CN1056949A - 气体断路器的操作装置 - Google Patents

Abstract

一种气体断路器的操作装置，包括一个位于工作 气缸内在一个第一位置和一个第二位置间作往复运 动的工作活塞，该活塞将气缸分成一个第一室和一个 第二室。该操作装置还包括一个当第一室中的气压 减少到一预定值以下时用来排放第一室中气体的排 气阀装置。该排气阀装置具有一个阀门构件，该构件 上带有一个用来减少第一室中空气压力的压力接收 门。

Description

本发明涉及一种安装在变电所或类似场所内用于切断异常或故障电流的气体断路器的操作装置，特别是涉及这样一种高速操作装置，其操作速度之高使得在从工作活塞开始进行分断操作到该工作活塞完成重合闸操作的时间周期可高达100至150ms。

一种传统的气体断路器的操作装置揭示在尚未审查的54-101168号日本专利说明书的内容中。这种操作装置包括一个位于某预定位置的排气口的工作气缸，一个在断路（打开）和合闸操作时沿上述工作气缸进行往复运动的工作活塞，以及装在该工作活塞前面、可在断路操作时把高压空气引入所述工作气缸的一个前气室的装置，还包括一个位于工作气缸的前气室内根据气体压力动作的排气阀（它包括一个阀门构件）。

在这种操作装置里，当断路操作时高压气体被引入所述前气室，所述排气阀由于所述阀门构件的运动而关闭，以使得压力气体不会从该前气室中释出。直到工作活塞从断路操作的开始时间起已移动了相当一段距离后，所述工作气缸的排出口才与位于工作活塞后面的后气室相连通。因此，当工作活塞移动时，在前气室内的气体不泄放，反之在后气室内的气体可从排气口处排出，所述工作活塞由此可以获得高速移动，从而实现断路操作所需的高速度。

当工作活塞移动到接近断路操作结束位置时，排气口与后气室不再相通，而是与前气室相通，以使前气室内的高压气体得以排出。当前气室中的气压减少到一个预定值以下时，借助阀门构件的移动而打开排气阀，使前气室中的剩余压力可进一步减小。因此，当断路操作结束时，前气室中的压力很低，以便在完成断路操作后能在一个非常短的时间周期内实现断路器的重合闸操作，此外使这一合闸操作可获得高速度。

如上面所述，这种传统的气体断路器操作装置适用于以高速来实现从断路操作开始到完成重合闸的操作。可是，这种操作装置存在下述问题：

排气阀与工作活塞的活塞杆的轴（中心线）是偏心布置的，当阀门构件处于打开排气阀的位置时，在排气阀的阀门构件末端带有的一个压力接收段被一个弹簧所推动伸进工作气缸的前气室内，当合闸操作结束时，工作活塞推动该阀门构件的压力接收段克服该弹簧的偏压，并移动阀门构件至关闭排气阀的位置。此后，直到高压气体被引入前气室内，该阀门构件靠所述工作活塞始终保持在上述后者位置。在如此布置的机构中，其中工作活塞机械地强迫或推动该阀门构件的压力接收段，该阀门构件的运动可靠性则可能降低，并且容易造成阀门构件滑动部位的损坏。该工作活塞是以高速操作的。因此当工作活塞以高速牵动排气阀阀门构件的压力接收段的运动时，由于是偏心布置关系，于是阀门构件遭受到一个偏心力，造成其在工作活塞和工作气缸之间产生磨损，使得它们之间的滑动接触表面有可能损坏，而且也可能对工作活塞的平稳运动产生极为不利的影响。

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明旨在提供一种在断路和合闸操作过程中均能以高速平滑运转，而不致损坏工作活塞、排气阀等部件的气体断路器操作装置。

本发明涉及的一种气体断路器的操作装置包括：

一个带有一个排气口的工作气缸;

一个装在上述工作气缸中可在第一和第二位置间往复运动的工作活塞，该工作活塞将工作气缸的内部空间分成一个第一室和一个第二室，所述第一、二室分别位于工作活塞的两侧，当该操作装置进行断路操作时，工作活塞从第一位置向第二位置移动，当该操作装置进行合闸操作时，工作活塞又从第二位置移向第一位置，当工作活塞移动靠近第二位置时，所述排气口与第一室连通，当工作活塞远离第二位置时，所述排气口则与第二室连通;

在断路操作期间将高压气体引入第一室内的装置;

以及当第一室中的气体压力低于某一预定值时，可使第一室内的气体排出的排气阀装置，该装置包含一个带有可从第一室接收气压的压力接收门的阀门构件，该压力接收门的位置是这样确定的，即使当工作活塞位于第一位置时，该压力接收门也不会与工作活塞相接触。

本发明的其它目的，技术特点和优点将参考下面本发明的优选实施例加以说明。

图1是表示一种常规型的传统气体断路器的示意图;

图2是表示根据本发明实施的一个气体断路器的操作装置的断面图，表示断路操作;

