CN104282484B - 高压气体断路器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种高压气体断路器，并且尤其涉及一种能够通过由挤压构件控制膨胀室的体积来加强开断性能和耐久性的高压气体断路器。一种高压气体断路器，包括:固定单元，其包括固定电弧接触器和固定接触器；以及活动单元，其包括活动电弧接触器和活动接触器，并且其被配置为选择性地与所述固定单元接触或分离，并且其中所述活动单元包括:固定缸；压缩缸，其被可滑动地安装在固定缸内；活动杆，其被深入地连接至所述压缩缸并且被配置为传递操作者的校正力；挤压构件，其被安装在所述压缩缸的内底部上；以及压缩板，其被所述挤压构件支撑并且通过膨胀室的压力在所述压缩缸内上下移动。

Description

高压气体断路器

技术领域

本公开涉及一种高压气体断路器，并且尤其涉及一种能够通过由挤压构件控制膨胀室的体积来加强开断性能和耐久性的高压气体断路器。

背景技术

高压气体断路器(或高压气体绝缘开关装置)表示一种被安装在电力系统的电源侧与负载侧之间的电路上的装置，并且其被配置为通过在正常电流状态下切换电路并且通过当诸如接地故障和短路的异常电流在电路中发生时断开电路来保护电力系统或负载装置。所述高压气体断路器被配置为通过接收来自与外界连接的电力单元的电力而将活动电极与固定电极分离。如此，发生在接触器之间的电弧被喷射至其上的诸如SF₆的气体熄灭。

根据熄灭单元的构造，用于熄灭由高压气体断路器发生的电弧的方法主要地被分为喷气方法和混合式熄灭方法。所述喷气方法表示用压缩的热气体来熄灭电弧的方法。另一方面，混合式熄灭方法表示使用现有的喷气方法和热膨胀方法来熄灭电弧的方法。在混合式熄灭方法中，通过现有的喷气方法中断被施加了小电流的电路，即，通过使用压缩气体来熄灭电弧。然而，通过利用被电弧能膨胀的热气体中断已经被施加大电流的电路以熄灭电弧。

图1示出了依照传统技术的喷气型气体断路器的操作原理。更具体地，图1(a)示出了闭合电路的状态，图1(b)描述了恰好在断路之前的状态，图1(c)示出了熄灭状态，并且图1(d)示出了断路状态。

如图1所示，气体断路器包括固定电弧接触器1、喷嘴2、固定接触器3、活动电弧接触器4、加压室5、活动接触器6、固定活塞7、以及活塞杆(cylinderrod)8。

如果活塞杆8通过来自外部驱动源的校正力从如图1(a)所示的闭合状态被如图1(b)所示的向下移动，活塞杆8、活动接触器6以及喷嘴2也被向下移动。结果，加压室5内的气体被压缩。对于熄灭状态(图1(c))，在加压室5内被压缩的熄灭气体(SF₆)通过喷嘴2被喷射，从而以吹风方式冷熄灭电弧。然后，活塞杆8被向下移动，使得固定电弧接触器1与活动电弧接触器4彼此分离(图1(d))。

图2示出了依照传统技术的混合式熄灭型气体断路器的工作原理。

气体断路器包括：活动电极，所述活动电极包括被连接至操作者的活动杆11、活动主接触器12、活动电弧接触器13、主喷嘴14以及辅助喷嘴15；以及包括有固定主接触器16和固定电弧接触器17的固定电极。气体断路器还包括用于在活动电极移动时压缩熄灭气体的加压室18；以及用于通过当活动主接触器12与固定主接触器16彼此分离时产生的电弧来膨胀气体的膨胀室19。活动电弧接触器13与固定电弧接触器17通过其彼此分离并且在主喷嘴14与固定电弧接触器17分离时热气体通过其被膨胀的流道10在主喷嘴14与辅助喷嘴15之间形成。

