CN106575588A - 气体断路器 - Google Patents

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Abstract

一种气体断路器，具有设置于接地箱(201)内的一对接点以及一对排气导体，在设置于一对排气导体的排气孔(105a)设置具有开口部的绝缘性的盖体(110)，盖体(110)在离一对接点近的一侧的开口端部以及远的一侧的开口端部的每个开口端部，具有导件部，导件部具有排气孔保护导件(110f)和高温气体流路分割用导件(110a)，在排气孔保护导件与高温气体流路分割用导件之间设置第一气体流路(110g)，在高温气体流路分割用导件之间设置第二气体流路(110h)，第一气体流路比第二气体流路宽度窄，排气孔保护导件(110f)的第一气体流路侧的端部构成为向高温气体流路分割用导件(110a)伸出。

Description

气体断路器
技术领域
本发明涉及气体断路器，特别是涉及提高了排气导体的排气孔的绝缘性能的气体断路器。
背景技术
近年来的电力开关装置根据电力需求的增大以及电力设备的小型、高可靠化的要求，通过在封入有绝缘、切断性能高的六氟化硫(SF6)气体的箱内收纳通电导体、切断部等的电装置从而大幅缩小了开关装置整体的气体绝缘开关装置(以下称为GIS。)成为主流的趋势显著。
该GIS的最重要的构成要素是断路器(以下称为GCB。)，该GCB是在封入有SF6气体的切断部箱内经由绝缘隔离物或者绝缘筒等来支承切断部的构造。
该切断部不仅迅速切断通常的负载电流，还迅速切断事故时的短路电流，但此时由于电弧过热而成为高温的灭弧性气体(以下称为高温气体。)从排气导体流到箱侧，使周围的绝缘性能降低，成为产生接地的主要原因。
作为现有技术，如专利文献1那样，通过在排气筒内部设置冷却叶片，使高温气体接触冷却叶片来促进周围的低温气体的搅动，从而能够快速地冷却从排气孔排出的气体的温度。
然而，近年来的GCB的小型化得到发展，切断部自身的小型化也在发展。切断部的小型化多伴随固定侧或者可动侧亦或两侧排气导体的小型化，但在这种状况下，因为要兼顾装配性以及配置空间，所以难以在排气筒内部构成上述这样的冷却叶片。
另外，设置于排气导体的排气孔在装配时也作为连接切断部的链接机构的装配孔而使用。排气孔需要做成能够用于装配的程度的大小，在切断部的小型化发展时，排气孔的大小相对于切断部整体的比率变大。
另一方面，若假设大幅减小排气孔，则也将引起招致切断性能降低等的问题。进而，在从小的排气孔排出高温气体的情况下，排气孔的端部易于暴露在高温气体中，无法避免绝缘性能降低。
由于即使切断部小型化也与电弧灭弧时产生的高温气体的减少无直接关系，所以反倒冷却高温气体的空间变少，在排气孔的设定上存在很多课题。如果不能设定适合的排气孔，排气导体与接地箱之间的绝缘性能的降低将成为严重的问题。
发明内容
本发明的目的在于，在由于电弧加热而产生的高温气体通过排气导体排出到接地箱侧的情况下，减少发生接地的担心，提高气体断路器的绝缘性能。
本发明的气体断路器是鉴于上述的问题而完成的，具有填充有灭弧性气体的接地箱、设置于所述接地箱内的一对接点和与所述一对接点电连接的一对排气导体，所述气体断路器的特征在于，在设置于所述一对排气导体的排气孔的至少一方具有绝缘性的盖体，所述盖体沿着所述排气孔的开口端配置，且具有与所述排气导体内部连通的开口部。
本发明的气体断路器通过采用上述记载的排气构造，防止从排气孔排出的高温气体直接吹到在绝缘上可能成为薄弱部的排气孔端部，能够提高机器的绝缘性能。
附图说明
图1示出本发明的气体断路器的接通状态。
图2示出本发明的气体断路器的切断动作状态。
图3示出本发明的气体断路器的切断完成状态。
