CN1063966A - 喷吹型中压或高压断路器 - Google Patents

Abstract

一种高或中压吹弧断路器包括充介质气体的密 封外壳和电气连到第一电流端子的半固定第一触头， 及电气连到第二电流端子且机械连到驱动部件的可 动第二触头；半固定触头固定到在气缸内运动的活 塞，活塞定界在气体电弧区端部内第一容积及其另一 端第二容积；半固定触头在释放操作中受弹簧与动触 头同向推压，还有在依短路电流释放操作中限制活塞 沿弹簧压缩方向运动速度及幅值的装置，能在再啮合 操作中使未污染气体注入电弧触头区域。

Description

本发明涉及到一种中压或高压断路器，其内提供有象六氟化硫这样的具有优良介电性能的气体;该气体还用于气吹熄灭断路器弧触头分离时所形成的电弧。

在这种类型的设备中，有一个称为“热”容积或“喷气”容积的容积，该容积容纳有弧触头，并且当该触头分离时由电弧加热，从而使该容积内的压力上升。在第一次电流过零时，气体膨胀且吹弧。

在实施该型式设备时，已知要出现以下的困难。

在遮断小电流（例如小于或等于断路器正常承载的额定电流）时，压力上升可能太小或太大，这取决于喷气容积的体积。如果喷气容积的体积大，则压力上升得少且喷气不够。如果喷气容积小，则压力上升得大，喷气的持续时间对达到其优良效果可能太短。

相反，在遮断大电流（例如短路电流）时，气体压力的上升和加热不应太大，因为那将可能防碍进行遮断。

为了解决这个问题，已有人建议（尤其是在文件EP-A-0315505中）提供一种遮断室形式的喷气容积，它的容积根据要遮断的电流值可变。

其实现方法为，用一种与一个活塞相关联的半固定触头去取代断路器中传统的固定弧触头，而该活塞受到一个反向作用弹簧的推力。

该活塞的行程按照要遮断的电流值变化，因此就使喷气容积体积相应变化。

该设备有一个缺点。

当遮断大电流时，该半固定触头快速完全升起，弹簧没有限制作用，因而使电弧过分拉长，继而就产生过分加热喷气的作用，从而造成过分污染围绕电弧介质、破坏遮断电弧介质的危险，并且可能在断开、0.3秒暂停、闭合、打开的循环中使第二次遮断失败。

本发明的第一个目的是利用在大小适当的热膨胀容积中的热膨胀，通过吹弧能遮断大电流;同时也能通过吹弧遮断小电流，但仅利用整个热膨胀容积的一部分。

本发明的第二个目的是提供其半固定组件的上升速度及冲程都递增地受到限制的设备。

本发明的第三个目的是提供一种设备，该设备中，在啮合操作期间有冷气体注入弧触头区域，从而大大改善了在上述型式操作循环期间设备的操作。

这些目的均由本发明实现。本发明提供了一种中压或高压吹弧断路器，它包括一个充有介电气体的密闭外壳，该外壳还容纳一个电气上连到第一电流端子的半固定的第一触头，以及一个上连到第二电流端子、机械上连到一个驱动部件的可动的第二触头。上述半固定触头固定到一个在汽缸中运动的活塞上;该活塞将汽缸的电弧区域端部内的第一容积以及其另一端内的第二容积定界;该半固定触头受到一个弹簧的作用，在释放操作期间，以与动触头同样的方向推动该半固定触头;该断路器的特征在于，它包括在啮合操作期间按照短路电流限制活塞在弹簧压缩方向运动的速度和幅值的装置;该装置还能在跟随着释放操作的再啮合操作过程中，使非污染气体注入到弧触头区域。

在一个具体的实施例中，该装置在释放操作中关闭第二容积的部件，这些部件能使气体在再啮合操作过程中，从第二容积进入第一容积。

例如，这些部件首先可以包括通过上述活塞的第一孔，该孔能在上述第一容积内的压力大于上述第二容积内的压力时，靠第一止回阀关闭;其次包括通过上述气缸的端部的第二孔，该孔在上述第二容积内的压力大于上述气缸外的外壳内压力时，能够靠被关闭的第二止回阀关闭。

有利的是，上述各第一止回阀由一个第一垫圈一起构成。

同样，上述各第二止回阀由一个第二垫圈一起构成。

按照下面对本发明的一个实施例叙述并参考附图，会使本发明更易于理解;其中：

图1为本发明断路器的轴向截面图，表示啮合位置;

图2为在小电流释放时同样断路器的轴向截面图;

图3为在短路释放时同样断路器的轴向截面图;

图4为在啮合操作期间同样断路器的轴向截面图。

在图1中，可见到一个绝缘材料的外壳1，它容纳有如六氟化硫SF₆这样良好介电特性的气体，其压力为1到几个巴。第一个电流端子2以密封方式穿过该外壳，且通过编织带3在电气上连到第一触头4，该触头称为“半固定”，其理由如下。触头4为管形，且以一个由耐电弧作用材料制的耐磨管4A为终端，其材料如钨基合金。

第二电流端子5以密封方式穿过外壳，且经过滑动触头6在电气上连到杆7，该杆7构成了断路器的一个动触头。杆7以密封方式穿过外壳，且连到一个驱动机构（未示出）。杆7的一端7A由耐电弧作用的材料制成。

该半固定触头4承载着一个活塞8，活塞8被可滑动地接收在一个固定汽缸9内。活塞8的冲程受到一个下部台肩11及一个上部环12的限制。该半固定触头4有一个顶压在那里的弹簧，该弹簧在断路器为啮合位置时被压紧，如图1所示。

