是示出本发明的实施例1所涉及的压气式气路遮断器的接通中途状态的剖视图。
图5是沿着图1的A-A线剖开的剖视图。
图6是沿着图1的B-B线剖开的剖视图。
图7是示出本发明的实施例1的变形例的剖视图。
图8是示出本发明的实施例2的剖视图。
图9是现有的压气式气路遮断器接通时的剖视图。
附图文字说明如下：
1电弧
2固定主触点
3可动主触点
4固定电弧触点
5可动电弧触点
6绝缘喷嘴
7绝缘支承筒
8吸入阀
9释放阀
10压气活塞
10a吸气孔
11固定缸
11a气体吸气孔
11b气体排气孔
11c热气排气孔
11d气体吸气排气孔
12压气轴
13隔壁
13a吸入孔
13b排出孔
13c引导部
13d分隔部
14固定侧抽出导体
15可动侧抽出导体
16绝缘操作杆
17护罩
S1热压气室
S2机械压气室
S3固定缸内空间
S3a吸气侧空间
S3b排气侧空间
S4热气排气室
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的压气式气路遮断器进行说明。
实施例1
图1示出本发明所涉及的气路遮断器的接通状态。在填充有SF6气体等绝缘气体的密闭容器(未图示)内分别将环状的固定主触点2及可动主触点3以对置的方式同轴设置。在固定主触点2的内侧同心圆状地设有固定电弧触点4。在可动主触点3的内侧同心圆状地设有可动电弧触点5。
固定主触点2和固定电弧触点4与固定侧的抽出导体14电连接。可动主触点3与可动电弧触点5经由压气活塞10及可动侧的固定缸11而与可动侧抽出导体15电连接。
热压气室S1构成为由压气活塞10与空心状的压气轴12围成的空间，在压气活塞10的与机械压气室S2侧连通的吸气孔10a处设置有止回阀10c。止回阀10c限制气体从热压气室S1向机械压气室S2的流动，而不限制气体从机械压气室S2向热压气室S1的流动。
绝缘喷嘴6在可动主触点3与可动电弧触点5之间设置为与可动主触点3和可动电弧触点5呈同心圆状，将从排气孔10b排出的热压气室S1内的绝缘气体吹向在固定电弧触点4及可动电弧触点5之间形成的空间(以下，称作电弧空间)所产生的电弧。
可动电弧触点5设置于压气活塞10的一端。将由压气活塞10的另一端、可动侧的固定缸11、压气轴12及隔壁13围成的空间设为机械压气室S2。压气活塞10能够在机械压气室S2内沿轴向进行往复运动，由此来实现断开动作及接通动作。
压气轴12的一端固定于压气活塞10的一端，且同心圆状地设置于压气活塞10的内侧。压气轴12的另一端与绝缘操作杆16连结，绝缘操作杆16与操作器(未图示)连结。根据该结构，操作器(未图示)的驱动力传递到压气活塞10。
可动侧的固定缸11由绝缘支承筒7固定在密闭容器(未图示)内。可动侧的固定缸11具有气体吸气孔11a、气体排气孔11b及热气排气孔11c，在可动侧的固定缸11的内周设置有滑动自如地保持压气轴12的隔壁13。
隔壁13是在两端具有凸缘部的圆筒状，通过嵌入、螺纹紧固等使该凸缘部与可动侧的固定缸11内周接合。在隔壁13的内周面的任意位置设置活塞环等滑动部件(未图示)，压气轴12构成为保持机械压气室S2的气密性的情况下在隔壁13的内周侧滑动。
压气轴12为空心状，具有轴排气孔12a。轴排气孔12a构成为在图2所示的电弧发生之后与热气排气室S4连通。需要说明的是，热气排气室S4构成为由隔壁13、可动侧的固定缸11及护罩17围成的空间。
护罩17在不与沿轴向移动的压气轴12接触的范围内将与压气轴12之间的间隙设定在最小限度内，由此最小限度地抑制从轴排气孔12a排向热气排气室S4的高温高压的气体流入绝缘支承筒7的内侧。如此，能够将电弧空间产生的高温高压的气体从热气排气室S4的热气排气孔11c排出。需要说明的是，为使热气排气孔11c排出的高温高压的气体极力不朝向绝缘支承筒7的方向，热气排气孔11c以沿径向排出气体的方式构成。
隔壁13具有吸入孔13a及排出孔13b，并在吸入孔13a设置吸入阀8，在排出孔13b设置释放阀9。释放阀9包括例如具有规定的弹性系数的释压弹簧9c、弹簧支承部9a及阀9b，通过使用当机械压气室S2内的压力达到规定的阈值时进行释压的释放阀9，来对机械压气室S2内的气体的排出进行控制。
如图5所示，在可动侧的固定缸11的吸入孔13a附近设置用于导入密闭容器内的绝缘气体的气体吸气孔11a，在排出孔13b附近设置用于将机械压气室S2内的绝缘气体向密闭容器内排出的气体排气孔11b。
