CN105448591B - 吸气式灭弧的动触头装置及使用该装置的接地开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种吸气式灭弧的动触头装置及使用该动触头装置的接地开关，动触头装置包括气缸，气缸中装配有活塞，活塞下侧设有随活塞同步移动的管状的动弧触头，活塞带着动弧触头向上移动时实现分闸灭弧，动弧触头上设有吸气孔，活塞与所述气缸内壁滑动密封装配，所述活塞上设有用于在活塞向下移动时供吸气腔中的气体向上排出的排气孔，排气孔中设有用于在活塞向上移动时防止经排气孔向吸气腔中进气、在活塞向下移动时可使吸气腔中的气体经排气孔向上排出的通断阀结构。在活塞向下移动时，吸气腔中的气体可经排气孔向上排出不影响活塞下行。当活塞上行时，外界的气体不会经排气孔进入吸气腔中，增强灭弧气流强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸气式灭弧的动触头装置及使用该动触头装置的接地开关。
背景技术
随着电力建设的发展，电网在不断扩大，容量也在不断增加，为了减少输电走廊占地，同塔双回线平行架空高压输电线路日渐增多，在这种输电线路中使用的高压接地开关要求具有开合感应电流的能力，开合感应电流成为接地开关的一种特殊工况。随着同塔双回线的普及和电压等级的升高，对接地开关开合感应电流的能力要求越来越普遍，也越来越高。近年来，我国对于接地开关开合感应电流能力的问题也越来越重视，国内制造厂家开发的产品也在努力提高感应电流的开合能力，满足电网的发展需要。
较高的开合感应电流要求接地开关在分闸断开电流时，电压过大容易在动静触头之间产生电弧，电弧不仅会对触头造成破坏，也会延长电流断开时间。目前，根据灭弧原理，存在压气灭弧和吸气灭弧两种方式。压气灭弧方式中，在动静触头分离时，气缸内的气体被压缩，在动静触头分离瞬间从喷口喷出，高速流动的SF6气体一方面吹走了电弧的热量、产生的分解物和金属颗粒，另一方面，新鲜的SF6气体置换了电弧燃烧形成的高温、混浊气体，以便于电流过零熄弧后在断开间迅速建立绝缘。但这种压气灭弧方式所需部件结构较为复杂，且需要配备较大功率的机构提供能量，特别不适于开端小容量电流。吸气灭弧的方式如授权公告号为CN201689826U的中国实用新型专利中所公开的吸气式灭弧室，包括相互配合的静触头和动触头，动触头包括管状的动弧触头和气缸，气缸中往复移动装配有活塞，活塞与动弧触头连接，动弧触头具有穿出气缸并与气缸滑动装配的穿出侧壁上设有吸气孔。吸气式灭弧室在使用时，在进行分闸操作时，活塞带着动弧触头向着与静触头分闸的方向移动，随着活塞的移动，活塞与气缸头部围城的吸气室内部空间变大，形成负压，动弧触头上的吸气孔随着动弧触头的移动进入气缸中，使气缸的吸气室通过动弧触头的管腔与外部连通，外部气流在压力差的推动下沿动弧触头的管腔进入吸气室内，并在动弧触头的末端开口处形成气流，带走电弧热量和金属颗粒，并使外部地位、洁净的SF6气体填充至动弧触头的末端开口处，实现灭弧，这种吸气灭弧方式所需结构较为简单，使用较为方便，得以广泛应用。
但上述吸气式灭弧室在实际使用过程中存在问题，为避免活塞与气缸头部所形成的腔体呈完全密封而额外增加合闸阻力，在活塞与气缸内壁之间留有透气间隙，在合闸时，可以降低对应腔体的气压。但这些透气间隙影响活塞与气缸头部所形成的吸气室腔体的密封性能，导致在活塞带着动弧触头朝着分闸方向移动时所形成的负压压差较小，由压差所形成的气流也相对较小，不适合对较高电压的电弧进行灭弧，影响吸气式灭弧方式的推广应用。
发明内容
