CN205487914U - 一种高压真空断路器极柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高压真空断路器极柱，包括上出线座、真空灭弧室、动导电杆、下出线座和触指弹簧，所述真空灭弧室的内部设有静端和动端并且静端位于动端的上方，静端与上出线座连接，动导电杆设置在真空灭弧室与下出线座之间，并且动导电杆的上部连接动端的下部，动导电杆的下部插接于下出线座内，触指弹簧设置在下出线座内并围绕动导电杆；所述上出线座的下部、所述下出线座的上部和所述真空灭弧室嵌入在环氧树脂骨架中并且由环氧树脂固封。本实用新型能够将真空灭弧室产生的热量迅速传导至上出线座、下出线座及外部散热结构，达到热量的有效疏散，避免温升给真空断路器造成损害。

Description

一种高压真空断路器极柱

技术领域

本实用新型属于真空断路器的技术领域，具体涉及一种高压真空断路器极柱。

背景技术

真空技术的飞速发展使得真空断路器应用日益广泛，真空断路器主要由导电主回路和操作机构组成，目前导电主回路已经从敞开结构发展成固封极柱式结构。固封极柱是将真空灭弧室浇注在环氧树脂固体绝缘材料中从而形成固封极柱，固封极柱的绝缘性能使外界环境对真空灭弧室的影响降低到最小，也大大提高了真空断路器的绝缘强度，但是由于在工作中，上出线座、真空灭弧室和下出线座等均发热，严重影响断路器的工作性能和使用寿命。随着真空电弧理论研究工作的不断深入和人们对环境的日益重视，真空断路器正在不断的向小型化、大容量和高电压发展，这些都使真空断路器内的温升越来越高。真空断路器的静端和动端处在真空环境中，散热仅能依靠热传导，额定电流较高时温升问题比较突出。温升过高除对导电体材料的机械强度影响很大外，还易使导电体金属材料表面氧化，生成的氧化物又使接触电阻增加而影响断路器的回路电阻以及电气性能，同时温升过热会加速绝缘件的老化。故必须限制断路器各部分导电体的发热导致的温升，及时采取有效措施疏散和排出热量。

究其原因，真空断路器的回路电阻是影响温升的主要热源，真空灭弧室的回路电阻通常要占总回路电阻的50%上，静端和动端间隙接触电阻是真空灭弧室回路电阻的主要组成部分。低电压小电流真空断路器中，真空灭弧室包括静端、静导电杆、动端和动导电杆，静端和动端接触产生的热量只能通过静导电杆和动导电杆向外部散热。真空灭弧室的静端直接与静支架相连，动端则通过导电夹、软连接与动支架相连，显而易见，动端的导热路径较长，所以真空断路器的温升主要集中在动导电杆与导电夹的搭接部位。研究表明，真空断路器温升随着动静触头接触点半径的增大迅速降低而与接触点位置无关，但当接触点半径增大至2 mm以后，温升降低趋势已不明显；真空断路器温升随着导电杆半径的增大而降低，其中触头接触处温度降低的趋势最为显著，但当导电杆半径增大至25 mm以后，温升降低趋势已不明显。因此采取这种增加尺寸降低温升的措施只能取得相当局限的效果。尤其对于72.5kV电压等级的高电压大电流真空断路器，在工作过程中真空灭弧室将产生大量的热量，其会破坏绝缘结构，降低断路器的使用寿命，甚至导致短路。因此，改进现有的固封极柱的结构，赋予其更为有利的散热结构以解决高电压大电流真空断路器的温升问题迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高压真空断路器极柱，该高压真空断路器极柱的散热结构能够将真空灭弧室产生的热量迅速传导至上出线座、下出线座及外部散热结构，达到热量的有效疏散，避免温升给真空断路器造成损害。

本实用新型采用如下技术方案：

一种高压真空断路器极柱，包括上出线座、真空灭弧室、动导电杆、下出线座和触指弹簧，所述真空灭弧室的内部设有静端和动端并且静端位于动端的上方，静端与上出线座连接，动导电杆设置在真空灭弧室与下出线座之间，并且动导电杆的上部连接动端的下部，动导电杆的下部插接于下出线座内，触指弹簧设置在下出线座内并围绕动导电杆；所述上出线座的下部、所述下出线座的上部和所述真空灭弧室嵌入在环氧树脂骨架中并且由环氧树脂固封。

上述的高压真空断路器极柱，还包括导热石墨片，所述导热石墨片的中部设有通孔，所述动端的下部形成穿过并伸出通孔的延伸部，所述延伸部与动导电杆的上部连接，导热石墨片的两个端部位于所述动导电杆的两侧且对称地固定于下出线座的内部。

上述的高压真空断路器极柱，所述上出线座上未被环氧树脂固封的裸露部分上安装有散热器。

上述的高压真空断路器极柱，所述下出线座上未被环氧树脂固封的裸露部分上连接有下绝缘支柱，所述下绝缘支柱的内部设有绝缘拉杆，所述绝缘拉杆固定连接于所述动导电杆的下端。

