CN1889220A

CN1889220A - 新型爆炸断路器

Info

Publication number: CN1889220A
Application number: CN 200610041086
Authority: CN
Inventors: 宋执权; 傅鹏; 吴友国; 吴义兵
Original assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Current assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2026-07-19
Also published as: CN100501895C

Abstract

本发明公开了一种新型爆炸断路器，其特征在于包括有底盘，底盘上安装有绝缘筒，绝缘筒上安装有中间开孔的上圆盘，底盘的中央有孔，孔的边沿放置有下导电环，绝缘筒的内边沿上放置有上导电环，上、下导电环之间夹持有上、下触头，上、下触头之间放置有绝缘块，绝缘块内安装有炸药，上导电环上放置有水冷却环，衬套压在水冷却环上，衬套和上圆盘之间固定连接。本开关设备发明具有结构新颖，额定开断电流大，开断速度快，分断可靠性高等优点；这种新型爆炸断路器不仅作为失超后备保护开关用于核聚变装置中，而且在电力系统中作为保护开关有着广泛的应用前景。

Description

新型爆炸断路器

技术领域

本发明属于一种新型大功率机械开关设备，具体是一种新型爆炸断路器。

背景技术

现有的传统机械开关是通过连杆传动机构使动触头经过一定行程实现触头闭合并使储能弹簧完成储能，为开关分断做好准备，一旦开关需要分断，脱扣机构动作，储能弹簧迅速释放使开关动触头与静触头快速脱离实现开关分断，这种使用弹簧作为驱动装置的机械开关，开断电流较小、分断速度慢且可靠性相对较低。虽然现有的桥式爆炸开关结构简单、分断速度快，但其最大缺点是长期工作电流小，作为EAST托卡马克装置中的磁体失超后备保护开关，要求开关必须具有分断速度快，可长期承载和开断大电流且分断可靠性高等特点，现有的机械开关不能满足要求，而发明的新型爆炸断路器设备可满足上述要求。新型爆炸断路器设备是一种用炸药驱动的特殊机械开关，该断路器的合闸是通过手动将触头放置好，然后用螺栓压紧，开关分断则是由雷管引爆炸药，在炸药爆炸产生的爆轰波的巨大作用力下来分断开关，其结构与桥式爆炸开关完全不同，优点是结构简单、分断速度快、承载和开断电流大且分断可靠性高。

发明内容

本发明的目的就是解决在传统机械开关不能满足需要的条件下，提供一种新型爆炸断路器来满足实际使用要求。

本发明的技术方案如下：

新型爆炸断路器，其特征在于包括有底盘，底盘上安装有绝缘筒，绝缘筒上安装有中间开孔的上圆盘，底盘的中央有孔，孔的边沿放置有下导电环，绝缘筒的内边沿上放置有上导电环，上、下导电环之间夹持有上、下触头，上、下触头之间放置有绝缘块，绝缘块内安装有炸药，上导电环上放置有水冷却环，衬套压在水冷却环上，衬套和上圆盘之间固定连接。

所述的下导电环外有环套，固定安装在底盘上。

所述的底盘由圆筒和圆筒下边沿的环台组成，所述的下导电环放置在圆筒的上沿，圆筒外有环套通过螺纹安装在圆筒外，圆筒内壁挡在下导电环外，和下触头之间有套环，绝缘筒和环台之间通过螺栓固定。

所述的下导电环和下触头之间，上导电环和上触头之间接触面为倾斜面。

所述的绝缘块为中间有通孔的梭轮形状，炸药安装在通孔内。

所述的衬套和上圆盘之间通过螺栓固定连接。

新型爆炸断路器基本结构主要由开关主体、触头系统、夹持机构和驱动部分组成。开关主体部分由上圆盘、底盘、绝缘筒和螺栓组成；上、下触头和上、下导电环组成了触头系统；水冷环、衬套和螺栓形成了夹持机构；驱动部分由雷管、炸药和上、下触头间的绝缘块构成，雷管和炸药位于绝缘块之间。

新型爆炸断路器可以长期通过20kA额定电流而内部没有过高的温升在于开关中的上圆盘、底盘和水冷环内都设计有水冷通道，开关长期运行时，通过水冷通道中冷却水与开关接触点处所产生的热量进行热交换，将由于接触电阻产生的大部分焦耳热带出开关，使整个开关限制在一个小的温升范围内。这样使位于开关内部的炸药和雷管处于安全起爆温度以下，保证了它们的安全工作。

