CN1258848C - 气体绝缘开关装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于高压和/或中压的断路及断开装置，该装置包括一断开室(67)和一断路杆(54)，该断路杆(54)具有一自由容腔，其内容纳有一断路室(63)，该断路室包含有一移动接点(59)和一固定接点(64)，所述断路杆(54)和所述断开室(67)内包含介电绝缘流体，其特殊性在于它具有一密封的断路室(63)，并且该断路室(63)与断路杆隔离开。

Description

气体绝缘开关装置
技术领域
本发明涉及一种用于高压和/或中压应用场合的断路及断开装置，它包含介电绝缘剂并具有一特殊结构，以便降低所述绝缘剂的环境影响力。
背景技术
众所周知，现有技术中的断路及断开装置一般包括至少一个断路室和一断开室，它们与绝缘套筒相连。这些部件被配置在一相对于周围环境密封的结构内，并充入一种流体绝缘介质。
如图1所示，图中所示的方框图示出了一种已知的用于高压变电站的断路及断开装置的典型结构的实施例。
一主动力线的导线由箭头2示出，通过断路及断开(interruption，disconnection)装置1连接到一主配电条(bar)3上。所述的断路及断开装置1包括一与线2相连的绝缘套筒4，一断开室5，一断路室6，被配置在断路室6的端部的电流测量装置7和8，利用导体10与所述条3相连的绝缘套筒9，还有两个装置11和12用于使本系统接地。
断开室5可以配置在断路室6的上游和下游。
装置1内完全充满一种绝缘介质，用以防止处于高电位差的各部件之间的放电。
图2示出了图1的框图所示的断路及断开装置的一个已知的实施例。绝缘套筒4和9分别被配置在该断路及断开装置1的输入输出端。绝缘套筒4包含有主动力线的导体2，而绝缘套筒9包含连接到主配电条(图2中未示出)上的导线10。
绝缘套筒4利用一连接结构13连接到断开室5上。断开室5包含有一固定接点14和一移动接点15，用于执行断开连接。一接地装置11也连接到室5上，在需要时，用于将主导体2连接到装置1的外壳16上，装置1的外壳16利用支撑17、18和19而使其保持为接地。用于移动该移动接点15的致动件20也位于断开室5内。而且断开室5借助于绝缘分隔件21和22与绝缘套筒4和断开室6分隔开。
断路室6包含有一移动接点23和一固定接点24。移动接点23由移动部件25致动。而且，接地装置12与断路室6相连，并将从断开室输出的导体26置于接地。移动接点23连接到从该断路及断开装置1输出的导体10上。绝缘分隔物28将断路室6和绝缘套筒9分隔开。绝缘套筒4和9、断路室6和断开室5中均充满一种绝缘流体，一般是六氟化硫(SF6)，其压力高于大气压力。为了保持上述内部压力，以便降低绝缘距离(insulation distances)，进而降低装置的结构尺寸，装置1相对于外部环境完全密封。
图1和2所示的例子也可以是另外一种结构形式。具体来讲，如果需要将多个配电条连接到主动力线上，可以使用多个断开室和多个绝缘套筒。
在现有技术中的断路及断开装置中，经常使用的绝缘流体是六氟化硫(SF6)。其它的可供选择的流体是碳氟化合物(FC)、全氟碳化合物(PFC)、全氟聚醚(PFPE)或其混合物。
这些绝缘剂的使用，特别是SF6，具有最高的介电绝缘能力，故可允许大幅度地降低绝缘距离，因而大幅度降低了每单个装置的具体尺寸，进而相对于采用如矿物油作为绝缘剂的情形，显著地降低了采用该装置的变电站的规模。这一事实可以大幅度地降低系统装置及运行的成本。
从技术文献得知，已知的氟化物气体绝缘剂，特别是SF6，会引起对环境影响(environmental impact)的问题；而且它们还相当地昂贵。
通过使用另外的绝缘流体，如采用六氟化硫(SF6)和氮气(N2)的混合物，纯氮气(N2)，或惰性气体，来降低这些绝缘剂的含量会导致所需的绝缘距离的增大，因为在相同的压力下，上述的替换流体比纯的SF6具有更低的绝缘强度和熄弧能力。
不对断路及断开装置的具体结构进行任何改变而仅用其它的替换绝缘流体简单地替换SF6将会导致故障。
另一方面，如果增加所述替换绝缘流体的压力以确保满意的绝缘强度和熄弧能力，就必须凭借于复杂的装置结构，而这样的结构的经济性和可靠性均不好。
发明内容
本发明的宗旨是提供一种用于高压和/或中压应用场合的断路及断开装置，其结构简便，并能够对所用的绝缘剂进行优化使用，以便显著地降低它们对环境的影响。
