CN112366113B - 高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构及工作方法，该保护结构包括设置在真空灭弧室动端盖板下端的导电座、固定螺杆、连接螺钉、O型圈、导电弹簧、静态波纹管以及焊于静态波纹管上下两端的连接法兰；本发明通过静止波纹管密封结构的设置，将罐式快速真空断路器用灭弧室波纹管承受气体压力的结构转变为二级气室结构，确保灭弧室波纹管两侧所承受的绝缘气体压力差降低为一个大气压差，可有效提升真空灭弧室波纹管机械寿命。

Description

高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构及工作方法
技术领域
本发明属于真空灭弧室技术领域，特别涉及一种高气体压力下真空灭弧室中波纹管的保护结构及工作方法，适用于真空开关设备中高气体压力下的真空灭弧室波纹管的保护。
背景技术
高压真空断路器是电力系统中重要的开关设备之一，凭借其体积小、结构简单、灭弧介质环境友好等优点成为了国内外研究的热点。目前，高电压等级下的罐式快速真空断路器外部绝缘通常采用高压气体来实现，如六氟化硫、干燥空气等。波纹管作为真空灭弧室中起密封作用的部件，通常两端分别与动导电杆的外部与动端盖板的内口相连接，在真空断路器进行分合闸运动时，波纹管会随着动导电杆一起做伸缩运动，同时波纹管往往是真空灭弧室中机械寿命最小的部件，因此波纹管的寿命往往就决定了真空灭弧室的寿命。当罐式快速真空断路器外绝缘采用高压气体时，波纹管的内外两侧会存在极大的压力差，加剧了波纹管的疲劳破损，进而使真空灭弧室失效，无法继续工作。
为了解决上述问题，专利CN204596701公开了一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构，通过运用磁流体直动往复密封技术，该结构使真空灭弧室波纹管内部、真空灭弧室动端盖板下部、动导电杆之间形成了一个可动密封空间，密封空间将高压气体与真空灭弧室波纹管隔绝开来，进而降低真空灭弧室波纹管所承受的内外压差，实现有效降低波纹管的断裂失效概率的目的。专利CN206322638U公开了一种带有保护层的真空灭弧室结构，该结构在灭弧室波纹管的外圈处连接一层保护层，波纹管与该保护层构成一个密闭空腔，同时将缓冲物填充于空腔内部，进而达到降低波纹管断裂失效概率的目标。该专利专利CN09801808公开了一种具有双气室结构的真空断路器，双气室结构包含筒体，筒体内置动端盖板，真空灭弧室的动触头组件中的动触头穿过动端盖板进入真空灭弧室内部，波纹管将动端盖板与动触头连接在一起，筒体内还设有动端导体，动端导体可与动触头滑动导电连接，所述动端导体、动端盖板以及筒体密封连接，动触头组件位于真空灭弧室外的部分处于密封腔室内，该密封腔内气压小于筒体内气压但大于真空灭弧室内气压，因此形成了低压气室，低压气室与筒体间则形成高压气室。该专利结构复杂，同时连接筒与动端导体间采用滑动密封，对其结构和材料提出了较高的要求，该结构的制作成本和维护成本会大大增加。然而，目前尚没有采用简单稳定的多级气室结构来保护真空灭弧室波纹管相关研究成果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构及工作方法，降低了真空灭弧室波纹管所承受的内外压差，大大提升了真空灭弧室波纹管的机械寿命，进而提升了高电压等级真空灭弧室的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构，包括位于真空灭弧室4下方的导电座11，导电座11中部经动导电杆1穿过，固定于真空灭弧室4动端盖板的固定螺杆6，两端分别焊接上端连接法兰7、下端连接法兰10的静态波纹管9，位于导电座11内部密封槽内的导电座内部O型圈12、导电座11与动导电杆1间密封槽内的导电座动导电杆间O型圈13以及导电座11与真空灭弧室动端盖板间密封槽内的灭弧室动端盖板处O型圈5，位于导电座11与动导电杆1间密封槽内的导电座动导电杆间巴塞尔簧8，真空灭弧室4经固定螺杆6穿过上端连接法兰7固定于导电座11上方；动导电杆1及上端连接法兰7之间设置动端导向3，静态波纹管9内侧、真空灭弧室波纹管2内侧、动导电杆1、上端连接法兰7及其密封槽内的灭弧室动端盖板处O型圈5、导电座11中部及其密封槽内的导电座动导电杆间O型圈13共同构成一个滑动密封气室；真空灭弧室4工作时灭弧室内部为真空环境，真空灭弧室波纹管2内侧、静态波纹管9内侧及导电座11形成一个空腔，空腔内部为标准气压环境一个大气压，导电座11内壁与静态波纹管9外侧形成另一个空腔，空腔内部为高气压环境。