新型爆炸断路器的基本工作原理是利用雷管和炸药在爆炸时产生的巨大爆轰波压力下，使处于上、下触头间的绝缘块产生径向变形，绝缘块迅速膨胀产生的巨大推力使处于其上、下位置的两触头分别迅速冲断上、下导电环并发生分离运动，触头分离过程中产生的电弧在巨大的爆轰波气流作用下被迅速熄灭，开断电流立刻由开关向与其并联的支路换流，此时开关的介质绝缘强度迅速恢复，开关完全分断。

本开关设备发明具有结构新颖，额定开断电流大，开断速度快，分断可靠性高等优点；这种新型爆炸断路器不仅作为失超后备保护开关用于核聚变装置中，而且在电力系统中作为保护开关有着广泛的应用前景。

附图说明

图1所示为新型爆炸断路器发明设备的基本结构图。

图2为图1中绝缘块在炸药爆炸前后的形状对照图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体使用作进一步详细的描述。

如附图1所示，新型爆炸断路器，上圆盘3、底盘7、绝缘筒5和螺栓组成了开关主体；触头系统由上触头11、下触头9、上、下导电环6构成，绝缘环4套在上、下触头外；水冷环2、钢衬套1和螺栓形成了夹持机构，重要的驱动部分由雷管12、炸药13和上、下触头间的绝缘块10构成，绝缘块10形状如附图2所示梭轮形，其中雷管12和炸药13位于绝缘块10中间的通孔中。

底盘7由圆筒和圆筒下边沿的环台组成，绝缘筒5通过螺栓安装在环台上，下导电环6放置在圆筒的上沿，圆筒外有环套通过螺纹安装在圆筒外，圆筒内壁挡在下导电环6外，和下触头9之间有套环。

绝缘筒5上安装有中间开孔的上圆盘3，绝缘筒5的内边沿上放置有上导电环6，上、下导电环6之间夹持有上触头11、下触头9，上、下触头之间放置有绝缘块10，上导电环6上放置有水冷却环2，钢衬套1压在水冷却环2上，钢衬套1边沿和上圆盘3之间通过螺栓固定连接。

下导电环6和下触头9之间，上导电环6和上触头11之间接触面为倾斜面。

本发明设备已使用于EAST超导核聚变装置中，断路器正常工作时，通过固定在水嘴8上的冷却水管将由于接触电阻产生的热量带出断路器，使其内部温升较小，保证了炸药和雷管处于安全的起爆温度以下，断路器安全可靠工作。

当断路器分断时基本工作过程是：当磁体失超信号到达雷管触发装置时，雷管触发单元立刻发出起爆信号引爆雷管12和炸药13，在爆炸产生的巨大爆轰波压力下，绝缘块10产生径向变形(如附图2所示)，绝缘块10迅速膨胀产生的巨大推力使处于其上、下位置的触头9、11分别迅速冲断上、下导电环6并发生分离运动，上触头11向上运动直至被固定在钢衬套中，下触头9向下运动直到落到地面上。触头分离过程中产生的电弧在巨大的爆轰波气流作用下很快熄灭，此外在触头外部的绝缘环4在电弧高温作用下可产生利于熄弧的气体，此时开断电流立刻由开关向与其并联的支路换流，此时开关介质绝缘强度迅速恢复，开关完全分断。

Claims

1、新型爆炸断路器，其特征在于包括有底盘，底盘上安装有绝缘筒，绝缘筒上安装有中间开孔的上圆盘，底盘的中央有孔，孔的边沿放置有下导电环，绝缘筒的内边沿上放置有上导电环，上、下导电环之间夹持有上、下触头，上、下触头之间放置有绝缘块，绝缘块内安装有炸药，上导电环上放置有水冷却环，衬套压在水冷却环上，衬套和上圆盘之间固定连接。

2、根据权利要求1所述的新型爆炸断路器，其特征在于所述的下导电环外有环套，固定安装在底盘上。

3、根据权利要求1所述的新型爆炸断路器，其特征在于所述的底盘由圆筒和圆筒下边沿的环台组成，所述的下导电环放置在圆筒的上沿，圆筒外有环套通过螺纹安装在圆筒外，圆筒内壁挡在下导电环外，和下触头之间有套环，绝缘筒和环台之间通过螺栓固定。

4、根据权利要求1所述的新型爆炸断路器，其特征在于所述的下导电环和下触头之间，上导电环和上触头之间接触面为倾斜面。

5、根据权利要求1所述的新型爆炸断路器，其特征在于所述的绝缘块为中间有通孔的梭轮形状，炸药安装在通孔内。

6、根据权利要求1所述的新型爆炸断路器，其特征在于所述的衬套和上圆盘之间通过螺栓固定连接。