在本发明宗旨的范围内，本发明的一个目的是提供一种用于高压和/或中压应用场合的断路及断开装置，该装置具有一种标准结构，可以将绝缘流体的体积分隔在使用它的断路杆(pole)的内部。
本发明的另一目的是提供一种用于高压和/或中压应用场合的断路及断开装置，该装置可以在断路杆内使用不同的绝缘剂。
本发明的还有一目的是提供一种用于高压和/或中压应用场合的断路及断开装置，该装置维护方便，并可以方便地更换电驱动件，特别是那些极易磨损的部件，比如断路室的固定接点和移动接点。
本发明另外一个，但不是最后一个的目的是提供一种用于高压和/或中压应用场合的断路及断开装置，该装置可靠性高，制造相当方便，并且成本低廉。
本发明的上述宗旨、目的及从下文中可以更清楚地看出的其它目的由一种用于高压和/或中压应用场合的断路及断开装置来达到，该装置包括一断开室和一断路杆，该断路杆具有一自由容腔，其内容纳有一断路室，该断路室包含有一移动接点和一固定接点，所述断路杆和所述断开室内包含有介电绝缘流体。本发明装置的特征为所述断路室是密封的，并且与断路杆隔离开。
因此，本发明装置具有一标准结构，它可以优化介电流体的使用，并降低对环境的影响；事实上，仅在其中需要一高的熄弧能力的被密封的断路室内使用对环境具有很大影响的介电流体。
本发明的另一优点在于断路室可以从电气断路杆的主体中抽出来。借助于使该密封的断路室可以从电气杆的主体中抽出来，从而允许该装置维护简便，和/或容易更换在该断路及断开装置运行过程中极易磨损的部件。而且，本发明装置的结构部件相对较少，保证了装置的高可靠性和操作简便。
附图说明
在下面的附图中，以非限定实施例的方式示出了本发明的一个断路及断开装置的几个最佳但非限定性的实施例，从下面的针对这些实施例的描述中可以看出本发明的其它的特征和优点。附图包括：
图1是现有技术中用于高压状态下的一个断路及断开装置的一个实施例的方框图；
图2是用于高压状态下的一个断路及断开装置的一个实施例的示意图；
图3是本发明的断路及断开装置的一最佳但非限定的实施例；和
图4示意性地示出了本发明的断路及断开装置的另一实施例。
具体实施方式
如图3所示，本发明的断路及断开装置包括一输入绝缘套筒51，它与一主动力线50电连接。在绝缘套筒51的底部通常设置一变压器53，用以测量输入到该装置的电流。该绝缘套筒51还连接到一中间腔室55上，并利用隔离物56与其隔离。
中间腔室55和绝缘套筒51中充满一种具有很低的环境影响作用甚至根本对环境没有影响的介电性流体，比如一种六氟化硫和氮气的气体混合物(SF6+N2)，或纯氮气(N2)，或空气。
中间腔室55与一断路杆54相连，并通过隔离物57与其隔离；而断路杆54本身又利用隔离物73连接到断开室67上。断路杆54具有一自由容腔，其由壳体200和隔离物73及57限定，其容纳该断路室63。
所述断路室63包含有断路机构，该断路机构包括至少一固定接点64和至少一移动接点59。该移动接点59与一引导杆61刚性连接，该引导杆61由一比如曲柄连杆型的致动系统62所驱动；固定接点64通过一密封连接结构66与断开室67相连。
如图所示，致动系统62、移动接点的引导杆61、移动接点59和固定接点64均配置在断路室63的壳体内；所述室63的壳体可以由绝缘材料制成，比如由玻璃纤维强化的塑料制成，至少是围绕移动接点59、固定接点64和杆62的部分应该如此。围绕断路室63的壳体设置了场屏蔽68和69；另一种方案是，断路室63的壳体可以在其端部用作场屏蔽，而无需使用场屏蔽69和封闭法兰72。
断路室63的一端由一法兰72被气密地封闭，其相反的另一端利用密封法兰65被连接到断路杆54的壳体上；断路杆54的壳体可以由例如传导塑料制成。
以此方式，断路室63相对于断路杆54的其它部分被有利地密封了。因此，断路室63可以通过阀71充入高度介电的氟化流体，最好是六氟化硫(SF6)，而断路杆54之没有被室63占据的部分自由容腔通过阀74充入另一种介电流体，如一种六氟化硫和氮气的气体混合物(SF6+N2)，或纯氮气(N2)，或空气。另一种方案是，充入断路室63中的介电氟化流体可以从全氟聚醚(PFPE)或全氟碳化合物(PFC)或碳氟化合物(FC)所构成的组中选择。
这种解决方案的特别的优势在于它将具有高的熄弧能力并具有高的环境影响作用的绝缘流体(剂)隔离开来，仅限制在严格必需的地方，也就是说，在移动接点和固定接点处的断路室63之壳体的内部。以此方式，将该装置中所使用的潜在的污染剂的体积降至最少。
