CN204289253U - 气体绝缘开关设备及其压气式负荷开关灭弧室 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气体绝缘开关设备及其压气式负荷开关灭弧室，包括：绝缘筒、静触头系统和动触头系统。在绝缘筒两端分别浇注有金属屏蔽网卷制而成的静端高压屏蔽结构和动端高压屏蔽结构，该金属屏蔽结构与绝缘筒一体化浇注成型。绝缘筒、静触头系统和动触头系统构成负荷开关灭弧室。金属屏蔽结构制造成本低，灭弧室直径尺寸小，开断能力强，绝缘性能好，解决了金属导体、气体介质和环氧树脂三种材料交界处的电场集中问题，灭弧室结构简单、安装方便，提高了负荷开关的稳定性，使负荷开关得到小型化。

Description

气体绝缘开关设备及其压气式负荷开关灭弧室

技术领域

本实用新型涉及高压开关设备技术领域，特别涉及一种压气式负荷开关灭弧室及具有该压气式负荷开关灭弧室的气体绝缘开关设备。

背景技术

负荷开关广泛应用于气体绝缘开关设备，为气体绝缘开关设备的主要元件，安装于气体绝缘开关设备的密封箱体内，用于关合短路电流和开断负荷电流，通常采用压气式、金属去离子栅式等灭弧结构；压气式负荷开关采用压气式原理，通过压缩气体产生高速气流用以冷却并熄灭电弧，该结构灭弧能力强，有较普遍的应用。

现有的压气式负荷开关的动、静触头置于绝缘筒内，并充入高压力SF₆气体进行绝缘和灭弧。动触头与导电杆相连，导电杆内有压气室；当负荷开关分闸时动、静触头分离产生电弧，压缩气体从与导电杆相连的动触头中心孔喷出，冷却并熄灭电弧，该结构具有一定的开断能力和断口绝缘水平。

现有压气式负荷开关灭弧室结构复杂，断口电场分布不均匀，极大限制了负荷开关的灭弧性能和绝缘性能。有的灭弧室外部虽设有屏蔽层，但影响了产品的直径尺寸，安装不便。

另外，在负荷开关以外的其他高压开关装置中，也普遍具有动触头和静触头组成的断口结构。这些结构中，有的也在绝缘外壁上设置有屏蔽结构，这种结构虽然可以有效的减小断口距离，但是直径尺寸大，并且不能将绝缘筒壁做的很薄。

申请公布号为CN103022928A(以下称文献1)，名称为《一种触头双屏蔽结构》的中国实用新型专利，公开了一种触头双屏蔽结构，这种双屏蔽结构可以大大降低由气体绝缘介质绝缘强度较低所带来的内部故障问题。

授权公告号为CN203205758U(以下称文献2)，名称为《固体绝缘开关设备及其气体间隙绝缘结构》的中国实用新型专利，公开了一种固体绝缘开关设备及其气体间隙绝缘结构，该气体绝缘结构包括具有接地层的固体绝缘壳体，解决了固体绝缘结构的气体间隙中电场集中问题。

申请公布号为CN102760607A(以下称文献3)，名称为《一种气体绝缘环网柜用压气式负荷开关》的中国实用新型专利，公开了一种气体绝缘环网柜用压气式负荷开关，该结构设置了第一高压屏蔽罩和第二高压屏蔽罩，可以使负荷开关分闸后动触头与静触头之间的电场分布更加均匀，能极大提高断口的绝缘能力。

授权公告号为CN101164131B(以下称文献4)，名称为《负载隔离开关及带有负载隔离开关的开关装置》的中国实用新型专利，公开了一种具有壳体的负载隔离开关，该装置设置有第一场控制环和第二场控制环，起均匀电场作用。

