CN1767114A - 特高压断路器四极倍速分断触头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力设备使用的特高压断路器四极倍速分断触头。将静触头设计成通过弹簧与绝缘筒连接，分断开始时静触头在摩擦力作用下随动触头移动，并拉伸弹簧，静触头移动到止点位置时突然与动触头分离，与动触头产生相对倍速移动。本发明荷载电流大，分断功率高，单断口分断能力与传流结构比较能提高40％以上，可满足特高压断路器的性能要求。

Description

特高压断路器四极倍速分断触头

技术领域

本发明涉及一种电力设备使用的特高压断路器四极倍速分断触头。

背景技术

电力设备开关都需要有分断触头，作为高压或特高压断路器使用的时候要求分断速度越快越好、时间越短越好，因为高压电气设备的动触头和静触头接近的时候容易产生电弧，速度越快产生电弧的时间越短，对设备的损害越小。另外，长距离无负载或负载很小的带电线路会在电网中形成非常高的过电压。如果这些过电压没有一个特殊的设备加以限制，那么在高压电网中就要采取过渡绝缘措施，而这必然会大幅度增加成本。限制过电压的有效途径就是用装有合闸电阻的断路器来对这些电路进行切换，合闸电阻可以将操作过电压限制在一个相对较低的水平。现有的带有合闸电阻的高压断路器触头，以阿尔斯通(中国)公司(ALSTOM)的FXT16D型SF6断路器触头为代表，由安装在绝缘腔体中的动触头和静触头组成，静触头固定安装在绝缘腔体中，连接有合闸电阻；动触头铰接在绝缘拉杆上，动触头与静触头的相对运动速度取决于绝缘拉杆的运动速度，为了提高开关的分断速度，只有提高绝缘拉杆的运动速度，而这又会大幅度提高生产成本而后功率消耗，同时绝缘拉杆的运动速度提高后又会造成较大的运动冲击力，影响设备的使用寿命。难以达到特高压大容量断路器的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构合理可靠、成本低廉、分断速度快的特高压断路器四极倍速分断触头。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明所述的特高压断路器四极倍速分断触头包括绝缘筒以及设置在绝缘筒中的静触头和动触头，静触头与绝缘筒之间通过弹簧连接，静触头上带有凸起的主触点、过渡触点和灭弧触点，其中，主触点与过渡触点直接电连接，与灭弧触点之间用绝缘材料分隔，灭弧触点与合闸电阻以及电阻短接动触点直接电连接，合闸电阻的另一端通过静触头端子连接电阻短接静触点，与电阻短接动触点相对应；在静触头与动触头之间的绝缘筒的内壁上带有用于阻挡静触头移动的阻挡台阶；动触头以可轴向滑动的方式安装在绝缘筒中，并且在动触头的顶端带有与灭弧触点对应的灭弧动触点、与过渡触点对应的过渡动触点、与主触点对应的主动触点，灭弧动触点与过渡动触点、主动触点直接电连接；灭弧动触点与灭弧触点之间的距离小于过渡动触点与过渡触点之间的距离，过渡动触点与过渡触点之间的距离小于主动触点与主触点之间的距离。

上述静触头具有盘状的静触头底座，固定安装在静触头导电杆的末端，绝缘筒中设置有静触头支撑板和动触头支撑板，静触头支撑板的中心带有导向孔，静触头导电杆安装在该导向孔中，静触头导电杆上固定安装有弹簧座，弹簧为压簧，套装在静触头导电杆上，位于弹簧座与静触头支撑板之间；动触头具有盘状的动触头底座，动触头底座固定安装在动触头导电杆的顶端，动触头导电杆安装在动触头支撑板中间的导向孔中。

灭弧触点设置在静触头底座的中心，灭弧触点的外侧分布多个过渡触点，过渡触点的外侧分布多个主触点；相应地，灭弧动触点设置在动触头底座的中心，过渡动触点和主动触点设置在灭弧动触点的周围，动触头底座上带有一根贯穿其中的吹弧管和安装有单向阀的排气口。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

