CN110690074A - 一种带有除水功能的sf6高压断路器灭弧室 - Google Patents

Abstract

一种带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室，属于高压SF₆断路器技术领域。包括灭弧室壳体（13），在灭弧室壳体（13）内设置有静触头机构（5）和内底座（17），在灭弧室壳体（13）内腔的中部设置有动触头机构，其特征在于：在灭弧室壳体（13）内腔的顶部和底部分别设置有灭弧室吸附盒（1）和底部加热丝（19）；所述的绝缘拉杆（10）为中空结构，在绝缘拉杆（10）的内腔中设置有绝缘拉杆收口（12），在绝缘拉杆收口（12）的底部还设置有拉杆吸附桶（14）。在本带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室中，实现了对灭弧室内水汽的去除，并通过在绝缘拉杆内设置绝缘拉杆收口和拉杆吸附桶，同时可以对灭弧时高温气体中产生的水汽进行隔离和吸附。

Description

一种带有除水功能的SF6高压断路器灭弧室

技术领域

一种带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室，属于高压SF₆断路器技术领域。

背景技术

高压断路器在高压设备中是一种最复杂、最重要的电器，能够实现控制与保护的双重作用，广泛用于电力系统的发电厂、变电站、开关站及用电线路上。高压SF₆断路器是用SF₆气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。由于SF₆气体有优异的灭弧和绝缘性能，以及具有断口电压高，开断能力强，允许连续开断短路电流次数多，适于频繁操作，开断容性电流可以无重燃或复燃，开断感性电流可以无截流等诸多优点，近年来，在高压及超高压领域中，高压SF₆断路器已取代了常规压缩空气断路器，在特高压领域中更是最主要的断路器。

然而SF₆高压断路器灭弧室在使用过程中，因外部水分侵入、设备零部件组装以及工艺缺陷，在SF₆高压断路器灭弧室内部经常出现水分。一旦SF₆高压断路器灭弧室内出现水分，容易存在如下危害：（1）在较低温度下，水蒸汽可能凝结成露附着在零件表面，从而造成内绝缘事故。（2）在电弧作用下，水分会与SF₆气体在分解过程中产生反应。SF₆气体将被分解为SF₄、SO₂F₂（氟化硫酰），SOF₂（氟化亚硫酰）、HF和SO₂等有毒物质，造成内部腐蚀。因此控制和去除SF₆高压断路器灭弧室内的水分是十分必要的。但现有技术中，去除SF₆高压断路器灭弧室内部的水分主要采用以下措施：

（1）依靠干燥吸附剂来对水分进行吸附。由于SF₆高压断路器灭弧室内部结构复杂，很多水分凝结成露藏匿在结构隐晦处，干燥吸附剂无法对其进行完全吸附，而且吸附剂也只是对附近范围内的水分具有吸附作用，超出吸附范围的水分根本无法进行有效吸附。另一方面干燥吸附剂也是存在吸附极限的，在南方地区或者高寒地区水分渗透量大，内置吸附剂不可能对水分进行无限吸附，这就造成了内部水分无法去除影响灭弧的安全隐患。

（2）定期对SF₆高压断路器灭灭弧室进行抽湿。高压断路器属于电网中比较重要的关键器件，停机检修抽湿耽误开机时间势必会造成一定的经济损失，但不进行定期抽湿又不能保证高压断路器的正常工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种实现了对灭弧室内水汽的去除，并通过在绝缘拉杆内设置绝缘拉杆收口和拉杆吸附桶，同时可以对灭弧时高温气体中产生的水汽进行隔离和吸附的带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室，包括灭弧室壳体，在灭弧室壳体内腔的上部和底部分别设置有静触头机构和内底座，在灭弧室壳体内腔的中部设置有动触头机构，在动触头机构内设置有绝缘拉杆，绝缘拉杆带动动触头机构往复运动并与静触头机构配合插接实现合闸与分闸，其特征在于：在灭弧室壳体内腔的顶部和底部分别设置有灭弧室吸附盒和底部加热丝；

