CN108091517A - 一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，结构合理，设计巧妙，满足使用时的机械结构强度和电场要求，重燃率低，可靠性高。所述灭弧室包括套管，设置在套管内的静触头装置和动触头装置；套管两端分别设置密封法兰，套筒内填充有SF6气体；静触头装置包括静主触头以及静弧触头；动触头装置包括中间触头，活塞，压气缸，动主触头，压气缸自由端固定连接的动触头座，固定在动触头座端部的喷口座，动弧触头和活塞杆，以及喷口座内侧固定的喷口；活塞设置在中间触头内，活塞杆同轴穿过活塞设置；动触头座上设置有连通压气缸气室与喷口内腔室的斜通道；灭弧室刚合时，静主触头与动主触头间隙配合，静弧触头和动弧触头接触配合。

Description

一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室
技术领域
本发明涉及直流高压电力开关领域，具体为一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室。
背景技术
特高压直流输电工程具备超远距离、超大容量和低损耗的送电能力，目前国内特高压直流输电系统迎来了快速发展的黄金时期，交流滤波断路器作为直流变电中交流侧投入和切除换流站内交流滤波器的一种重要设备，能够降低交直流转化过程中产生的谐波，保证电能质量达标。
相比普通断路器，交流滤波断路器需切断容性负载，对暂态恢复电压有更高的技术要求；交流滤波断路器投切频繁，工况较恶劣；交流滤波断路器需承受交直流混合电压。国外厂家，简单提高灭弧室SF6气体的额定压力，以增强内绝缘强度，确保在开断容性电流时开断断口具有交直流复合特性的暂态恢复电压的工况下，灭弧室不发生重燃。现有的主流断路器生产厂家由于对应于投切交流滤波器的断路器运行工况研究不足，仍采用常规交流场断路器代替。交流滤波断路器在交直流叠加电压工况下外闪故障率更高，易发生重燃。因此，断路器绝缘设计尤为重要。特别是熄弧后7-9ms，需要满足动弧触头和静弧触头间的介质恢复强度高于电源侧交流暂态恢复电压与负荷侧直流高压叠加的电应力要求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，结构简单合理，设计巧妙，满足使用时的机械结构强度和电场要求，重燃率低，可靠性高。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，包括套管，设置在套管内的静触头装置和动触头装置；
所述的套管两端分别设置有密封法兰，套筒内填充有SF6气体；
所述的静触头装置包括经第一支撑导体固定在一端密封法兰内侧的静主触头，以及同轴固定设置在静主触头上的静弧触头；
所述的动触头装置包括经第二支撑导体固定在另一端密封法兰内侧的中间触头和活塞，滑动连接在中间触头和活塞之间的压气缸，导电连接在压气缸自由端的动主触头，压气缸自由端固定连接的动触头座，固定在动触头座端部的喷口座，固定在动触头座内侧的动弧触头和活塞杆，以及喷口座内侧固定的喷口；活塞设置在中间触头内，活塞杆同轴穿过活塞设置；动触头座上设置有连通压气缸气室与喷口内腔室的斜通道；
灭弧室刚合时，静主触头与动主触头间隙配合，静弧触头和动弧触头接触配合。
优选的，轴向上静主触头比静弧触头超出8-10mm，轴向上动弧触头比动主触头超出10-13mm，轴向上动弧触头比喷口座超出3-5mm。
优选的，喷口呈筒状设置，喷口与喷口座连接的一端为上游区，另一端为下游区，中间为喉径区；上游区和下游区的内腔呈开口相反的喇叭状，动弧触头设置在上游区的内腔中。
进一步的，喷口的喉径区的内径大于静弧触头的外径3-4mm，上游区和下游区与喉径区相邻部位内径相同。
进一步的，上游区内腔的喇叭状界面从喉径区向外，依次由向内凸起的圆弧与向内凹进的圆弧相切圆滑连接形成。
进一步的，上游区的外壁通过设置的凹槽与喷口座固定连接；下游区和喉径区外径相等；上游区外壁与喉径区的外壁通过斜度为10-20°的直线光滑过渡连接。
优选的，套管内设置有筒状的内衬，内衬由聚四氟乙烯制成。
优选的，活塞杆上开设有长条孔。
优选的，静弧触头呈圆柱棒状设置。
