CN104335315B - 气体断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明的气体断路器包括：充填有绝缘气体的密闭箱体(100)；断路部(14)，该断路部(14)在该密闭箱体(100)内由相对设置的可动电弧触点(21)和固定电弧触点(20)构成；多个通电部(15)，该多个通电部(15)在密闭箱体(100)内以轴线为中心、在断路部(14)的周围相互隔开间隔进行设置；以及固定侧辅助导体(300)，该固定侧辅助导体(300)设置在收纳有通电部(15)的气体空间(50)、和固定电弧触点(20)侧的气体空间(500)之间，对固定侧辅助导体(300)设置有连通孔(51)，该连通孔(51)设置在各通电部(15)之间，将气体空间(50)和气体空间(500)连通。

Description

气体断路器
技术领域
本发明涉及一种用于发电、变电等电力系统，且采用灭弧性良好的六氟化硫(SF6)等绝缘气体来切断电流的气体断路器。
背景技术
现有的气体断路器采用机械喷气的方式，即，利用操作装置的机械力使充满SF6等绝缘气体的密闭箱体内的部分气体随着开极操作而被压缩并造成压力升高，其被吹向在接触部间产生的电弧进而灭弧。
例如下述专利文献1所示的现有的气体断路器中，在密闭箱体内设置有用于将电流断路的断路部，还设置有呈同心圆状包围断路部的四个通电部。该断路部和各通电部安装于固定侧辅助导体和可动侧辅助导体。通电部的外周部设置有绝缘筒，绝缘筒的一端通过固定侧辅助导体连接到固定侧圆筒导体，绝缘筒的另一端通过可动侧辅助导体连接到可动侧圆筒导体。收纳有各通电部的空间成为由绝缘筒、断路部、固定侧辅助导体和可动侧辅助导体大致封闭的空间，固定侧圆筒导体和可动侧圆筒导体间的气体空间仅通过断路部的电弧发生区域连接。采用上述结构的气体断路器中，通过对可动电弧触点和固定电弧触点进行开关来使触点间产生电弧并吹出气体，从而断开电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2009-59541号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而上述专利文献1所述的现有的气体断路器有以下问题。触点间产生电弧时，高温的热气体从电弧区域流向固定侧圆筒导体和可动侧圆筒导体，该热气体和原本的冷气体混合，造成各圆筒导体内的压力上升。特别是由于在固定侧圆筒导体侧没有可动电弧触点，因而导致热气体会从电弧发生初期起就开始流入，并且，由于在固定侧圆筒导体侧没有驱动可动电弧触点的机构等，因而固定侧圆筒导体侧的气体容量小于可动侧圆筒导体侧的气体容量，上述原因等会导致固定侧圆筒导体侧的气体空间的气体压力急剧升高。并且，在该气体断路器中，如前文所述，通电部的收纳空间成为由固定侧辅助导体等大致封闭的空间，因而固定侧圆筒导体侧的气体容量较小，因此断路部和固定侧圆筒导体侧的气体空间之间的压力差相对较小，在断路部产生的热气体流向固定侧圆筒导体侧的气体空间的流速也变小。因此，来自电弧区域的热气体的排出缓慢，造成了断路性能的下降。若要提高来自电弧区域的热气体的流速，则必须增大固定侧圆筒导体侧的气体空间，因而需要权衡规定的断路性能和密闭箱体小型化之间的关系。因此，现有的气体断路器的问题在于，无法应对满足规定的断路性能并实现密闭箱体小型化的需求。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于获得既能满足规定的断路性能、又能实现密闭箱体小型化的气体断路器。
解决技术问题所采用的技术方案
为解决上述问题并达成目的，本发明的特征在于，包括：密闭箱体，该密闭箱体中充填有绝缘气体；断路部，该断路部在该密闭箱体内由相对设置的可动电弧触点和固定电弧触点构成；多个通电部，该多个通电部在所述密闭箱体内以轴线为中心、在所述断路部的周围相互隔开间隔进行设置；第一壁面，该第一壁面设置在收纳有所述各通电部的第一气体空间、与设置在所述固定电弧触点侧且使得在所述断路部加热的绝缘气体扩散的第二气体空间之间，对所述第一壁面设置有第一连通孔，该第一连通孔设置在所述各通电部之间，并连接所述第一气体空间和所述第二气体空间。
发明效果