本发明提供一种吸气式灭弧的动触头装置，以解决现有技术中的吸气式灭弧中的活塞和气缸内壁之间设置透气间隙导致在活塞带着动弧触头朝着分闸方向移动时所形成的负压压差较小的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述动触头装置的接地开关。
本发明所提供的吸气式灭弧的动触头装置的技术方案是：一种吸气式灭弧的动触头装置，包括沿上下延伸的下部封闭的气缸，气缸中沿上下方向往复移动装配有活塞，活塞在气缸中移动时与气缸下部对应缸壁围成吸气腔，活塞下侧设有随活塞同步移动的管状的动弧触头，动弧触头的下端为开口结构，活塞带着动弧触头向上移动时实现分闸灭弧，动弧触头上设有用于在分闸灭弧时与所述吸气腔连通以使吸气腔通过动弧触头的管腔与外界连通的吸气孔，所述的活塞与所述气缸内壁滑动密封装配，所述活塞上设有用于在活塞向下移动时供吸气腔中的气体向上排出的排气孔，排气孔中设有用于在活塞向上移动时防止经排气孔向吸气腔中进气、在活塞向下移动时可使吸气腔中的气体经排气孔向上排出的通断阀结构。
所述的通断阀结构为可使吸气腔中的气体经排气孔向上单向排出的单向阀结构。
所述的气缸的上部为与气缸所处外部环境连通的开放结构。
所述的活塞通过布置在活塞外周面上的活塞环与所述气缸内壁滑动密封装配，活塞环的下端面的边沿位置处设有倒角结构。
本发明所提供的使用上述动触头装置的接地开关的技术方案是：一种接地开关，包括盛装灭弧气体的壳体，壳体中设有用于对应断开、接触以对应实现接地开关分闸、合闸操作的动触头装置与静触头座，动触头装置包括沿上下延伸的下部封闭的气缸，气缸中沿上下方向往复移动装配有活塞，活塞在气缸中移动时与气缸下部对应缸壁围成吸气腔，活塞下侧设有随活塞同步移动的管状的动弧触头，动弧触头的下端为开口结构，活塞带着动弧触头向上移动时实现分闸灭弧，动弧触头上设有用于在分闸灭弧时与所述吸气腔连通以使吸气腔通过动弧触头的管腔与外界连通的吸气孔，所述活塞与所述气缸内壁滑动密封装配，所述活塞上设有用于在活塞向下移动时供吸气腔中的气体向上排出的排气孔，排气孔中设有用于在活塞向上移动时防止经排气孔向吸气腔中进气、在活塞向下移动时可使吸气腔中的气体经排气孔向上排出的通断阀结构。
所述的通断阀结构为可使吸气腔中的气体经排气孔向上单向排出的单向阀结构。
所述的气缸的上部为开放结构，所述活塞由拐臂驱动机构驱动在上下移动行程上具有移出所述气缸的分闸位和移入所述气缸中的合闸位。
所述的活塞通过布置在活塞外周面上的活塞环与所述气缸内壁滑动密封装配，活塞环的下端面的边沿位置处设有用于在活塞由分闸位向下移动时引导活塞进入气缸中的倒角结构。
所述的拐臂驱动机构包括铰接在壳体上的驱动拐臂和传动连接在驱动拐臂与活塞之间的传动杆，所述壳体上设有用于在活塞处于分闸位时与所述驱动拐臂挡止配合的分闸挡止缓冲装置，所述气缸的下部设有用于在活塞处于合闸位时与所述活塞挡止配合的合闸挡止缓冲装置。
所述的壳体包括容纳所述驱动拐臂驱动机构的拐臂盒和与拐臂盒密封装配的沿上下方向延伸的筒体，所述静触头座布置在所述筒体中，所述气缸与所述拐臂盒呈一体结构。
本发明的有益效果是：本发明所提供的吸气式灭弧的动触头装置中，气缸中的活塞可带着动弧触头同步往复移动以实现分合闸操作，在活塞带着动弧触头向上移动以进行分闸操作时，动弧触头上的吸气孔与吸气腔连通以使吸气腔通过动弧触头的管腔与外界连通，进而实现吸气灭弧。由于在活塞上设有排气孔以用于将吸气腔中的气体向上排出，排气孔中的通断阀结构在活塞向上移动时防止经排气孔向吸气腔进气、在活塞向下移动时可使吸气腔中的气体经排气孔向上排出，这样一来，在活塞向下移动以进行合闸操作时，吸气腔中的气体可经排气孔向上排出，不会影响活塞的正常下行，而当活塞向上移动以进行分闸操作时，不会有外界的气体经排气孔进入吸气腔中，避免在吸气腔形成负压时活塞上方的气体经排气孔进入吸气腔中而减小形成的灭弧压差，提高压差幅度，进而增强灭弧气流强度，增强吸气灭弧能力。
