CN110581042B - 适用于c4f7n环保气体的新型灭弧栅片式负荷开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及适用于C4F7N环保气体的新型灭弧栅片式负荷开关，包括安装座，在安装座上安装灭弧机构和接地触座；所述灭弧机构包括支撑绝缘子、静触座和灭弧室，所述灭弧室包括灭弧栅架以及安装在灭弧栅架上的多个灭弧栅片；所述静触座为直角板，静触座的其中一个直角边与灭弧栅架连接，静触座的另外一个直角边与支撑绝缘子连接，支撑绝缘子与安装座连接；静触座与灭弧栅架连接的直角边上设有电流阻断槽和铜钨弧触头。本申请是为匹配新型环保气体C4F7N而研发的专用负荷开关，采用三工位刀式负荷开关，灭弧方式采用灭弧栅式灭弧，通过调整负荷开关结构，达到负荷开关在C4F7N气体中开断能力的要求。
Description
技术领域
本发明涉及电力开关设备技术领域，尤其涉及适用于C4F7N环保气体的新型灭弧栅片式负荷开关。
背景技术
由于SF6在1997年的防止地球变暖京东会议上被指定为温室效应气体而限制排放，促使不使用SF6气体的开关柜的诞生。因容易向高电压、大容量化扩展的环保气体环网柜在技术上、经济上均占有很大的优势，导致市场对充SF6的充气环网柜的需求在逐年递减，代替SF6充气环网柜的环保型环网柜将成为市场的主流，并逐渐取代SF6充气环网柜。
环保气体C4F7N具有优良的绝缘性能、灭弧性能和环保性能，绝缘性能达到SF6的80％以上，灭弧性能温室效应小于SF6的5％，放电分解产物无毒、环保、安全，是SF6的理想替代气体。
由于C4F7N气体的开断性能较SF6气体有所降低，因此，现有的负荷开关在C4F7N气体中无法达到开断能力的要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供适用于C4F7N环保气体的新型灭弧栅片式负荷开关，本申请是为匹配新型环保气体C4F7N而研发的专用负荷开关，采用三工位刀式负荷开关，灭弧方式采用灭弧栅式灭弧，通过调整负荷开关结构，达到负荷开关在C4F7N气体中开断能力的要求。
本发明是通过如下技术方案实现的，提供适用于C4F7N环保气体的新型灭弧栅片式负荷开关，包括安装座，在安装座上安装灭弧机构和接地触座；所述灭弧机构包括支撑绝缘子、静触座和灭弧室，所述灭弧室包括灭弧栅架以及安装在灭弧栅架上的多个灭弧栅片；所述静触座为直角板，静触座的其中一个直角边与灭弧栅架连接，静触座的另外一个直角边与支撑绝缘子连接，支撑绝缘子与安装座连接；接地触座和静触座通过与导体连接的触刀组成三工位刀闸，触刀在绝缘主轴的带动下在导体上转动，组成转动导电结构，静触座与上出线连接，导体与下出线连接；静触座与灭弧栅架连接的直角边上设有电流阻断槽和铜钨弧触头。
作为优选，灭弧栅片的材质为电工纯铁。
作为优选，灭弧栅架与静触座的直角边通过弹性销连接。
作为优选，支撑绝缘子与静触座的直角边通过螺栓连接。
本发明的有益效果为：
1、本申请是为匹配新型环保气体C4F7N而研发的专用负荷开关，采用三工位刀式负荷开关，灭弧方式采用灭弧栅式灭弧，通过调整负荷开关结构，即增加电流阻断槽、增加弧触头、以及改变灭弧栅片材质，达到负荷开关在C4F7N气体中开断能力的要求。
2、静触座上的电流阻断槽的目的主要是更改流过静触座的电流，尽量减小I1电流的长度，以减小电弧电流I2所受F12的电动力。增加触刀长度，原触刀长度100mm，更改后的触刀长度150mm，触刀长度增加1.5倍，相应的电流I3增加1.5倍，电流I3作用于电弧上的电动力增加1.5倍，从而增加电弧电流I2所受F32的电动力。因电流I3长度远大于电流I1的长度，所以电弧电流I2所受电动力F32远大于F12，电弧在电动力的作用下会向灭弧栅方向移动，方便电弧更顺利的进入灭弧栅片，增强负荷开关开断能力。
3、通过在静触座上增加铜钨弧触头，使负荷开关在开断时电弧弧根不烧灼紫铜材质的静触座，而是烧灼抗烧灼能力更强的铜钨材质的弧触头，以减少金属带电粒子的飞出，使阴极区正电荷带电粒子减少，从而增大近阴极区压降，利于灭弧。
4、灭弧栅片的材质为电工纯铁，选用导磁性更好的电工纯铁代替普通碳钢，使电弧在槽内高速运动，加速电弧冷却，利于电弧熄灭。
5、通过增加灭弧栅片之间的间隙，现有灭弧栅片之间的间隙为2mm，增大后的间隙为3mm，在该间隙下能可靠保证栅片之间的绝缘，防止击穿而影响电弧被拉长。使电弧在电动力的作用下快速进入灭弧栅，因灭弧栅片间距大，电弧会在灭弧栅内部被拉长，使维持电弧的电压增加，利于灭弧。电弧被拉长后可与C4F7N充分接触，带走部分热量，从而增强了电弧能量耗散。
附图说明
图1为本发明实施例1整体结构示意图；
图2为本发明实施例1灭弧机构正视结构示意图；
图3是图2左视结构示意图；
图4为本发明实施例1静触座正视结构示意图；
图5是图4左视结构示意图；
图6是图4俯视结构示意图；
图7为本发明实施例1电流及电动力方向示意图；
图8为本发明实施例2灭弧栅架结构示意图；