汽缸9经过封闭端14固定到较大尺寸的汽缸15上。该较大的汽缸15固定到外壳1上，且在其一端承载着穿过滑动的杆7的一个绝缘喷咀16。

活塞8将汽缸9内侧分为两个容积;第一容积V₁构成了图中的下部容积，且第二容积V₂构成上部容积。容积V₁和V₂能够经过穿过活塞8的孔18连通。这些孔适用于由垫圈19构成的一个止回阀同时关闭，垫圈19由活塞8的台肩21挡住。第二容积V₂能够经过穿过汽缸9封闭端14的孔22与汽缸9外侧的容积V₃连通。这些孔适用于由垫圈23构成的止回阀同时关闭，垫圈23由环12挡住。

通过汽缸15构成的孔24便于汽缸1内侧气体的流动。

在气缸15和9之间的容积标示为V₄，且经过喷咀16和气缸9端部之间的一个通道与容积V₁为永久联系，则容积V₄和V₁一起就构成了断路器的总的热膨胀容积V₁+V₄。

现在叙述断路器的操作。

遮断小电流

这是其电流值不大于断路器所接入的线路各相的额定电流情况。

由驱动机构将杆7向图中下方拉。受弹簧13推压的半固定触头4与杆一起向下，直到活塞8被台肩11挡住为止。杆本身继续向下运动而将触头分开。在触头之间燃起电弧50（图2），且对周围气体加热。由活塞8向下移动及对容积V₁和V₄内气体加热产生的压力上升使得电弧通过喷咀16及触头4A被喷出，且当电流过零时电弧被熄灭。

在操作过程中，在容积V₁中压力少许降低将止回阀19推顶在它的阀座上，从而将容积V₂隔开。

遮断大电流

这是短路电流的情况。

在触头分开之前的开始过程与上述方式相同。

但是，在电弧51（图3）很热的情况下，释放出足够的能量，使容积V₁和V₄内的压力极大地上升。由于施加在活塞8上很高的压力，且产生的力克服了弹簧13的力，就将触头4向图上方推回。于是容积V₁加大，所以尽管其内压力很高;但仍维持在可接受值。

在容积V₁内压力上升使得止回阀19关闭，从而将容积V₂隔离。这个容积由可动活塞8减小。结果，容积V₂内的压力上升，则首先关闭止回阀23，其次限制活塞8的速度和冲程，而容积V₂的气体起着冲击吸收装置的作用。结果，电弧51不会过分拉长，从而就限制了它释放的热量，以及由六氟化硫分解物所污染的周围气体的量。

在容积V₁和V₄内的热膨胀实质上产生的压力上升，使得电弧经过喷咀14和触头4A被喷出，当电流过零时电弧被熄灭。

当电弧已熄灭后，弹簧13使半固定触头返回到压靠着台肩11，如图2所示。

再啮合

当向图中上方移动杆7（见图4）再啮合断路器时，容积V₁中的压力下降，从而打开止回阀19。来自容积V₂的未污染气体则通过孔18，因而改善了容积V₁和V₂内气体的介质性能，于是就提高了在再啮合（如、断开、0.3秒暂停、闭合、断开循环）以后短时发生的任何断路操作成功的机会。

本发明并不限于例举的实施例，且能应用到任何用得到同样效果而实施同样功能的装置来代替本发明装置的断路器。

本发明能用于中压和高压断路器。

Claims (7)

1、一种中压或高压吹弧断路器，它包括充有一种介质气体的密封外壳，并包括一个电气上连到第一电流端子(2)的半固定第一触头(4)，以及一个电气上连到第二电流端子(5)且机械上连到一个驱动部件的可动的第二触头(7)；上述半固定触头(4)固定到一个在气缸(9)内运动的活塞(8)上；该活塞定界在上述气缸(9)电弧区域端部内的第一容积(V₁)以及在其另一端部内的第二容积(V₂)；上述半固定触头(4)在释放操作过程中受到弹簧(13)以与动触头同样方向推压该半固定触头的作用；该断路器的特征在于：它包括在依短路电流释放操作过程中限制活塞(8)沿弹簧压缩方向运动速度和幅值的装置；该装置还能在跟随着上述释放操作的再啮合操作过程中，使未污染的气体被注入到电弧触头区域。

2、一种根据权利要求1的断路器，其特征在于：上述装置包括在释放操作过程中关闭上述第二容积（V₂）的部件（18、19、22、23）;上述部件能在再啮合操作过程中使气体通过，从上述第二容积进入上述第一容积。

3、一种根据权利要求2的断路器，其特征在于：上述部件首先包括穿过上述活塞（8）的第一孔（18），该孔（18）能借助在上述第一容积（V₁）内的压力大于上述第二容积（V₂）内的压力时闭合的第一止回阀（19）而关闭;以及其次包括穿过上述气体（9）端部（9A）的第二孔（22），该孔（22）能借助在上述第二容积（V₂）内的压力大于上述气缸（9）外侧的外壳内压力时闭合的第二止回阀（23）而关闭。

4、一种根据权利要求3的断路器，其特征在于：上述各第一止回阀由一个第一垫圈（19）一起构成。

5、一种根据权利要求3或4的断路器，其特征在于：上述各第二止回阀由一个第二垫圈（23）一起构成。

6、一种根据权利要求1到5中任何一项的断路器，其特征在于上述第一容积（V₁）经过在上述喷咀（16）和上述气缸（9）的敞开端之间的通道与第四容积（V₄）永久联系。

7、一种根据权利要求6的断路器，其特征在于：上述第四容积（V₄）由上述气缸（9）和与上述先提到的气缸（9）同轴的第二气缸（15）定界。

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