所述的绝缘拉杆为中空结构，灭弧产生的气体经过绝缘拉杆的内腔流动，在绝缘拉杆的内腔中设置有用于对水分进行隔离的绝缘拉杆收口，在绝缘拉杆收口的底部还设置有对水汽进行吸收的拉杆吸附桶。

优选的，所述的绝缘拉杆收口在绝缘拉杆的内腔中自上而下设置有多层，拉杆吸附桶设置在底层绝缘拉杆收口的底部。

优选的，所述的绝缘拉杆收口设置有多个，绝缘拉杆收口上粗下细，所有绝缘拉杆收口的上端口直径与绝缘拉杆的内径等径，绝缘拉杆收口下端口直径按照由上而下的排布顺序而依次减小。

优选的，在所述拉杆吸附桶内放置有吸附剂，在拉杆吸附桶底部的吸附出口中还设置有上细下粗的收口，收口位于吸附出口的底部。

优选的，所述的灭弧室壳体上端开口，在上端开口处设置有上出线板，所述灭弧室吸附盒的盒体固定在上出线板的底面，在灭弧室吸附盒的内部设置有吸附剂。

优选的，在所述灭弧室吸附盒的内部底面设置有吸附剂加热丝，在吸附剂加热丝的上方设置有上细下粗的吸附剂收口。

优选的，所述的底部加热丝设置在内底座的外圈。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、在本带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室中，实现了对灭弧室内水汽的去除，并通过在绝缘拉杆内设置绝缘拉杆收口和拉杆吸附桶，同时可以对灭弧时高温气体中产生的水汽进行隔离和吸附。并能够对灭弧室内的水分进行集中控制和有效去除，从而提高了灭弧室的连续工作时长，避免了因检修停机而造成的经济损失，同时还能对水分进行有效隔离，确保去除掉的水分不会二次污染而影响高压断路器的灭弧效果。

2、在吸附剂加热丝的加热作用下，灭弧室吸附剂吸附的水分都会被热作用蒸发进吸附剂收口内，吸附剂收口上细下粗的设计使蒸发进吸附剂收口内的水分不会再逆流回灭弧室内，而被有效隔离在吸附剂收口内。

3、由于在灭弧过程中，绝缘拉杆的内腔是受热膨胀气体的唯一通路，在本灭弧室中，通过在绝缘拉杆的内腔中设置多层绝缘拉杆收口，且由上述可知，绝缘拉杆收口具有上宽下窄，且逐层口径依次减小的结构，因此在最大程度上保证灭弧气体流动的情况下，能够对冷凝在绝缘拉杆内壁上水分进行隔离，一旦熄弧结束后绝缘拉杆内壁上残留的水分不会逆吸回热膨胀室内。而且即使绝缘拉杆的管壁上有冷凝水珠形成，漏斗型的绝缘拉杆收口使水珠会顺着收口流入下一层的绝缘拉杆收口内，直到被最后一层拉杆收口上连接的拉杆吸附桶吸附去除。

3、拉杆吸附桶与最下层的绝缘拉杆收口之间采用螺纹式连接，便于在断路器维护保养时对拉杆吸附桶进行吸附剂的更换。

4、设置在拉杆吸附桶底部的吸附出口内也设置有上细下粗的收口结构，其作用在于可以防止拉杆吸附桶内吸附剂吸附的水分过量，且水分在自身重力的作用下流出拉杆吸附桶时对流出的水珠进行存储隔离，同时不会影响正常的气体流动。

5、通过底部加热丝通电加热，能够在灭弧室内部产生自下而上的热气流，在热气流的辐射下使灭弧室内部的水分能够受热蒸发，变成游离的水蒸气，水蒸气在热气流的带动下会向上运动，并通过设置在灭弧室顶部的灭弧室吸附盒对水蒸气进行集中吸附。

