CN1205631C - 具有在绝缘外壳和接地挡板层间空气间隙的电力断路器 - Google Patents

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Abstract

一种紧凑电力断路器，包括为电极机构和操作机构提供结构支撑和电力绝缘的一模制绝缘外壳，电极机构安装在外壳内腔中，操作机构安装在外壳前部。一处于电极机构和操作机构间的接地挡板层保护操作者启动按钮，控制操作机构，该按钮可经一模制绝缘盖接近。最好，接地挡板层夹于模制外壳的装有电极腔的一后段和固定有操作机构的一前段之间。接地挡板层连接到一在模制绝缘外壳下延伸的导电盘上，其内有连接操作机构和电极机构的真空断续器的电力接地联接装置。一处于模制绝缘外壳的后段和接地挡板层间的通风的空气间隙，在电弧穿透外壳到接地挡板层时，它使模制绝缘外壳的侵蚀减到最小。

Description

具有在绝缘外壳和接地挡板层间 空气间隙的电力断路器
相关申请
共有的同时申请的名称为“具有带一空正面(dead front)的模制绝缘外壳的电力断路器”，其代理人的卷号为第00-EDP-003号。
背景技术
发明领域
本发明涉及电力断路器，尤其是一种具有一模制绝缘外壳的，在电极机构和操作机构间有一接地平面挡板层的、在朝向电极机构的挡板层一侧上在外壳和挡板层间有空气间隙的一紧凑电力断路器。
背景信息
工作在1000伏以上的系统电力断路器一般利用真空断续器作为开关装置。每相的真空断续器必须相对于工作电压彼此足够地电绝缘。在空间足够时，真空断续器和相关的导体能充分地间隔开以实现所需的绝缘。对于较高电压，或对于一更紧凑的布置，每个真空断续器放在一单独的容器中，该容器由电绝缘材料如苯乙烯玻璃模制而成。这些容器又螺固于装有操作机构的一金属盒中。金属盒接地，使操作机构与电路的线电压绝缘。操作机构的手动控制装置在金属盒的前面可接触到。金属盒为分开安装的真空断续器和操作机构提供结构支撑。当金属盒接地时，它也为断路器提供一“空正面(dead front)”，保护操作者免受电路高压。若在断路器的电力段发生故障，这是尤其重要的。金属盒也为包括灵敏电子元件如一电子跳闸器件的操作机构提供电磁屏蔽。
在电力断路器的电压范围的下端有一些断路器，它们在一单部件的模制绝缘外壳内放置装在隔座上的各相真空断续器。但是，这些断路器也采用一金属盒，以放置操作机构和提供一空正面和电磁屏蔽。
需要减少大于1000V范围内的电力断路器的尺寸。但是，也需要减少操作机构的尺寸。较小的操作机构输送较小能量，因此，出现一挑战。在配电系统接入负载时，需要相当大量的能量来闭合一电力断路器以通过相当大的电流。其内支撑有操作机构的可延展的钢盒吸收大量偏斜和变形能，但是该机构足够紧固，能容纳这样的损耗。紧凑电力断路器需要的操作机构较小，不能承受这样的损耗。同样，必须考虑保护模制绝缘结构，使其免受破坏性电弧的作用。
我们共同拥有同时申请的名称为“具有带一空正面的模制绝缘外壳的电力断路器”，代理人卷号为00-EDP-003号的申请涉及一种紧凑电力断路器，其利用一模制绝缘外壳，为电极机构提供结构支撑和电绝缘。夹在模制绝缘外壳的两段间的一接地挡板层也使电极机构与操作机构电绝缘，并为操作机构的电子元件提供屏蔽。同样还请注意美国专利US 5668361和3601565以及EP-A-0450397
在这种电力断路器中需要使模制绝缘外壳具有能防止由发生在电极机构处的电弧引起的侵蚀的保护装置。
发明内容
本发明能满足这种和其它需要，本发明涉及一种电力断路器，其利用一模制绝缘外壳为电极和操作机构提供结构支撑。处于电极机构和操作机构间的一接地挡板层提高了用户免受电击的保护，和改善了操作机构中的带有一电子跳闸器件的电子设备的免受电磁干扰的保护。在模制绝缘外壳和接地挡板层间设置有一空气间隙，以便在在电极机构发生电弧时使模制绝缘外壳的侵蚀减少到最小。
尤其是，本发明的电力断路器包括每个都带有可分离触点的多个电极机构，一连接电极机构以断开和接通可分离触点的操作机构，处于电极机构和操作机构间的接地挡板层，和至少处于接地挡板层与电极机构间的一模制绝缘外壳。这种模制绝缘外壳与接地挡板层一起形成一空气间隙，它沿该绝缘外壳与该接地挡板层安置在电极机构和操作机构间。最好模制绝缘外壳在每个电极机构处面向接地平面构件具有一凹陷部以形成该空气间隙。在一优选实施方式中，凹陷部是延伸穿过所有电极机构的公共凹陷部。这个凹陷部有通风口，允许由电弧形成的电离气体排出，并由新鲜空气取代。同样，最好，模制绝缘外壳中的凹陷部由边壁形成，并且通风口由经这些边壁向外延伸的槽缝形成。这些槽缝可是面向一平面接地挡板层开口的槽缝。
最好，模制绝缘外壳具有内有每个电极机构的电极腔。这些电极腔具有一与电极机构间隔开的壁，以便在电极机构和操作机构间插入另一空气间隙。更佳地，模制绝缘外壳具有一内有电极腔和凹陷部的后段，和处于接地挡板层和操作机构间的一前段。
附图说明
结合附图阅读下面的最佳实施方式的说明，能对本发明有一完整的理解。
图1是本发明的盖被拆下的一断路器的前部的等角视图。
图2是从后面看形成图1断路器部分的模制绝缘外壳和接地挡板层的分解等角视图。