图2a示出了电路的正常状态，即，电流通过接触器在闭合电路上流动的状态。如果当异常电流发生时活动电极和固定电极如图2b所示彼此分离，在活动电弧接触器13与固定电弧接触器17之间会产生电弧。如此，所述电弧的膨胀能被施加至膨胀室19从而提高膨胀室19内部的压力。如果活动电弧接触器13与固定电弧接触器17分离并且主喷嘴14也与固定电弧接触器17分离，熄灭气体沿着形成于活动电弧接触器13与固定电弧接触器17之间的流道10从膨胀室19和加压室18被喷射至固定电弧接触器17上。由此，电弧被熄灭。

上述喷气方法具有加压室5与膨胀室彼此结合的内部结构。喷气方法是通过在跳闸操作期间将当主喷嘴2的颈部与固定电弧接触器1分离时压力被提高的热气体喷射至活动电弧接触器4与固定电弧接触器1分离时产生的电弧上从而熄灭电弧的方法。

由于加压室18与膨胀室19彼此分离，所述混合式熄灭方法是能够使用比喷气方法更小量的校正能量来断开电路的方法。

然而，传统的喷气方法和混合式熄灭方法可能具有下列问题。

首先，在喷气方法中，当被施加大电流的电路中断时，由于加压室5的内部压力作为斥力阻碍断开操作，所以断开速度被降低。因此，在喷气方法中需要比在其他方法中更大的校正力。

第二，在混合式熄灭方法中，加压室18和膨胀室19应该被分开地布置。因此，在混合式熄灭方法中需要比在喷气方法中更大数量的部件。进一步，由于在喷气方法中加压室5内的压力增加导致斥力被减小，因此可以使用比在喷气方法中更小的校正力来执行断开操作。然而，这将仅减小加压室18内由于活塞移动导致的压力增加。就是说，基本不可能控制膨胀室19的内部压力。

第三，对于喷气方法和混合式熄灭方法，膨胀室的内部压力被过度增加。这可引起由于热气体造成的对熄灭装置内的部件的损害，并且可引起接触器与喷嘴嵌接。

第四，对于喷气方法和混合式熄灭方法，当被施加小电流的电路被中断时，膨胀室的内部压力未被充分地增加。这可引起断开操作不能被执行。

涉及从气体绝缘开关装置发生的气体的压力的利用的现有技术，可以参照公开号为10-2012-0002779的韩国专利公开(用于气体绝缘开关装置的混合式熄灭型气体断路器)。

发明内容

因此，详细描述的方案是提供能够通过由挤压构件控制膨胀室的体积来加强开断性能和耐久力的高压气体断路器。

为达到这些和其他优点并且依照本说明书的目的，如在此实施的和宽泛描述的，提供了一种高压气体断路器，包括:固定单元，其包括固定电弧接触器和固定接触器；以及活动单元，其包括活动电弧接触器和活动接触器并被配置为选择性地与固定单元接触或与其分离，其中所述活动单元包括:固定缸；压缩缸，其被可滑动地安装在固定缸内；活动杆，其被深入地联接至压缩缸并且被配置为用于传递操作者的校正力；挤压构件，其被安装在压缩缸的内底部上；以及压缩板，其被挤压构件支撑并且通过膨胀室的压力在压缩缸内上下移动，并且其中，上隆起和下隆起形成在压缩缸的内壁上，使得当压缩板接触上隆起时，膨胀室具有最小体积，而当压缩板接触下隆起时，膨胀室具有最大体积。

挤压构件可被配置为压缩弹簧。

气体接收隔离部(partition)可在活动杆与活动电弧接触器之间形成，用于防止热气体流失。

气体泄出孔可形成于气体接收隔离部的下面，以使得在膨胀室内产生的热气体被泄出。

空气穿行孔可沿着长度方向朝向压缩缸的下侧形成于活动杆，以使得气体通过其流入/流出活动杆。

气体扩散隔离部可设置于空气穿行孔，使得被引进活动杆的气体被泄出至空气穿行孔的外侧。

根据本发明的实施例的高压气体断路器能够具有如下优点：

首先，在高压气体断路器中，由于膨胀室的体积被挤压构件控制，因此能够控制膨胀室内部的压力。这能够允许控制用于断开电路的校正力。进一步，这能够减少断开电路失败的可能性。