进一步地，通断阀结构采用单向阀结构，结构较为简单，操作使用均较为方便。
进一步地，气缸的上部为开放结构，便于在活塞向下移动时使吸气腔中的气体经排气孔排走，避免对活塞的下移造成阻力。并且，当气缸上部为开放结构时，活塞在上下行程上具有移出气缸的分闸位和移入气缸的合闸位，这样可以根据实际需要布置活塞及动弧触头的分合闸行程，满足接地开关的分合闸要求。
进一步地，活塞通过活塞环与气缸内壁滑动密封装配，活塞环的下端面的边沿位置处设有倒角结构，便于引导活塞进入气缸中。
进一步地，拐臂驱动机构包括驱动拐臂及传动杆，在壳体上设置与驱动拐臂挡止配合的分闸挡止缓冲装置，而在气缸的下部设置用于与活塞挡止配合的合闸挡止缓冲装置，实现对接地开关分合闸行程控制，降低分合闸冲击。
进一步地，壳体包括拐臂盒和与拐臂盒密封装配的沿上下方向延伸的筒体，静触头座布置在所述筒体中，而气缸与拐臂盒呈一体结构，这样一来，拐臂盒与气缸形成二合一结构，装配时，可以预先将吸气式灭弧动触头装置与拐臂盒装配在一起以形成模块，再将拐臂盒与筒体装配在一起，简化了整个接地开关的结构，减少了零件的使用量。
附图说明
图1是本发明所提供的接地开关的一种实施例的结构示意图（接地开关处于合闸状态）；
图2是图1所示接地开关分闸吸气示意图；
图3是图1所示接地开关处于分闸状态时的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种带吸气动触头装置的接地开关的实施例，该实施例中的接地开关包括盛装灭弧气体的壳体，壳体包括拐臂盒1和筒体（图中筒体未显示，可采用现有技术中的筒体结构，装配时可通过法兰结构与拐臂盒固定装配，且可在联接法兰处设置密封结构），在壳体中设有用于对应断开、接触以对应实现接地开关分闸、合闸操作的动触头装置与静触头座11，静触头座11布置在筒体（图中筒体未显示）中。动触头装置由拐臂驱动机构2驱动沿上下方向往复动作以实现与静触头座11的断开、接触。此处的拐臂驱动机构2包括驱动拐臂21和传动连接在驱动拐臂21与动触头装置之间的传动杆22。并且，在壳体上还设有接地开关引出系统10。
本实施例中，动触头装置具体包括布置在拐臂盒1中的沿上下延伸的下部封闭、上部呈开放结构的气缸12，气缸12中沿上下方向往复移动装配有活塞3，活塞由驱动拐臂机构驱动上下移动，传动杆22的两端对应铰接在驱动拐臂21和活塞3上，活塞3与气缸12内壁滑动密封装配，具体在活塞3的外周面上嵌装有活塞环5，此处的活塞环5具体可采用聚四氟乙烯环，通过活塞环5实现与气缸内壁的滑动密封装配。活塞3在气缸12中移动时与气缸下部对应缸壁围成吸气腔A，活塞3下侧设有随活塞同步移动的管状的动弧触头6，动弧触头6的上端两端均为开口结构，活塞3带着动弧触头6向上移动时实现分闸灭弧、向下移动时实现合闸导通，在动弧触头6的管壁上设有用于在分闸灭弧时进入吸气腔A中以使吸气腔A通过动弧触头6的管腔与外界连通的侧壁吸气孔61，另外，动弧触头上的上端开口处形成顶部吸气孔，这样可以在活塞3上设置与动弧触头6的管腔相连通的通气孔31，此处通气孔31沿圆周方向均布有多个，通气孔的一端与动弧触头上的顶部吸气孔连通、另一端则与气缸12上的吸气腔A连通，在活塞3上设有用于在活塞向下移动时供吸气腔中的气体向上排出的排气孔，排气孔中设有用于在活塞向上移动时防止经排气孔向吸气腔中进气、在活塞向下移动时可使吸气腔中的气体经排气孔向上排出的通断阀结构4，此处的通断阀结构具体为可使吸气腔中的气体经排气孔向上单向排出的单向阀结构。