综上所述，在目前的现有技术中，还没有发现通过将屏蔽结构内嵌于环氧材料的绝缘筒内以实现小型化的负荷开关灭弧室结构。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种压气式负荷开关灭弧室，在绝缘筒两端均设置有屏蔽结构且与绝缘筒一体化浇注，灭弧室直径尺寸小，结构简单，实现了小型化，并且具有良好的灭弧性能和绝缘性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种压气式负荷开关灭弧室，用于气体绝缘开关设备，包括：绝缘筒，该绝缘筒内设置有静触头系统和动触头系统；所述绝缘筒两端分别浇注有静端高压屏蔽结构和动端高压屏蔽结构，该静端高压屏蔽结构和动端高压屏蔽结构均包括有第一和第二平行部分及第一和第二折弯部分，该第一和第二折弯部分均自对应的第一和第二平行部分末端朝向绝缘筒外部蜷曲为圆弧结构，所述平行部分的端部固定有嵌件，该嵌件固定浇注在绝缘筒内。

所述静端高压屏蔽结构的第一折弯部分的端面位于静触头系统的端面以内；所述动端高压屏蔽结构的第二折弯部分的端面位于动触头系统的端面以内。

所述折弯部分的圆弧结构为四分之三圆。

所述绝缘筒具有第一圆弧形凸起和第二圆弧形凸起，分别与静端高压屏蔽结构的第一折弯部分和动端高压屏蔽结构的第二折弯部分位于相同高度。

所述静端高压屏蔽结构和所述动端高压屏蔽结构与所述绝缘筒的内表面之间的间隙为第一间隙，所述静端高压屏蔽结构和所述动端高压屏蔽结构与所述绝缘筒的外表面之间的最小间隙为第二间隙；所述第一间隙和所述第二间隙的距离均为4-8mm。

所述绝缘筒的筒身开有排气孔；所述排气孔位于动触头系统的运动行程范围以外且未超出静触头系统所在位置。

一种气体绝缘开关设备，所述气体绝缘开关设备具有上述压气式负荷开关灭弧室。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型在灭弧室绝缘筒的断口之间分别浇注有静端高压屏蔽结构和动端高压屏蔽结构，且该静端高压屏蔽结构和动端高压屏蔽结构均包括有平行部分和折弯部分，所述平行部分的端部固定有嵌件，该嵌件固定浇注在绝缘筒内。如此，本实用新型保证了断口的动、静触头在开断、关合过程中的引弧以及最终位置的绝缘性能由弧触头和带有屏蔽结构的绝缘筒共同确定，既保证引弧发生在动、静触头之间，又具有综合的绝缘性能，同时，静端高压屏蔽结构和动端高压屏蔽结构稳固地浇注在绝缘筒内。

所述静端高压屏蔽结构和动端高压屏蔽结构与绝缘筒一体化浇注成型，这种结构利用镶嵌的金属屏蔽网解决了金属导体、气体介质与环氧树脂三种材料交界处的电场集中问题，金属屏蔽网两端均有固定方式，保证了屏蔽网在浇注时不会变形。相比外置屏蔽结构的灭弧室结构更加可靠、直径尺寸减小、成本降低、实现了灭弧室的小型化。

附图说明

图1为本实用新型的压气式负荷开关灭弧室结构示意图；

图2为图1中圈A的局部放大图。

图3为图1中圈B的局部放大图。

图4为图1中圈C的局部放大图。

图5为图1中圈D的局部放大图。

图6为本实用新型嵌件结构的示意图。

其中：1为绝缘筒；2为静触头系统；3为动触头系统；11为静端高压屏蔽结构；12为动端高压屏蔽结构；21为第一圆弧形凸起；22为第二圆弧形凸起；23为排气孔；24为嵌件；111为第一平行部分；112为第一折弯部分；121为第二平行部分；122为第二折弯部分。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明书中进行详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围。

本实用新型的气体绝缘开关设备，具有本实用新型实施例的压气式负荷开关灭弧室。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

请参阅图1，一种压气式负荷开关灭弧室，包括绝缘筒1、静触头系统2和动触头系统3，静触头系统2和动触头系统3位于绝缘筒1的内部，绝缘筒1的断口之间分别浇注有由金属导电材料卷制成的静端高压屏蔽结构11和动端高压屏蔽结构12。

