CN111201581A - 气体切断器 - Google Patents

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Abstract

提高气体切断器的直流绝缘性能。在具备在储气罐内以能够进行断开以及合拢动作的方式对置配置的一对主触头、以及分别设置于主触头的内径侧的同轴上并以能够进行断开以及合拢动作的方式对置配置的一对电弧触头的双向驱动方式的气体切断器中，在与主触头的内周相向的绝缘喷嘴的外周面设置有弹性导电构件。在具备在储气罐内以能够进行断开以及合拢动作的方式对置配置的一对主触头、以及分别设置于主触头的内径侧的同轴上并以能够进行断开以及合拢动作的方式对置配置的一对电弧触头的双向驱动方式的气体切断器中，在与主触头的内周相向的绝缘喷嘴的外周面设置有弹性导电构件。

Description

气体切断器
技术领域
本发明涉及切断器，特别是涉及在电流切断时喷射绝缘气体而对电弧进行消弧的气体切断器。
背景技术
近年来，电力系统的高电压、大电流化得到发展，为了得到所需的切断性能，气体切断器的大容量化得到发展。
使用图9，对以往的气体切断器的概要构造和切断动作时的动作进行说明。气体切断器被收纳于填充有绝缘气体的储气罐(未图示)内。通常，操作器侧的驱动侧电弧触头1和对置侧的被驱动侧电弧触头2、以及驱动侧主触头3和被驱动侧主触头4被电连接，但在事故时如果传来断开指令则经由喷气轴6和绝缘杆(未图示)通过操作器(未图示)使驱动侧进行动作，驱动侧的驱动侧电弧触头1和被驱动侧的被驱动电弧触头2、驱动侧主触头3和被驱动侧主触头4分别转移到在物理上分离的状态。
在触头分离之后，也在驱动侧电弧触头1与被驱动侧电弧触头2之间流过电流，产生电弧。气体切断器向电弧喷射高压的绝缘气体而进行消弧。在驱动侧动作时通过喷气活塞8进行喷气室9内的绝缘气体的压缩，向电弧空间10进行气体喷射，进行电弧的消孤。在电弧消弧时产生的热气体经过驱动侧排气导体而被排气到罐内。在电弧的消孤中，在提高切断性能的方面中重要的是喷气室9中的绝缘气体的高压化。
最近以降低操作力为目的，还开发了在面向电弧的喷射气体压力的形成中利用了电弧热的热喷气方式的气体切断器。另外，以提高切断性能为目的，提出了向与驱动侧电极的驱动方向相反的方向驱动以往固定的被驱动侧的电极的双向驱动方式。
使用图1，对应用了双向驱动方式的气体切断器的动作进行说明。关于驱动侧和被驱动侧，经由控制杆22利用驱动侧连结杆21与绝缘喷嘴5连结，控制杆22通过控制杆固定销23固定于导轨27且转动自如。控制杆22通过被驱动侧销25而与被驱动侧杆26连结。在通过操作器向驱动侧拉拽时，与绝缘喷嘴5连接的驱动侧连结杆21整体向驱动侧进行动作。在驱动侧连结杆21进行动作时控制杆22以控制杆固定销23为中心而转动，被驱动侧杆26和被驱动侧电弧触头2经由被驱动侧销25向与驱动侧相反的方向进行动作。
另外，伴随着喷射气体压力的高压化，对喷气汽缸7、绝缘喷嘴5施加的内压上升。绝缘喷嘴5大多使用耐热性、绝缘性优良的绝缘材料，但机械强度弱，有可能由于切断动作时的压力上升而发生变形。在专利文献1中，通过用机械性强度优良的绝缘材料来覆盖绝缘喷嘴5外周部，从而不会对电场带来影响而强化绝缘喷嘴5。作为提高机械强度的其它手法，有将绝缘喷嘴5向径向进行壁厚化、或用机械性强度优良的金属部件来覆盖绝缘喷嘴5的外周部的方法。在用机械性强度优良的金属部件来覆盖绝缘喷嘴5的外周部的情况下，如果设为使驱动侧主触头3的内径与绝缘喷嘴5的外周相接的构造，则不用追加部件而能够提高绝缘喷嘴5的强度，因此在成本上表现优异。理想的是将绝缘喷嘴5的外径与驱动侧主触头3的内径设为相同为宜，但如果考虑公差、装配性等，则对于绝缘喷嘴5的外径需要利用负公差进行设计，对于驱动侧主触头3的内径需要利用正公差进行设计，有可能发生微小的间隙。另外，树脂制的绝缘喷嘴5和金属制的驱动侧主触头3由于热膨胀率也不同，因此还存在微小间隙14扩大、缩小的情况。
在应用了双向驱动方式的切断器中，即使在断开的状态下也经由驱动侧连结杆21连接驱动侧和被驱动侧。因此，会对绝缘喷嘴5施加极间的电压。气体切断器有各种各样的切断职能，有时在将无负载输电线、电力调整用的电容器的充电电流等超前小电流进行切断时对切断器的一侧施加直流电压。因此在应用了双向驱动方式的气体切断器中成为极间经由绝缘物而连接的结构。在经由绝缘物连接的气体切断器中，在交流电场中介电常数占据支配性，在直流电场的情况下电导率占据支配性。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2012-54097号
发明内容
(发明要解决的课题)
图5示出双向驱动方式的气体切断器中的交流电压施加时的典型的等势线，图6示出直流电压施加时的典型的等势线。如图5所示交流电压施加时由主触头、电弧触头、屏蔽件12等金属部件决定电位分布。
相对于此，在直流电压施加时如图6所示在作为绝缘物的绝缘喷嘴5处均等分布。在图2中示出在绝缘喷嘴5与驱动侧主触头3之间产生的微小间隙14周边的放大图。如果在作为绝缘物的绝缘喷嘴5与金属的驱动侧主触头3之间存在微小间隙，则如图2所示等势线集中到微小间隙14而变成高电场，有可能以那里为起点而发生绝缘破坏。
本发明的目的在于，提供一种绝缘性能的下降少的双向驱动方式的气体切断器。
(用于解决课题的手段)