气缸12上部为开放结构，一方面便于吸气腔中的气体经排气孔排走，另一方面也便于根据实际分合闸需要布置活塞的移动行程，而活塞3由拐臂驱动机构2驱动在上下移动行程上具有移出气缸12的分闸位和移入气缸12中的合闸位。
由于活塞可移动气缸，为便于在合闸时活塞进入气缸，活塞环5的下端面的边沿位置处设有用于在活塞3由分闸位向下移动时引导活塞3进入气缸12中的倒角结构。
并且，在分合闸过程中，为了减少分合闸末期运动部件对壳体的冲击，在壳体上设有用于在活塞处于分闸位时与驱动拐臂21挡止配合的分闸挡止缓冲装置9，在气缸12的下部设有用于在活塞3处于合闸位时与所述活塞挡止配合的合闸挡止缓冲装置8。
本实施例中，气缸12与拐臂盒1呈一体结构，气缸与拐臂盒合二为一的设计，可简化产品结构，减少零部件使用量，提高产品可靠性。
使用时，分闸时，拐臂驱动机构2在操作机构驱动下，驱动活塞3带着动弧触头6向上移动，此时，通断阀结构保证不会有外界的气体经活塞3上的排气孔进入吸气腔A中，在吸气腔A 中形成负压，在动弧触头6脱离静触头座11瞬间，静触头座11和动弧触头6之间将产生击穿，SF6气体在电弧作用下会发生分离，形成导电通路，此时，动弧触头6上的侧壁吸气孔61和顶部吸气孔进入吸气腔A中，因吸气腔A中的气压较低，在动弧触头与静触头座之间燃烧的高温高压气体会迅速通过动弧触头的管腔中气缸12的吸气腔A中，而新鲜的SF6气体会再次补充到动弧触头与静触头座之间，从而快速实现绝缘恢复，熄灭电弧。
在合闸时，驱动拐臂机构在操作机构驱动下，带动活塞向下移动，在活塞进入气缸中后，气缸中的吸气腔A的压力将会增大，此时，由于通断阀结构4的作用，吸气腔A中的气体经排气孔向上排出，直至合闸结束。
在接地开关的分闸过程中，由于外界大气不能经排气孔进入吸气腔中，通过活塞与气缸内壁的密封配合，可保证吸气腔的密封性能，进而可有效保证分闸灭弧时吸气腔与外界大气所形成的压差，便于提高灭弧气流的强度。而在接地开关进行合闸过程中，当活塞进入气缸中后，由于吸气腔中的气体可经排气孔向上排出，避免逐渐吸气腔中的气体上升而阻碍活塞的下移。
为避免拐臂驱动机构，同时，也可减少成本，气缸在上下方向上的长度可根据实际需要布置，不需要过长，只要能够在分闸前期保证有效的吸气灭弧即可。
本实施例中，通断阀结构采用单向阀结构，单向阀结构仅能保证吸气腔向外排气的单向导通，由于在活塞上移时，吸气腔中的气压较低，排气量较少甚至不向外排气，而当活塞下移进入气缸中后，由于吸气腔内部气压上升，单向阀结构导通，便于将吸气腔中的气体排走。在其他实施例中，通断阀结构也看采用电磁阀结构，此时，可在活塞向上移动时电磁阀结构动作以将排气孔断开，而在活塞向下移动时，电磁阀结构动作以打开排气孔。
本实施例中，气缸上部为开放结构。在其他实施例中，气缸上部也可以为封闭结构，此时，可以在气缸顶部设置与壳体内腔连通的通气孔，以避免对活塞的上下移动造成影响。
本实施例中，动弧触头的管腔通过侧壁吸气孔及顶部吸气孔用于与气缸的吸气腔连通，在其他实施例中，也可以通过仅设置在动弧触头的管壁上的侧壁吸气孔或顶部设置的顶部吸气孔与吸气腔连通。实际上，由于考虑到动弧触头的管壁强度，在管壁上设置的侧壁吸气孔数目不应过多，吸气强度可通过设置于动弧触头上端的顶部吸气孔及活塞上的通气孔来增强。
本发明还提供一种吸气式灭弧的动触头装置的实施例，该实施例中的吸气式灭弧的动触头装置与上述接地开关实施例中的动触头装置的结构相同，在此不再赘述。
这种吸气式灭弧的动触头装置不仅可应用到接地开关中，也看应用到其他的可进行吸气式灭弧的断路开关中。
Claims (10)