本实施例的压气式负荷开关灭弧室，绝缘筒1为管状环氧浇注体，其内表面兼作动触头系统往复运动使用的压气缸。绝缘筒1的断口两端的屏蔽结构(即静端高压屏蔽结构11和动端高压屏蔽结构12)保证了断口的动、静触头在开断、关合过程中的引弧以及最终位置的绝缘性能由弧触头和带有屏蔽结构的灭弧室共同确定，既保证引弧发生在动、静触头之间，又具有综合的绝缘性能，同时，也解决了金属导体(指金属屏蔽网)、气体介质(即灭弧室内填充的SF6)和环氧树脂(即绝缘筒)三种材料交界处的电场集中问题，提高断口的绝缘水平。

在本实施例中，绝缘筒1的内壁没有安装单独的压气缸，而是将该绝缘筒兼做压气缸，当灭弧室动触头系统3的压气活塞运动时，所述绝缘筒即具有建立吹弧所需的气体压力，即灭弧压力的功能。本实施例由绝缘筒1兼作压气缸使用，缩小了绝缘筒的直径尺寸。灭弧室的通流依靠动、静触头系统，因而采用绝缘筒直接作为压气缸的方式并不影响灭弧室的通流能力。

请参阅图2，所述静端高压屏蔽结构具有第一平行部分111和第一折弯部分112；所述动端高压屏蔽结构12具有第二平行部分121和第二折弯部分122；所述第一和第二平行部分在同一直线上，且与灭弧方向或者动触头系统移动方向同向，所述第一和第二折弯部分为自各自的平行部分末端朝向绝缘筒外部的方向向上蜷曲而形成。

所述静端高压屏蔽结构11第一折弯部分112的端面(即静端高压屏蔽结构的最低断面)m’位于静触头系统2的端面(即静触头系统的最低断面)m以内，且两端面间距为d1；动端高压屏蔽结构12的第二折弯部分122的端面n’位于动触头系统3的端面n以内，且两端面间距为d2。为保证在开断、关合过程中由动、静触头进行引弧，d1的数值应大于静触头端面圆角的半径R1，d2的数值应大于动触头端面圆角的半径R2。另外，考虑到装配误差，d1和d2的数值应具有一定的裕度。

第一折弯部分112和第二折弯部分122优选的是圆弧形，该圆弧形优选为四分之三圆，该结构的设计优化了电场分布，且具有一定的刚度，保证了金属屏蔽结构不易变形。

所述静端高压屏蔽结构11和动端高压屏蔽结构12与绝缘筒1的内表面之间的间隙为第一间隙，静端高压屏蔽结构11和动端高压屏蔽结构12与绝缘筒1的外表面之间的最小间隙为第二间隙，第一间隙和第二间隙的距离均为4-8mm。

请参阅图3，为了进一步减小绝缘筒1的直径尺寸，将绝缘筒1的壁厚进行了削减，但为了保证屏蔽结构折弯部分的第二间隙不小于4mm，该部分的绝缘筒壁厚不可以削减，因此绝缘筒1在与折弯部分对应的位置设置有第一圆弧形凸起21和第二圆弧形凸起22，分别与静端高压屏蔽结构11的第一折弯部分112和动端高压屏蔽结构12的第二折弯部分122相匹配，以保证上述第一间隙和第二间隙的距离尺寸要求。

请参阅图4，绝缘筒1的筒身上开有排气孔23，该排气孔的位置在动触头系统3的运动行程范围以外，但不超过静触头系统所在位置，因此，该结构不影响负荷开关的分、合闸。在筒身开设排气孔23，可以使灭弧室在开断、关合的过程中排出热气流，达到散热的效果。

请参阅图5，静端高压屏蔽结构11和动端高压屏蔽结构12采用金属屏蔽网卷制工艺制成，并通过环氧浇注工艺与绝缘筒1一体化浇注成型。静端高压屏蔽结构11和动端高压屏蔽结构12平行部分的端部的外表面均匀固定有嵌件24，嵌件24固定浇注在绝缘筒1上，连同屏蔽结构的折弯部分可同时保证金属屏蔽网两端固定牢靠，保证其在与绝缘筒浇注过程中不发生变形。

