CN1438665A - 吹气型气体断路器 - Google Patents

Abstract

一种吹气型气体断路器，有一由耐热树脂制成的绝缘喷嘴2和一可动电弧触头3安装在一吹气缸体4上，进而执行触头的断开与闭合操作。其中，所述绝缘喷嘴2分成3个区域；一下游区域2a、一喉部附近区域2b以及一上游区域2c。所述下游区域2a和上游区域2c仅由耐热树脂制成，而所述喉部附近区域2b由混合了如氮化硼的无机材料的耐热树脂制成。一由耐热树脂制成的可动电弧触头盖9有两个区域；一下游区域9a和一上游区域9b，该可动电弧触头盖9位于绝缘喷嘴2与可动电弧触头3之间，并且，仅所述下游区域9a是由混有无机材料的耐热树脂制成的。

Description

吹气型气体断路器

技术领域

本发明总的来说涉及一种断路器，尤其涉及一种吹气型气体断路器(puffertype gas circuit breaker)。该吹气型气体断路器具有由一耐热树脂形成并用于引导灭弧气体的绝缘喷嘴，因而适用于作电的断路器。

背景技术

吹气型气体断路器通常使用六氟化硫(SF₆)作为灭弧气体。当从闭合状态断开的过程中，该气体被压缩并喷射到触头间，籍此，出现在触头间的电弧被熄灭，从而确保大的电流能被切断。

上述吹气型气体断路器的通常构造如图4和图5所示。

图4所示为电路断路器处于闭合状态，图5所示为电路断路器处在打开的过程中。

在图4所示的闭合状态时，固定电弧触头1与可动电弧触头3接触并接合，因而在它们之间形成电流通路。

可动电弧触头3与一灭弧气体输送绝缘喷嘴2一起装在吹气缸体4上，并被锁定在那里。一绝缘操作杆6与吹气缸体4相连。相应地，一操作机构(未图示)带动绝缘操作杆6以预定的方向(图中为横方向)进行运动，因而，可动电弧触头3与绝缘喷嘴2也与吹气缸体4一道在横方向进给，从而进行闭合与断开操作。

在这种情况下，一吹气活塞5在吹气缸体4内与之相配，并锁定在一静止固定部分上(未图示)，从而在吹气缸体4内形成一用于压缩灭弧气体的吹气腔室7。

作为吹气型气体断路器的一个主要单元，构成灭弧腔室的零件装在一个封闭的容器(图中未画出)内。当把它们装进吹气型气体断路器后，给封闭容器充入诸如六氟化硫一样的灭弧气体，从而形成一个完整的吹气型气体断路器产品。

在断开时，所述吹气型气体断路器进行如下操作：操作机构通过绝缘操作杆6向右手方向驱动吹气缸体4，由此，图4所示状态就切换到图5所示的断开状态。

这样，在导通状态下的可动电弧触头3与固定电弧触头1脱开，以致在它们之间产生电弧A。在此情况下，吹气腔室7中的灭弧气体被压缩和被绝缘喷嘴2导入并吹向电弧A，以便熄灭电弧A，其结果是：电弧A快速熄灭，电流被切断。

绝缘喷嘴2通常由如四氟乙烯树脂那样的耐热树脂制作。当绝缘喷嘴2暴露于电弧A时，电弧A产生的热量进入到喷嘴2内并被其吸收。于是，绝缘喷嘴2的材料中出现气孔或碳化，其结果是：绝缘喷嘴2的漏电绝缘性能和极间绝缘性能出现恶化。

为了解决这个问题，已有的建议是：把粉状无机材料混合到制作绝缘喷嘴的耐热树脂中，以便能防止电弧A产生的热量进入到绝缘喷嘴2内。这样，防弧特性得以提高。这里所说的无机材料混合也称之为无机填料填充。

依据公开号为49(1974)-17657的日本专利申请，它推荐以氧化铝(Al₂O₃)作为无机材料进行混合，而依据公开号为48(1973)-38216的日本专利申请，它推荐以氟化钙(CaF₂)、氟化镁(MgF₂)、硫化铅(SbS)、硫酸钡(BaSO₄)和氮化硼(BN)等作为无机材料进行混合。

除了在遍布绝缘喷嘴内以一定浓度混合无机材料之外，亦有各种其它与这些无机材料混合形式有关的建议方法。例如，公开号为5(1993)-94743的日本专利申请公开了一种无机材料，用它混合时，在距与绝缘喷嘴轴线垂直的方向上的内径一段距离进行混合。

公开号为5(1993)-74287的日本专利申请公开的情况是：用于混合的无机材料的种类与浓度随着与所述轴线垂直方向上的距离而逐步地改变。公开号为7(1995)-296689的日本专利申请公开的情况为：在绝缘喷嘴轴线方向上分布有多个无机材料混合浓度不同的区域，以及在所述区域间浓度连续变化的多个区域。