1.一种吸气式灭弧的动触头装置，包括沿上下延伸的下部封闭的气缸，气缸中沿上下方向往复移动装配有活塞，活塞在气缸中移动时与气缸下部对应缸壁围成吸气腔，活塞下侧设有随活塞同步移动的管状的动弧触头，动弧触头的下端为开口结构，活塞带着动弧触头向上移动时实现分闸灭弧，动弧触头的管壁上设有用于在分闸灭弧时与所述吸气腔连通以使吸气腔通过动弧触头的管腔与外界连通的侧壁吸气孔，其特征在于：所述的活塞与所述气缸内壁滑动密封装配，所述活塞上设有用于在活塞向下移动时供吸气腔中的气体向上排出的排气孔，排气孔中设有用于在活塞向上移动时防止经排气孔向吸气腔中进气、在活塞向下移动时可使吸气腔中的气体经排气孔向上排出的通断阀结构，动弧触头的上端也为开口结构，动弧触头上的上端开口处形成顶部吸气孔，活塞上设置有与动弧触头的管腔相连通的通气孔，通气孔的一端与动弧触头上的顶部吸气孔连通、另一端与气缸上的吸气腔连通。
2.根据权利要求1所述的吸气式灭弧的动触头装置，其特征在于：所述的通断阀结构为可使吸气腔中的气体经排气孔向上单向排出的单向阀结构。
3.根据权利要求1或2所述的吸气式灭弧的动触头装置，其特征在于：所述的气缸的上部为与气缸所处外部环境连通的开放结构。
4.根据权利要求3所述的吸气式灭弧的动触头装置，其特征在于：所述的活塞通过布置在活塞外周面上的活塞环与所述气缸内壁滑动密封装配，活塞环的下端面的边沿位置处设有倒角结构。
5.一种接地开关，包括盛装灭弧气体的壳体，壳体中设有用于对应断开、接触以对应实现接地开关分闸、合闸操作的动触头装置与静触头座，动触头装置包括沿上下延伸的下部封闭的气缸，气缸中沿上下方向往复移动装配有活塞，活塞在气缸中移动时与气缸下部对应缸壁围成吸气腔，活塞下侧设有随活塞同步移动的管状的动弧触头，动弧触头的下端为开口结构，活塞带着动弧触头向上移动时实现分闸灭弧，动弧触头的管壁上设有用于在分闸灭弧时与所述吸气腔连通以使吸气腔通过动弧触头的管腔与外界连通的侧壁吸气孔，其特征在于：所述活塞与所述气缸内壁滑动密封装配，所述活塞上设有用于在活塞向下移动时供吸气腔中的气体向上排出的排气孔，排气孔中设有用于在活塞向上移动时防止经排气孔向吸气腔中进气、在活塞向下移动时可使吸气腔中的气体经排气孔向上排出的通断阀结构，动弧触头的上端也为开口结构，动弧触头上的上端开口处形成顶部吸气孔，活塞上设置有与动弧触头的管腔相连通的通气孔，通气孔的一端与动弧触头上的顶部吸气孔连通、另一端与气缸上的吸气腔连通。
6.根据权利要求5所述的接地开关，其特征在于：所述的通断阀结构为可使吸气腔中的气体经排气孔向上单向排出的单向阀结构。
7.根据权利要求5或6所述的接地开关，其特征在于：所述的气缸的上部为开放结构，所述活塞由拐臂驱动机构驱动在上下移动行程上具有移出所述气缸的分闸位和移入所述气缸中的合闸位。
8.根据权利要求7所述的接地开关，其特征在于：所述的活塞通过布置在活塞外周面上的活塞环与所述气缸内壁滑动密封装配，活塞环的下端面的边沿位置处设有用于在活塞由分闸位向下移动时引导活塞进入气缸中的倒角结构。
9.根据权利要求7所述的接地开关，其特征在于：所述的拐臂驱动机构包括铰接在壳体上的驱动拐臂和传动连接在驱动拐臂与活塞之间的传动杆，所述壳体上设有用于在活塞处于分闸位时与所述驱动拐臂挡止配合的分闸挡止缓冲装置，所述气缸的下部设有用于在活塞处于合闸位时与所述活塞挡止配合的合闸挡止缓冲装置。
10.根据权利要求7所述的接地开关，其特征在于：所述的壳体包括容纳所述驱动拐臂驱动机构的拐臂盒和与拐臂盒密封装配的沿上下方向延伸的筒体，所述静触头座布置在所述筒体中，所述气缸与所述拐臂盒呈一体结构。
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