本实用新型专利申请与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)背景技术中提到的文献1和文献2公开的两种固体绝缘结构，其壳体表面均喷有接地层，壳体为接地状态，仅壳体内部具有场强，其内嵌屏蔽环的作用是均匀电场。而本实用新型所述的是一种负荷开关灭弧室结构，其绝缘筒壳体没有接地，壳体内外均有场强，其内嵌屏蔽网的作用除均匀场强外，更重要的是负荷开关的引弧和灭弧。

(2)背景技术中提到的文献3公开的压气式负荷开关，其第一高压屏蔽罩和第二高压屏蔽罩均设置在绝缘筒外部。而本实用新型所述的灭弧室结构，其金属屏蔽网采用浇注的方式内嵌于绝缘筒内部，将屏蔽的功能集成在绝缘筒身上。相比文献3而言，本实用新型在具备完整功能的前提下结构简单，实现了灭弧室的小型化设计。

(3)背景技术中提到的文献4公开的负载隔离开关，也是在其壳体外部设置有屏蔽功能的场控制环，有效减小了断口间的距离，场控制环是圆弧突出结构。但是由于这种装置在使用场合和工艺上的限制，无法将屏蔽设置在壳体内部，且无法将壳体壁厚做的很薄以实现小型化。

通过以上可知，本实用新型所实现的功能和有益效果均与上述文献不同，本实用新型结构采用绝缘筒和屏蔽环一体化、小型化设计，灭弧室结构简单、直径尺寸小。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本领域技术人员应该了解到本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (7)

1.一种压气式负荷开关灭弧室，用于气体绝缘开关设备，包括：绝缘筒(1)，该绝缘筒内设置有静触头系统(2)和动触头系统(3)；其特征在于：所述绝缘筒(1)两端分别浇注有静端高压屏蔽结构(11)和动端高压屏蔽结构(12)，该静端高压屏蔽结构(11)和动端高压屏蔽结构(12)均包括有第一和第二平行部分及第一和第二折弯部分，该第一和第二折弯部分均自对应的第一和第二平行部分末端朝向绝缘筒外部蜷曲为圆弧结构，所述平行部分的端部固定有嵌件(24)，该嵌件固定浇注在绝缘筒内。

2.如权利要求1所述的压气式负荷开关灭弧室，其特征在于：所述静端高压屏蔽结构(11)的第一折弯部分(111)的端面位于静触头系统(2)的端面以内；

所述动端高压屏蔽结构(12)的第二折弯部分(122)的端面位于动触头系统(3)的端面以内。

3.如权利要求1所述的压气式负荷开关灭弧室，其特征在于：所述折弯部分的圆弧结构为四分之三圆。

4.如权利要求2所述的压气式负荷开关灭弧室，其特征在于：所述绝缘筒(1)具有第一圆弧形凸起(21)和第二圆弧形凸起(22)，分别与静端高压屏蔽结构(11)的第一折弯部分(111)和动端高压屏蔽结构(12)的第二折弯部分(122)位于相同高度。

5.如权利要求1所述的压气式负荷开关灭弧室，其特征在于：所述静端高压屏蔽结构(11)和所述动端高压屏蔽结构(12)与所述绝缘筒(1)的内表面之间的间隙为第一间隙，所述静端高压屏蔽结构(11)和所述动端高压屏蔽结构(12)与所述绝缘筒(1)的外表面之间的最小间隙为第二间隙；所述第一间隙和所述第二间隙的距离均为4-8mm。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的压气式负荷开关灭弧室，其特征在于：所述绝缘筒(1)的筒身开有排气孔(23)；所述排气孔(23)位于动触头系统(3)的运动行程范围以外且未超出静触头系统所在位置。

7.一种气体绝缘开关设备，其特征在于：所述气体绝缘开关设备具有权利要求1-6任一所述的压气式负荷开关灭弧室。