CN201444537U - 触臂绝缘护套及真空断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种触臂绝缘护套(100)以及真空断路器，该触臂绝缘护套(100)包括筒形的极柱侧护套部分(101)和筒形的中间部分(102)，且该触臂绝缘护套还包括筒形的触头侧护套部分(103)，该触头侧护套部分的内径大于所述中间部分的内径，以覆盖真空断路器的触头的至少一部分。通过这种触臂绝缘护套，可以改善触臂的绝缘结构，即使该触臂与小规格的触头盒配合使用，也可以防止发生大规模放电。

Description

触臂绝缘护套及真空断路器

技术领域

本实用新型涉及一种用于中高压真空断路器的触臂绝缘护套，以及使用该触臂绝缘护套的真空断路器。

背景技术

中高压真空断路器一般放置于开关柜中并与开关柜配合使用。如图2所示，通过底盘车，真空断路器在开关柜中滑动从而真空断路器的触臂端部的动触头与开关柜中的静触头配合，在真空断路器的触臂上套有绝缘护套100。在开关柜1000中，静触头通常安装在触头盒200内，触头盒200大致为圆筒形，将静触头容纳于其中，以对其绝缘。对于1250A和630A电流等级的断路器设备，对应中压开关柜通常应配有内径为146mm的触头盒。不同电流等级的触头盒具有不同的尺寸规格和外形，小电流等级的触头盒尺寸比较小，价格比较低，由此一些开关柜厂商为了降低成本而将小电流等级的触头盒应用到大电流等级的开关柜中，其后果会使电气主回路与柜体的绝缘距离变小，爬电距离变小，从而影响开关设备的安全性。

由于市场并不规范并且客户的安全意识淡泊，很多客户缺乏电气安全知识或为了节约成本而使用不符合安全规定的改装开关柜，这种开关柜通常配备比规定电流等级小的触头盒，例如对于上述1250A和630A电流等级的断路器，这种开关柜通常配备内径110mm的触头盒，这样的使用方式将极大地降低断路器设备的工作安全系数，使设备对恶劣环境条件的适应能力降低，发生破坏性放电的风险大大增加。

根据客户反馈，很多断路器开关柜存在使用小规格触头盒的情况，在天气不好时会发生大规模放电。因此，存在对断路器的触臂绝缘护套进行改进的需求，以便使之即使安装在小规格触头盒的开关柜中，也能保证工作安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改善真空断路器的触臂绝缘，以便即使客户将这种断路器应用在小规格触头盒的开关柜中，也不会出现大规模放电的危险情况。

为了实现本实用新型的目的，根据本实用新型，提供了一种真空断路器的触臂绝缘护套，该触臂绝缘护套包括筒形的极柱侧护套部分和筒形的中间部分，该触臂绝缘护套还包括筒形的触头侧护套部分，该触头侧护套部分的内径大于所述中间部分的内径，以覆盖真空断路器的触头的至少一部分。

通过增加触头侧护套部分，可以增加电弧所经路径的爬电距离，从而提高安全系数，使得该真空断路器即使与小规格的触头盒配合使用，也可以避免大规模放电现象发生。

优选的是，所述护套由硅橡胶制成，并且一体成型。通过一体成型，可以避免分体式结构在相互连接的位置留有空气间隙，这种间隙内的电场强度会非常大，使得电子被该电场加速而不停冲击附近绝缘护套的表面，长时间会导致绝缘护套被击穿。另外，一体成型的绝缘护套更便于安装。

所述触头侧护套部分的长度优选为使得在安装到位后该触头侧护套部分的端部位于所述断路器的触头的第一组接触弹簧和第二组接触弹簧之间。且所述触头侧护套部分的厚度t满足以下公式：

G1∶G2≥1∶1

t∶G2≤2∶1

其中，G1为安装触臂绝缘护套后该绝缘护套的外周面与触头盒的内周面之间的间隙的径向距离；G2为安装触臂绝缘护套后该绝缘护套的内周面与梅花触头的外周面之间的间隙的径向距离。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种真空断路器，该真空断路器包括极柱、安装在极柱的极柱端安装接口上的触臂以及连接在触臂的端部的触头，上述触臂绝缘护套设置在所述触臂上，使得所述极柱侧护套部分覆盖所述极柱端安装接口的至少一部分，所述中间护套部分覆盖所述触臂以及所述触头侧护套部分覆盖所述触头的至少一部分。

优选的是，在所述极柱端安装接口与极柱侧护罩部分之间夹置缓冲环，并且，所述缓冲环由硅橡胶制成。

通过在护套与极柱端安装接口之间夹置缓冲环，既能有效增大抱紧力又能使极柱侧护套部分不必承受很大的拉伸强度。

附图说明

下面，将参照附图描述本实用新型的优选实施方式，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件，图中：