图6示出本实施例的可动抽出导体15与热气排气孔11c之间的位置关系。从电弧空间经空心的压气轴12从热气排气孔11c排出的气体在高温下呈低密度，因此当直接吹向抽出导体时成为接地等的原因。在本发明中，将热气排气孔11c设置在与可动侧抽出导体15分离的位置，以不使高温高压的气体直接吹向抽出导体，由此提高设备的绝缘性能。尤其是利用与可动侧抽出导体15正交且沿径向平分可动侧的固定缸11的假想面将可动侧的固定缸11分为两部分时，优选热气排气孔11c设置在与可动侧抽出导体15所在的一侧相反一侧。
设置于可动侧的固定缸11的气体吸气孔11a、气体排气孔11b及热气排气孔11c的数量、形状及配置能够适当调整，为了降低从热气排气孔11c排出的高温高压的气体流入气体吸气孔11a的可能性，优选气体吸气孔11a配置于沿径向平分可动侧的固定缸11的假想面的一方，热气排气孔11c配置于所述假想面的另一方。在上述结构中，将热气排气孔11c与气体吸气孔11a设为尽可能地隔开距离。如此，由于始终向热压气室S1供给杂质浓度低的绝缘气体，因此能够提高设备的断开性能。
如上所述，本发明能够通过将在产生电弧时来自电弧空间的高温高压的气体排向远离绝缘支承筒7及可动侧抽出导体15的位置来提高设备的绝缘性能。进而，也能够通过不向机械压气室S2及热压气室S1导入由电弧产生的高温高压的气体而将杂质浓度低的绝缘气体向电弧供给来提高断开性能。通过采用图1、图5及图6所示的上述结构，能够实现上述效果，从而能够提高设备的可靠性。
以下，参照图1～图4对本发明所涉及的压气式遮断器的断开动作进行说明，并对由断开动作产生的绝缘气体的流动进行说明。当从图1所示的压气式气路遮断器的接通状态开始断开动作时，利用操作器(未图示)的驱动力使绝缘操作杆16朝纸面右侧移动，并移至图2所示的产生电弧时的状态。
在该状态下，如上所述，轴排气孔12a与热气排气室S4连通。熔融有在电弧空间产生的导电性异物的高温高压的气体通过压气轴12的空心内而从轴排气孔12a排向热气排气室S4，进而从热气排气孔11c在密闭容器内朝可动侧的固定缸11的径向排出。如上所述，通过将热气排气孔11c设为尽可能地与气体吸气孔11a隔开距离，能够将在电弧空间产生的高温高压的气体排向尽可能远离气体吸入孔11a的位置。
当从图2的状态进行断开动作时，断开动作根据断开电流而分为两种模式。首先，当大电流断开时，热压气室S1的压力因电弧热而升高，因此止回阀10c关闭，另一方面，机械压气室S2的压力上升，由此释放阀9打开。从而，机械压气室S2内的气体从气体排出11b排向密闭容器内。同时，热压气室S1内的高压气体吹向电弧1，由此进行消弧。
另一方面，当中小电流断开时，即使因电弧1而使压气活塞10向纸面右方向推压，由于电弧空间的压力不比上述大电流断开时高，因此热压气室S1的压力越是在大电流断开时越不会变高。因此，释放阀9不积极地打开，取而代之止回阀10c打开。由此，机械压气室S2内的绝缘气体经热压气室S1而吹向电弧1，由此进行消弧。
进而，当进行断开动作时，移至图3所示的断开动作完成的状态。此时，压气活塞10朝纸面右侧移动至最右侧的位置，机械压气室S2的体积变得最小。然后，当输出接通指令时，经过图4所示的接通途中状态而移至图1所示的接通完成状态。
在图4所示的接通中途状态下，由于压气活塞10朝纸面左方向移动，因此机械压气室S2的体积逐渐增大。此时，由于机械压气室S2内的压力逐渐减小，因此密闭容器内的绝缘气体从气体吸气孔11a流入固定缸内空间S3内。通过将气体吸气孔11a与热气排气孔11c分离设置，从而气体吸气孔11a附近的气体能够降低从热气排气孔11c排出的因电弧熔融的导电性异物的浓度。因此，从气体吸气孔11a经吸入孔13a、机械压气室S2而向热压气室S1内导入杂质浓度低的绝缘气体。由此，能够提高断开性能。这对当进行从事故断开到再闭合完成的时间在1秒以内的高速再闭合路时良好地保持断开性能尤为有效。另一方面，当邻接设置气体吸气孔11a与热气排气孔11c时，在进行高速再闭合路动作时，由热气排气孔11c排出的高温高压的绝缘气体残留在气体吸气孔11a附近，因从气体吸气孔11a吸入而使断开性能恶化。
另外，如上所述，通过将热气排气孔11c构成为设置在远离可动侧抽出导体15的一侧，且相对于可动侧的固定缸11朝径向排气(参照图4～图6)，从而能够防止从热气排气孔11c排出的高温高压的气体直接吹向绝缘支承筒7及可动侧抽出导体15。由此，由于能够降低高温高压的气体所包含的导电性异物附着于绝缘支承筒7的可能性，因此能够进一步提高遮断器的绝缘性能。并且，当将高温、低密度的绝缘性能降低的绝缘气体直接吹向可动侧抽出导体15时，对在密闭容器(未图示)的可动侧抽出导体15抽出的角部与可动侧抽出导体15之间的绝缘造成威胁，通过防止该气体直接吹向可动侧抽出导体15，能够进一步提高遮断器的绝缘性能。
