CN116682693A - 一种罐式真空断路器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种罐式真空断路器，包括金属壳体和内部的真空灭弧室，还包括位于真空灭弧室两端的静端连接导体和动端连接导体；真空灭弧室内的动静触头系统构成真空断口；金属壳体的内壁与真空灭弧室的外壁之间构成密封隔室；密封隔室内设置有静端导电件和动端导电件，静端导电件与静端连接导体电连接并朝向动端导电件，动端导电件与动端连接导体连接并朝向静端导电件，两个导电件的自由端相互朝向构成气体断口。通过设置静端导电件和动端导电件，有效的改善了真空灭弧室真空触头间及瓷壳沿面的电场分布，使得罐式产品中真空灭弧室无需更高的绝缘性能也能达到其在柱式结构真空断路器中的绝缘水平，从而可以有效降低罐式断路器的制造成本。
Description
技术领域
本申请涉及电力装备技术领域，更具体地说，涉及一种罐式真空断路器。
背景技术
罐式真空断路器是一种以金属材料作为外壳并在工作时将金属外壳直接接地的断路器，其内部设置有真空灭弧室，真空灭弧室作为断路器中熄灭电弧的关键部件，与操动机构配合形成开断能力，将电网中的某一节点的状态在导通和断开之间切换。在金属外壳内部充有绝缘气体，例如SF6、空气、氮气等，绝缘气体优先采用无温室效应或温室效应低的环保气体。SF6为强温室效应气体，本专利中罐式真空断路器是替代高压SF6断路器的环保解决方案。
在126kV及以上电压等级，真空灭弧室的断口绝缘水平成为其瓶颈问题，绝缘水平提升直接导致真空灭弧室的制造成本明显增加。另外高电压等级开关设备以气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)为主流，其断路器为罐式断路器。因此高电压等级产品的环保升级迫切需要开发罐式结构的真空断路器，以满足使用要求。
在罐式结构中由于真空灭弧室的主屏蔽与地电位的金属壳体之间的电容较大，导致主屏蔽部件的感应电位偏向地电位，从而使断路器内的加压侧触头的场强明显较高，这就导致真空灭弧室在罐式结构环境中的耐压能力相比其在柱式结构环境中明显下降。综上所述，在开发罐式真空断路器时通常需要进一步提升真空灭弧室的绝缘性能，导致断路器的整体成本较高。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种罐式真空断路器，用于降低断路器整体成本。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种罐式真空断路器，包括金属壳体和设置在所述金属壳体内部的真空灭弧室，其中：
所述真空灭弧室的静端固定电连接静端连接导体、动端活动电连接动端连接导体，所述真空灭弧室内部的动静触头系统构成真空断口；
所述金属壳体的内壁与所述真空灭弧室的外壁之间构成密封隔室，所述密封隔室内填充有气体绝缘介质；
所述密封隔室内设置有静端导电件和动端导电件，所述静端导电件的固定端与所述静端连接导体电连接，所述动端导电件的固定端与所述动端连接导体连接，所述静端导电件的自由端朝向所述动端导电件，所述动端导电件的自由端朝向所述静端导电件，两个所述自由端处于所述气体绝缘介质内并构成气体断口。
可选的，所述气体断口动、静端导电件自由端与所述真空灭弧室的主屏蔽筒构成的串联间隙相匹配，且为满足所述罐式真空断路器的绝缘要求的最小尺寸。
可选的，所述气体断口的尺寸为满足所述真空断路器的绝缘要求的最小尺寸。
可选的，所述金属壳体的内径分别与所述将静端导电件、所述动端导电件的最大外径相配合形成气体间隙，所述气体间隙的尺寸为满足产品绝缘要求的最小尺寸。
可选的，所述真空灭弧室的悬浮主屏蔽部件为外露结构，且所述悬浮主屏蔽部件与所述真空灭弧室的瓷壳的焊接部位设置有外部屏蔽件。
可选的，两个所述自由端的尺寸和结构相同。
可选的，每个所述自由端成圆弧状并向朝向所述真空灭弧室的外壁弯曲。
