CN1129846A - 配有电弧短路装置的气体绝缘式高压电路 - Google Patents

配有电弧短路装置的气体绝缘式高压电路 Download PDF

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Abstract

一种配有电弧短路装置的气体绝缘式高压电器，其中，短路装置(28)包括一储能机构(60)，它与带有一锁杆(68)的脱扣装置协同工作，此杆由一可感受壳(38)内气体压力变动的模式压力检测器(78)操纵。机构(60)的活动组件(42)的一滑座支承两个楔形的触接桥(44、46)，它们可嵌入牢固地连接于各相导体上的静止触头(48、50、52)间的桥接间隙(56、58)中。

Description

配有电弧短路装置的气 体绝缘式高压电器
本发明涉及一种高压多极电器，具有封装在一密封金属壳中的各导电件，该壳中充满高介电强度的绝缘气体，特别是六氟化硫，所述电器配备一电弧短路装置，在气体绝缘失效而随之发生内部飞弧的情况下发挥作用，此装置包括：
一储能机构，它联接于一活动组件，此组件支承着旨在与固定于各导电部件的第二触接装置协同工作的第一触接装置；
一脱扣装置，它配有一锁杆，该锁杆可在以下两个位置之间活动：一对应于所述第一和第二触接装置分开的载压位置，以及一释放该储能机构而闭合所述各触接装置的脱扣位置；
一压力检测器，可感受箱内气体压力的变动而当随着内部电弧的形成而超出一预定阈值时使锁杆从载压位置移向脱扣位置；
储能机构、脱扣装置和压力检测器的所有组成部件全部容放在前述封闭的壳里面。
这样一种电弧短路装置的工作原理在于：消除内部电弧的办法是，经由一在电气设备的各相导线之间一短路构成的低电抗固态导电路径对其分流。
专利FR-A-2687022述及一种金属包皮电器，它装有一种使用装在一公共转轴上的三件刀形导电件的自动接地开关。脱扣机构包括一带有活塞的压力检测器。活动组件的重量无法忽略，从而可能会延迟接地触头的关闭时间。活动触头的刀形由于电动斥力的作用而迫使机构的尺寸过大或装有补偿触头。
本发明的第一目的在于，减轻活动组件以缩短电弧短路装置的关闭时间。
本发明的第二目的在于，降低储能机构的动力，同时确保经受住短路电流。
本发明的第三目的在于，提高与短路装置的闩锁相关联的压力检测器的可靠性。
本发明电器的特征在于，第二触接装置是由三个明显为圆柱形横截面的固定短柱构成，其相互之间由两个桥接间隙彼此隔开，而第一触接装置包括一对活动触接桥，旨在在锁杆处于脱扣位置时嵌入相应的间隙中，以靠合各固定短柱的外周母线，从而在各相导电部件间形成短路。使用两个活动触头形成短路可减轻活动组件，并使各触头高速闭合。
每一触接桥做成楔形，它有以一面对相应桥接间隙的锐角设置的两个斜面，从而在发生短路时经得住电动斥力。楔形结构可承受电动斥力，从而无需使用补偿触头或强劲的储能机构。
按照本发明的一个特征，锁杆包括一钩头，它在载压位置上与一固定于活动组件的滑座上的保持滚柱相配合，滚柱的锁合区域位于两个触接桥的中央对称平面中。储能机构配有两只弹簧，在锁杆移向脱扣位置时向第二触接装置方向推压滑座。
压力检测器包括一由可变形材料制成的膜片，它紧密地装在一辅助腔室的孔口上，此腔室经由一校准过的减压小孔与壳的其余容积连通，所述腔室的基准容积小于壳的容积。使用膜式检测器可消除泄漏，而且防止发生可能阻碍检测器的脱扣动作的滞塞。
从下述结合附图对本发明一例示性、而非限制性的实施例的说明中可更清楚看出其它优点和特征，附图中：
图1是一种三相开关柜的电气接线图，输入箱室中装有一电弧短路装置；
图2是该短路装置沿着图3中2-2线剖取的剖面图，该短路装置处于开启位置；
图3是处于开启位置的该短路装置的侧视图；
图4同图3，但该短路装置处于闭合位置；
图5同图2，但该短路装置处于闭合位置。
在图1中，一中压或高压三相电气开关柜10包括两个输入功能组件或箱室12、14，由一公共母线18电气互连到一第三个保护性输出功能组件或箱室16。开关柜10的一般结构作为一实例在本申请人提出的法国专利2,507,835之中作了阐述。
每一输入箱室12、14包括一连接在母线18与连接于电力系统的输入电缆24、26之间的三位三相开关或断路器20、22以及一电弧短路装置28、30，该电弧短路装置将在后文详述。
输出箱室16包括一三位三相开关32，由保险丝熔断装置34连接于输出电缆36以供电于一接收器，特别是一变压器(未示出)。显然，由开关32和保险丝熔断装置34组成的组件可用一断路器代替。
每一开关20、22、32的每相都配备一活动触头，其与一机构协作而处于闭合位置、开启位置或接地位置。
