CN104362034B - 一种开关罐体及使用该开关罐体的灭弧室、高压开关装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关罐体及使用该开关罐体的灭弧室、高压开关装置。灭弧室中开关罐体的内壁面上喷涂包覆的绝缘涂层，以使得接电主体处于固体绝缘套内，且固体绝缘套将隔设在吹出侧的出气部位和开关罐体的内壁面之间，而固体绝缘套的内壁面为用于阻挡吹出侧喷出的绝缘气体而使喷出的绝缘气体折流换向的折流面。在使用时，从动接电端的喷口喷射出的绝缘气体对断口中的高压电弧灭弧后，从接电主体上的吹出侧喷出，此时绝缘气体不但流速和温度依然较高，而且将夹杂着一些金属粉尘和电离分解物，此时高温高速的混合气体将碰撞在固定固体绝缘套的折流面上，从而避免从吹出侧喷出的混合气体对开关罐体的内壁面的冲击侵蚀。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关罐体及使用该开关罐体的灭弧室、高压开关装置。
背景技术
目前,在开关设备中常用绝缘方式分为气体绝缘和固定绝缘，气体绝缘的方式是在灭弧室中充入六氟化硫气体、氮气等，固体绝缘的方式是在灭弧室内设置聚四氟乙烯、电瓷材料、玻璃纤维布、树脂材料等，而在金属封闭开关设备的对地绝缘上普遍采用气体绝缘的方式，其优点是气体的形态不固定，尤其是采用吹气灭弧的开关设备，气体绝缘更是起到灭弧的作用。但无论气体绝缘采用六氟化硫气体还是氮气，其绝缘强度都低于固定绝缘中的固定绝缘材质，而绝缘气体的绝缘性能又会受到金属封闭开关设备的开关罐体内气温、压力、元件烧蚀的变化影响，致使金属封闭开关设备在同等电压等级下采用气体绝缘的开关罐体比采用敞开式开关设备的开关罐体外径大。
当金属封闭开关设备进行开断动作时，从灭弧室的动接电端向静接电端喷放绝缘气体，绝缘气体将吹灭静弧触头和动弧触头之间的电弧，并流经静触头座内的冷却通道——静触头座外周上的开口式的出风侧或流经静弧触头的表面——静弧触头外周上的敞开式的出风侧，直接喷射在开关罐体的内壁面上进行折流。但因动、静连接端之间高温电弧会加热绝缘气体，使得绝缘气体的压力上升，绝缘能力下降，而灭弧室的动接电端利用机械方式制造压力差或者利用灭弧室自身压力差进行灭弧，同时将高温绝缘气体吹向灭弧室的静接电端进行冷却，所以在高温绝缘气体冷却的过程中，气体会烧蚀灭弧室的静接电端的元件，以在静接电端的气流通道内产生一定量的金属粉尘和电离分解物，这部分粉尘和分解物以及未彻底冷却的绝缘气体将从静接电端上的出风侧直接喷吹到开关罐体的内壁面上，夹杂在绝缘气体中的粉尘和分解物会烧灼并侵蚀开关罐体的罐壁，以致开关罐体的内壁面凹凸不平，重则将引起灭弧室对地击穿或者放电，所以气体绝缘金属封闭开关设备通常需要通过延长灭弧室静端气流通道来降低绝缘气体温度。
但要在有限的空间内延长气流通道的话，只能在灭弧室的静接电端内的冷却通道增加折流板，可是折流板的作用也是有限的，当气体绝缘金属封闭开关设备的开关罐体内径缩小到一定程度时，对地绝缘将变得十分敏感，只要有一点绝缘性能的降低，就会导致对地放电或者击穿，此时有无折流板对整个灭弧室的绝缘性能将影响不大。
而随着社会的进步，人口密度的不断增加，现代社会对空间的利用率的要求也随之提高，以致市场对金属封闭开关设备的外形尺寸减小的需求越来越高，如电网招标要求中，252kV三相分相金属封闭开关设备的宽度已经从最初的2300mm降至1500mm，例如以六氟化硫气体为绝缘介质的断路器，如果灭弧室的自身直径不缩小，金属封闭开关设备的开关罐体直径已经降到一个极限，如果进一步缩小开关罐体直径，只有增加开关罐体内绝缘气体压力，但这种方法不仅浪费气体，而且还对金属封闭开关设备的安全有影响，毕竟提高设计压力，不仅要增加材料成本，而且还需要更高等级的专业资格认证。