附图说明

图1为带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室结构示意图。

其中：1、灭弧室吸附盒 2、吸附剂收口 3、吸附剂加热丝 4、静弧触头 5、静触头机构 6、上出线板 7、灭弧喷口 8、瓷套壳体 9、动弧触头 10、绝缘拉杆 11、单向阀 12、绝缘拉杆收口 13、灭弧室壳体 14、拉杆吸附桶 15、吸附出口 16、气压平衡口 17、内底座 18、底座卡爪 19、底部加热丝 20、减压阀 21、压气室 22、热膨胀室 23、动主触头 24、静主触头。

具体实施方式

图1是本发明的最佳实施例，下面结合附图1对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室（以下简称灭弧室），包括圆筒状的灭弧室壳体13，灭弧室壳体13上端开口底部封闭，上出线板6安装在灭弧室壳体13上端开口处，使灭弧室壳体13内形成封闭的内腔。在灭弧室壳体13的外壁上还套设有瓷套壳体8。

在灭弧室壳体13内腔的上部设置有静触头机构5，静触头机构5包括竖向设置的静触头框架，静触头框架的顶面封闭，静触头框架的顶端向外弯折形成固定平面，固定平面的外周圈与灭弧室壳体13的内表面固定，固定螺栓穿过上出线板6并旋入固定平面内实现上出线板6的固定。静触头框架的下端开口，柱状的静弧触头4上端固定在静触头框架的顶面中心处，其下端向下延伸至静触头框架的下端开口处，在静触头框架的外侧周圈还均匀设置有静主触头24，静主触头24为与静触头框架的外部之间形成间隔，在静主触头24的内端还设置有卡口。

在灭弧室壳体13内腔的底部设置有内底座17，内底座17为上端封闭的筒状，在内底座17的外圈设置有底座卡爪18，底座卡爪18与内底座17的外周圈之间形成间隔，在底座卡爪18的内端设置有卡口。

在上述的静触头机构5与内底座17之间设置有动触头机构，动触头机构的上、下两端分别与静触头机构5以及内底座17对接，动触头机构在静触头机构5与内底座17之间往复运动，实现本灭弧室的分合闸。

动触头机构包括圆管状的动触头本体，动触头本体的下端口套装在内底座17的外圈并与内底座17外圈的底座卡爪18对接。动触头本体的上端口周圈形成动主触头23，动主触头23在分闸状态时与静触头机构5脱离，在合闸时向上移动后罩设在静触头框架的外圈并与静主触头24对接。在动触头本体的内圈上端设置有灭弧喷口7，灭弧喷口7的上部为上粗下细的扩口结构，灭弧喷口7上端开口的外圈与静触头框架下端开口的内圈对接。灭弧喷口7的底部水平弯折形成水平面，水平面的外圈向下竖直弯折后再次水平弯折形成弹性接触面，弹性接触面的外周圈与动触头机构的内壁固定。

在灭弧室壳体13内腔的上部设置有灭弧室吸附盒1，灭弧室吸附盒1的盒体固定在上出线板6的下表面，在灭弧室吸附盒1内设置有对灭弧室壳体13内的水分进行吸附的吸附剂。利用该灭弧室吸附盒1内的吸附剂对灭弧室内的水分进行吸附去除。

在灭弧室吸附盒1的内部底面设置有吸附剂加热丝3，在吸附剂加热丝3的上方设置有吸附剂收口2。通过设置吸附剂加热丝3，在其通电加热后能够保持灭弧室吸附剂的干燥，保证在任意时刻下都能够对灭弧室内的水分进行有效吸附，同时可以对本灭弧室内主要吸附剂进行加热脱水，将吸附剂吸附的水分进行加热蒸发隔离。可按小周期定时打开灭弧室吸附盒1内部的吸附剂加热丝3对灭弧室吸附盒1进行干燥处理，提高灭弧室吸附盒1的吸水能力。

吸附剂收口2上细下粗呈倒置的漏斗状，通过设置吸附剂收口2可以实现水分的隔离。在吸附剂加热丝3加热时，水分只能通过吸附剂收口2的下部向上进入其上方，由于吸附剂收口2上细下粗的设计，而吸附剂加热丝3加热时存在向上的热气流，因此进入吸附剂收口2上方的水分很难再回到灭弧室内部。