此设备的所有导电件都封装在一封闭的金属壳里面，壳中充满高介电强度的绝缘气体，特别是六氟化硫SF6。
参见图2至5，输入箱室12的电弧短路装置28与另一输入箱室14的该种装置30相同，并完全封装在密封壳38里面。固定支架40牢固地连接于壳38的内壁，并用作短路装置28的支架，短路装置28包括活动组件42，此组件具有一对触接桥44、46，它们与三个静止触头48、50、52协同工作，该三个触头设置在各套管54的内部部件上，各套管则连接于相应各相的输入电缆24。
静止触头48、50、52呈圆柱形横截面，并在壳38里面由两个具有相同宽度的桥接间隙56、58(图3)彼此隔开。
活动组件42的每一触接桥44、46分别配有两个侧向斜面44a、44b和46a、46b，两斜面之间形成一锐角，从而形成一楔形，在闭合位置(图4)时嵌入相应的间隙56、58之中。该楔形的两侧面靠接着圆柱形静止触头48、50、52的两条平行的外周母线。
活动组件42联接于储能机构60，此机构包括一支承着两只压缩弹簧64、66的伸缩式导引器62，以及一装在枢轴70上面、在载压位置(图2)与断开位置(图5)之间做有限枢转的锁杆68。该两只弹簧64、66压靠在支架40上并向着静止触头48、50、52的方向驱动伸缩式导引器62的活动滑座72，触接桥44、46则设置在滑座72上与弹簧64、66相反的一边。
锁杆68包括一带有圆形内沿的钩头74，在载压位置上时其与一牢固地连接于滑座72的保持滚柱75相配合。与钩头74相对一边，设有一由压力-检测脱扣装置78操纵的操作舌柄76，在壳38里面的SF6气体压力迅速增大的情况下，此装置可释放锁杆68而把钩头74推向脱扣位置。
压力检测器78封装在壳38里面并配有一由可变形的不透气材料制成的膜片80，旨在把压力变动转变为作用在锁杆68的操作舌柄76上面的机械力F1。膜片80紧密地安装在辅助腔室82的孔口上，此腔室经由一校准过的减压小孔84与壳38的内部容积连通，腔室82的基准容积小于壳38的其余容积。经由校准过的小孔84的泄漏流率可使两个容积之间譬如随着温度变动而发生的缓慢压力变动得以均平，并可防止膜片80在壳38内形成真空和由SF6绝缘气体充灌作业时发生破裂。
膜片80和锁杆68的舌柄76用一由导电材料制成的处于接地电位的盖罩86与带电部件隔开。设置该盖罩86可提高开关柜10的介质耐度并把压力检测器78置于几乎为零电场的区域之内，其防止在带电部件与短路装置28的一敏感元件之间产生内部飞弧。
锁杆68的保持滚柱75的锁定区域设置于中间位置，特别是在触接桥44、46以及弹簧64、66的中央对称平面之内，以便当机构60处于载压位置时，滑座72用来压缩弹簧64、66的保持力达到均匀分布。
触接桥44、46和静止触头48、50、52都由铜制成，不需任何特别涂层。
本发明短路装置28的操作如下：
电气开关柜10正常工作时，壳38里面的SF6气体压力是恒定的并达大约1至2巴的数值。触接桥44、46是开启的(图2和3)并在储能机构60的载压状态中由于滑座72的锁定作用而保持在这一位置上。
壳38里面的气体绝缘一旦失效，就会譬如在母线18的导体之间产生飞弧，从而导致在壳38中形成内部电弧并且SF6气体压力迅速增大。这造成与辅助腔室82间的压差，使得膜片80沿着箭头F1的方向(图5)受压。膜片80的下压动作导致锁杆68围绕枢轴70沿着箭头F2的方向转动，从而释放滚柱75，使机构60切换至脱扣状态。
弹簧64、66的伸展沿箭头F3(图5)的方向推动活动组件42的滑座72，从而使两个触接桥44、46快速嵌入三个静止触头48、50、52之间的间隙56、58中。各触头的闭合造成三相短路并熄灭由电力系统24供电的内部电弧。此电弧是经一在电气设备各相导线之间短路构成的低电抗固体导电路径而予以分流的。
各触接桥44、46的楔头形状使得接触压力可达到大于弹簧64、66的推力，无需依靠大尺寸弹簧就可抵挡电动斥力。短路装置28闭合后，静止触头48、50、52和触接桥44、46的特定形状使得它们在启动电力系统上游保护装置所需的相应时间内能承受住短路电流。
接地导电盖罩86界定一零电场区域，压力检测器78的敏感元件设置其中。内部电弧无法进入此区域，从而无论电弧发生在壳38内的什么地方，都确保短路装置28完全安全地工作。
短路装置28的结构考虑到以下各项要求：
不会由于易于影响电气设备的各种不同因素的作用而发生误操作；
只要内部电弧的强度和持续时间在厂商所规定的预定数值范围之内，确保能有效工作。
为了在现场安装开关柜，可以把短路装置28、30用挂锁锁在开启位置上，把锁合装置联在锁杆68上，以便其受到装卸或运送开关柜时可发生的机械震动而防止储能机构60发生误脱扣现象。
显然，机构60的滑座可以用一种枢转式活动组件来代替。