图3是形成图1断路器部分的模制绝缘外壳的后段的前部的等角视图。
图4是通过图1的断路器的纵向垂直剖面。
具体实施方式
见图1，本发明的断路器1是一多电极的电力断路器，它具有一被分割为一后段5和一前段7的模制绝缘外壳3。外壳的这些段由一种电绝缘材料，如玻璃聚酯制成。在图2和3中最清楚地表示的后壳体部分5模制成带有多个电极腔9的单个部件。这个示例的断路器1具有三个这样的电极腔9a-9c，分别用于一三相配电系统的每相。每个腔内有一电极机构11，它-在这个示例的断路器中-包括一如图4所示的真空断续器13(interrupter)。
该电力断路器1还包括一接地系统15，其包括一平面构件17形式的接地挡板层，该构件夹于模制绝缘外壳3的后段5和前段7之间。这些部件通过多个螺栓形式的紧固件19夹在一起，螺栓穿过接地挡板层17内的孔21延伸。模制在外壳3的后段5的前面25上的销23穿过接地挡板层17内的另外的孔27，并与前段7的后部内的孔29啮合。这种设置产生一刚性支撑结构31，它包括一个由接地挡板层17提供的空正面(dead front)。
电力断路器1还包括一安装在模制绝缘外壳3的前段7的前面的操作机构33。操作机构33最好是一个紧凑的、模块化的高能操作机构，如美国专利说明书US5931290中所述，在此参照其内容。操作机构33由一盖35封闭，盖最好由一种绝缘材料如玻璃聚酯模制而成。这种操作机构33的前(正)面有一控制装置，如可通过盖35内的开口41接近的按钮37和指示器39。在操作机构33的前面上安装的一跳闸器件43可经盖内的另一开口45接近。另外，一用于手动地给操作机构加载的手柄47可以经盖内的槽缝49接近。
如图4所示，真空断续器具有处于一真空瓶53内的可分离触点51。可分离触点51的上或固定触点与一线状导体55电连接，该导体向后延伸连伸至一应用总线(无图示)。可分离触点51的下或可移动触点通过一柔性分流器54(flexible shunt)与一负载导体56相连，负载导体同样向后延伸，连接到一负载总线(无图示)。可移动触点经一绝缘体/驱动器件57机械地连接到一个钟形曲柄59形式的操作联接装置上，该绝缘体/驱动器件57提供电绝缘和一弹性偏压。钟形曲柄59可枢转地安装在一在模制绝缘外壳3下延伸的导电盘61中。该导电盘61形成接地系统15的一部分，并由螺栓60直接固定于接地挡板层17的凸缘17f上，因此与该凸缘17f导电接触。为每个真空断续器13设置的钟形曲柄59是由钢板制成，并可枢转地安装到螺栓连接到盘61上的导电金属固定件62上，这样联接装置也电接地。钟形曲柄59前端通过一联接装置64与操作机构33连接。
如常规地，操作机构33包括一闭合弹簧(无图示)，其既可以通过手动操作手柄47，也可通过一马达63自动地加载。在每个电极内的可分离触点51通过释放闭合弹簧而闭合，这可以通过按压合适的按钮37手动地或通过一并联跳闸机构(shunt trip)远程地实现，它们均经该联接装置59来操作绝缘体/驱动器件57。可分离触点51利用贮存在操作机构33内的一打开弹簧(无图示)中的能量而断开。可分离触点51能通过响应流经该断路器的电流的某一电流/时间特征值，由跳闸器件43自动断开，或通过按下合适的按钮37手动地，或由其它的螺线管(无图示)远程地断开。
用在断开和接通该可分离触点的能量产生趋于使断路器结构变形的力量。但是，模制绝缘外壳3具有刚性结构，其所造成的损失比当前这一规格的电流断路器的金属盒体的损失小。另外，模制绝缘外壳3提供所需的电绝缘，而接地挡板层17有一空正面，其保护操作者在接触该按钮37，手柄47和跳闸器件43时，免受电极机构11中的高电压(的伤害)。
如图3和4所示，模制绝缘外壳3的后段5的前面25有一与电极腔9a-9c内的真空断续器13相邻的凹陷部65。这个由侧边和顶边壁67和一底突出部分69组成的凹陷部65在外壳3的绝缘材料和接地挡板层17间提供一空气间隙。最好，一公共凹陷部65穿过模制绝缘外壳3的后段的面25延伸。这个空气间隙和真空断续器13与电极腔的前壁73之间的电极腔9内的空气间隙71一起增强了防电弧保护，电弧会由于电极腔内的故障通过外壳燃烧。凹陷部65经由穿过外壳3的边壁67的槽缝75在横向和垂直方向进行排气以防止形成冷凝并排出电离的空气。
接地挡板层17是一完全在模制绝缘外壳3的前段7和后段5的相对面上延伸的导电板，如一钢板。如图1和2所示，凸缘77沿平面接地挡板层17的侧边向前延伸。这些边形成的圆角减少平面挡板层端部的应力集中点(fieldstress point)，并消除尖边。可选择地，平面接地挡板层能从模制绝缘外壳3水平垂直地横向伸出，以与一开关装置组件的空正面相配合，断路器能安装在该开关装置组件(switchgear assembly)内，从而形成保护操作者免受由故障引起的爆炸的挡板。提升带79固定到挡板层17上，以搬运该电力断路器1。
尽管本发明的特定实施方式已被详细说明，但应理解为本领域技术人员在本公开内容的教导下可以对细节作出各种变型和替换。因此，这些公开的特定的布置只是示例性的，并没有对本发明的范围进行限定，本发明的范围是下面权利要求书所给出的，以及其中的任何、所有等同物。