发明内容
本发明的目的是提供一种避免内壁面被高温的绝缘气体冲击灼伤的高压开关灭弧室的开关罐体，同时还提供了一种使用该开关罐体的灭弧室及使用该灭弧室的高压开关装置。
为了实现以上目的，本发明中开关罐体的技术方案如下：
开关罐体，包括用于容纳动、静接电端相对装配而成的接电主体的管套状的罐体本体，罐体本体的内壁面上喷涂包覆有绝缘涂层，绝缘涂层内装配有用于隔设在接电主体的外周面和罐体本体的内壁面之间的固体绝缘套，固体绝缘套的内壁面为用于阻隔从接电主体的吹出侧喷防出的绝缘气体并折流换向的折流面，固体绝缘套的外壁面为与绝缘涂层配合的装配面。
固体绝缘套的内壁的耐热等级不低于C级。
固体绝缘套的绝缘等级高于绝缘涂层的绝缘等级。
罐体本体的内壁面上凸设有挡止在固体绝缘套两端的限位台阶。
固体绝缘套的套壁上开设有沿轴向延伸的接缝，接缝贯通固体绝缘套的两端的环端面。
本发明的灭弧室的技术方案如下：
灭弧室，包括开关罐体，开关罐体的罐体本体为管套状，罐体本体内设有由动、静接电端相对装配而成的接电主体，接电主体的外周上设有供灭弧后的绝缘气体吹向罐体本体的内壁面的敞开式或开口式的吹出侧，罐体本体的内壁面上喷涂包覆有围绕在接电主体外围的绝缘涂层，绝缘涂层内装配有隔设在接电主体的外周面和罐体本体的内壁面之间的固体绝缘套，固体绝缘套的内壁面为用于阻隔从吹出侧喷防出的绝缘气体并折流换向的折流面，固体绝缘套的外壁面为与罐体本体的内壁面配合的装配面。
固体绝缘套的绝缘等级高于绝缘涂层的绝缘等级。
固体绝缘套和/或绝缘涂层的两端从接电主体的两端伸出。
罐体本体的内壁面上凸设有挡止在固体绝缘套两端的限位台阶。
本发明的高压开关装置的技术方案如下：
高压开关装置，包括灭弧室及其上传动连接的操动机构，灭弧室包括开关罐体，开关罐体的罐体本体为管套状，罐体本体内设有由动、静接电端相对装配而成的接电主体，接电主体的外周上设有供灭弧后的绝缘气体吹向罐体本体的内壁面的敞开式或开口式的吹出侧，罐体本体的内壁面上喷涂包覆有围绕在接电主体外围的绝缘涂层，绝缘涂层内装配有隔设在接电主体的外周面和罐体本体的内壁面之间的固体绝缘套，固体绝缘套的内壁面为用于阻隔从吹出侧喷防出的绝缘气体并折流换向的折流面，固体绝缘套的外壁面为与罐体本体的内壁面配合的装配面。
本发明中固体绝缘套的外壁面与开关罐体的内壁面上喷涂包覆的绝缘涂层配合实现定位，以使得接电主体处于固体绝缘套内，且固体绝缘套将隔设在吹出侧的出气部位和开关罐体的内壁面之间，而固体绝缘套的内壁面为用于阻挡吹出侧喷出的绝缘气体而使喷出的绝缘气体折流换向的折流面。在使用时，从动接电端的喷口喷射出的绝缘气体对断口中的高压电弧灭弧后，从接电主体上的吹出侧喷出，此时绝缘气体不但流速和温度依然较高，而且将夹杂着一些金属粉尘和电离分解物，此时高温高速的混合气体将碰撞在固定固体绝缘套的折流面上，该折流面将会对风力强劲的混合气体起到遏制的作用，以通过碰撞作用使得混合气体的能量得以释放，从而避免从吹出侧喷出的混合气体对开关罐体的内壁面的冲击侵蚀。同时，固体绝缘套不但能够加强灭弧室内的绝缘强度，而且在混合气体不断碰撞固体绝缘套的折流面的情况下，即使折流面变得凹凸不平，也会因开关罐体的内壁面保持完整而使得所处部位的电场保持稳定，从而避免了接电主体在吹出侧出现电场变化所引起的开关罐体的罐壁被击穿的问题。另外，绝缘涂层在固体绝缘套的外围起到二重保护作用，避免固体绝缘套在出现破损时，避免开关罐体的罐壁直接被电弧击穿，从而进一步加强了灭弧室的绝缘性能。
进一步的，固体绝缘套的绝缘等级高于绝缘涂层的绝缘等级，以利用不同材质的电介质的不同来制造电容而改善接电主体外围的电场。
附图说明
图1是本发明的高压开关装置的实施例中灭弧室的结构示意图。
具体实施方式