1、整个触头安装在一个绝缘筒中，结构简单可靠。可用于超高压以上GIS和断路器。

2、触头分、合时，燃弧时间短，灭弧速度快，能有效延长使用寿命。

3、荷载电流大，分断功率高，单断口分断能力与传流结构比较能提高40％以上，可满足特高压断路器的性能要求。

4、分闸功率低，能有效减少操作机构体积，提高动作灵敏度。

5、可以有效抑制操作过电压，降低系统绝缘成本。

6、压气吹弧功能和倍速分断功能可有效改善断开小电流时的灭弧能力。

附图说明

图1是本发明的一个实施例触头分断状态的结构示意图；

图2是触头闭合状态的结构示意图；

图3是触头分断时静触头运动到下止点时的结构示意图。

具体实施方式

如附图所示，本发明所述的特高压断路器四极倍速分断触头包括绝缘筒7以及设置在绝缘筒7中的静触头3和动触头14。静触头3具有盘状的静触头底座，固定安装在静触头导电杆10的末端，绝缘筒7中设置有固定的静触头支撑板12和动触头支撑板110，静触头支撑板12的中心带有导向孔，静触头导电杆10安装在该导向孔中，静触头导电杆10上固定安装有弹簧座22，弹簧2为压簧，套装在静触头导电杆10上，位于弹簧座22与静触头支撑板12之间；动触头14具有盘状的动触头底座，动触头底座固定安装在动触头导电杆11的顶端，动触头导电杆11安装在动触头支撑板110中间的导向孔中。静触头3上带有凸起的主触点31、过渡触点32和灭弧触点33，其中，灭弧触点33设置在静触头底座的中心，灭弧触点33的外侧环绕分布多个过渡触点32，过渡触点32的外侧环绕分布多个主触点31，并且灭弧触点33最长，过渡触点32次之，主触点31最短。

静触头底座由导电金属材料构成，其中有一环状的绝缘带位于灭弧触点33与过渡触点32之间，将其分割成两部分，使主触点31与过渡触点32电连接，而与灭弧触点33分隔；主触点31与过渡触点32通过金属导向杆39以及软导线连接到电极上。静触头导电杆10同样由导电金属材料构成，在静触头导电杆10的另一端通过软导线连接合闸电阻35，使灭弧触点33与合闸电阻35电连接，静触头导电杆10上还通过圆盘状的连接盘固定安装有电阻短接动触点34。合闸电阻35的另一端连接在电极上，同时还通过软导线电连接电阻短接静触点36，电阻短接静触点36通过连接板固定在绝缘筒7的内壁上，位置与电阻短接动触点34对应安装。在静触头3与动触头14之间的绝缘筒7的内壁上带有用于限制静触头3向动触头14方向移动的阻挡台阶21；与静触头3相对应，在动触头底座上带有与灭弧触点33对应的灭弧动触点143、与过渡触点32对应的过渡动触点142、与主触点31对应的主动触点141，灭弧动触点143设置在动触头底座的中心，过渡动触点142和主动触点141设置在灭弧动触点143的周围，动触头底座采用导电的金属制成，使灭弧动触点143与过渡动触点142、主动触点141电连接；另外，在动触头底座上带有一根贯穿其中的吹弧管4和安装有单向阀的排气口41。

当然，在绝缘筒7中还可以设置分子筛71等装置。

过渡触点32和灭弧触点33采用耐高温合金材料制成，主触点31和电阻短接动触点34、电阻短接静触点36采用导电率高、弹性好的合金材料制成。

如图1所示，触头初始在分断状态，静触头3在弹簧2的作用下处于上止点位置，电阻短接动触点34与电阻短接静触点36分离。

合闸动作开始时，动触头14在驱动机构的带动下向上移动，由于灭弧动触点143与灭弧触点33之间的距离最短，首先在这两个触点之间产生电弧，随后也是灭弧动触点143和灭弧触点33先接通；这时，其他的触点都还没有接通，电流通过静触头端子37、合闸电阻35、静触头导电杆10、灭弧触点33、灭弧动触点143、动触头导电杆11、动触头端子38实现接通。

动触头14继续向上移动，先是过渡动触点142与过渡触点32接合，最后主动触点141与主触点31接合，完成合闸动作，如图2所示。此时，电流通过动动触头端子38、动触头导电杆11、主动触点141、主触点31、金属导向杆39、软导线、静触头端子37实现接通，合闸后合闸电阻35不起作用。过渡动触点142和过渡触电32先接通的作用是：一旦当线路合闸到短路电路的情况下，合闸电阻35的两端会产生高电压，在触点临近接触时会产生电弧。过渡动触点142和过渡触点32先接通可以将合闸电阻35短接，只会在过渡动触点142和过渡触点32之间产生电弧，避免随后接通的主触点31与主动触点141之间产生电弧，保护主触点31和主动触点141。