第二，由于加压室不是另外形成的，因此部件的数量被减少从而增强生产力并且减少生产费用。进一步，由于在膨胀室内产生的热气体的压力是可控的，因此部件的耐久力能够被改善。

本申请的适用范围将从下文给出的详细描述变得更加明显。然而，应该理解的是，仅通过举例说明的方式给出了指示本公开的优选的实施例的详细描述和具体实例，因此对本领域技术人员，在本公开的精神和范围内的多种变化和改进将通过详细描述变得明显。

附图说明

包含的附图提供对本公开的进一步理解并结合在本说明书中并构成本说明书的一部分，附图描述了示例性实施例并且与说明书一起用于解释本公开的原理。

在附图中：

图1示出了依照传统技术的喷气型气体断路器的操作原理，其中，图1(a)示出了闭合电路的状态，图1(b)示出了恰好在断路之前的状态，图1(c)示出了熄灭状态，以及图1(d)示出了断路状态；

图2示出了依照传统技术的混合式熄灭型的气体断路器的操作原理，其中，图2a示出了电路的闭合状态并且图2b示出了电路的中断状态；

图3是示出了根据本发明的实施例的气体断路器的闭合状态的图；

图4是示出了根据本发明的实施例的在气体断路器的跳闸操作期间断路之后的状态的图；

图5是示出了根据本发明的实施例的气体断路器的在跳闸操作期间的熄灭状态的图，其中图5a示出了被施加大电流的电路被中断的情况，并且图5b示出了被施加小电流的电路被中断的情况；以及

图6是示出了根据本发明的实施例的气体断路器的操作完成状态(跳闸状态)的图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述示例性实施例。为了参照附图简要的描述，相同或等同的部件将设置有相同的附图标记，并且其描述将不再重复。

根据本发明的实施例的高压气体断路器包括：固定单元，其包括固定电弧接触器20和固定接触器25；以及活动单元，其包括活动电弧接触器30和活动接触器35，并且被配置为用于选择性地接触固定单元或与固定单元分离。

活动单元包括:固定缸40；压缩缸45，其被可滑动地安装在固定缸40内；活动杆50，其被深入地联接至压缩缸45并且被配置为用于传递操作者的校正力；挤压构件55，其被安装在压缩缸45的内底部46上；以及压缩板56，其被挤压构件55支撑并且通过膨胀室A的压力在压缩缸45内上下移动。

图3是示出了根据本发明的实施例的气体断路器的闭合状态的图。图4是示出了根据本发明的实施例的在气体断路器的跳闸操作期间断路后的状态的图。图5是示出了根据本发明的实施例的在气体断路器的跳闸操作期间的熄灭状态的图。更具体地，图5a示出了被施加了大电流的电路被中断的情况，并且图5b示出了被施加了小电流的电路被中断的情况。图6是示出根据本发明的实施例的气体断路器的操作完成状态(跳闸状态)的图。