优选的，喷口座的自由端由凸起的多段光滑圆弧面依次连接形成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明是以动触头座为基准，对动触头装置中的各个部件进行安装和定位，与静触头装置进行配合；斜通道的设置使气缸气室与喷口内腔室相通，促使热气体从断口间有效排出，提高了对电弧的冷却能力；在灭弧室开断容性负载过程中，灭弧室弧触头间的介质恢复强度大于电源侧交流暂态恢复电压与负荷侧直流高压叠加的电应力，达到交流滤波断路器的低重燃使用需要；结构简单，安装维护方便，产品运行可靠性高。
进一步的，通过触头与喷口在尺寸上的配合满足机械结构和电场、气流场等多方面要求，加强灭弧室内绝缘，提高灭弧室零部件的电压耐受能力。
进一步的，通过对喷口三个部位的特殊设置，使其能够更有利于动静弧触头分离后的熄弧和防止重燃。
进一步的，通过设置套管内附着了一层耐HF及瞬间高温的内衬，更好的改善了复合套管的电介质耐受能力。
进一步的，等外径实心的静弧触头，尽可能降低小容性电流开断时静弧触头端部的电场强度和降低端子短路开断时静弧触头端部的磨损，提高了灭弧室在进行容性负载开断时的性能。
附图说明
图1是本发明所述的特高压直流灭弧室处于刚合状态的剖视图。
图2是本发明中喷口的剖视图。
图中：套管1，内衬2，第一支撑导体3，静主触头4，静弧触头5，喷口6，上游区6a，下游区6c，喉径区6b，喷口座7，动弧触头8，动主触头9，动触头座10，压气缸11，活塞杆12，中间触头13，第二支撑导体14，活塞15。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，用于超高压换流站交流滤波器用柱式断路器。其包括套管1、静触头装置、喷口6和动触头装置；喷口6、动弧触头8、动主触头9分别与活塞杆12固定连接形成灭弧室运动部分；灭弧室运动部分由断路器机构带动实现开断过程；在静触头装置中的静主触头4与第一支撑导体3连接；活塞杆12上开有长条孔，动触头座10上有斜通道，它使压气缸气室与喷口内腔室相通。套筒1内部充有0.6MPa的SF6气体，结构简单，安装维护方便，产品运行的可靠性高。
具体的如图1所示，轴向上静主触头4比静弧触头5高出8-10mm，动弧触头8比动主触头9高出10-13mm，动弧触头8比喷口座7高出3-5mm，
活塞杆12上开有长条孔，动触头座10上有斜通道，它使气室与喷口内的腔室相通，促使热气体从断口间有效排出，提高了对电弧的冷却能力。
套管1内附着了一层耐HF及瞬间高温的内衬2，内衬2为2mm厚圆筒状聚四氟乙烯，进一步改进了复合套管的电介质耐受能力。
静弧触头5为等外径实心，尽可能降低小容性电流开断时静弧触头5端部的电场强度和降低端子短路开断时静弧触头端部的磨损，提高了灭弧室在进行容性负载开断时的性能。
喷口座7的端部形状为凸起的多段光滑圆弧面，使得喷口座7端部电场强度分布变得更加均匀一些。
如图2所示，喷口6的一端为上游区6a，另一端为下游区6c，中间为喉径区6b，上游区6a和下游区6c的内腔成喇叭状。
喷口的喉径区6b部位的内径大于静弧触头5的外径3-4mm，上游区6a和下游区6c与喉径区6b相邻部位内径相同。
喷口上游区6a喇叭状的内腔界面是靠近喉径区6b一端为向内凸起的圆弧与向内凹进的圆弧相切圆滑连接。
喷口上游区6a的外壁与喷口座7连接；上游区6a有凹槽与喷口座7紧密接触；喷口下游区6c及喉径区6b部位的外壁为等外径；喷口上游区6a外壁与喷口下游区6c及喉径区6b的外壁通过斜度为10-20°的直线连接；尖角处由圆弧光滑过渡。
本发明所示灭弧室在进行合闸工作时，如图1所示，活塞杆12由断路器机构带动向静触头装置方向运动，首先静弧触头5从下游区6c插入喷口6中，然后经过喉径区6b，在上游区6a的内腔中与动弧触头8插接配合。
灭弧室在分闸过程中，由断路器操动机构带动弧触头8、动主触头9、喷口6、压气缸11向静触头装置反向方向运动，从合闸位置运动一段距离后，当静主触头4与动主触头9首先分离时，电流沿着仍然保持接触的静弧触头5和动弧主触头8流动，当动弧触头8和静弧触头5分离时，动弧触头8与静弧触头5之间会产生电弧。
在动触头装置向分闸位置运动时，活塞15处于静止状态，将压气缸11内的气体快速压缩，当喷口6打开后，压气缸11内的高压气体通过强气流进行吹弧，并由新鲜的、低温的SF6介质补充到触头间，使触头间的绝缘得以恢复而不再发生电弧的重燃，吹弧后的高压气体又变成低压气体继续使用。