图4是本发明的气体断路器的排气构造的放大图。本图是从图2中的IV方向观察到的图。
图5是图4的V-V剖面图。
图6是本发明的PTFE盖体的例子的放大图。
图7是图6的VII-VII剖面图。
附图标记说明
100：可动侧切断部；101：绝缘喷嘴；102：可动侧主接点；103：可动侧电弧接点；104：压气缸；105：可动侧排气导体；105a：排气孔；105b：螺栓孔；105c：盖体插入孔；106：压气活塞；107：压气轴；108：绝缘操作杆；109：绝缘筒；110：PTFE盖体；110a：高温气体流路分割用导件；110b：盖体固定用螺栓；110c：盖体固定用衬套；110d：盖体螺栓紧固孔；110e：盖体插入部；110f：排气孔保护导件；110g：第一气体流路；110h：第二气体流路；111：可动侧通电导体；200：固定侧切断部；201：接地箱；202：固定侧通电导体；203：固定侧电弧接点基底；204：固定侧电弧接点；205：固定侧主接点；206：固定侧排气导体。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施例进行说明。下述只不过是实施的例子，并非意图将发明的内容限定于下述具体的方案的意思。发明本身能够结合权利要求书所记载的内容通过各种方案来实施。
实施例1
如图1～图3所示，在接地箱201内封入有SF6气体等绝缘性气体，引入固定侧通电导体202以及可动侧通电导体111。
固定侧通电导体202电连接于构成固定侧切断部200的固定侧电弧接点基底203、固定侧电弧接点204、固定侧主接点205以及固定侧排气导体206。
可动侧通电导体111电连接于可动侧排气导体105，可动侧排气导体105在其内周固定有压气活塞106。压气缸104被滑动自如地保持于可动侧排气导体105与压气活塞106之间，经由可动侧排气导体105而与可动侧通电导体111电连接。
压气轴107以同心圆状设置在压气缸104的内侧，一端固定于压气缸104。压气轴107的另一端连结于绝缘操作杆108。通过该结构，安装于绝缘操作杆108的另一端的操作器(未图示)的驱动力被传到可动侧切断部100。
可动侧切断部100的前端构成为绝缘喷嘴101、可动侧主接点102、可动侧电弧接点103、压气缸104被同轴配置。可动侧排气导体105通过绝缘筒109固定于接地箱201。
图1示出气体断路器的系统中的运行状态(接通状态)，图2示出刚刚切断短路电流后的状态，图3示出短路电流切断后的切断完成状态。
图1的状态下，在输出指令电流时，操作器(未图示)的驱动力经由绝缘操作杆108被传到可动侧切断部100，如图2所示，可动侧切断部100朝纸面右侧移动。此时，压气缸104内的灭弧性气体由压气活塞106压缩，从而吹到在可动侧电弧接点103与固定侧电弧接点204之间产生的电弧。压气缸104内的灭弧性气体的释放继续到图3所示的切断完成状态为止。在说明可动侧的高温气体的流动时，通过可动侧电弧接点103的内侧的气体穿过压气轴107的排气狭缝(未图示)，流入可动侧排气导体105，之后，主要从排气孔105a排出到接地箱201。通过包含电弧灭弧以及高温气体的冷却和绝缘性能维持过程为止的一连串工序，切断完成。
图4是图2的IV向视的放大图。示出在可动侧排气导体105的排气孔105a设置有PTFE盖体110的状态。图5是图4的V-V向视剖面图。该剖面图示出实施例的PTFE盖体110的构造以及固定方法。图6以及图7是本实施例的仅PTFE盖体110的放大图。
如图6以及图7所示，PTFE盖体110包括高温气体流路分割导件110a、盖体螺栓紧固孔110d、盖体插入部110e、排气孔保护导件110f。
