CN1042770C - 带有气体弱压缩断流器的自充气型高压断路器 - Google Patents

Abstract

一种自充气型高压断路器包含一个可移动组件，该组件包括一个可分为一个充气腔(17)和一个压缩腔(18)两部分的断流器腔，这两个腔由一个环(9)隔开。压缩腔(18)由一个半可动活塞(11)封闭。该断路器的特征在于该可移动触点组件在闭合位置和断开位置之间移动的第一部分行程中，可使活塞不动，而在第二部分行程中，可使活塞与可移动触头组件一起沿轴向移动。这减小了断开操作中驱动移动触头组件所需的能量。

Description

带有气体弱压缩断流器的自充气型高压断路器

本发明涉及一种带有气体弱压缩断流器箱的自充气型高压断路器。

文献EP-0475270公开了一种自充气型高压断路器，它包括一个环绕着充满增压绝缘气体的膨胀腔的绝缘套和两个相配的电弧触头，其中至少一个触头为可移动触头组件的一部分，该触头组件附着在一个动作部件上，适合于在绝缘套中的闭合和断开位置间作轴向移动，可移动触头组件包括两根同轴的管，这两根同轴管限定在一个环的各自相对的侧边，该环连接这两根管子形成一个由充气喷咀闭合的恒定容积充气腔和一个由半可动活塞封闭的能与充气腔连通的压缩腔。

当断路器断开时，由于在活塞和分隔压缩腔和充气腔的环之间的距离缩短，压缩腔中的气体受到压缩。在现有技术的断路器中，可移动触头组件在闭合位置和断开位置之间移动全程期间绝缘气体都受到压缩，可移动触头组件的移动需要一定量的能量。因为在可移动触头组件整个移动过程中，压缩腔中的气体均被压缩所以需要大量能量。

本发明的目的是降低断开操作时断路器的电能消耗。

为了这个目标，本发明包括一个自充气型高压断路器，它包括一个围绕着充满增压绝缘气体的膨胀腔的绝缘套和两个相配合的电弧触头，其中至少有一个触头是附着于动作部件的可移动触头组件的一部分，并适合于在绝缘套中的闭合位置和断开位置间作轴向移动，上述可移动触头组件包括第一和第二两根同轴管，这两根同轴管限定在第一个环的各自相对的侧边，该环连接第一根和第二根管形成一个由充气喷咀闭合的恒定容积充气腔和一个由半可动活塞封闭的能与充气腔连通的压缩腔。该装置的特征在于所述可移动触头组件在闭合位置和断开位置之间移动的第一部分行程中使活塞不动，而在所述可移动触头组件在所述移动的第二部分行程中使所述活塞和所述可移动触头组件一起沿轴向移动。

当中断弱电流时，在断开操作期间通过压缩腔中气体压缩使电弧触头之间电弧熄灭。在可移动触头组件停止移动之前，来自压缩腔的气流使电弧熄灭发生。因而没有必要在可移动触头组件移动的全程压缩压缩腔中的气体。从活塞随可移动触头组件移动的时刻起，使可移动触头组件动作所需的能量是非常小的，因为此时气体不再需要压缩。

根据本发明的另一特征，沿轴向移动所述活塞的装置包括一个固定于可移动触头组件上的输送部件，在所述可移动触头组件移动的第二部分行程中，该输送部件拖动一个固定于所述活塞上的支座，该支座置于固定于活塞上的所述输送部件的通道上。

所述活塞耦连到一个至少有一个开口的第三管上，固定于所述第一个管上的一个指状杆在这开口中滑动。并相对于第一管朝第二管的径向延展。

使所述活塞不动的所述装置包括一个置在所述输送部件和所述活塞之间的弹簧和一个固定的与所述活塞相配的保持部件。

相对于现有技术，本发明不必在可移动触头组件移动的全程压缩压缩腔中的气体。从活塞随可移动触头组件移动的时刻起，气体不再需要压缩，因此在断开操作中使可移动触头组件动作所需的能量是非常小的。