上述目的通过如下的气体切断器来实现，该气体切断器具备：在储气罐内以能够进行断开以及合拢动作的方式对置配置的驱动侧主触头以及被驱动侧主触头；以能够进行断开以及合拢动作的方式对置配置的驱动侧电弧触头以及被驱动侧电弧触头；喷气轴，连结有所述驱动侧电弧触头；喷气汽缸，同轴地固定于所述喷气轴的外侧，在端部设置有所述驱动侧主触头；绝缘喷嘴，构成在所述驱动侧电弧触头和所述被驱动侧电弧触头断开时产生电弧的空间，被固定于所述端部；驱动单元，对所述喷气轴进行驱动；以及喷气室，储存向所述空间供给的消弧性气体，所述绝缘喷嘴与驱动杆连结，所述驱动杆经由控制杆而与被驱动杆连接，所述被驱动杆与所述被驱动侧电弧触头电连接，其中，在与所述驱动侧主触头的内周面相向的所述绝缘喷嘴的外周面，设置有弹性导电构件。
(发明的效果)
根据本发明，能够在双向驱动方式的气体切断器中减少绝缘性能的下降。
附图说明
图1是以往的双向驱动方式的气体切断器的一部分的截面图。
图2是以往的双向驱动方式的气体切断器中的绝缘喷嘴和可动侧主触头周边的放大截面图。
图3是实施例1所涉及的气体切断器的一部分的截面图。
图4是实施例1所涉及的气体切断器的绝缘喷嘴和可动侧主触头周边的放大截面图。
图5是示出以往的双向驱动方式的气体切断器的一部分中的交流电压施加时的典型的等势线的截面图。
图6是示出以往的双向驱动方式的气体切断器的一部分中的直流电压施加时的典型的等势线的截面图。
图7是实施例2所涉及的气体切断器的绝缘喷嘴和可动侧主触头周边的放大截面图。
图8是实施例3所涉及的气体切断器的绝缘喷嘴和可动侧主触头周边的放大截面图。
图9是以往的气体切断器的一部分的截面图。
(符号说明)
1：驱动侧电弧触头；2：被驱动侧电弧触头；3：驱动侧主触头；4：被驱动侧主触头；5：绝缘喷嘴；6：喷气轴；7：喷气汽缸；8：喷气活塞；9：喷气室；10：电弧空间；11：可动元件罩；12：屏蔽件；13：驱动侧排气导体；14：微小间隙；15：槽；16：导电性构件；17：强化构件；21：驱动侧连结杆；22：控制杆；23：控制杆固定销；24：驱动侧销；25：被驱动侧销；26：被驱动杆；27：导轨。
具体实施方式
以下，使用附图来说明实施例。下述只不过是实施的例子，并非旨在将发明的内容限定于下述具体形态。发明本身只要遵循权利要求书中记载的内容就能够以各种形态来实施。
实施例1
在图1中虽然进行了省略，但在切断器中喷气轴6经由绝缘杆(未图示)而与操作器(未图示)连接，切断器整体配置于填充有SF6气体的储气罐内。
如图1所示，本实施例中的切断器大体上由驱动侧和被驱动侧构成，其中，驱动侧包括驱动侧电弧触头1、喷气汽缸7、由被喷气汽缸7、喷气活塞8、喷气轴6、可动元件罩11和绝缘喷嘴5包围的空间构成的喷气室9、以及驱动侧主触头3，被驱动侧包括被驱动侧主触头4、被驱动侧电弧触头2、被驱动杆26以及导轨27。
关于驱动侧和被驱动侧，经由控制杆22利用驱动侧连结杆21与绝缘喷嘴5连结，驱动侧连结杆21利用驱动侧销24而与控制杆22连结，控制杆22通过控制杆固定销23而固定于导轨27且转动自如。控制杆22通过被驱动侧销25而与被驱动侧杆26连结。
图1示出气体切断器的切断后的状态，在接通状态下驱动侧向纸面左侧移动，驱动侧主触头3与被驱动侧主触头4电连接，驱动侧电弧触头1与被驱动侧电弧触头2电连接。在切断器进行动作时，经由喷气轴6，驱动侧通过操作器向操作器方向驱动，驱动侧主触头3与被驱动侧主触头4分离，驱动侧电弧触头1与被驱动侧电弧触头2分离。此时，在驱动侧电弧触头1与被驱动侧电弧触头2之间的电弧空间10中产生电弧。在喷气室9中通过利用喷气活塞8进行的机械压缩向电弧空间10喷射绝缘气体，从而对电弧进行消弧，切断电流。
使用图3、4来说明实施例1。在电流切断的过程中，在电弧空间10中除了机械压缩以外还由于电弧热而周边压力上升，喷气汽缸7、绝缘喷嘴5的内压也上升。为了抑制由内压上升引起的绝缘喷嘴5的变形，设为使驱动侧主触头3的内径L1相对于绝缘喷嘴5的外径L2而成为正公差的尺寸形状。另外，向在驱动侧主触头3与绝缘喷嘴5之间形成的微小间隙14，夹入O型环那样的由弹性构件形成的导电性构件16。按照正公差来设计导电性构件16的外径L3，按照负公差来设计内径L2。通过设为图4那样的结构，导电性构件16被挤压，能够填埋在驱动侧主触头3与绝缘喷嘴5之间形成的微小间隙14。通过将导电性构件16的外径L3设为正公差，并将内径L2设为负公差，从而即使在绝缘喷嘴5进行了膨胀或者收缩的情况下也不会产生微小间隙14而还被电连接，能够防止等势线集中到微小间隙14而产生高电场。
实施例2
使用图7来说明实施例2。在本实施例中，在驱动侧主触头3的内周部设置槽15。通过向内周部的槽15嵌入作为导电性构件16的一例的弹簧触头，能够将绝缘喷嘴5和被驱动侧触头3进行电连接，能够防止等势线进入微小间隙14，抑制高电场的产生。
实施例3
使用图8来说明实施例3。在实施例1、2中是将驱动侧主触头3的内径部与绝缘喷嘴5的外径部相接的结构，虽然能够减少部件件数，但驱动部的重量变重。如果如图8所示设为设置强化构件17并向内周部夹入导电性构件16的构造，则与驱动侧主触头3相比能够减轻驱动侧的重量，并能够得到与实施例1、2同样的效果。
在上述实施例1、2、3中是通过喷气活塞8的机械压缩来获得喷射气体压力的喷气类型的切断器的例子，但还能够将本发明应用于通过设置容积固定的热喷气室并取入电弧热来获得喷射气体压力的热喷气类型的切断器。
在本实施例中使用SF6作为绝缘气体，但绝缘气体的种类不限于SF6，也可以使用干燥空气、氮气等其它绝缘气体。
另外，此处作为经由绝缘物来连接极间的结构，以应用双向驱动方式的切断部为例进行了说明，但即便是绝缘筒或极间电容器等利用绝缘喷嘴5以外来连接极间的结构也能够应用。