上述现有技术没有注意到减少无机材料的用量，从而产生使吹气型气体断路器整体成本上升的问题。

一般说来，含有如BN的无机材料的耐热树脂比单独的耐热树脂贵许多。相应地，由于大用量的混合，绝缘喷嘴的生产成本将会增加。

在现有技术的绝缘喷嘴中，相应于绝缘喷嘴轴线方向上的距离，在吹气缸体一侧上的从上游到下游范围内的所有部分都混合无机材料。由于大量用无机材料，生产成本提高。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种吹气型气体断路器，它的特点是：通过在由耐热树脂制作的绝缘喷嘴内混合无机材料而大幅降低成本且确保优良的抗弧性能。

本发明是通过下列方案来实现上述目的的。一吹气型气体断路器，它有一个位于一可动电弧触头周围的灭弧气体输送绝缘喷嘴，其特点是：

该绝缘喷嘴的喉部附近区域是由含有无机材料的耐热树脂制成的，而除上述喉部附近区域之外的其它部分则由不含无机材料的耐热树脂制成的；

在所述可动电弧触头与绝缘喷嘴之间，上述可动电弧触头有一个可动电弧触头盖，该盖由耐热材料制作，用于引导灭弧气体。

该可动电弧触头盖的下游段部分是由含有无机材料的耐热树脂制成的，而它的上游段部分则由不含无机材料的耐热树脂制成的。

在除所述喉部附近区域之外的绝缘喷嘴的上游和下游部分可由不含无机材料的耐热树脂制成。也可选择：只有所述绝缘喷嘴的喉部上游区域由不含无机材料的耐热树脂制成。

附图说明

结合下面的详细阐述及本发明优选实施例的附图，将能更好地理解本发明，然而，这仅是为了便于解释与理解，但不能局限于它们。

在下列附图中，

图1为代表本发明吹气型气体断路器的一个实施例主要部分的截面放大视图；

图2为代表本发明吹气型气体断路器的另一个实施例主更部分的放大的截面视图；

图3为本发明吹气型气体断路器优选实施例的截面剖视图；

图4为现有技术吹气型气体断路器的一个例子在闭合状态时主要部分的截面视图；

图5为现有技术吹气型气体断路器的一个例子在打开时主要部分的截面视图；

图6为显示含有无机材料部分详细结构的一个吹气型气体断路器的进一步放大截面视图。

具体实施方式

下面结合附图及具体优选实施例对本发明进行详细阐述。在下面的描述中涉及到许多具体的细节，旨在便于对本发明有一个充分全面的理解。当然，也很显然，对于熟知本领域的人员来说，没有这些具体的细节说明，本发明也是能够实现的。另一方面，为了突出地说明本发明，公知的结构就没有具体显示说明。

下面结合附图对本发明吹气型气体断路器的一个优选实施例进行说明。图3显示了本发明吹气型气体断路器的整体结构。

如图3所示，内部充装灭弧气体的一个金属壳体11制作成大体为圆柱体形状。一个装在金属壳体11内的电路断路器部分由一个绝缘的支承件12支承并与金属壳体电绝缘

这样支承的电路断路部分的两端被套管或气体绝缘母线的中心导线13引出金属壳体11。在图3中，在绝缘支承件12的右侧端连接有连接导体14。中心电线13与连接导体14电连接。另一方面，电路断路部分的一个固定主接触件15和固定电弧触头1在连接导体14上被固定。同时，一个环绕电路断路部分的固定主接触件15和固定电弧触头1的防护罩17，通过螺钉或类似物，装在连接导体14的法兰14a上。

一个由吹气活塞5与吹气缸体4组成的压缩装置，例如，以吹气缸体4作为可移动元件。与固定主接触件15接触的一个可动主接触件20、有一与固定电弧触头1啮合的孔的绝缘喷嘴、以及在绝缘喷嘴内与固定电弧触头1接触的一个可动电弧触头3均与吹气缸体4连接。所述压缩装置与各触头共组成电路断路器部分。

通过由未画出的操作装置经由一绝缘操作杆驱动吹气缸体4的中心轴而压缩在压缩装置的吹气腔室7内的气体，断开主接触件15与20，以及随后断开弧触头1和3，从而实现对电路的断路操作。断开电弧触头1和3时产生的电弧通过吹压缩装置的绝缘喷嘴2导引的灭弧气体而熄灭。

图1所示为本发明的一个具体实施例。图中标记2a表示绝缘喷嘴2的下游区域，2b表示喉部邻近区域，2c表示上游区域，9表示下游的触头盖，9a表示可动电弧触头盖的下游区域，而9b表示上游区域。