需要说明的是，隔壁13的结构也可以是图7所示的结构。该结构在设置于可动侧的固定缸11的气体吸气排气孔11d兼做图5所示的气体吸气孔11a与气体排气孔11b的点上有所不同。
在图7所示的结构中，由于孔没有设置在纸面下侧，因此能够降低从热气排气孔11c向纸面下侧排出的含有导电性异物的高温高压的气体导入固定缸内空间S3的可能性。由此，由于从图7的气体吸气排气孔11d向热压气室S1导入杂质浓度低的绝缘气体，因此能够更良好地保持断开性能。
实施例2
以下，基于图8对本发明的实施例2进行说明。需要说明的是，对与实施例1相同的结构标注相同的标号并省略其说明。在实施例2中，其特征在于，为了将固定缸内空间S3内的空间分割为吸气侧空间S3a与排气侧空间S3b而在隔壁13设置分隔部13d。
在该分隔部13d的一端设有用于供空心状的压气轴12在轴向滑动的引导部13c。在分隔部13d的纸面上侧(吸气侧空间S3a)设有气体吸气孔11a及吸入孔13a，在分隔部13d的纸面下侧(排气侧空间S3b)设有气体排气孔11b及排出孔13b。
需要说明的是，在图8所示的本实施例中，分隔部13d以平分固定缸内空间S3的方式夹着引导部13c而设置在同一平面上，但并不局限于此，能够根据适当设计而对吸气侧空间S3a与排气侧空间S3b的体积比例进行调整。
另外，在本实施例中，可动侧抽出导体15朝纸面上方抽出，因此考虑气体吸气孔11a及热气排气孔11c的位置而使分隔部13d构成为在上下方向上将固定缸内空间S3分为两部分，当可动侧抽出导体从纸面横向抽出时，分隔部13d也可以构成为在左右方向上将固定缸内空间S3分为两部分。即，能够根据抽出可动侧抽出导体的方向而适宜地调整分隔部的结构。
通过采用上述结构，即使从热气排气孔11c排出的高温高压的气体从气体排出孔11b导入排气侧空间S3b，由于该气体被分隔部13d阻止流动，因此能够防止其流入吸入孔13a所位于的吸气侧空间S3a。由此，能够防止高温高压的气体流入热压气室S1，因此能够进一步提高断开性能。

Claims (3)

1.一种压气式气路遮断器，其具备：
密闭容器，其填充有绝缘性气体；
可动侧的固定缸，其在所述密闭容器内由绝缘支承筒保持，并与抽出导体连接；
空心状的压气轴，其与所述固定缸同轴地设置在该固定缸内，且一端与连结于操作器的绝缘杆连结，并且该空心状的压气轴具有用于排出由电弧产生的高温高压的气体的轴排气孔；
压气活塞，其与所述压气轴同轴地与所述压气轴的另一端连结，并能够在所述固定缸内沿轴向移动；
可动电弧触点、绝缘喷嘴及可动主触点，它们在所述压气活塞的端部呈同心圆状从内侧开始配置；
隔壁，其固定在所述固定缸内周，并具有供所述压气轴滑动自如地贯通的引导部；
固定侧的缸，其在一端具有与所述可动电弧触点和所述可动主触点对置配置的固定电弧触点和固定主触点，
所述压气式气路遮断器的特征在于，
所述隔壁在两端具有凸缘部，通过将所述凸缘部固定在所述固定缸上而形成固定缸内空间，
所述隔壁的一方的凸缘部具有吸入孔及排出孔，且由所述压气活塞、所述固定缸及所述压气轴形成机械压气室，
所述隔壁的另一方的凸缘部形成所述固定缸与热气排气室，
所述固定缸具有与所述固定缸内空间连通的用于气体吸气及气体排气的孔和与所述热气排气室连通的热气排气孔，
所述热气排气孔朝向所述固定缸的径向设置，且在产生电弧之后与所述轴排气孔连通，
所述用于气体吸气的孔位于在径向上平分所述固定缸的假想面的一方，
所述热气排气孔位于所述假想面的另一方。
2.根据权利要求1所述的压气式气路遮断器，其特征在于，
所述隔壁具有将所述固定缸内空间分为两部分的分隔构件，将所述固定缸内空间划分为与所述用于气体吸气的孔连通的吸气侧空间和与所述用于气体排气的孔连通的排气侧空间，所述吸入孔设置于所述吸气侧空间一侧，所述排出孔设置于所述排气侧空间一侧。
3.根据权利要求1或2所述的压气式气路遮断器，其特征在于，
当利用与所述抽出导体正交且在径向上平分所述固定缸的假想面将所述固定缸分为两部分时，在与所述抽出导体所在的一侧相反一侧设置所述热气排气孔。
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