位于真空灭弧室4下方的导电座11中部开有通孔，真空灭弧室4的动导电杆1穿过通孔固定于导电座11上，通孔内壁两侧开有密封槽，通孔左右两侧各存在一个中空部分，中空部分周围开有密封槽，密封槽内置导电座内部O型圈12，导电座11右侧有出线端，与动导电杆1、外部回路导线、真空灭弧室4动静触头构成导电回路。
所述的一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构的工作方法，当真空灭弧室4进行合闸操作时，真空灭弧室波纹管2随着动导电杆1一起向上运动，动导电杆1经导电座11内侧密封槽内的导电座动导电杆间O型圈13配合实现滑动密封，在动导电杆1运动至动静触头完全接触的过程中，由静态波纹管9内侧、真空灭弧室波纹管2内侧、动导电杆1、上端连接法兰7及其密封槽内的灭弧室动端盖板处O型圈5、导电座11中部及其密封槽内的导电座动导电杆间O型圈13共同构成的滑动密封气室不会受真空灭弧室4外部高气压的影响，气室内压强恒为一个大气压，真空灭弧室波纹管2所受压差也恒为一个大气压；当真空灭弧室4进行合闸操作时，具有同样的工作原理及过程。
上述用于高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构可应用于灭弧室外部绝缘介质为高压气体的罐式快速真空断路器。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：1)将动导电杆、O型圈以及导电座共同组装为一个可动密封空间，将高压气体隔绝在真空灭弧室外部，从而将真空灭弧室波纹管的内外压差降低至一个大气压，大大增加了灭弧室波纹管的机械寿命，且结构与零件相对简单常见，不涉及复杂的技术，实现起来简单稳定；2)真空灭弧室动端盖板下方的导电座既可起固定支撑作用，又能够保护静态波纹管，还可通过与外部的连接导线构成更加安全可靠的合闸回路，使真空断路器在分合闸操作时更加稳定可靠。
附图说明
图1为本发明专利所提出的一种用于高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构及工作方法示意图。
其中，1为动导电杆、2为真空灭弧室波纹管、3为动端导向、4为真空灭弧室、5为灭弧室动端盖板处O型圈、6为固定螺杆、7为上端连接法兰、8为导电座动导电杆间巴塞尔簧、9为静态波纹管、10为下端连接法兰、11为导电座、12为导电座内部O型圈、13为导电座动导电杆间O型圈、14为连接螺钉。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构，包括位于真空灭弧室4下方的导电座11，固定于真空灭弧室4动端盖板的固定螺杆6，两端分别焊接上端连接法兰7、下端连接法兰10的静态波纹管9，位于导电座11内部密封槽内的导电座内部O型圈12、导电座11与动导电杆1间密封槽内的导电座动导电杆间O型圈13以及导电座11与灭弧室动端盖板间密封槽内的灭弧室动端盖板处O型圈5，位于导电座11与动导电杆1间密封槽内的导电座动导电杆间巴塞尔簧8，真空灭弧室4经固定螺杆6穿过上端连接法兰7固定于导电座11上方；动导电杆1及上端连接法兰7之间设置动端导向3，静态波纹管9内侧、真空灭弧室波纹管2内侧、动导电杆1、上端连接法兰7及其密封槽内的灭弧室动端盖板处O型圈5、导电座11中部及其密封槽内的导电座动导电杆间O型圈13共同构成一个滑动密封气室；真空灭弧室(4)工作时灭弧室内部为真空环境，真空灭弧室波纹管(2)内侧、静态波纹管(9)内侧及导电座(11)形成一个空腔，空腔内部为标准气压环境一个大气压，导电座(11)内壁与静态波纹管(9)外侧形成另一个空腔，空腔内部为高气压环境。动导电杆1、导电座11、与导电座11右侧接口处连接的回路导线、真空灭弧室4动静触头可构成导电回路。
作为本发明的优选实施方式，位于真空灭弧室4下方的导电座11中部开有通孔，真空灭弧室4的动导电杆1穿过通孔固定于导电座11上，通孔内壁两侧开有密封槽，通孔左右两侧各存在一个中空部分，中空部分周围开有密封槽，密封槽内置导电座内部O型圈12，导电座11右侧有出线端，与动导电杆1、外部回路导线、真空灭弧室4动静触头构成导电回路。