在下文中，将参照附图更详细地解释根据本发明的实施例的高压气体断路器。

与在传统技术中相同，根据本发明的实施例的气体断路器主要地被分为固定单元和活动单元。固定单元设置有固定电弧接触器20和固定接触器25。

在下文中，将解释活动单元。

固定缸40形成为对应于固定接触器25的形状并且被安装为面向固定单元。压缩缸45被可滑动地安装在固定缸40处。

活动接触器35形成在压缩缸45的上端，并且被配置为当压缩缸45移动时活动接触器35与固定接触器25接触或分离。

主喷嘴60被固定地联接至压缩缸45的内部上端并且当压缩缸45移动时与压缩缸45一起移动。

活动杆50被深入地插入固定缸40和压缩缸45，并且被固定地联接至压缩缸45。活动杆50被配置为通过从操作者(未显示)接收的驱动力来移动压缩缸45。

活动电弧接触器30形成于活动杆50的上端，并且被配置为当活动杆50移动时与固定电弧接触器20接触或分离。辅助喷嘴65可形成在活动电弧接触器30的外侧。

多个空气穿行孔51沿长度方向在压缩缸45下形成在活动杆50上，气体通过空气穿行孔51流入/流出活动杆50。气体扩散隔离部52被安装在空气穿行孔51上的预定位置。气体扩散隔离部52形成为圆锥形状的板，并且作用为通过空气穿行孔51将被引入活动杆50的气体泄出至外部。气体扩散隔离部52还用作通过接收气体压力来帮助活动杆50移动。

气体接收隔离部33形成于活动杆50与活动电弧接触器30之间，从而防止从电弧接触器产生的热气体的流失。气体接收隔离部33可形成为具有‘U’形状。

挤压构件55被安装在压缩缸45的内底部46上。挤压构件55可作为线圈压缩弹簧实现。

压缩板56以被挤压构件55支撑的状态安装在压缩缸45内。压缩板56被形成为具有环形形状。压缩板56的内径被形成为与活动杆50的外径相等，并且，压缩板56的外径被形成为与压缩缸45的内径相等。即，压缩板56在压缩缸45内绕活动杆50滑动时被上下移动。为了限制压缩板56的移动，上隆起47和下隆起48形成在压缩缸45的内壁上。因此，当仅接收挤压构件55的力时，压缩板56被布置在与上隆起47接触的位置。另一方面，当接收将在下文解释的从膨胀室A产生的气体的压力时，压缩板56被布置在气体压力与挤压构件55的力相等的位置。进一步，当气体压力非常高时，压缩板56被布置在与下隆起48接触的位置。

压缩缸45的内壁，即，被辅助喷嘴65以及压缩板56包含的区域形成膨胀室A。膨胀室A能够被电弧接触器产生的电弧的压力所膨胀。如果膨胀室A被气体压力膨胀，压缩板56被气体压力推动。当压缩板56接触下隆起48，膨胀室A具有最大体积。另一方面，当压缩板56接触上隆起47，膨胀室A具有最小体积。

多个气体泄出孔53以朝向下中央侧的倾斜状态形成于气体接收板33正下方的活动杆50处。在压缩板56接触下隆起48的情况下，由于膨胀室A具有最大体积(参照图5a)，膨胀室A内部的气体通过气体泄出孔53被泄出。

将解释根据本发明的实施例的高压气体断路器的操作原理。

所述高压气体断路器在正常状态下处于图3所示的闭合状态。如果诸如短路或过电流的异常电流发生，操作者操作以向下移动活动杆50。当活动杆50被向下移动，被联接至活动杆50的压缩缸45被一起移动。这样，被联接至活动杆50的上端的活动电弧接触器30和被联接至压缩缸45的上端的活动接触器35也被向下移动。如图4所示，活动电弧接触器30与固定电弧接触器20分离。由此，电弧在活动的电弧接触器30和固定电弧接触器20之间产生，并且热气体也在其间产生。此热气体被主喷嘴60扩散以膨胀并且被快速地引入膨胀室A。热气体的膨胀能量作为膨胀室A内部的压力。

随后的过程根据大电流和小电流改变。首先，将解释断开被施加大电流的电路的操作。

参照图5a，当膨胀室A内部的压力的增长比率高时，膨胀室A内部的压力被施加至压缩板56从而压缩挤压构件55。压缩板56被向下移动。在膨胀室A内部的压力足够高以至于被施加至下隆起48上的情况下，膨胀室A具有最大体积。在这种情况下，由于膨胀室A之下的气体泄出孔53处于打开状态，热气体通过气体泄出孔53被泄出。已经从气体泄出孔53被泄出的热气体推动气体扩散隔离部52，使得活动杆50被更快速地向下移动。当活动杆50被移动，主喷嘴60与固定电弧接触器20分离。由此，形成了从膨胀室A的上部经由主喷嘴60的内部被连接至固定电弧接触器20的气流道B。存在于膨胀室A内具有膨胀能量的热气体沿着气流道B被向上喷射。在这种情况下，膨胀室A内部的SF₆被一起喷射以熄灭电弧。气体接收隔离部33帮助热气体朝向主喷嘴60喷射。膨胀室A的最大体积可以是在混合式熄灭方法中的传统的膨胀室的体积。当热气体沿着气流道B被喷射时，一旦膨胀室A内部的压力被减小，压缩板56通过挤压构件55的回复力回到图6所示的接触上隆起47的位置。然后电路断开操作完成。即，在断开被施加大电流的电路的情况下，高压气体断路器从图3的状态，经由图4和图5a的状态，处于图6的状态。