Claims (5)

1.一种气体切断器，其特征在于，具备：
在储气罐内以能够进行断开以及合拢动作的方式对置配置的驱动侧主触头以及被驱动侧主触头；
以能够进行断开以及合拢动作的方式对置配置的驱动侧电弧触头以及被驱动侧电弧触头；
喷气轴，连结有所述驱动侧电弧触头；
喷气汽缸，同轴地固定于所述喷气轴的外侧，在端部设置有所述驱动侧主触头；
绝缘喷嘴，构成在所述驱动侧电弧触头和所述被驱动侧电弧触头断开时产生电弧的空间，被固定于所述端部；
驱动单元，对所述喷气轴进行驱动；以及
喷气室，储存向所述空间供给的消弧性气体，
所述绝缘喷嘴与驱动杆连结，
所述驱动杆经由控制杆而与被驱动杆连接，
所述被驱动杆与所述被驱动侧电弧触头电连接，其中，
在与所述驱动侧主触头的内周面相向的所述绝缘喷嘴的外周面，设置有弹性导电构件。
2.根据权利要求1所述的气体切断器，其特征在于，
在所述驱动侧主触头的内周面与所述绝缘喷嘴的外周面的缝隙中，设置有所述弹性导电构件。
3.根据权利要求2所述的气体切断器，其特征在于，
所述弹性导电构件是金属弹性体，
在与所述绝缘喷嘴的外周面相向的所述驱动侧主触头的内周面所设置的圆周状的槽中，设置有所述金属弹性体。
4.根据权利要求1所述的气体切断器，其特征在于，
所述弹性导电构件是树脂或者金属，
在所述弹性导电构件的外周侧具备强化构件，
用所述绝缘喷嘴和所述强化构件夹住所述弹性导电构件来固定所述弹性导电构件。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的气体切断器，其特征在于，
在断开时，向所述驱动侧主触头与所述被驱动侧电弧触头之间施加直流电压。
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