本发明所述的一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构的工作方法的具体实施过程，真空灭弧室4外部充斥着用于外部绝缘的高压气体，当真空灭弧室4处于如图1所示的分闸状态时，由导电座11内壁、静态波纹管9外侧形成的空腔内部充斥着高压气体，导电座11内部的静态波纹管9承受起绝缘作用的高压气体，静态波纹管9内侧、真空灭弧室波纹管2内侧、动导电杆1、上端连接法兰7及其密封槽内的灭弧室动端盖板处O型圈5、导电座11中部及其密封槽内的导电座动导电杆间O型圈13共同构成一个滑动密封气室，滑动密封气室内压强均恒为一个大气压，此时真空灭弧室波纹管2仅承受一个大气压的压差，当真空灭弧室4进行合闸操作时，真空灭弧室波纹管2随着动导电杆1一起向上运动，动导电杆1经导电座11内侧密封槽内的导电座动导电杆间O型圈13配合实现滑动密封，在动导电杆1运动至动静触头完全接触的过程中，由静态波纹管9内侧、真空灭弧室波纹管2内侧、动导电杆1、上端连接法兰7及其密封槽内的灭弧室动端盖板处O型圈5、导电座11中部及其密封槽内的导电座动导电杆间O型圈13共同构成的滑动密封气室不会受静态波纹管9及真空灭弧室4外部高气压的影响，气室内压强恒为一个大气压，此时真空灭弧室波纹管2所受压差也恒为一个大气压；当真空灭弧室4进行合闸操作时，具有同样的工作原理及过程。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构，其特征在于：包括位于真空灭弧室(4)下方的导电座(11)，导电座(11)中部经动导电杆(1)穿过，固定于真空灭弧室(4)动端盖板的固定螺杆(6)，两端分别焊接上端连接法兰(7)、下端连接法兰(10)的静态波纹管(9)，位于导电座(11)内部密封槽内的导电座内部O型圈(12)、导电座(11)与动导电杆(1)之间密封槽内的导电座动导电杆间O型圈(13)以及导电座(11)与真空灭弧室动端盖板之间密封槽内的灭弧室动端盖板处O型圈(5)，位于导电座(11)与动导电杆(1)之间密封槽内的导电座动导电杆间巴塞尔簧(8)，真空灭弧室(4)经固定螺杆(6)穿过上端连接法兰(7)固定于导电座(11)上方；动导电杆(1)及上端连接法兰(7)之间设置动端导向件(3)，静态波纹管(9)内侧、真空灭弧室波纹管(2)内侧、动导电杆(1)、上端连接法兰(7)及其密封槽内的灭弧室动端盖板处O型圈(5)、导电座(11)中部及其密封槽内的导电座动导电杆间O型圈(13)共同构成一个滑动密封气室；真空灭弧室(4)工作时灭弧室内部为真空环境，真空灭弧室波纹管(2)内侧、静态波纹管(9)内侧及导电座(11)形成一个空腔，空腔内部为标准气压环境一个大气压，导电座(11)内壁与静态波纹管(9)外侧形成另一个内部为高气压环境的空腔；
位于真空灭弧室(4)下方的导电座(11)中部开有通孔，真空灭弧室(4)的动导电杆(1)穿过通孔固定于导电座(11)上，通孔内壁两侧开有密封槽，通孔左右两侧各存在一个中空部分，中空部分周围开有密封槽，中空部分周围开有的密封槽内置导电座内部O型圈(12)。
2.根据权利要求1所述的一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构，其特征在于：导电座(11)右侧有出线端，与动导电杆(1)、外部回路导线、真空灭弧室(4)动静触头构成导电回路。
3.权利要求1或2所述的一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构的工作方法，其特征在于：当真空灭弧室(4)进行合闸操作时，真空灭弧室波纹管(2)随着动导电杆(1)一起向上运动，动导电杆(1)经导电座(11)内侧密封槽内的导电座动导电杆间O型圈(13)配合实现滑动密封，在动导电杆(1)运动至动静触头完全接触的过程中，由静态波纹管(9)内侧、真空灭弧室波纹管(2)内侧、动导电杆(1)、上端连接法兰(7)及其密封槽内的灭弧室动端盖板处O型圈(5)、导电座(11)中部及其密封槽内的导电座动导电杆间O型圈(13)共同构成的滑动密封气室不会受真空灭弧室(4)外部高气压的影响，气室内压强恒为一个大气压，真空灭弧室波纹管(2)所受压差也恒为一个大气压。
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