根据本发明，通过将固定电弧触点侧的气体空间与其他气体空间连通，因此获得能既满足规定的断路性能、又实现密闭箱体小型化的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的气体断路器的结构的纵向剖视图。
图2是图1所示的II-II线的向视剖视图。
图3是表示本发明的实施方式2所涉及的气体断路器的结构的纵向剖视图。
图4是表示本发明的实施方式3所涉及的气体断路器的结构的纵向剖视图。
图5是表示本发明的实施方式4所涉及的气体断路器的结构的纵向剖视图。
具体实施方式
下面，基于附图详细说明本发明所涉及的气体断路器的实施方式。另外，本实施方式并不对本发明作限定。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的气体断路器的结构的纵向剖视图，是图2所示的A-A线的剖视图。图2是图1所示的II-II线的向视剖视图。
图1所示的密闭箱体100由绝缘筒2、圆筒状的固定侧圆筒导体3、及圆筒状的可动侧圆筒导体4一体构成，上述绝缘筒2例如由环氧树脂等制成，上述圆筒状的固定侧圆筒导体3与绝缘筒2的一端相连接，上述圆筒状的可动侧圆筒导体4与绝缘筒2的另一端相连接，密闭箱体100被SF6等绝缘气体充填。密闭箱体100被支承绝缘物6和支承绝缘物7支承在支承架台5上。支承架台5中设置有操作装置10。在可动侧圆筒导体4的侧面设置有用于使一端与连杆机构12连接、另一端与操作装置10连接的绝缘操作杆11贯通的孔。支承绝缘物7对设有该孔的可动侧圆筒导体4的周边进行绝缘支承。利用该操作装置10通过由绝缘部件构成的绝缘操作杆11、一端设置在密闭箱体100内部的连杆机构12、及连杆机构13来进行开关部1的开关操作。
密闭箱体100中收纳有用于使电流通电或断开的开关部1。开关部1由用于使电流断开的断路部14和用于使额定电流流过的通电部15构成。断路部14包括：固定侧辅助导体300，该固定侧辅助导体300与固定侧圆筒导体3相连接；固定电弧触点20，该固定电弧触点20与该固定侧辅助导体300电连接；以及可动电弧触点21，该可动电弧触点21与该固定电弧触点20在同一轴线上相对。
该可动电弧触点21能与固定电弧触点20在轴线上连接、断开，并通过杆触点22与可动侧圆筒导体4上连接的可动侧辅助导体400电连接。可动电弧触点21的一端与连杆机构12连接，可动电弧触点21经由连杆机构12和绝缘操作杆11通过操作装置10而在轴线方向上进行直线往返移动。另外，可动电弧触点21与连杆机构13相连接，可动通电触点24通过连杆机构13与可动电弧触点21的动作相联动而在轴线方向上进行往返移动。
通电部15包括：可动侧圆筒导体401；固定侧辅助导体300；与固定侧辅助导体300电连接的固定通电触点23；以及与固定通电触点23相对的筒状的可动通电触点24。通电部15设置在气体空间50内，该气体空间50由绝缘筒2、固定侧辅助导体300、可动侧辅助导体400、以及沿固定电弧触点20的外周面延伸到可动侧辅助导体400的绝缘部件28包围形成。
可动通电触点24的一端(固定通电触点23侧的端部)成开口状态，该端部嵌入固定通电触点23而处于接触状态。可动通电触点24的另一端(与固定通电触点23侧的端部相反侧的端部)设置有圆板状的端板，该端板固定有与连杆机构13连结的活塞杆221。与可动电弧触点21的往返移动对应，活塞杆221也朝相同方向进行往返移动，从而可动通电触点24和固定通电触点23连接、断开。
可动侧辅助导体400与可动侧圆筒导体401连接，可动通电触点24通过环状触点(未图示)与可动侧圆筒导体401电接触并可滑动连接。机械喷气室26由可动侧辅助导体400、可动侧圆筒导体401和可动通电触点24形成，其容积伴随着可动通电触点24和固定通电触点23之间的开关动作而发生变化。
与固定侧辅助导体300相连接的绝缘部件28沿着固定电弧触点20的外周面向可动侧延伸。此外，与可动侧辅助导体400连接的绝缘喷嘴27向固定侧延伸。机械喷气室26通过由绝缘喷嘴27和绝缘部件28形成的喷出流路29而在固定电弧触点20和可动电弧触点21分离时，与产生电弧的电弧发生区域连通。