本发明中高压开关装置的实施例：如图1所示，该高压开关装置是一种高压断路器，包括灭弧室及其上传动连接的操动机构，操动机构的结构属于现有技术，灭弧室主要由开关罐体、动接电端2和静接电端4构成。开关罐体又是由罐体本体3和固体绝缘套5构成，罐体本体3为沿左右方向延伸的管套体，动接电端2和静接电端4在罐体本体3内左右相对的同轴设置而形成左右延伸的接电主体，并在静接电端4的外壁面的底侧位置处开设有开口朝下的孔口式的吹出侧6。固体绝缘套5套装在接电主体的外周上，固体绝缘套5的两端从接电的两端伸出，固体绝缘套5的内壁面为折流面，固体绝缘套5的外壁面和罐体本体3的内壁面间隙配合，并在固体绝缘套5的外壁面和罐体本体3的内壁面之间设有绝缘涂层7，该绝缘涂层7喷涂包覆在罐体本体3的内壁面上，以使得固体绝缘套5通过胀紧在绝缘涂层7上的方式实现与罐体本体3的罐壁的定位固连。
固体绝缘套5的左右两端从静接电端4的左右两侧伸出，固体绝缘套5的套壁上开设有沿轴向延伸的接缝10，该接缝10贯穿固体绝缘套5的两端的环端面而使固体绝缘套为C形套体，以在将固体绝缘套5装入罐体本体3时，可先将接缝10两侧的对接壁错开，待固体绝缘套5完全进入罐体本体3的两法兰接口之间后，再将固体绝缘套5的接缝10两侧的对接壁对接在一起，使得固体绝缘套5胀紧装配在绝缘涂层7上。
罐体本体3的两端口上分别设置有内法兰8，内法兰8在罐体本体的内壁面上形成凸起的限位环，该限位环挡止在固体绝缘套5的两端端面位置处，以阻止固体绝缘套5从罐体本体3的两端脱出，且内法兰使得罐体本体3的端口为限位缩口。罐体本体3为金属开关罐体3，罐体本体3的顶部设有分别连接动接电端2的动端出线孔和连接静接电端4的静端出线孔，动端出线孔和静端出线孔上分别法兰连接有绝缘盆子1，并在固体绝缘套5的顶部开设有供静接线端4的接线结构穿出的穿孔，该穿孔的孔径和静端出线孔的孔径一致。
固体绝缘套5除采用聚四氟乙烯材质外，也可以采用陶瓷材质等高温绝缘材料，此类材料在遇到高温热气流后，不会因为温度的变化而降低绝缘性能，且固体绝缘套5也可以是多层材质复合而成，其目的是利用不同材质的电介质的不同来制造电容而改善静接电端4外围的电场，但固体绝缘套5的折流面必须是耐高温绝缘材料，即折流面所处层的耐热等级不低于C级。静接电端4外围的绝缘气体会在高温电弧加热而出现绝缘性能降低的情况，而固体绝缘套5的折流面覆盖在静接电端4的出气侧下方，以使从静接电端4排出的热气流将被固体绝缘套5的折流面而阻挡，避免夹杂有金属粉尘和电离分解物的高温绝缘气体直接喷射在罐体本体3的内壁面上。在设定固体绝缘套5的厚度时，由于固体绝缘套5的绝缘强度取决于其材质和厚度，为此特设定以下步骤来计算固体绝缘套5的厚度：
计算方式一：1、按照绝缘气体在热气流的影响下，完全失去绝缘能力为计算依据；
2、通过计算或者试验方式，获知灭弧室在未加装固体绝缘套5前，灭弧室能通过对地雷电和工频绝缘试验的最低绝缘距离；
3、依据步骤2中的最低绝缘距离，计算出罐体本体3内需要的固体绝缘套5的厚度，但由于固体绝缘材质的绝缘强度不同，所以依据步骤2中绝缘距离所计算出的固体绝缘套5的厚度会随着材质的不同而发生改变。
计算方式二：1、通过计算或者试验方式，获知灭弧室在未加装绝缘耐烧蚀层前，灭弧室能通过型式试验的绝缘距离；
2、依据步骤1中最低绝缘距离，与方式一中未加装绝缘耐烧蚀层的最低绝缘距离，进行比较，计算出断路器内需要的固体绝缘套5的厚度。
因此通过方式二可以最大限度缩小罐体本体3的直径。
因为所有固体绝缘材料依据生产工艺不同，自身绝缘强度也有很大变化，所以本实施例只规定一些常见固体绝缘材料的参考数值，假设，六氟化硫的绝缘强度为1，根据计算和试验，环氧树脂的绝缘强度是4-6，硫化硅橡胶的绝缘强度是3-4，聚四氟的绝缘强度是2-3，瓷质绝缘材料的绝缘强度是5-7。