图3是图2的操作装置的又一断面图，表示合闸操作。

图1表示一台通过该装置架空线150和151连接在一起的传统气体断路器装置100。其中架空线150经由一个端子170与一个导体153的上端部连接，该导体沿一个套管152的内部延伸。导体153的下端部连接到定触头154上。架空线151经由一个端子157与另一导体156的上端部连接，该导体沿套管155的内部延伸。导体156的下端部通过一个固定的充气活塞158而被连到一个可动的充气气缸159上，而充气气缸159具有一个当作动触头用的中空轴160。在断路室161内充有SF6气体，标号166代表一个油缓冲箱，标号167和168则分别表示绝缘支撑件。

当产生异常、故障电流或类似情况时，断路磁阀装置162接收一个断路指令，使气罐163中所充的高压气体送入操作装置101的工作气缸102中，于是工作活塞103向下运动（如图1所示）。工作活塞103的这一运动被传递到操作杆171上，使操作杆171也向下运动，并压紧合闸弹簧164。同时，通过枢轴杆172带动充气气缸159和它的中空轴160向右运动，从而遮断或断开定触头154和动触头160之间的接触。当充气气缸159按此方式运动时，气缸159中的SF₆气体被压缩，并且向气缸159的外部排气。这些喷出的气体吹灭在定触头154和动触头160分离时产生的电弧。由此消除异常电流或故障电流。

当合闸磁阀装置165在上述断路操作后接收到一个合闸指令时，由该磁装置165中的制动部件保持的活塞103得以释放，活塞103和操作杆171在合闸弹簧164的影响下向上运动。通过枢轴杆172带动充气气缸159移向左方，从而使动触头160插入定触头154。

根据本发明实施的一个气体断路器的操作装置1参照图2和图3进行说明。

图2中，所述操作装置1包括一个具有前后（在图2中是左和右）端壁2A和2B及一个周壁2C的工作气缸2，一个装有一根从工作气缸2的前端壁2A伸出的杆3A的工作活塞3，及一个固定在前端壁2A上并朝与活塞杆3A伸出方向相同的方向突出的排气阀装置4，所述工作活塞3在第一位置和第二位置之间往复运动，该第一位置（由点划线3a表示）是指活塞3紧靠在所述工作气缸2前端壁2A的内表面上固定的挡块5上时所在的位置，而该第二位置（由点划线3b表示）是指活塞3紧靠在所述工作气缸2后端壁2B的内表面上固定的挡块6上时所在的位置。工作活塞3具有一个第一或前端3c和一个第二或后端面3d，该工作活塞3将工作气缸2的内部空间分隔成位于活塞3前端侧的一个第一室2a和位于活塞3后端侧的一个第二室2b。

一根供气管9固定到工作气缸2的前（左）端壁2A上，高压气体从这一供气管9的管道口8送入所述第一室2a，该管口形成并穿过前端壁2A。所述供气管9连接到一个气罐（见图1标号163）。一个排气口7形成并穿过工作气缸2的周壁2C，而且位于靠近后端壁2B的周壁侧。所述排气口7可通过排气消声器16与大气相通。当工作活塞3远离第二位置3b时，排气口7是与位于活塞3背面侧（见图1右侧）和工作气缸2的第2室26连通，当工作活塞3移动靠近第二位置36时，该排气口7则与工作气缸2的前室2a相连通。

所述排气阀装置4由一个外壳12和一个阀门构件11组成。该外壳12具有一个通过一个在气缸2的前端壁2A上形成的过孔13与所述第一室2a相通的内室14和一个阀门气口10，所述孔13形成并穿过气缸2的前端壁2A。阀门构件11位于内室14和阀门气口10之间。该阀门构件11包括一个位于内室14内的压力接收门11a和一个挡块11b。阀门构件11可由弹簧15带动向这样一个方向（如图3所示）运动，以使得内室14与阀门气口10连通。阀门构件11布置在这样一个位置，即使当活塞3处于其第一位置3a时，阀门构件11的压力接收门11a也不会与该活塞3相接触。

现在说明操作装置1的操作过程。

一旦出现异常或故障电流或类似情况，断路电磁阀装置（参见图1中标号162）就接收到一个断路指令，高压气体从气罐（图1中163）经由供气管道8送入第一室2a。推动活塞3向右运动。同时，这一在第一室2a中的气压经由过孔13充入内室14，并产生一个比弹簧15所产生的向右推动力大的力，强迫排气阀装置4的阀门构件11的压力接收门11a向左，因此，阀门构件11移动至其闭合位置（参见图2），隔断了内室14和阀门气口10间的连通。直到工作活塞3移动至靠近其第二位置3b前，（也就是说，直到断路操作的最后阶段前），工作气缸2的排气口7始终与第二室2b保持相通。这样在工作活塞3向右移动的过程中，在第一室2a中的高压气体就不会泄放掉，而同时第二室2b中的气体则从排气口7轻易排出，以使该工作活塞3能够高速高效地移动。