图2中，气体空间50内设置有四个通电部15，这些通电部15以包围断路部14的方式而在同心圆上例如相互隔开相等间隔地进行设置。具体来说，各通电部15设置成使通电部15的轴线和断路部14的轴线平行，配置在以断路部14的轴线为中心的规定半径的同心圆上，并且相互隔开间隔例如以相等间隔进行设置。四个通电部15与断路部14电连接，可动通电触点24与固定通电触点23在轴线上可连接、断开。固定侧辅助导体300上设有连通孔51，该连通孔51连通固定侧圆筒导体3侧的气体空间500和气体空间50，该连通孔51例如形成在各通电部15间。
接下来，对电流断开时的动作进行说明。通过断路动作，断路部14的电弧发生区域产生电弧，由该电弧产生的高温热气体最先通过固定电弧触点20的内径侧并流入气体空间500。在气体空间500中，存在于气体空间500的气体和来自断路部14的热气体混合，因而气体空间500内的压力上升，但该混合气体的一部分会通过连通孔51流入气体空间50。
由于连通孔51设置在各通电部15之间，因此从连通孔51流入气体空间50的气体不直接接触可动通电触点24、固定通电触点23及机械喷气室等。并且，由于连通孔51将气体空间500和气体空间50相连接，因而气体空间500相对扩大，断路部14附近的气体压力和气体空间500的气体压力间的压力差相对变大。若气体的压力差增大则气体流速加快，因此断路部14中产生的热气体向气体空间500的流动速度变快。因此，来自电弧区域的热气体的排出得到加快，断路性能也能得到提高。由此，能在满足规定断路性能的同时实现密闭箱体100的小型化。
进一步，在可动电弧触点21向图左方移动时，通向可动侧圆筒导体4侧的气体空间600的气体流路扩大，因此电弧发生区域的气体压力下降，成为高压的绝缘气体被吹向电弧。由此电弧被灭弧，断开了电流。
另外，实施方式1中，通电部15设置有四个，但通电部15的个数不限定为四个。并且，实施方式1中，各通电部15以包围断路部14的方式相互隔开相等间隔地配置在同心圆上，但各通电部15的设置间隔不限定为等间隔，不等间隔也可。
根据上述说明的实施方式1的气体断路器，包括：密闭箱体100，该密闭箱体100中充填有绝缘气体；断路部14，该断路部14在该密闭箱体100内由相对设置的可动电弧触点21和固定电弧触点20构成；多个通电部15，该多个该通电部15在密闭箱体100内以轴线为中心，相互隔开间隔地配置在断路部14的周围；以及第一壁面(固定侧辅助导体300)，该第一壁面设置在收纳有通电部15的第一气体空间(空间50)、与设置于固定电弧触点20侧且使在断路部14中加热的绝缘气体扩散的第二气体空间(空间500)之间，对固定侧辅助导体300设置第一连通孔(连通孔51)，该第一连通孔设置在各通电部15间并连通气体空间50和气体空间500，因此固定侧圆筒导体3侧的气体空间500与气体空间50相连，气体空间500的气体容量相对增大。因此，断路部14附近的气体压力和气体空间500的气体压力的压力差增大，断路部14中产生的热气体的流速升高。结果是，既能满足规定的断路性能又能实现密闭箱体100的小型化，能实现密闭箱体100的容积的减小并能实现耐久性的提高。
实施方式2
实施方式1中，固定侧辅助导体300上设有连通孔51，但在实施方式2中，可动侧辅助导体400上也设有连通孔53。实施方式2特有结构以外的结构都与实施方式1相同，产生相同的作用。以下对与实施方式1相同的部分附加相同的标号并省略说明，此处只对不同的部分进行说明。
图3是表示本发明的实施方式2所涉及的气体断路器的结构的纵向剖视图。与实施方式1中的不同点是，在可动侧辅助导体400上的与连通孔51大致相对的位置设置了连通孔53。
接下来，对电流断开时的动作进行说明。在因断路动作而在断路部14的电弧发生领域产生电弧时，该电弧产生的高温热气体流入气体空间500，在气体空间500中，存在于气体空间500的气体和来自断路部14的热气体混合，气体空间500内的压力上升，但是该混合气体中的部分气体通过连通孔51流入气体空间50。实施方式2的气体断路器中，利用连通孔51和连通孔53来连通气体空间500、气体空间50、和可动侧圆筒导体4侧的气体空间600，因此气体空间500与实施方式1相比相对扩大，断路部14附近的气体压力和气体空间500的气体压力的压力差更进一步增大。所以，断路部14中产生的热气体流向气体空间500的速度较实施方式1进一步加快。因此，来自电弧区域的热气体的排出进一步加快，断路性能也能进一步得到提高。因此，能比实施方式1进一步实现密闭箱体100的小型化。