在图1的实施例中，包括绝缘喷嘴2的其它部分与参考图1和4进行描述过的现有技术吹气型气体断路器的相关部分是一样的。图1仅显示了吹气型气体断路器的断路器的可动部分，进一步说，只显示了可动部分的上半部分。

如上所述，图1所示实施例的绝缘喷嘴2由下游区域2a、喉部附近区域2b、绝缘喷嘴上游区域2c以及可动电弧触头3组成。在第一个位置，所述下游区域2a是仅由没有无机材料的四氟乙烯树脂制作的。喉部附近区域2b是由以含有1％～20％体积百分比的氮化硼作为无机材料的四氟乙烯树脂制作的，而上游区域2c则与下游区域2a一样，是仅由四氟乙烯树脂制作的。

在图1的实施例中设有可动电弧触头盖9，以便环绕可动电弧触头3。该可动电弧触头盖9可分为下游区域9a和上游区域9b。下游区域9a是由以含有1％～20％体积百分比的氮化硼作为无机材料的四氟乙烯树脂制作的，而上游区域9b是仅由没有无机材料的四氟乙烯树脂制作的。

下面对当切断电流时本实施例的操作情况进行介绍：

在本实施例中，当切断电流时，与参见图3、图4描述的现有技术的情况相类似，在固定电弧触头1(图中未画出)与可动电弧触头3之间出现电弧，它发送出的能量会作用到绝缘喷嘴2的内表面上以及可动电弧触头盖9的内外表面上。

在此情况下，暴露在最高水平能量下的部分是上游区域2c的内表面2d，在此处绝缘喷嘴2的内径较小，且与电弧的距离相对较短。在本实施例中，进入能量的较大部分被喉部附近区域2b内所含的氮化硼反射掉，由于绝缘喷嘴2内侧被防护，因而绝缘喷嘴2得到保护而避免因进入的能量而导致可能的损坏。

因设有可动电弧触头盖9和在喉部附近区域9b内含有氮化硼，因而进入能量的较大部分被反射掉，绝缘喷嘴2得到防护，其结果是绝缘喷嘴2得到进一步的保护而避免因进入的能量导致可能的损坏。

在图1的实施例中，绝缘喷嘴2内含有氮化硼的部分可以被限制在喉部附近区域2b内。这对整个绝缘喷嘴2来说，会减少其氮化硼的用量，进而能够以较低的生产成本制造绝缘喷嘴2。

本实施例需要氮化硼含在可动电弧触头盖9的下游区域9a内。该可动电弧触头盖9的体积显著地比绝缘喷嘴2的体积小，其含有氮化硼的部分限至在下游区域9a。

由于相对于绝缘喷嘴2设有上述可动电弧触头盖9，减少了进入的电弧能量的数量，因而，对于绝缘喷嘴2喉部附近的区域2b来说，其氮化硼的含量能得以减少。就整个电路断路器而言，这表明其所用的氮化硼的用量得以减少。

因此，在减少无机材料的用量的情况下，本实施例能够充分地保护耐热树脂制作的绝缘喷嘴避免可能产生的损坏，其结果是：具有优良抗弧性能的吹气型气体断路器能够以较低的成本予以制造。

下面参见附图2对本发明的另一个实施例予以说明。

在如图2所示的本发明的一个实施例中，绝缘喷嘴2被分为两个区域。一个是上游区域2e，另一个是下游区域2f。其它结构与图1所示实施例的结构相同。

下游区域2f是由含有1％～20％体积百分比的氮化硼的四氟乙烯树脂制作的，而上游区域2e是仅由不含无机材料的四氟乙烯树脂制作的。

图2是图1实施例的一个变化的例子。一方面，该绝缘喷嘴2的更简单的结构会相应地降低成本，另一方面，在绝缘喷嘴2中含有氮化硼的区域得以扩大，相应地，这又不能降低成本。

然而，基于电气与热流体动力学方面的配置差异，绝缘喷嘴2的下游区域2f的尺寸能够减小。这意味着所用氮化硼的用量的减少。

此外，由于通过设置可动电弧触头盖9，减少了进入绝缘喷嘴2的电弧能量数量，进而在下游区域2f的氮化硼的含量得以减少。这也意味氮化硼总的用量的减少，因此成本得以降低。

上面介绍了根据本发明的具体实施例。然而，应该理解为本发明不局限于上面提到的实施例。此外，氮化硼之外的其它材料亦能用作无机材料。通过使用上面提到的氧化铝、氟化钙、氟化镁以及硫化铅或硫化钡，也能获得同样的效果。