因此，吸附剂吸收的主要水分都被锁定隔离在吸附剂收口2上方的吸附剂空间内，即使该空间内积聚的水分过多，已经超出了该部分吸附剂所能吸附的能力范围，即使液化成水，吸附剂收口2上细下粗的设计也能够对液化的水进行储存，使其不会倒流进下方的吸附剂内。

在上述动触头本体的轴心处竖向设置有绝缘拉杆10，绝缘拉杆10为中空的圆管状，绝缘拉杆10下端穿过内底座17的顶面并伸入内底座17的下端，在绝缘拉杆10的下部径向开设有多个气压平衡口16，当绝缘拉杆10位于最低端时，气压平衡口16位于内底座17的内部。绝缘拉杆10的上端设置有动弧触头9，动弧触头9上端开口实现与静弧触头4的对接，动弧触头9的底部同时与绝缘拉杆10的内腔连通。

绝缘拉杆10的外部套装有一块隔板，在隔板上设置有多个单向阀11，在内底座17的顶面上设置有多个减压阀20，绝缘拉杆10外部的隔板与内底座17的顶面之间间隔形成压气室21。在隔板的上方，动触头机构与静触头机构5对接形成热膨胀室22。

在绝缘拉杆10的内腔中自上而下设置有多个绝缘拉杆收口12，绝缘拉杆收口12上粗下细呈漏斗状，所有绝缘拉杆收口12的上端口口径均与绝缘拉杆10的内径相同，而绝缘拉杆收口12的下端口口径由上而下依次减小。在最下端的绝缘拉杆收口12的底部安装有拉杆吸附桶14，在拉杆吸附桶14内设置有吸附剂。在拉杆吸附桶14的底部同时设置有吸附出口15。

灭弧室在灭弧时，灭弧喷口7会与静弧触头4进行卡位将热膨胀室22上端的开口封闭，进行灭弧时热膨胀室22内的气体受到电弧高温辐射而使气体受热膨胀变成高温高压气体，该部分气体只能从绝缘拉杆10内部排出泄压。灭弧结束后，灭弧喷口7与静弧触头4脱离，灭弧喷口7与静触头机构5之间形成间隙，而灭弧结束热膨胀室22与绝缘拉杆10在受到高温气体经过后腔室与管壁的温度也比较高，随着温度下降，灭弧室内部的气体会在热交换的作用下重新涌入内腔，并同时会向内腔中带人一部分水汽，腔室在由热变凉的过程中水汽特别容易形成凝露，从而造成了每次完成分闸过程后热膨胀室22以及绝缘拉杆10的内部都会有水分存积，这样就导致了下一次灭弧时，绝缘拉杆10内流动的灭弧气体含有一定比例的水分。

由于在灭弧过程中，绝缘拉杆10的内腔是受热膨胀气体的唯一通路，在本灭弧室中，通过在绝缘拉杆10的内腔中设置多层绝缘拉杆收口12，且由上述可知，绝缘拉杆收口12具有上宽下窄，且逐层口径依次减小的结构，因此在最大程度上保证灭弧气体流动的情况下，能够对冷凝在绝缘拉杆10内壁上水分进行隔离，一旦熄弧结束后绝缘拉杆10内壁上残留的水分不会逆吸回热膨胀室22内。而且即使绝缘拉杆10的管壁上有冷凝水珠形成，漏斗型的绝缘拉杆收口12使水珠会顺着收口流入下一层的绝缘拉杆收口12内，直到被最后一层拉杆收口上连接的拉杆吸附桶吸附去除。

为了去除灭弧气体中的其他水分，在最后一次绝缘拉杆收口12的底端设置拉杆吸附桶14，利用拉杆吸附桶14内的吸附剂能够对气体中的水分进行强效吸附，因为绝缘拉杆内部通路是灭弧气体的必经单一通路，所以气体只能在通过所有绝缘拉杆收口12后经过拉杆吸附桶14排出。