图1是示出传统真空断路器的外观的立体图；

图2是示出传统真空断路器与开关柜配合部分的局部视图；

图3是说明在开关柜中出现放电的位置的示意图；

图4是根据本实用新型的触臂绝缘护套的外观图；

图5是示出真空短路器的触臂部分，其中使用了根据本实用新型的绝缘护套；

图6是触头侧护套部分的放大视图，示出触头侧护套部分的厚度范围。

具体实施方式

根据客户的反馈，放电通常发生在两个位置，即，通常在触臂绝缘护套的极柱一侧的端部附近和触臂绝缘护套的梅花触头一侧的端部附近，如图3中圆圈所表示的。为了进一步找到放电的源头，本实用新型的设计人对触臂进行了仿真分析，可以看到这两处放电的源头都在触头盒与柜体交界处的边缘位置，在该位置连续不断地发射出电子，这些电子经过的位置的电场对其有不同程度的加速作用，对于断路器配有相同规格的触头盒的情况，由于断路器放电处这两点与柜体上的电子发射源的空气绝缘距离和爬电距离都比较大，电子所经历的路径上的电场强度相对较小，所以电子未到达触臂之前能量就已经消耗完毕了，这种情况则不会发生放电。若开关柜配备的是小规格触头盒，例如，中压真空断路器开关柜通常应配有内径为146mm的触头盒，而如果这种断路器用在配有内径为110mm的触头盒的开关柜中，由于空气绝缘距离以及爬电距离减小，空间电场强度相对较大，所以使得断路器设备的安全系数大大降低。再加上如果设计时留有的安全域度不足够的话，每逢天气变化或使用环境变化，很可能发生放电。

通过上面的分析，本实用新型的设计人提出改变原有触臂绝缘护套的形状来弥补触头盒内径尺寸减小带来的问题。

如图4所示，图4是示出根据本实用新型的触臂绝缘护套100的透视图。根据本实用新型的触臂绝缘护套大致为圆筒形，包括三个部分，即极柱侧护套部分101、中间护套部分102和触头侧护套部分103，其中这三个部分一体成型，触头侧护套部分103的内径大于中间护套部分102的内径，使得触头侧护套部分103可以覆盖真空断路器的梅花触头的一部分。

图5示出了根据本实用新型的触臂绝缘护套应用在真空断路器的触臂上的横截面图。如图5所示，真空断路器包括极柱30、从极柱30的极柱端安装接口301伸出的触臂10、以及连接在触臂10的端部的梅花触头20，该梅花触头20将与开关柜的触头相接触，从而构成主回路。其中极柱包括极柱端安装接口301，以便将触臂10安装到极柱30上，通常，该极柱端安装接口的直径大于触臂10的直径。

如图2所示，真空断路器将安装在底盘车上，由此通过底盘车在开关柜中滑动。在开关柜的柜体1000一侧，设置有触头盒200，开关柜的触头210容纳在触头盒200中。当真空断路器与底盘车一起滑动到接合位置时，真空断路器的梅花触头20与触头盒200内的触头210相接触，由此形成主回路连接。

再参照图5，根据本实用新型的触臂绝缘护套100套在触臂10上，使得极柱侧护套部分101套在极柱端安装接口301上，中间护套部分102套在触臂10上，而触头侧护套部分103覆盖在梅花触头20的后端一部分上。

但是光无限制的增大绝缘护套包裹梅花触头20的长度尺寸是不可行的，这是因为这会严重地影响断路器设备以及开关柜的温升情况，厚度尺寸也是一样，除了会影响散热，而且还可能会与触头盒内壁发生干涉，所以触头侧护套部分103的长度尺寸和厚度尺寸的把握比较关键。优选地是，如图6所示，触头侧护套部分的厚度t满足以下公式：

G1∶G2≥1∶1

t∶G2≤2∶1

其中，G1为安装触臂绝缘护套100后触头侧护套部分103的外周面与触头盒200的内周面之间的间隙的径向距离；G2为安装触臂绝缘护套100后该触头侧护套部分103的内周面与梅花触头20的外周面之间的间隙的径向距离。

另外，如图5所示，触头侧护套部分103的长度优选地为使得在安装触臂绝缘护套100后，所述触头侧护套部分103的端部处于梅花触头20的第一组接触弹簧201和第二组接触弹簧201之间。

对于靠近极柱一端的放电点，同样也是由于护套具有一定的抱紧力，安装在触臂上使得外来的电子无法进入内部与触臂10接触发生放电，但是当与小规格的触头盒200配合后，由于绝缘距离减小，电子发射源与放电端靠近，同时局部电场增强，使得电子具有更大的能量到达触臂内部，当电子能量大于触臂绝缘护套100抱紧力所提供的阻力时，电子就会钻进护套内部与触臂接触发生放电。