上面说明的是适用于耐热树脂。就是说，使用氟树脂(fluorine resin)而不是上述的四氟乙烯树脂和硅基树脂，也能获得相同的效果。

根据本发明，绝缘喷嘴在轴线方向上分为多个区域。在其中一些区域中混合有无机材料，而在其它区域中没有，在每个区域中的混合比例不一样。此外，还设有一可动电弧触头盖，它的一些区域中混合有无机材料，而在其它区域中没有，在每个区域中的混合比例不一样。这样会把因电弧发出能量引起的对绝缘喷嘴的可能损坏减小到最低水平，降低喉部附近区域漏电绝缘性能的恶化程度，进而从整体上削减无机材料的使用量。

下面结合附图6对本发明的与无机材料相关的具体实施例进行说明。

可动电弧触头3弯成“L”形状，它在下游一侧且与下游触头盖9相对的位置有一曲率半径为R的圆弧角。下游触头盖9的并含有无机材料的下游区域9a延伸到一个边界线A，该边界线A与可动电弧触头3的圆弧角在上游一侧的端点相对应。由于有这么一个含有无机材料的下游区域9a，当固定电弧触头1与可动电弧触头3分开时产生的电弧在可动电弧触头3的曲率半径为R的圆弧角之外的可动电弧触头3的上游一侧不再产生。因此，只有可动电弧触头上产生电弧的区域需要下游触头盖9的含有无机材料的下游区域9a来遮盖，其结果是：下游触头盖9上含有无机材料的下游区域9a能够做到所需要的最小尺寸。

另一方面，含有无机材料的喉部附近区域向上游延伸至一个边界线B，该边界线B位于平坦区域，该平坦区域连续至连接喷嘴厚的部分2d的弯曲区段和上游区域2c。正如图6所示，边界线B偏离边界线A而靠近下游侧。由于当固定电弧触头1与可动电弧触头3分开时产生的电弧能被下游触头盖9的下游区域9a所阻挡，故而，含有无机材料的喉部附近区域2b可以在从边界线A向下偏离的位置并且在平坦区域终止，该平坦区域连续至连接喷嘴厚的部分2d的弯曲区段和上游区域2c。因此，可以实现用在含有无机材料的喉部附近区域2b所必需的最小的尺寸来解决产生电弧问题。

虽然根据代表性的实施例给出了附图和说明，但对于了解本领域的人员来说，应这样理解：在不脱离本发明的构思与范围的情况下，还可在前述实施例的基础上进行各种更改、删减及增加。因此，对本发明不应理解为局限于上面所说的具体实施例，而应理解为：以本发明的权利要求中提出的特征为基础，并且在其包括和与之相当的范围内，本发明包括各种可以实现的实施例。

要注意的是：前述实施例是通过在元件中含有所需最少的无机材料来取得相应效果的，但是，本发明不应局限于前述实施例。例如，即使当含有无机材料的元件朝向可动电弧触头的上游区域9b和绝缘喷嘴2的上游区域2c方向延伸时，也可以取得类似的效果。

总之，根据本发明可以容易实现有充分绝缘性能、成本低的吹气型气体断路器。

Claims (6)

1.一种吹气型气体断路器，它具有一个在可动电弧触头周围由耐热树脂制成的灭弧气体输送绝缘喷嘴，

其中，所述绝缘喷嘴的喉部附近区域是由含有无机材料的耐热树脂制成的，而除喉部附近所述区域之外的部分是由没有无机材料的耐热树脂制成的；

所述可动电弧触头具有一由耐热树脂制作的并用于输送灭弧气体的可动电弧触头盖，该盖装在所述可动电弧触头与所述绝缘喷嘴之间；

所述可动电弧触头盖的下游区域是由含有无机材料的耐热树脂制成的，而其上游区域是由没有无机材料的耐热树脂制成。

2.根据权利要求1所述吹气型气体断路器，其特征是：由不含有无机材料的耐热树脂制成的所述绝缘喷嘴的所述部分构成除喉部附近所述的区域外的上游区域和下游区域。

3.根据权利要求1所述吹气型气体断路器，其特征是：由不含有无机材料的耐热树脂制成的所述绝缘喷嘴的所述部分仅构成所述喉部的所述上游区域。

4.根据权利要求1所述吹气型气体断路器，其特征是：所述耐热树脂是由四氟乙烯制成的。

5.根据权利要求1所述吹气型气体断路器，其特征是：由含有无机材料的耐热树脂制成的所述绝缘喷嘴的一个区域形成在由含有无机材料的耐热树脂制成的所述可动电弧触头的一个区域的下游侧。

6.根据权利要求5所述吹气型气体断路器，其特征是：所述的由含有无机材料的耐热树脂制成的所述绝缘喷嘴的所述区域形成有一弯曲形部分，所述的含有无机材料的区域从位于所述弯曲部分的上游侧的一个部分伸出。

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