在组装该灭弧室时，可在固体绝缘套5卷曲的状态下，从罐体本体3的两端口中任一个装入，并在固体绝缘套5装入后再展开，使得固体绝缘套5胀紧在绝缘涂层7上，在固体绝缘套5装配好后，再将动接电端2和静接电端4装配在罐体本体3内，并通过端盖9和绝缘盆子1实现灭弧室的封装。
在上述实施例中，固体绝缘套胀紧装配在绝缘涂层上，在其他实施中，固体绝缘套也可以通过粘结层粘结在绝缘涂层上。
在上述实施例中，静接电端上的吹出侧为处于其底侧部位的孔口，在其他实施中，该吹出侧也可以是静触头的外周敞开空间或者静接电端上开设的槽口形式的开口等。
在上述实施例中，在罐体本体两端通过内法兰挡止固体绝缘套，在其他实施例中，该内法兰在罐体本体的内壁面上形成的限位环式的限位台阶也可以通过罐体本体的内壁面上凸设的凸块状、半环形等形式的限位台阶代替。另外，限位台阶也可以去除，以通过固体绝缘套和罐体本体的周面配合来实现定位。
本发明中灭弧室的实施例：本实施例中灭弧室的结构与上述实施中灭弧室的结构相同，因此不再赘述。
本发明中开关罐体的实施例：本实施例中开关罐体的结构与上述实施例中开关罐体的结构相同，因此不再赘述。
Claims (7)
1.开关罐体，包括用于容纳动、静接电端相对装配而成的接电主体的管套状的罐体本体，其特征在于，罐体本体的内壁面上喷涂包覆有绝缘涂层，绝缘涂层内装配有用于隔设在接电主体的外周面和罐体本体的内壁面之间的固体绝缘套，固体绝缘套的内壁面为用于阻隔从接电主体的吹出侧喷放 出的绝缘气体并折流换向的折流面，固体绝缘套的外壁面为与绝缘涂层配合的装配面，固体绝缘套的套壁上开设有沿轴向延伸的接缝，接缝贯通固体绝缘套的两端的环端面，固体绝缘套的绝缘等级高于绝缘涂层的绝缘等级。
2.根据权利要求1所述的开关罐体，其特征在于，固体绝缘套的内壁的耐热等级不低于C级。
3.根据权利要求1或2所述的开关罐体，其特征在于，罐体本体的内壁面上凸设有挡止在固体绝缘套两端的限位台阶。
4.灭弧室，包括开关罐体，开关罐体的罐体本体为管套状，罐体本体内设有由动、静接电端相对装配而成的接电主体，接电主体的外周上设有供灭弧后的绝缘气体吹向罐体本体的内壁面的敞开式或开口式的吹出侧，其特征在于，罐体本体的内壁面上喷涂包覆有围绕在接电主体外围的绝缘涂层，绝缘涂层内装配有隔设在接电主体的外周面和罐体本体的内壁面之间的固体绝缘套，固体绝缘套的内壁面为用于阻隔从吹出侧喷放 出的绝缘气体并折流换向的折流面，固体绝缘套的外壁面为与绝缘涂层的内壁面配合的装配面，固体绝缘套的套壁上开设有沿轴向延伸的接缝，接缝贯通固体绝缘套的两端的环端面，固体绝缘套的绝缘等级高于绝缘涂层的绝缘等级。
5.根据权利要求4所述的灭弧室，其特征在于，固体绝缘套和/或绝缘涂层的两端从接电主体的两端伸出。
6.根据权利要求4或5所述的灭弧室，其特征在于，罐体本体的内壁面上凸设有挡止在固体绝缘套两端的限位台阶。
7.高压开关装置，包括灭弧室及其上传动连接的操动机构，灭弧室包括开关罐体，开关罐体的罐体本体为管套状，罐体本体内设有由动、静接电端相对装配而成的接电主体，接电主体的外周上设有供灭弧后的绝缘气体吹向罐体本体的内壁面的敞开式或开口式的吹出侧，其特征在于，罐体本体的内壁面上喷涂包覆有围绕在接电主体外围的绝缘涂层，绝缘涂层内装配有隔设在接电主体的外周面和罐体本体的内壁面之间的固体绝缘套，固体绝缘套的内壁面为用于阻隔从吹出侧喷放 出的绝缘气体并折流换向的折流面，固体绝缘套的外壁面为与绝缘涂层的内壁面配合的装配面，固体绝缘套的套壁上开设有沿轴向延伸的接缝，接缝贯通固体绝缘套的两端的环端面，固体绝缘套的绝缘等级高于绝缘涂层的绝缘等级。
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