合闸运动的运动部件的运动方向与分闸方向相反。合闸状态的电流运动方向为：电流由套管1左端法兰经静端支持件3，动弧触头8和静弧触头5先通电，再由静主触头4通过动主触头9及压气缸11及中间触头13流向套管1右端法兰。

Claims (10)

1.一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，其特征在于，包括套管(1)，设置在套管(1)内的静触头装置和动触头装置；
所述的套管(1)两端分别设置有密封法兰，套筒(1)内填充有SF6气体；
所述的静触头装置包括经第一支撑导体(3)固定在一端密封法兰内侧的静主触头(4)，以及同轴固定设置在静主触头(4)上的静弧触头(5)；
所述的动触头装置包括经第二支撑导体(14)固定在另一端密封法兰内侧的中间触头(13)和活塞(15)，滑动连接在中间触头(13)和活塞(15)之间的压气缸(11)，导电连接在压气缸(11)自由端的动主触头(9)，压气缸(11)自由端固定连接的动触头座(10)，固定在动触头座(10)端部的喷口座(7)，固定在动触头座(10)内侧的动弧触头(8)和活塞杆(12)，以及喷口座(7)内侧固定的喷口(6)；活塞(15)设置在中间触头(13)内，活塞杆(12)同轴穿过活塞(15)设置；动触头座(10)上设置有连通压气缸气室与喷口内腔室的斜通道；
灭弧室刚合时，静主触头(4)与动主触头(9)间隙配合，静弧触头(5)和动弧触头(8)接触配合。
2.根据权利要求1所述的一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，其特征在于，轴向上静主触头(4)比静弧触头(5)超出8-10mm，轴向上动弧触头(8)比动主触头(9)超出10-13mm，轴向上动弧触头(8)比喷口座(7)超出3-5mm。
3.根据权利要求1所述的一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，其特征在于，喷口(6)呈筒状设置，喷口(6)与喷口座(7)连接的一端为上游区(6a)，另一端为下游区(6c)，中间为喉径区(6b)；上游区(6a)和下游区(6c)的内腔呈开口相反的喇叭状，动弧触头(8)设置在上游区(6a)的内腔中。
4.根据权利要求3所述的一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，其特征在于，喷口的喉径区(6b)的内径大于静弧触头(5)的外径3-4mm，上游区(6a)和下游区(6c)与喉径区(6b)相邻部位内径相同。
5.根据权利要求3所述的一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，其特征在于，上游区(6a)内腔的喇叭状界面从喉径区(6b)向外，依次由向内凸起的圆弧与向内凹进的圆弧相切圆滑连接形成。
6.根据权利要求3所述的一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，其特征在于，上游区(6a)的外壁通过设置的凹槽与喷口座(7)固定连接；下游区(6c)和喉径区(6b)外径相等；上游区(6a)外壁与喉径区(6b)的外壁通过斜度为10-20°的直线光滑过渡连接。
7.根据权利要求1所述的一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，其特征在于，套管(1)内设置有筒状的内衬(2)，内衬(2)由聚四氟乙烯制成。
8.根据权利要求1所述的一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，其特征在于，活塞杆(12)上开设有长条孔。
9.根据权利要求1所述的一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，其特征在于，静弧触头(5)呈圆柱棒状设置。
10.根据权利要求1所述的一种高压交流滤波器小组断路器的灭弧室，其特征在于，喷口座(7)的自由端由凸起的多段光滑圆弧面依次连接形成。
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