图9为本发明实施例2灭弧栅片结构示意图；
图中所示：
1、支撑绝缘子，2、静触座，3、灭弧栅架，4、铜钨弧触头，5、灭弧栅片，6、弹性销，7、螺栓，8、电流阻断槽，9、接地触座，10、安装座，11、触刀，12、导体，13、绝缘主轴。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
实施例1：
如图1所示，本发明包括安装座10，在安装座10上安装灭弧机构和接地触座9。如图2、3所示，所述灭弧机构包括支撑绝缘子1、静触座2和灭弧室，所述灭弧室包括灭弧栅架3以及安装在灭弧栅架3上的多个灭弧栅片5，在本实施例中，灭弧栅架3为半封闭结构。所述静触座2为直角板，静触座2的其中一个直角边与灭弧栅架3连接，静触座2的另外一个直角边与支撑绝缘子1连接，支撑绝缘子1与安装座10连接。接地触座9和静触座2通过与导体12连接的触刀11组成三工位刀闸，触刀11在绝缘主轴13的带动下在导体12上转动，组成转动导电结构，转动导电结构为现有结构形式。静触座2与上出线连接，导体12与下出线连接。
如图4、5、6所示，静触座2与灭弧栅架3连接的直角边上设有电流阻断槽8和铜钨弧触头4。通过在静触座2上增加铜钨弧触头4，使负荷开关在开断时电弧弧根不烧灼紫铜材质的静触座2，而是烧灼抗烧灼能力更强的铜钨材质的弧触头，以减少金属带电粒子的飞出，使阴极区正电荷带电粒子减少，从而增大近阴极区压降，利于灭弧。参照图7所示，对电流阻断槽8的作用进行说明，电流I1为流过静触座2的电流，电流I2为开断时的电弧电流，电流I3为流过触刀11的电流。F12为电弧电流I2在电流I1产生的磁场中所受的电动力，F32为电弧电流I2在电流I3产生的磁场中所受的电动力。静触座2上的电流阻断槽8的目的主要是更改流过静触座2的电流，尽量减小I1电流的长度，以减小电弧电流I2所受F12的电动力。增加触刀长度，原触刀长度100mm，更改后的触刀长度150mm，触刀长度增加1.5倍，相应的电流I3增加1.5倍，电流I3作用于电弧上的电动力增加1.5倍，从而增加电弧电流I2所受F32的电动力。因电流I3长度远大于电流I1的长度，所以电弧电流I2所受电动力F32远大于F12，电弧在电动力的作用下会向灭弧栅方向移动，方便电弧更顺利的进入灭弧栅片，增强负荷开关开断能力。
在本实施例中，灭弧栅片5的材质为电工纯铁，选用导磁性更好的电工纯铁代替普通碳钢，使电弧在槽内高速运动，加速电弧冷却，利于电弧熄灭。
在本实施例中，灭弧栅架3与静触座2的直角边通过弹性销6连接。
在本实施例中，支撑绝缘子1与静触座2的直角边通过螺栓7连接。
实施例2：
实施例2与实施例1的不同之处在于，改变了灭弧栅架和灭弧栅片的结构，如图8所示，所述灭弧栅架为全封闭结构，灭弧栅架将灭弧栅片包裹在内，灭弧栅架由半封闭结构更改为全封闭结构，保护相间电弧不会击穿，增加相间绝缘可靠性。如图9所，所述灭弧栅片的槽底为直槽，将灭弧栅片槽底由阶梯槽更改为直槽及将灭弧栅片底部尺寸减小(电弧运动空间尺寸不变)，使电弧磁场更为集中，从而使起始电弧在该磁场的作用下顺利进入灭弧栅。因原灭弧栅片末端开槽尺寸较大，电弧会在相间电动力的影响下向两侧移动，易于造成相间击穿。现将灭弧栅底部开槽宽度减小，槽深加深，防止电弧在相间电动力的作用下造成相间电弧击穿。通过更改灭弧栅开槽宽度、底部宽度减小及灭弧栅全部包裹，防止开断时电弧相间击穿，确保可靠开断。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (4)
1.适用于C4F7N环保气体的新型灭弧栅片式负荷开关，其特征在于：包括安装座(10)，在安装座(10)上安装灭弧机构和接地触座(9)；所述灭弧机构包括支撑绝缘子(1)、静触座(2)和灭弧室，所述灭弧室包括灭弧栅架(3)以及安装在灭弧栅架(3)上的多个灭弧栅片(5)；所述静触座(2)为直角板，静触座(2)的其中一个直角边与灭弧栅架(3)连接，静触座(2)的另外一个直角边与支撑绝缘子(1)连接，支撑绝缘子(1)与安装座(10)连接；接地触座(9)和静触座(2)通过与导体(12)连接的触刀(11)组成三工位刀闸，触刀(11)在绝缘主轴(13)带动下在导体(12)上转动，组成转动导电结构，静触座(2)与上出线连接，导体(12)与下出线连接；静触座(2)与灭弧栅架(3)连接的直角边上设有电流阻断槽(8)和铜钨弧触头(4)。
2.根据权利要求1所述的适用于C4F7N环保气体的新型灭弧栅片式负荷开关，其特征在于：灭弧栅片(5)的材质为电工纯铁。
3.根据权利要求1所述的适用于C4F7N环保气体的新型灭弧栅片式负荷开关，其特征在于：灭弧栅架(3)与静触座(2)的直角边通过弹性销(6)连接。
4.根据权利要求3所述的适用于C4F7N环保气体的新型灭弧栅片式负荷开关，其特征在于：支撑绝缘子(1)与静触座(2)的直角边通过螺栓(7)连接。
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