当工作活塞3移动至靠近第二位置3b时（也就是说，对于断路操作的最后阶段），该活塞3经过所述排气口7处，使排气口7转而与第一室2a相连通。这样在第一室2a中的高压气体得以泄放到大气中，从而使第一室2a中的气压减压。当第一室2a中的压力降低到低于某一预定值时，作用在排气阀装置4的阀门构件11的压力接收门11a上的向左推动力变得小于其弹簧15产生的向右推动力，从而使该阀门构件11移动至其打开位置（图3），使内室14与阀门气口10连通。以这种方式，在断路操作的最后阶段（也就是说，接近于完成断路操作的时间阶段），使第一室2a中的气体急速而高效地从排气口7和排气阀装置4排出。

在紧随着上述断路操作后的重合闸操作时，工作活塞3向左方运动。在这种情况下，供气管9关闭，气体不再从供气管9送入第一室2a，这时的排气阀门装置4处于其打开状态，因此当工作活塞向左移动时，第一室2a中的气体可通过所述排气阀装置4排出。这样当活塞3移向左方过程中，由于第一室2a中的压力并未增加，活塞可实现平滑地及有效地运动。在这一合闸（重合闸）操作过程中以及在从这一合闸操作结束到下一次断路操作启动的时间周期内，所述排气阀装置4一直保持在其打开状态。

虽然在图2和图3中没有示出，本发明操作装置1实际上采用了图1所示传统的装置中相关的许多部件，类似的有操作杆171，合闸弹簧164等。供给操作装置1合闸操作指令的合闸电磁阀装置65是与（图1中的）传统的合闸电磁阀装置一样的。因此用于驱动活塞3的任何现有的机构可以先用在与这一电磁阀装置65有联系的操作环节中。在图2和3中，该合闸电磁阀装置65的输出杆65a贯通工作气缸3的端壁2B，并且其左端与工作活塞3的部件3，连接到一起。不过，该合闸电磁阀装置65的输出杆65a的末端也可以采用一个合适的连杆机构或类似机构与位于工作气缸2外端的活塞杆3A连接。

如上所述，依照本发明，通过合理地控制位于工作活塞两侧的工作气缸第一室和第二室中空气的排放。可以实现高速、有效地完成断路和合闸操作。进一步说，由于在断路操作最后阶段，气体可从第一室中急速排放掉，使得从断路操作到合闸操作的转换均能以高速动作。更进一步说，由于在断路操作从启动到完成的时间周期内，在第一室2a中的高压气体压力维持不变，可充分利用这一高压气体而不致浪费，并且因此可缩小气罐（见图1中标号163）的原有尺寸。

特别是根据本发明，当工作活塞3在完成合闸操作时移到其第一位置3a，工作活塞3仍不会与阀门构件11相接触，从而消除了前面提到的在日本专利说明书No.54-101168中描述的现有技术所存在的问题。

在结合附图表达的实施例中，排气阀装置4突出的方向与活塞杆3A延伸的方向一致，对排气阀装置4这样布置的方案显然优于将其置于气缸2的后端壁2B上成为一个单独的障碍突出物的情况。

Claims (3)

1、一种气体断路器的操作装置包括有：

一个带有一个排气口的工作气缸；

一个位于所述工作气缸内在一个第一位置和一个第二位置之间往复运动的工作活塞，所述工作活塞将所述工作气缸的内部空间分隔成位于所述工作活塞两侧一个第一室和一个第二室，在所述操作装置进行断路操作时，所述活塞从第一位置移动到第二位置，在所述操作装置进行合闸操作时，所述活塞又从第二位置移动到第一位置，当所述工作活塞移动至靠近所述第二位置时所述排气口与所述第一室连通，当工作活塞离开该第二位置后，所述排气口与所述第二室连通；

在所述断路操作期间将高压气体引入所述第一室的装置；

以及当所述第一室内的气体压力低于一个预定值后从所述第一室中泄放气体的排气阀装置，所述排气阀装置包括一个带有一个压力接收门的阀门构件，用于减少第一室中气体的压力，所述压力接收门的位置是这样确定的：即使当所述工作活塞位于所述第一位置时，也不会与所述压力接收门相接触。

2、一种权利要求1所述的操作装置，其中所述工作气缸具有一对端壁，所述工作活塞的活塞杆从所述工作气缸的该对端壁之一延伸出去，所述排气阀装置固定在所述一个端壁上，并且该装置的突出方向与所述活塞杆的延伸方向相同。

3、一种根据权利要求1的操作装置，其中所述排气阀装置包括一个外壳和一个阀门气口，所述外壳的内室与所述第一室连通，所述阀门构件装在所述内室和所述阀门气口之间，并且该构件的压力接收门位于所述内室内，所述排气阀装置还包括一个弹簧，该弹簧一般地推动所述阀门构件朝这样一个方向运动，使得所述内室和所述阀门气口相通。

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