排气孔105a的端部周围成为与接地箱相对置的位置，所以是高电场部，在暴露于来自切断部的高温气体时成为绝缘上的薄弱点。PTFE盖体110覆盖排气孔105a的开口周围，所以有避免高温气体直接接触到排气孔105a的效果。作为结果，得到绝缘性能的提高。
进而，在本实施例中，为了做成更具效果的构造，在PTFE盖体110的前端设置有排气孔保护导件110f。通过做成沿着排气孔105a的周围在使PTFE盖体的开口部缩窄的一侧伸出的形状，从而提高防止来自切断部的高温气体直接吹到排气孔105a端部的效果，进一步提高绝缘性能。该排气孔保护导件110f通过设置于PTFE盖体的开口部整体而能够均衡良好地保护薄弱点部，特别是通过设置于高温气体的流动快的下游侧、以及较大地设定下游侧的保护导件的大小而提高效果。
除了上述之外，为了尽可能地减少来自切断部的高温气体吹向排气孔105a端部的担心，还如以下那样构成PTFE盖体110。如图5以及图6所示，在排气孔保护导件110f附近设置高温气体流路分割导件110a而形成第一气体流路110g。在图5中，在设置的2个高温气体流路分割导件110a之间，构成第二气体流路110h。来自第一气体流路110g的高温气体的流量构成为少于来自第二气体流路110h的高温气体的流量，构成为所排出的高温气体的大部分经由第二气体流路110h。
高温气体流路分割用导件110a配置为来自第一气体流路110g的高温气体的流动朝向从第二气体流路110h排出的高温气体。为了做成这样，例如，排气孔保护导件110f的第一气体流路110g侧的端部形成为向高温气体流路分割导件110a伸出(参照图5)。进而，也可以构成为通过将排气孔保护导件110f的与高温气体流路分割导件110a相对的一侧形成为具有朝向110a的梯度，来减少第一气体流路110g的流路阻力。
通过这样构成，经由第2的气体流路110h排出的大部分的高温气体受到来自第一气体流路110g的高温气体的流动的影响，尽可能地减少朝也是高电场部的排气孔105a端部流动的担心。另外，在电流切断时排出的灭弧性气体是局部高温的气体，所以即使是局部性的，也处于气体密度降低的状态，在到达高电场部时将导致绝缘性能的降低。将气体流路分为第一、第二后使之混合的情形将产生在可动侧排气导体105内部的流动的复杂化、即搅动冷却来自排气孔105a的排出气体的效果。作为结果，有助于机器的小型化、可靠性提高。
此外，高温气体流路分割用导件110a未必需要设置2个，根据需要，既可以仅配置离切断部远的一侧(图5的下游侧)，也可以仅配置离切断部近的一侧(图5的上流侧)。在本实施例中示出的2个第一气体流路110g是设定成大致相同程度的流量的例子，不过根据切断部的结构，有时高温气体也偏下游侧被排出，与上流侧相比抑制下游侧的流路也是有效果的。
在本实施例中，关于盖体的材质，将一般也被使用为暴露于电弧的喷嘴材料的PTFE作为了一个例子。因为从排气孔105a排出的气体是高温状态，也要求热的耐久性能，所以PTFE是最合适的材质之一。
另外，与绝缘喷嘴101和可动侧主接点102的关系同样地，设为即使接近高电场部位绝缘性材料的表面也被电场缓和的条件。如先前叙述的那样，通过PTFE盖体不仅抑制了高温气体吹向高电场部，也包含绝缘物具有的电性能而得到绝缘性能的提高。也就是说，包含PTFE的对高温气体具有耐久性的绝缘性能高的树脂材料除了通过形状设计得到的导件效果以及冷却效果之外，还能够兼带着基于电场缓和效果提高绝缘性能。
此外，如图5中也示出的那样，在可动侧排气导体105中，针对与接地箱201侧相对置的高电场侧，在可动侧排气导体105与盖体110之间设置有适当的间隙(通常2mm以上)。这作为称为三重接头(triple junction)的绝缘性能降低的问题而众所周知，虽未图示，但在绝缘喷嘴101的固定部也做了相同的设计。