将参照图5b解释断开被施加小电流的电路的操作。

当膨胀室A内部的压力的增长比率低时，膨胀室A内部的压力受到挤压构件55的阻力。由此，压缩板56不移动。当主喷嘴60与固定电弧接触器20分离并且气流道B形成时，存在于膨胀室A内的具有膨胀能量的热气体和SF₆沿着气流道B被喷射，从而熄灭电弧。在这种情况下，当膨胀室A具有最小体积，由于热气体增加，膨胀室A内部的压力被提高。即，能够减小在传统的混合式熄灭方法中断开电流失败的可能性。进一步，热气体的喷射力通过气体接收隔离部33被提高。这能够减少断开电流失败的可能性。即，在断开被施加小电流的电路的情况下，高压气体断路器从图3的状态，经由图4和图5b的状态，处于图6的状态。

前述的实施例和优点仅是示范性的并且不被认为限制了本公开。本教导能够无困难地被实施至其它类型的设备。本描述意图为例证性的，并且不限于所述权利要求的范围。对本领域技术人员来说，许多替换、改进和变化将是显而易见的。此处描述的示范性实施例的特征、结构、方法和其它特性可以通过多种方式结合以获得额外的和/或替换的示范性实施例。

由于本特征可以以几种形式实施而不脱离其特性，还应该理解的是，除非另外说明，以上描述的实施例不被任何前述的细节所限制，而是应该在所附权利要求所限定的范围中被宽泛地考虑，并且因此，落入所述权利要求的界限或等效的界限内的所有的变化和改进因此意图被包括在所附权利要求内。

Claims (5)

1.一种高压气体断路器，其特征在于，所述断路器包括:

固定单元，其包括固定电弧接触器和固定接触器；以及

活动单元，其包括活动电弧接触器和活动接触器，并且其被配置为选择性地接触所述固定单元或与所述固定单元分离，

所述活动单元包括:

固定缸；

压缩缸，其被可滑动地安装在所述固定缸内；

活动杆，其被深入地联接至所述压缩缸，并且被配置为传递操作者的校正力；

挤压构件，其被安装在所述压缩缸的内底部上；以及

压缩板，其被所述挤压构件支撑，并且通过膨胀室的压力在所述压缩缸内上下移动，以及

形成在所述压缩缸的内壁上的上隆起和下隆起，使得当所述压缩板接触所述上隆起时，所述膨胀室具有最小体积，并且当所述压缩板接触所述下隆起时，所述膨胀室具有最大体积，

其中气体接收隔离部在所述活动杆与所述活动电弧接触器之间形成，以用于防止热气体流失。

2.根据权利要求1所述的高压气体断路器，其特征在于，所述挤压构件被配置为压缩弹簧。

3.根据权利要求1所述的高压气体断路器，其特征在于，气体泄出孔形成于所述气体接收隔离部之下，以使得在所述膨胀室内产生的热气体被泄出。

4.根据权利要求1所述的高压气体断路器，其特征在于，空气穿行孔沿长度方向朝向所述压缩缸的下侧形成于活动杆，使得气体通过其流入/流出所述活动杆。

5.根据权利要求4所述的高压气体断路器，其特征在于，气体扩散隔离部被设置在所述空气穿行孔处，使得被引入所述活动杆的气体被泄出至所述空气穿行孔外侧。