Claims (7)

1、一种高压多极电器，具有封装在一密封金属壳(38)之中的导电件，其中充满高介电强度的绝缘气体，特别是六氟化硫，所述电器配备一短路装置(28、30)，它在气体绝缘失效而随之发生内部飞弧的情况下发挥作用，此装置包括：
一储能机构(60)，它联接于一活动组件(42)，此组件支承着旨在与固定于导电部件上的第二触接装置(48、50、52)协同工作的第一触接装置(44、46)；
一脱扣装置，它装有一锁杆(68)，该锁杆可在以下两个位置之间活动：一对应于所述第一和第二触接装置分开的载压位置和一释放该机构(60)而闭合所述各触接装置的脱扣位置；
一压力检测器(78)，它可感受壳(38)里面气体压力的变动而使锁杆(68)随着内部电弧的形成而超出一预定阈值时从载压位置移向脱扣位置；
机构(60)、脱扣装置和压力检测器(78)的所有组成部件全部容放在封闭的壳(38)里面；
其特征在于：第二触接装置(48、50、52)是由三个明显为圆柱形横截面的固定短柱构成的，它们由两个桥接间隙(56、58)彼此隔开，而第一触接装置(44、46)包括一对活动触接桥，其要在锁杆(68)的脱扣位置上嵌入相应各间隙(56、58)，以靠合各固定短柱的母线，而在各相导电部件之间形成短路。
2、按权利要求1所述的电器，其特征在于：每一触接桥(44、46)做成楔形，它有以一面对相应的桥接间隙(56、58)的锐角设置的两个斜面(44a、44b；46a、46b)，从而在发生短路时抗得住电动斥力。
3、按权利要求1或2所述的电器，其特征在于：锁杆(68)包括一钩头(74)，它在载压位置上时与一固定于活动组件(42)的滑座(72)的保持滚柱(75)相配合，滚柱(75)的锁合区域位于两个触接桥(44、46)的中央对称平面之内，以及机构(60)配有两只弹簧(64、66)，在锁杆(68)移向脱扣位置时向第二触接装置(48、50、52)方向推动滑座(72)。
4、按权利要求1至3中之任一项所述的电器，其特征在于：压力检测器(78)包括一由可变形材料制成的膜片(80)，它紧密地装在一辅助腔室(82)的孔口上，此腔室经由一经校准的减压小孔(84)与壳(38)的其余容积连通，所述腔室(82)的基准容积小于壳(38)的容积。
5、按权利要求4所述的电器，其特征在于：压力检测器(78)的膜片(80)联接于枢转式锁杆(68)的一操作舌柄(76)。
6、按权利要求1至4中之任一项所述的电器，其特征在于：一由导电材料制成的盖罩(86)盖住压力检测器(78)而制成一几乎为零电场的区域，所述盖罩(86)电接地。
7、按权利要求1至6中之任一项所述的电器，其特征在于：短路装置(28、30)由一牢固地连接于金属壳(38)内壁的支架(40)支承。
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