Claims (9)

1、一种电力断路器(1)，包括：
多个每个都带有可分离触点的电极机构(11)，
一连接到所述的电极机构的操作机构(33)，以断开和接通所述可分离触点，
一处于所述电极机构(11)和所述操作机构之间的接地挡板层(17)，和
一个支承所述电极机构(11)和所述操作机构(33)并且在它们之间延伸的模制绝缘外壳(3)，它与所述接地挡板层(17)一起形成一空气间隙，该间隙沿所述绝缘外壳和所述接地挡板层(17)安置在所述电极机构(11)和所述操作机构(33)之间，并且所述模制绝缘外壳(3)包括处于所述接地挡板层(17)和所述电极机构(11)间并形成所述空气间隙的一后段(5)，一处于所述接地挡板层和所述操作机构(33)间的前段(7)，所述接地挡板层夹在所述模制绝缘外壳的所述后段(5)和所述前段(7)之间。
2、根据权利要求1的电力断路器，其特征在于，所述模制绝缘外壳(3)在所述每个电极机构(11)处具有一个面向所述接地挡板层的凹陷部(65)以形成所述的空气间隙。
3、根据权利要求2的电力断路器，其特征在于，所述凹陷部(65)是延伸穿过所有所述多个电极机构的公共凹陷部。
4、根据权利要求3的电力断路器，其特征在于，所述模制绝缘外壳(3)具有多个电极腔(9a-9c)，每个腔内装有一个所述电极机构(11)，所述电极腔具有一个与所述电极机构间隔开的壁，以在所述电极机构和所述操作机构间形成一额外的空气间隙。
5、根据权利要求3的电力断路器，其特征在于，还包括多个用于所述公共凹陷部的通风的通风口。
6、根据权利要求5的电力断路器，其特征在于，所述公共凹陷部(65)由所述模制绝缘外壳的边壁形成，并且其中所述通风口包括经所述边壁向外延伸的槽缝(75)。
7、根据权利要求6的电力断路器，其特征在于，所述接地挡板层(17)是一通常为平面的构件，并且其中所述模制绝缘外壳(3)具有形成所述公共凹陷部(65)的三个侧面的侧边壁和顶边壁，以及经过所述边壁的所述槽缝还包括面向所述平面构件的开口槽缝。
8、根据权利要求6的电力断路器，其特征在于，所述模制绝缘外壳(3)具有每个内有一个所述电极机构(11)的多个电极腔(9a-9c)，所述电极腔具有一个与所述电极机构间隔开的壁，以在所述电极机构和所述操作机构间形成一额外的空气间隙。
9、根据权利要求3-8之一所述的电力断路器，其特征在于，所述接地挡板层(17)包括一通常为平面的构件，所述公共凹陷部通过面向所述平面构件的边壁形成在所述模制绝缘外壳的所述后段(5)内，还包括经所述边壁向外延伸的槽缝，和向所述平面构件打开的开口，以对所述公共凹陷部通风。
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