如图3所示，分闸动作开始时，动触头14在驱动机构的带动下向下移动，静触头3在动触头14各触点弹力作用下与动触头之间产生摩擦力并一起向下运动，静触头导电杆10后面的电阻短接动触点34与电阻短接静触点36接合，在主触点31与主动触点141分离前将合闸电阻35短路。与此同时，弹簧2在静触头导电杆10的作用下被压缩，当静触头3的下端运动到阻挡台阶21处时，静触头3便不再向下运动，而动触头14继续向下运动。之后首先是主动触点141与主触点31分离，然后是过渡动触点142与过渡触点32分离，最后是灭弧动触点143与灭弧触点33分离，并产生电弧。此时，在动触头14继续快速向下运动的同时，静触头3在弹簧2作用下迅速向反方向运动，在电弧熄灭后，电阻短接动触点34与电阻短接静触点36分离。这时灭弧动触点143与灭弧触点33之间的相对运动速度远远高于动触头14的运动速度，达到倍速。从而使电弧在短时间内熄灭。电弧燃烧时间比单纯只靠动触头14运动减少1倍左右，熄灭后开关分断结束，静触头3同时复位，电阻短接动触点34与电阻短接静触点36分离，为下一次合闸做好准备。

当用于气体绝缘开关时，还可实现自产高压气体辅助灭弧，如图3所示，当动触头14向下运动时，动触头14的底座形成的活塞效应在绝缘筒7中产生高压气体并通过吹弧管4喷向灭弧动触点143的上端，使电弧在电压过零时迅速熄灭、降低灭弧动触点143与灭弧触点33之间的温度，并增强灭弧动触点143与灭弧触点33之间的介质绝缘强度，使电弧难以复燃。在电弧燃烧的同时，动触头14的内腔中受电弧高温作用，产生膨胀气体并向灭弧室13内吹气，使电弧再产生纵向分断作用。电弧产生的高温还能将整个灭弧室13的压力升高，从而推动静触头3加速向上运动，使分断速度进一步加快、电弧燃烧时间进一步缩短。当灭弧室13内的压力升到一定压力时，限压阀打开，将灭弧室13内的过压气体通过分子筛71排向储气筒5。

当动触头14向上运动时，灭弧室13内的气体又可以通过单向阀6进入动触头14下方的内腔中，避免产生真空。

Claims (3)

1、特高压断路器四极倍速分断触头，包括绝缘筒(7)以及设置在绝缘筒(7)中的静触头(3)和动触头(14)，其特征在于：静触头(3)与绝缘筒(7)之间通过弹簧(2)连接，静触头(3)上带有凸起的主触点(31)、过渡触点(32)和灭弧触点(33)，其中，主触点(31)与过渡触点(32)直接电连接，与灭弧触点(33)之间用绝缘材料分隔，灭弧触点(33)与合闸电阻(35)以及电阻短接动触点(34)直接电连接，合闸电阻(35)的另一端通过静触头端子(37)连接电阻短接静触点(36)，与电阻短接动触点(34)相对应；在静触头(3)与动触头(14)之间的绝缘筒(7)的内壁上带有用于阻挡静触头(3)移动的阻挡台阶(21)；动触头(14)以可轴向滑动的方式安装在绝缘筒(7)中，并且在动触头(14)的顶端带有与灭弧触点(33)对应的灭弧动触点(143)、与过渡触点(32)对应的过渡动触点(142)、与主触点(31)对应的主动触点(141)，灭弧动触点(143)与过渡动触点(142)、主动触点(141)直接电连接；灭弧动触点(143)与灭弧触点(33)之间的距离小于过渡动触点(142)与过渡触点(32)之间的距离，过渡动触点(142)与过渡触点(32)之间的距离小于主动触点(141)与主触点(31)之间的距离。

2、根据权利要求1所述的特高压断路器四极倍速分断触头，其特征在于：静触头(3)具有盘状的静触头底座，固定安装在静触头导电杆(10)的末端，绝缘筒(7)中设置有静触头支撑板(12)和动触头支撑板(110)，静触头支撑板(12)的中心带有导向孔，静触头导电杆(10)安装在该导向孔中，静触头导电杆(10)上固定安装有弹簧座(22)，弹簧(2)为压簧，套装在静触头导电杆(10)上，位于弹簧座(22)与静触头支撑板(12)之间；动触头(14)具有盘状的动触头底座，动触头底座固定安装在动触头导电杆(11)的顶端，动触头导电杆(11)安装在动触头支撑板(110)中间的导向孔中。

3、根据权利要求2所述的特高压断路器四极倍速分断触头，其特征在于：灭弧触点(33)设置在静触头底座的中心，灭弧触点(33)的外侧分布多个过渡触点(32)，过渡触点(32)的外侧分布多个主触点(31)；相应地，灭弧动触点(143)设置在动触头底座的中心，过渡动触点(142)和主动触点(141)设置在灭弧动触点(143)的周围，动触头底座上带有一根贯穿其中的吹弧管(4)和安装有单向阀(6)的排气口(41)。

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