而且，将它们隔离在密封的腔室63的内部有利于对其进行灵活的控制，防止其扩散到环境空气中。事实上，中间室55包括一活塞操纵的保护系统58的第一部分，当断路杆54中所用的介电流体产生压力损失时，它将切断与主动力线的电连接。活塞操纵保护系统58的第二部分则位于断路杆54的内部，并利用一密封连接60与断路室63的移动接点59相连。在本发明的另一实施例中，绝缘套筒51的导体50可以直接与断路室63相连。
另一优点为通过作用于连接结构60、66和法兰65，断路室63可以通过沿箭头70所示方向的作用从断路杆54中(向外)抽出。
该解决方案的优势在于如果其内的部件严重磨损，即移动接点59和固定接点60损坏，可以完全地更换该室63，这为装置的维护提供很大方便。
断开室67包含一移动接点75，利用一如齿条型的移动系统76，可以将其连接到一第一固定接点77或一第二固定接点78上。第一固定接点77将移动接点75连接到输出绝缘套筒80上，而第二固定接点78将移动接点75连接到断开室67的外壳79上，而断开室接地。致动系统76由一致动器81如一电动机致动。一分隔件82将绝缘套筒80与断开室67相分离；一变压器83通常设置在直通导体80的底部，并测量该装置的输出电流。
断开室67和绝缘套筒80中充入具有很低的环境影响作用甚至根本没有影响的介电流体，比如一种六氟化硫和氮气的气体混合物(SF6+N2)，或纯氮气(N2)，或空气。
本发明的断路及断开装置特别适合用于高和/或中压变电站，用以分配和传输电力。因此，本发明还涉及一种用以分配和传输电力的高和/或中压变电站，其特征在于其包括一种本发明的断路及断开装置。
如图4所示，图中仅表明了电流的路径，示意性地示出了本发明装置的另一实施例。具体地，在图4所示的实施例中使用了一断路杆89，一密封断路室90和三个绝缘套筒91、92和93。
断路室90中最好充入六氟化硫(SF6)，而该断路及断开装置的剩余空间则充入具有很低的环境影响作用甚至根本没有环境影响的绝缘性流体(剂)，比如一种六氟化硫和氮气的气体混合物(SF6+N2)，或纯氮气(N2)，或空气。有关结构的详细情况见图3所示的实施例。该实施例的优势在于可以将该装置连接到多个二级配电条(bars)上，比如在一变电站中。
实际上已经发现本发明装置得益于其模块式结构完全达到了本发明目的，它使得可以将断路及断开装置的潜在污染水平降低至最小，由于其通过将具有高的环境影响作用的绝缘流体隔离在仅需要一较高的熄弧能力的部分中。
因此本发明装置可以有多种修改和变换形式，但所有这些修改和变换均是在本发明的宗旨范围内，如本发明可以设置多个断路室。然而，无论如何，都具有上述实施例中所示的优点。
而且所有的部件也可以用技术上相当的部件来替换。事实上，所涉及的电路的配置，只要它们可以用于该特定用途，包括单个部件，根据需要和技术现状都可以用在本发明上。

Claims (12)

1.一种用于高压和/或中压应用场合的断路及断开装置，该装置包括一断开室和一断路杆，该断路杆具有一自由容腔，其内容纳有一断路室，该断路室包含有一移动接点和一固定接点，所述断路杆和所述断开室内包含有介电绝缘流体，其特征在于所述断路室是密封的并且与断路杆隔离开。
2.如权利要求1所述的断路及断开装置，其特征在于所述密封的断路室和所述断路杆之没被断路室占据的自由容腔分别包含一种第一介电流体和一种第二介电流体，所述第一介电流体和第二介电流体是彼此不同的。
3.如权利要求2所述的断路及断开装置，其特征在于所述第一介电流体包括一种介电氟化物流体。
4.如权利要求3所述的断路及断开装置，其特征在于所述介电氟化物流体是六氟化硫。
5.如权利要求3所述的断路及断开装置，其特征在于所述介电氟化物流体从全氟碳化合物或碳氟化合物或全氟聚醚所构成的组中选择。
6.如权利要求2所述的断路及断开装置，其特征在于所述第二介电流体包括一种六氟化硫和氮气的混合物。
7.如权利要求2所述的断路及断开装置，其特征在于所述第二介电流体包括纯氮气。
8.如权利要求2所述的断路及断开装置，其特征在于所述第二介电流体包括空气。
9.如权利要求1所述的断路及断开装置，其特征在于所述断路室的外壳还起到电场屏蔽的作用。
10.如权利要求1所述的断路及断开装置，其特征在于所述断路室的外壳至少部分地由一种绝缘材料制成。
11.如权利要求1所述的断路及断开装置，其特征在于所述被密封的断路室可相对于所述断路杆的主体抽出。
12.一种分配和传输电力的高和/或中压变电站，其特征在于它包含有一种如权利要求1所述的断路及断开装置。
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