可选的，所述动端导电件和所述静端导电件为同轴薄壁旋转体结构。
可选的，所述动端导电件和所述静端导电件均为为由端部薄壁环形旋转体及支撑杆件构成的笼型结构部件。
可选的，所述动端导电件和所述静端导电件的材质为轻质金属材料或轻质骨架材料，所述材质为轻质骨架材料时其表面涂覆有导电涂层。
从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种罐式真空断路器，包括金属壳体和设置在金属壳体内部的真空灭弧室，还包括设置在真空灭弧室的两端的静端连接导体和动端连接导体，真空灭弧室内部的动静触头系统构成真空断口；金属壳体的内壁与真空灭弧室的外壁之间构成密封隔室；密封隔室内设置有静端导电件和动端导电件，静端导电件与静端连接导体电连接并朝向动端导电件，动端导电件与动端连接导体连接并朝向静端导电件，两个导电件的自由端相互朝向构成位于密封隔室内的气体断口。通过设置静端导电件和动端导电件，有效的改善了真空灭弧室真空触头间及瓷壳沿面的电场分布，使得罐式产品中真空灭弧室无需更高的绝缘性能也能达到其在柱式结构真空断路器中的绝缘水平，从而可以有效降低罐式断路器的制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的一种罐式真空断路器的剖面图；
图2为本申请实施例的另一种罐式真空断路器的剖面图；
图3为本申请实施例的又一种罐式真空断路器的剖面图；
图4为本申请实施例的又一种罐式真空断路器的剖面图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例
图1为本申请实施例的一种罐式真空断路器的剖面示意图。
如图1所示，本实施例提供的罐式真空断路器包括金属壳体10，该金属壳体在罐式真空断路器处于工作环境的情况下需要接地，因此其电位为地电位。在金属壳体内设置有真空灭弧室20。在真空灭弧室的两端分别设置有静端连接导体30和动端连接导体40。
真空灭弧室静端与静端连接导体固定连接，静端导体通过绝缘件与壳体固定连接，真空灭弧室动端的动导电杆与动端连接导体活动连接；真空灭弧室作为整体封装部件，通常包括动静触头系统、动静端盖、瓷壳、悬浮电位主屏蔽筒、动静端屏蔽件等，真空灭弧室内的动静触头系统的相应部件构成真空断口。
金属壳体的内壁与真空灭弧室的外壁之间构成密封隔室，密封隔室内填充有气体绝缘介质，气体绝缘介质可以为洁净空气、氮气、二氧化碳或C4F7N与二氧化碳的混合气体、六氟化硫气体等，优先采用无温室效应或温室效应低的环保气体。
密封隔室内设置有静端导电件50和动端导电件60，静端导电件的固定端与静端连接导体固定电连接，动端导电件的固定端与动端连接导体固定电连接，静端导电件的自由端朝向动端导电件，动端导电件的自由端朝向静端导电件，即两个自由端互相朝向构成气体断口。
本实施例的真空灭弧室的悬浮主屏蔽部件70为外露结构，悬浮主屏蔽部件与两侧的瓷壳焊接在一起，两侧的瓷壳分别为靠近静端导电部件的静端瓷壳和靠近动端导电部件的动端瓷壳，悬浮主屏蔽部件和瓷壳的焊接部位设置有外部屏蔽件，该屏蔽件与构成气体断口的静端导电件和动端导电件所构成的串联间隙的尺寸为满足产品断口绝缘要求的最小尺寸，可以减小产品整体直径尺寸。真空灭弧室的悬浮主屏蔽部件也有封闭在瓷壳内部的设计结构，同样可以获得有益的技术效果。
静端导电件的自由端和动端导电件的自由端成圆弧结构51和61，且该圆环结构为朝向真空灭弧室方向弯曲，具体如图2所示所示，从而可以使真空灭弧室的两侧瓷壳沿面电场分布更优。另外，该圆环结构可以为背向真空灭弧室并朝向金属外壳的内壁方向弯曲，具体如图图3所示。
静端导电件和动端导电件的整体直径和轴向尺寸相配合，使静端导电件和动端导电件的端部构成的气体断口的间隙的尺寸为满足产品断口绝缘要求的最小尺寸。当该气体间隙越小，就能够使真空灭弧室触头真空间隙获得更高的绝缘水平。在保持气体间隙不变的情况下，增加前述串联间隙的尺寸，可降低瓷壳沿面的场强水平，可根据整体结构需要进行选择。