而且，在可动电弧触点21向图左方移动时，通向可动侧圆筒导体4侧的气体空间600的气体流路扩大，因此，电弧发生区域的气体压力下降，成为高压的绝缘气体被吹向电弧。由此电弧被灭弧，电流断开。
根据以上说明的实施方式2的气体断路器，具有第二壁面(可动侧辅助导体400)，该第二壁面隔绝了气体空间50和可动电弧触点21侧的第三气体空间(气体空间600)，可动侧辅助导体400上设置有第二连通孔(连通孔53)，该第二连通孔连通气体空间50和气体空间600，因此气体空间500、气体空间50、和可动侧圆筒导体4侧的气体空间600连通，使气体空间500的气体容量与实施方式1相比更大。因此，断路部14中产生的热气体的流速可进一步提高。其结果是，能进一步减小密闭箱体100的容量并进一步提高其耐久性。
实施方式3
实施方式2中，在可动侧辅助导体400上设有连通孔53，而实施方式3中，以与连通孔51相连通的方式设置有管52。实施方式3特有结构以外的结构都与实施方式2相同，产生相同的作用。以下对与实施方式1、2相同的部分附加相同的标号并省略说明，此处只对不同的部分进行说明。
图4是表示本发明的实施方式3所涉及的气体断路器的结构的纵向剖视图。与实施方式2的不同点是，以其长度比气体空间50的轴向长度要短且与连通孔51相连通的方式，在固定侧辅助导体300的通电部侧面300a上设置有管52。该管52形成为直径例如比连通孔51的直径更大的圆筒。
接下来，对电流断开时的动作进行说明。在因断路动作而在断路部14的电弧发生领域产生电弧时，该电弧产生的高温热气体流入气体空间500，在气体空间500，存在于气体空间500的气体和来自断路部14的热气体混合，气体空间500内的压力上升，但该混合气体中的部分气体会通过连通孔51流入管52。实施方式3的气体断路器中，利用连通孔51和连通孔53来连通气体空间500、气体空间50、和可动侧圆筒导体4侧的气体空间600，因此气体空间500与实施方式1相比相对扩大，断路部14附近的气体压力和气体空间500的气体压力的压力差更进一步增大。因此，断路部14中产生的热气体流向气体空间500的速度比实施方式1要快。因此，来自电弧区域的热气体的排出进一步加快，断路性能进一步得到提高。因此比实施方式1能进一步实现密闭箱体100的小型化。
另外，由于设置了管52，因此流入管52的气体被调整为朝着连通孔53大致直线前进，并从管52的开口端52a排出。并且，从开口端52a排出气体的大部分会通过连通孔53流入气体空间600。因此，能减小从气体空间500流入管52的气体接触到通电部15的可能性，能减小气体中含有的杂质对通电部15的通电触点(可动通电触点24和固定通电触点23)以及机械喷气室造成损伤的风险。
而且，在可动电弧触点21向图左方移动时，通向可动侧圆筒导体4侧的气体空间500的气体流路扩大，因此电弧发生区域的气体压力下降，成为高压的绝缘气体被吹向电弧。由此电弧被灭弧，电流断开。
根据上述说明的实施方式3的气体断路器，具有以其长度较气体空间50的轴向长度要短且和连通孔51相连通的方式设置在固定侧辅助导体300上的气体通流管(管52)，因此能获得与实施方式2相同的效果，而且能减小从气体空间500流入管52的气体接触到通电部15的风险，并能降低对通电部15的通电触点和机械喷气室造成损伤的风险。
实施方式4
实施方式3中，以与连通孔51相连通的方式设置管52，而实施方式4中，以不仅与连通孔51相连通、还与连通孔53连通的方式设置管52-1。实施方式4特有结构以外的结构都与实施方式3相同，产生相同的作用。以下对与实施方式1～3相同的部分附加相同的标号并省略说明，此处只对不同的部分进行说明。
图5是表示本发明的实施方式4所涉及的气体断路器的结构的纵向剖视图。与实施方式3的不同点是，管52-1比实施方式3形成得更长，而且管52-1的一端以与连通孔51相连通的方式设置在固定侧辅助导体300的通电部侧面300a，管52-1的另一端以与连通孔53相连通的方式设置于可动侧辅助导体400的通电部侧面400a。该管52-1形成为直径例如比连通孔51和连通孔53的直径更大的圆筒。