如以上那样，作为盖体110的材质PTFE为一个例子，但因为并非直接暴露于电弧的位置，所以也可以降低PTFE的纯度，除了PTFE以外，也能够用具有针对高温气体的耐久性等的绝缘性树脂材料替代。
接下来，对将PTFE盖体110固定到可动侧排气导体105的方法进行叙述。在可动侧排气导体105设置有用于在离切断部近的一侧(高温气体的上流侧)螺栓紧固PTFE盖体110的螺栓孔105b(参照图5)。另外，在离切断部远的一侧(高温气体的下游侧)，具备用于使PTFE盖体110插入而不滑动的盖体插入孔105c。
在PTFE盖体110的离切断部近的一侧，在盖体固定用衬套110c设置螺丝攻，通过盖体固定用螺栓110b固定。PTFE是树脂，所以即使对盖体设置螺纹也有螺栓松动的担心。如图5所示，对盖体固定用衬套110c设置凸缘部，通过利用该凸缘部固定PTFE盖体110，防止PTFE盖体110脱落。
这样，仅通过离切断部近的一侧的螺栓紧固也能够固定PTFE盖体110，但更优选地，最好在离切断部远的一侧也设置盖体插入部110e，通过将其嵌到设置在可动侧排气导体105的盖体插入孔105c来固定PTFE盖体110的两端。高温气体吹向PTFE盖体110，所以相对于机械强度的裕量增加，能够减少PTFE盖体110脱落或者破损的担心。此外，也能够将PTFE盖体110的两端利用螺栓固定到可动侧导体105。
在PTFE盖体110的固定中，也需要考虑树脂材料的热变形、吸湿、气体吸附等的尺寸变化。在上述中，通过适当地设定盖体螺栓紧固孔110d和盖体固定用衬套110c的间隙以及盖体插入部110e和盖体插入孔105c的间隙来实现。
此外，在上述实施例中说明了可动侧排气导体，但关于固定侧排气导体也是同样的，本发明能够应用于可动侧排气导体或固定侧排气导体的一方或者双方。另外，本发明还能够应用于双驱动方式的气体切断器。

Claims (6)

1.一种气体断路器，具有填充灭弧性气体的接地箱、设置于所述接地箱内的一对接点和与所述一对接点电连接的一对排气导体，所述气体断路器的特征在于，
在设置于所述一对排气导体的排气孔的至少一方具有绝缘性的盖体，
所述盖体沿着所述排气孔的开口端配置，且具有与所述排气导体内部连通的开口部。
2.根据权利要求1所述的气体断路器，其特征在于，
所述盖体在离所述一对接点近的一侧的开口端以及离所述一对接点远的一侧的开口端的至少一方具有排气孔保护导件。
3.根据权利要求2所述的气体断路器，其特征在于，
所述盖体还具有高温气体流路分割用导件。
4.根据权利要求1所述的气体断路器，其特征在于，
所述盖体在离所述一对接点近的一侧的开口端部以及离所述一对接点远的一侧的开口端部的每个开口端部，具有防止高温气体吹向所述排气孔的开口端部的导件部，
所述导件部具有排气孔保护导件和高温气体流路分割用导件，
在所述排气孔保护导件与所述高温气体流路分割用导件之间设置第一气体流路，在所述高温气体流路分割用导件之间设置第二气体流路，
所述第一气体流路比所述第二气体流路宽度窄，
所述排气孔保护导件的所述第一气体流路侧的端部形成为向所述高温气体流路分割用导件伸出。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的气体断路器，其特征在于，
所述盖体在其一端具有金属性的衬套，
经由所述衬套紧固所述盖体和所述一对排气导体的至少一方。
6.根据权利要求5所述的气体断路器，其特征在于，
所述盖体在其另一端具有嵌合部，
将所述嵌合部嵌合到设置于所述一对排气导体的至少一方的嵌合部。
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