金属壳体的内径与静端导电件和动端导电件的最大外直径的尺寸相配合，且动端导电件和静端导电件与金属壳体间的气体间隙的尺寸为满足产品对地绝缘要求的最小尺寸。
构成气体断口的静端导电件的自由端和动端导电件的自由端无论是什么结构，其结构和尺寸均相同，但轴向尺寸可以不同。
本实施例中的静端导电件和动端导电件可以为同轴薄壁旋转体结构，如图4所示，这种结构的屏蔽效果最佳；两个导电件的结构还可以为由端部薄壁环形旋转体及支撑杆件构成的笼型结构，这种结构能够起到减重的作用；静端导电件和动端导电件的材料可以选用轻质金属材料、或表面涂覆导电涂层的轻质骨架材料，从而可以起到进一步减重的作用。
从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种罐式真空断路器，包括金属壳体和设置在金属壳体内部的真空灭弧室，还包括设置在真空灭弧室两端的静端连接导体和动端连接导体；真空灭弧室内部的动静触头系统构成真空断口；金属壳体的内壁与真空灭弧室的外壁之间构成密封隔室；密封隔室内设置有静端导电件和动端导电件，静端导电件与静端连接导体固定电连接并朝向动端导电件，动端导电件与动端连接导体固定电连接并朝向静端导电件，两个导电件的自由端相互朝向构成位于密封隔室内的气体断口。通过设置静端导电件和动端导电件，有效的改善了真空灭弧室真空触头间及瓷壳沿面的电场分布，使得罐式产品中真空灭弧室无需更高的绝缘性能也能达其在柱式结构真空断路器中的绝缘水平，从而可以有效降低罐式断路器的制造成本。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种罐式真空断路器，其特征在于，包括金属壳体和设置在所述金属壳体内部的真空灭弧室，其中：
所述真空灭弧室的静端固定电连接静端连接导体、动端活动电连接动端连接导体，所述真空灭弧室内部的动静触头系统构成真空断口；
所述金属壳体的内壁与所述真空灭弧室的外壁之间构成密封隔室，所述密封隔室内填充有气体绝缘介质；
所述密封隔室内设置有静端导电件和动端导电件，所述静端导电件的固定端与所述静端连接导体电连接，所述动端导电件的固定端与所述动端连接导体连接，所述静端导电件的自由端朝向所述动端导电件，所述动端导电件的自由端朝向所述静端导电件，两个所述自由端处于所述气体绝缘介质内并构成气体断口。
2.如权利要求1所述的罐式真空断路器，其特征在于，所述气体断口动、静端导电件自由端与所述真空灭弧室的主屏蔽筒构成的串联间隙相匹配，且为满足所述罐式真空断路器的绝缘要求的最小尺寸。
3.如权利要求1所述的罐式真空断路器，其特征在于，所述气体断口的尺寸为满足所述真空断路器的绝缘要求的最小尺寸。
4.如权利要求1所述的罐式真空断路器，其特征在于，所述金属壳体的内径分别与所述将静端导电件、所述动端导电件的最大外径相配合形成气体间隙，所述气体间隙的尺寸为满足产品绝缘要求的最小尺寸。
5.如权利要求1所述的罐式真空断路器，其特征在于，所述真空灭弧室的悬浮主屏蔽部件为外露结构，且所述悬浮主屏蔽部件与所述真空灭弧室的瓷壳的焊接部位设置有外部屏蔽件。
6.如权利要求1～5任一项所述的罐式真空断路器，其特征在于，气体断口的两个所述自由端的尺寸和结构相同。
7.如权利要求6所述的罐式真空断路器，其特征在于，每个所述自由端成圆弧状并向朝向所述真空灭弧室的外壁弯曲。
8.如权利要求6所述的罐式真空断路器，其特征在于，所述动端导电件和所述静端导电件为同轴薄壁旋转体结构。
9.如权利要求6所述的罐式真空断路器，其特征在于，所述动端导电件和所述静端导电件均为为由端部薄壁环形旋转体及支撑杆件构成的笼型结构部件。
10.如权利要求6所述的罐式真空断路器，其特征在于，所述动端导电件和所述静端导电件的材质为轻质金属材料或轻质骨架材料，所述材质为轻质骨架材料时其表面涂覆有导电涂层。
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