在下文将参照附图对本发明的一个实施例进行详细说明。

图1A、1B和1C是具有一个限定压缩的断流器箱的断路器在闭合状态、压缩位置的终端及开断状态的纵断面视图。

图2A、2B和2C表示本发明应用于一个端部触点型断路器，又表示一个端部触点断路器部分分别在闭合、压缩位置的终端、断开状态的纵断面。

下面叙述一个断流器箱，大家熟悉的是一个高压断路器每一相都包含几个所述类型的断流器箱。在图1A到1C中，同样的参考号数表示相同的零件。

参照附图，一个绝缘的(最好为瓷制的)套1确定一个膨胀箱2的界线，膨胀箱2中充满在几巴气压下具有良好绝缘特性的气体，例如六氟化硫。

该断路器包括一个固定的组件和一个可移动的触头部件。

该固定组件包括一个金属管形的电弧触头3，其端部3A用耐电弧效应的材料制成，如钨基合金。固定组件还包括一个用一个放电防护5保护的指状杆组成的固定的永久性触头4，电弧触头和固定的永久性触头电连接到第一个电流端子(未示出)。

可移动触头组件包括一个以气封的方式贯穿箱2并连到一个没有示出机构的动作部件6，部件6与一个包含两个同轴管7和8的金属组件耦合，而管8比管7有较大的直径，两个管子7和8用一个金属环9连续在一起。这两个管子和环最好是一个单一的机械部件。

管7是可移动电弧触头。其端部7A由耐电弧效应的材料制成并与触头3-3A相配合。管8有一个直径较小的端部8A。带有一个绝缘材料制成的充气嘴10。管状部分8A构成断路器的永久性可移动触头，并当断路器被接合时，它与如图1A所示的指状杆4相配合。

管8的端部8A，充气嘴10，管7和环9确定了一个充气腔17的界线。环9，管7和管8，活塞11确定了压缩腔18的界线，压缩腔18与充气腔17中间由环9隔开。活塞在管7和管8间以气封的方式轴向滑动，活塞11耦连到与管7和管8同轴的管12上。管12的自由端耦连到构成一个法兰的环12A上。环12A与连接到与管12同轴的固定管14上的环14A相配合，而在闭合动作期间，环14A成为管12的终端制动。管14通过电连接到第二个电流端子(未示出)，管14带有一个与管8电接触的指状杆形永久触头，该明白的是环11、管12和环12A为一个机械部件。

固定于管7上并相对于管7向管8的方向径向伸展的一个或多个指状杆7B的自由端嵌入管12的一个或多个开口13中。我们知道，指状杆7B和管7为一个部件。

在一个或多个指状杆7B和活塞11之间配置了1个或多个弹簧15。

活塞11装有能使气体从断流器箱2流到压缩腔的单向阀11A，同样，环9也装有一个能使气体从压缩腔18流到充气腔17的单向阀。

该断路器以如下方式工作。

为接合断路器，先驱动动作管6，以图1A中箭头f所示的方向向左移动可移动触头组件，在这一闭合动作过程中，因指状杆7B和活塞11之间的距离减小而使弹簧15受到压缩，指状杆7B向左移动，但因环12A被环14A卡住而使活塞不动，由于环9从活塞11处移开打开了单向阀11A，压缩腔18被来自断流器箱2的气体充满。同样，由于打开了单向阀9A，充气腔17被来自压缩腔18的气体充满，在接合位置，电流流经指状杆4，管8-8A，指状杆16和管14。

为切断电流，驱动动作管6，以图1B和1C中箭头O所示的方向向右移动可移动触头组件。永久性触头4和8A分离。电流被切换到电弧触头3-3A和7A上，当它们分离时，电弧触头间就会触发电弧。电弧使电弧区气体变热，增加了充气腔中的气压。电弧电流是正弦波，当该电流值接近零时，充气腔17中通过管7A和喷嘴10限定的通道排出并吹灭电弧，当可移动触头组件移动到离电弧触点3A足够远以使喷嘴10的排气口无约束时，排气口处的气压低于充气腔中的气压，气腔中增压的气体就会通过喷嘴的排气孔排入断流器箱2。气体的流动使电弧变冷，当电流过零时电弧熄灭。

在断开动作期间，因为环9和活塞11间的距离减小，压缩腔中的气体被增压，在可移动触头组件移动的第一部分行程中，指状杆7B在管12的开口的左端和右端间自由移动，但管12的环12A通过活塞11上的弹簧紧靠在环14A上。这使得压缩箱中的气压升高。当指状杆7B在移动了一距离D_x后，紧靠在该开口的右端时，它拖动管12以及活塞11直到可移动触头组件停止移动。在可移动触头组件的第二部分行程中，压缩腔18中气体的压缩被中断，驱动该动作管所需的能量也减少。