但是如果单纯采用减小极柱侧护套部分101的内径来达到增大抱紧力的目的，会给护套100的安装带来很大困难，另外，使得护套长期工作于较大的拉伸强度状态，对于护套100的使用寿命带来不利影响。

为了克服这个问题，在极柱侧护套部分101与极柱端安装接口301之间安装一个小直径的缓冲环104，该缓冲环104起到缓冲作用，并且优选的由橡胶制成。该缓冲环104夹在极柱侧护套部分101与极柱端安装接口之间，既能有效增大抱紧力又能使外部的护套不必承受很大的拉伸强度。

优选地是，触臂绝缘护套100和缓冲环104由硅橡胶制成。采用这种材料能够使得护套100既方便安装和更换，又能提供适度的抱紧力，能够避免触臂10和护套100之间留有狭长的空气间隙，从而可以保证良好的绝缘性能。另外，采用硅橡胶制造触臂绝缘护套100，成本较低，更重要的是，硅橡胶可以在120℃的情况下长期工作20年以上仍能提供可靠的绝缘性能和弹性，能很好地抵抗在该使用环境中的电老化和温度老化现象，提高了产品的可靠性。

在利用本实用新型的触臂绝缘护套100将触臂后端的极柱端安装接口以及梅花触头一部分包裹起来，使得电弧所经路径的爬电距离增大，从而达到提高安全系数的目的，但是护套这种形状变化会影响触头盒内部的电场分布。为了验证根据本实用新型的触臂绝缘护套100对触头盒内部的电场分布的影响，对这部分进行了仿真计算，仿真结果如图8所示，从图8中可以看到，采用根据本实用新型的触臂绝缘护套对触头盒内的电场分布的影响很小。

另外，在1250A和630A的断路器上采用根据本实用新型的触臂绝缘护套100，使之与KYN28开关柜10Q/150D触头盒(内径110mm)进行配合使用，并对其进行温升以及绝缘一系列产品试验，如：1.1Ir温升试验、1.1Ud工频耐压试验、以及1.1Up雷电冲击耐压试验。在留有10％安全域度后两种等级的断路器仍能全部通过试验，结果证明改进的触臂绝缘护套确实能够达到提高断路器设备电气安全性的目的，从而可以适用于各种触头盒类型。

尽管上面参照本实用新型的优选实施方式对本实用新型进行了图示和描述，但是本领域技术人员可以理解到在不背离本实用新型的精髓和原理的前提下，可以对在此描述的实施方式作出各种改进和变化，本实用新型的保护范围仅由所附的权利要求书及其等价物限定。

Claims (8)

1.一种触臂绝缘护套(100)，包括筒形的极柱侧护套部分(101)和筒形的中间部分(102)，其特征在于，该触臂绝缘护套还包括筒形的触头侧护套部分(103)，该触头侧护套部分的内径大于所述中间部分的内径，以覆盖真空断路器的触头的至少一部分。

2.如权利要求1所述的触臂绝缘护套，其特征在于，所述触臂绝缘护套(100)由硅橡胶制成。

3.如权利要求1所述的触臂绝缘护套，其特征在于，所述触臂绝缘护套(100)是一体成型的。

4.如权利要求1所述的触臂绝缘护套，其特征在于，所述触头侧护套部分(103)的长度为使得在安装到位后该触头侧护套部分(103)的端部位于所述断路器的触头的第一组接触弹簧(201)和第二组接触弹簧(202)之间。

5.如权利要求1所述的触臂绝缘护套，其特征在于，所述触头侧护套部分(103)的厚度(t)满足以下公式：

G1∶G2≥1∶1

t∶G2≤2∶1

其中，G1为安装触臂绝缘护套(100)后该触头侧护套部分(103)的外周面与触头盒(200)的内周面之间的间隙的径向距离；G2为安装触臂绝缘护套(100)后该触头侧护套部分(103)的内周面与梅花触头(20)的外周面之间的间隙的径向距离。

6.一种真空断路器，包括极柱(30)、安装在极柱的极柱端安装接口(301)上的触臂(10)以及连接在触臂的端部的触头(20)，其特征在于，如权利要求1到5中任一项所述的触臂绝缘护套(100)设置在所述触臂(10)上，使得所述极柱侧护套部分(101)覆盖所述极柱端安装接口(301)的至少一部分，所述中间护套部分(102)覆盖所述触臂以及所述触头侧护套部分(103)覆盖所述触头(20)的至少一部分。

7.如权利要求6所述的真空断路器，其特征在于，在所述极柱端安装接口与极柱侧护罩部分之间夹置缓冲环(104)。

8.如权利要求7所述的真空断路器，其特征在于，所述缓冲环(104)由硅橡胶制成。

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