拉杆吸附桶14与最下层的绝缘拉杆收口12之间采用螺纹式连接，便于在断路器维护保养时对拉杆吸附桶14进行吸附剂的更换。设置在拉杆吸附桶14底部的吸附出口15内也设置有上细下粗的收口结构，其作用在于可以防止拉杆吸附桶14内吸附剂吸附的水分过量，且水分在自身重力的作用下流出拉杆吸附桶时对流出的水珠进行存储隔离，同时不会影响正常的气体流动。因此在灭弧过程中灭弧气体，经过绝缘拉杆收口12的隔离作用以及拉杆吸附桶14的吸附作用，其内的水分基本上会被清除干净。

在上述内底座17处还设置有底部加热丝19，底部加热丝19位于底座卡爪18的外侧，并位于灭弧室壳体13内腔的底部。底部加热丝19的作用在于：通过底部加热丝19通电加热，能够在灭弧室内部产生自下而上的热气流，在热气流的辐射下使灭弧室内部的水分能够受热蒸发，变成游离的水蒸气，水蒸气在热气流的带动下会向上运动，并通过设置在灭弧室顶部的灭弧室吸附盒1对水蒸气进行集中吸附。因此实现了对水分更为有效且全面的吸附，整体水分去除效果更好。因为水分的气化温度为100℃，为了防止底部加热丝19的电加热温度使SF₆气体分解，所以底部加热丝19的加热温度为100℃~200℃之间，这样既能保证水分的有效加热蒸发又能够保证SF₆气体不会受热分解。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室，包括灭弧室壳体（13），在灭弧室壳体（13）内腔的上部和底部分别设置有静触头机构（5）和内底座（17），在灭弧室壳体（13）内腔的中部设置有动触头机构，在动触头机构内设置有绝缘拉杆（10），绝缘拉杆（10）带动动触头机构往复运动并与静触头机构（5）配合插接实现合闸与分闸，其特征在于：在灭弧室壳体（13）内腔的顶部和底部分别设置有灭弧室吸附盒（1）和底部加热丝（19）；

所述的绝缘拉杆（10）为中空结构，灭弧产生的气体经过绝缘拉杆（10）的内腔流动，在绝缘拉杆（10）的内腔中设置有用于对水分进行隔离的绝缘拉杆收口（12），在绝缘拉杆收口（12）的底部还设置有对水汽进行吸收的拉杆吸附桶（14）。

2.根据权利要求1所述的带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室，其特征在于：所述的绝缘拉杆收口（12）在绝缘拉杆（10）的内腔中自上而下设置有多层，拉杆吸附桶（14）设置在底层绝缘拉杆收口（12）的底部。

3.根据权利要求1所述的带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室，其特征在于：所述的绝缘拉杆收口（12）设置有多个，绝缘拉杆收口（12）上粗下细，所有绝缘拉杆收口（12）的上端口直径与绝缘拉杆（10）的内径等径，绝缘拉杆收口（12）下端口直径按照由上而下的排布顺序而依次减小。

4.根据权利要求1或2所述的带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室，其特征在于：在所述拉杆吸附桶（14）内放置有吸附剂，在拉杆吸附桶（14）底部的吸附出口（15）中还设置有上细下粗的收口，收口位于吸附出口（15）的底部。

5.根据权利要求1所述的带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室，其特征在于：所述的灭弧室壳体（13）上端开口，在上端开口处设置有上出线板（6），所述灭弧室吸附盒（1）的盒体固定在上出线板（6）的底面，在灭弧室吸附盒（1）的内部设置有吸附剂。

6.根据权利要求5所述的带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室，其特征在于：在所述灭弧室吸附盒（1）的内部底面设置有吸附剂加热丝（3），在吸附剂加热丝（3）的上方设置有上细下粗的吸附剂收口（2）。

7.根据权利要求1所述的带有除水功能的SF₆高压断路器灭弧室，其特征在于：所述的底部加热丝（19）设置在内底座（17）的外圈。