在可移动触头组件停止移动之前，如上所述的充气腔中的气压降低，单向阀9A打开。这就减小了压缩腔中的气压，使得气体从压缩腔流入充气腔并因而流向电弧区。于是来自压缩腔的高密度冷气替代电弧区的低密度热气，由此大大降低了充气腔中的温度，因而改善了断路器的工作性能。

在切断弱电流方面，由电弧引起的充气腔中气压的增加不足以有效地熄灭电弧，在这种情况下，要借助于压缩腔来熄弧，因压缩腔中气压在新开操作期间会上升。这样压缩腔中的气压变成高于充气控中的气压，使止单向阀9A打开，而压缩腔中的气体流入膨胀腔。当电流过零时这一气流足以熄灭电弧。因活塞11与可移动触头组件一起移动，尽管压缩箱中的压缩气体体积保持恒定，通过电弧触头彼此分离即可继续断开操作。因此断路用于可移动触头组件的这一部分行程的能耗降低。

图2A到2C表示本发明在中压或高压终端触头断路器上的应用。

可动组件包括一个用指状杆触头22电连接到一个电流端子(没示出)上的金属圆筒21，圆筒21的底座21A机械连接到一个动作杆23；圆筒21由一个环形横断隔板24和一个绝缘喷嘴25确定出一个膨胀体积V1，隔板24至少装有一个单向阀26。

圆筒21的内部是一个固定于构成可移动触头的管28末端的环形活塞27；圆筒管28的顶端28A是由耐电弧效应的合金制成的，它与一个固定管30相配合构成断路器的固定触头，管30的端部30A也由耐电弧效应的合金制成。

圆筒21，隔板26，活塞27和管28确定出一个压缩体积V2。

断路器闭合时，管28和30被对着圆筒21的底座21A支撑在活塞27的弹簧压在一起。

当断路器闭合时，固定于隔板24上的指状杆触头传导恒定电流。

一个滑动触头23传输电流从管28到隔板26。

注意活塞27装有一个单向阀35，圆筒21的底座21A有孔36。

断路器以下面方式工作：

--在闭合位置(图2A)，电流流经管30，指状杆32，隔板26，圆筒21和指状杆22。

--当断路器断开时，可移动组件按图所示向右移动，压缩腔体积减小；指状杆32离开管30，但顶端触头28A和30A继续作为触头。因此活塞27仍未移动(图2B)。

--当触头28A和30A分离时，活塞与可动组件的其余部件一起移动。

Claims (4)

1．自充气型高压断路器包括一个环绕着充满增压绝缘气体的膨胀腔(2)的绝缘套(1)和两个相配合的电弧触头(3A,7A)，其中至少一个触头为可移动触头组件的一部分，该可移动触头组件附着在一个动作部件(6)上，适合于在绝缘套中的闭合位置和断开位置之间作轴向移动，可移动触头组件包括同轴的第一根和第二根管(7,8)，这两根同轴管限定在第一个环(9)的各自相对的侧边，该环连接第一根和第二根管形成一个由充气喷咀(10)闭合的恒定容积的充气腔(17)和一个由半可动活塞(11)封闭的能与充气腔连通的压缩腔，该装置特征在于：可移动触头组件在闭合位置和断开位置之间移动的第一部分行程中，使活塞不动，而在可移动触头组件的第二部分行程中，使活塞与可移动触头组件一起沿轴向移动。

2．根据权利要求1所述的断路器，其特征在于轴向移动活塞(11)的装置包括一个固定在可移动触头组件上的输送部件(7B)，在该可移动触头组件的第二部分行程中，该输送部件拖动一个固定在活塞上的支座，该支座安置在输送部件的通道上。

3．根据权利要求2所述的断路器，其特征在于活塞耦连到至少有一个开口(13)的第三根管子(12)上，固定于第一根管(7)上并相对于第一根管向第二根管径向伸展一个指状杆在这开口中滑动。

4．根据权利要求2所述的断路器，其特征在于为使活塞(11)不动的装置包括一个置于输送部件和活塞间的弹簧(15)和一个固定的与活塞相配合的保持部件(14A)。

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