接下来，对电流断开时的动作进行说明。在因断路动作而在断路部14的电弧发生领域产生电弧时，该电弧产生的高温热气体流入气体空间500，在气体空间500，存在于气体空间500的气体和来自断路部14的热气体混合，气体空间500内的压力上升，但是该混合气体中的部分气体会通过连通孔51流入管52-1。实施方式4的气体断路器中，由于通过连通孔51、管52-1、和连通孔53来连接气体空间500和气体空间600，因此气体空间500与实施方式1相比相对扩大，断路部14附近的气体压力和气体空间500的气体压力的压力差更进一步增大。因此，断路部14中产生的热气体流向气体空间500的速度较实施方式1相比更快。因此，来自电弧区域的热气体的排出进一步加快，断路性能也得以进一步提高。因此比实施方式1能进一步实现密闭箱体100的小型化。
另外，由于设置了管52-1，因此从气体空间500流入管52-1的气体不会接触通电部15，能比实施方式3进一步降低气体中含有的杂质对通电部15的通电触点和机械喷气室造成损伤的风险。
而且在可动电弧触点21向图左方移动时，通向可动侧圆筒导体4侧的气体空间500的气体流路扩大，因此电弧发生区域的气体压力下降，成为高压的绝缘气体被吹向电弧。由此电弧被灭弧，电流断开。
根据上述说明的实施方式4的气体断路器，设置有管52-1，该管52-1的一端以与连通孔51相连通的方式设置于固定侧辅助导体300，另一端以与连通孔53相连通的方式设置于可动侧辅助导体400，因此，能使气体空间500与实施方式1相比扩大，并能相比实施方式3进一步降低对通电部15的通电触点等造成损伤的风险。
另外，本发明的实施方式所涉及的气体断路器仅是本发明的内容的一个例子，当然也可再和其它现有技术进行组合，还可在不偏离本发明主旨的范围内，进行省略部分等变更来构成。
工业上的实用性
如上文所述，本发明适用于气体断路器，特别适用于既能满足规定的断路性能又能实现密闭箱体的小型化的发明。
标号说明
1 开关部
2 绝缘筒
3 固定侧圆筒导体
4 可动侧圆筒导体
4 支承架台
6、7 支承绝缘物
10 操作装置
11 绝缘操作杆
12、13 连杆机构
14 断路部
15 通电部
20 固定电弧触点
21 可动电弧触点
22 杆触点
23 固定通电触点
24 可动通电触点
26 机械喷气室
27 绝缘喷嘴
28 绝缘部件
29 喷出流路
50 气体空间(第一气体空间)
51 连通孔(第一连通孔)
53 连通孔(第二连通孔)
52,52-1 管(气体通流管)
52a 开口端
100 密闭箱体
221 活塞杆
300 固定侧辅助导体(第一壁面)
300a、400a 通电部侧面
400 可动侧辅助导体(第二壁面)
401 可动侧圆筒导体
500 气体空间(第二气体空间)
600 气体空间(第三气体空间)

Claims (4)

1.一种气体断路器，其特征在于，包括：
密闭箱体，该密闭箱体中充填有绝缘气体；
断路部，该断路部在该密闭箱体内由相对设置的可动电弧触点和固定电弧触点构成；
多个通电部，该多个通电部在所述密闭箱体内以轴线为中心、在所述断路部的周围相互隔开间隔进行设置；以及
第一壁面，该第一壁面设置在收纳有各所述通电部的第一气体空间、与设置在所述固定电弧触点侧且使得在所述断路部加热的绝缘气体扩散的第二气体空间之间，
对所述第一壁面设置有第一连通孔，该第一连通孔设置在各所述通电部之间，将所述第一气体空间和所述第二气体空间连通。
2.如权利要求1所述的气体断路器，其特征在于，
包括第二壁面，该第二壁面将所述第一气体空间和所述可动电弧触点侧的第三气体空间隔开，
对所述第二壁面设置有第二连通孔，该第二连通孔将所述第一气体空间和所述第三气体空间连通。
3.如权利要求2所述的气体断路器，其特征在于，
具有气体通流管，该气体通流管以其长度形成得比所述第一气体空间的轴向长度要短、且与所述第一连通孔相连通的方式设置于所述第一壁面。
4.如权利要求2所述的气体断路器，其特征在于，
具有气体通流管，该气体通流管的一端以与所述第一连通孔相连通的方式设置于所述第一壁面，另一端以与所述第二连通孔相连通的方式设置于所述第二壁面。
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