上述的高压真空断路器极柱，所述延伸部设有外螺纹并通过外螺纹与所述动导电杆的上部螺纹连接。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型所述的高压真空断路器极柱设置了导热石墨片这种散热元件，导热石墨片是一种全新的导热材料，散热效率高、占用空间小、重量轻，沿两个方向均匀导热，消除“热点”区域。导热石墨片也称石墨散热片，散热片的重要功能是创造出最大的有效表面积，在这个表面上热量被转移并传导至外部。导热石墨片二维平面内具有超高导热性能，导热石墨片导热系数高达600~1000W/(m﹒K)，其导热系数相当于铜的2到3倍，铝的3到5倍，热阻抗比铜低20％，比铝低40％，通过将热量均匀的分布在二维平面，使二维平面整个的热量分布均匀，消除局部热点，从而有效的将热量转移，保证真空灭弧室在可承受的温度范围内工作。导热石墨片的化学成分主要是单一的碳元素，是一种自然元素矿物。碳元素虽然是非金属元素，但是却有金属材料的导电导热性能，还具有像有机塑料一样的可塑性，并且还有特殊的热性能和化学稳定性，因此，导热石墨片应用到本实用新型所述的高压真空断路器极柱中，不仅导热快、效率高，而且性能十分稳定。在本实用新型中，导热石墨片从真空灭弧室的动端，经由动导电杆延伸至下出线座的内部，这种结构设计可以直接地将动端产生的热量迅速传导至导热石墨片上，迅速降低真空灭弧室的动端的温度，再由导热石墨片将热量传导至下出线座，从而将热量散出去；同时这种结构设计也保持了动导电杆传导热量的传统优势。

本实用新型所述的高压真空断路器极柱，上、下出线座设有未被环氧树脂固封的裸露部分，一般的低电压小电流的真空断路器可以将上出线座、下出线座和真空灭弧室全部固封到环氧树脂骨架中，因为其发热量小，通过静导电杆的散热基本可以保证温升不致过高。而对于高电压大电流的真空断路器而言，发热量较大，则需要将上出线座和下出线座部分裸露在外，裸露部分可以起到一定的散热作用，有利于热量的导出。上出线座裸露部分的上方安装有散热器，具有良好的散热效果，鉴于动导电杆的导热路径较长，因此更多地利用静端的散热元件可以有效地将热量导出，这也是将散热器安装在上出线座上的原因，此外散热器的这种安装位置也不会对整个真空断路器的绝缘性能造成影响。

本实用新型所述的高压真空断路器极柱，下出线座的裸露部分上连接有下绝缘支柱，所述下绝缘支柱的内部设有绝缘拉杆，这些绝缘部件的设置使外界环境对真空灭弧室的影响降低到最小，也大大提高了真空断路器的绝缘强度；所述绝缘拉杆一端连接所述动导电杆，另一端与真空断路器的操作机构相连接，控制动导电杆的上下滑动，从而控制真空灭弧室的工作过程。值得注意的是，本实用新型的下出线座内部设置了触指弹簧，触指弹簧围绕着动导电杆，通过伸缩变化可以弹性调节动导电杆与下出线座之间的间隙，使间隙保持在合适的范围，因为间隙过窄会阻碍动导电杆在下出线座内部的上下滑动，间隙过宽则容易使动导电杆和下出线座之间电接触不良，出现断路，通过触指弹簧的设置可以使整个通电回路保持良好的通路状态。

真空灭弧室的动端的延伸部设有外螺纹，所述导热石墨片通过所述通孔套设在该外螺纹上，动导电杆的上端设有与所述外螺纹相适配的螺纹孔，动导电杆通过螺纹连接套接于延伸部，动导电杆的螺纹孔的外圆周壁正好将所述导热石墨片顶靠在动端下部的接触端面上，导热石墨片与接触端面形成较好的贴合，有利于将动端的产热导出。

本实用新型所述的高压真空断路器极柱，设计了多重散热结构，主要包括：（1）上出线座和下出线座的裸露部分；（2）动导电杆；（3）散热器；（4）导热石墨片，这样的结构设计一方面利用了高压真空断路器极柱本体的散热构造，即上出线座和下出线座的裸露部分以及动导电杆，另一方面有效地利用了静端设置的散热元件，即散热器，更为重要的是增设了导热石墨片从而赋予了动端良好的散热能力。这种多重的散热结构设计能够将真空灭弧室产生的热量迅速传导出去，迅速降低真空灭弧室的动端的温度，从多个维度达到热量的有效疏散，避免温升给真空断路器造成损害，尤其对于高电压大电流真空断路器具有很高的实用价值。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例2的结构示意图；

图3为实施例1和2中导热石墨片的结构示意图；

1——真空灭弧室；2——环氧树脂骨架；3——上出线座；4——静端；5——动端；6——动导电杆；7——下出线座；8——导热石墨片；9——触指弹簧；10——下绝缘支柱；11——绝缘拉杆；12——散热器；13——延伸部；14——接触端面；15——通孔；16——螺钉安装孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作出说明：

实施例1

本实用新型所述的一种高压真空断路器极柱，如图1和3所示，包括上出线座3、真空灭弧室1、动导电杆6、下出线座7和触指弹簧9。所述真空灭弧室1的上端连接有上出线座3，下端连接有下出线座7，真空灭弧室1的内部设有静端4和动端5，静端4和动端5对应设置，并且静端4位于动端5的上方，静端4与上出线座3连接，动端5的下部连接动导电杆6，动导电杆6设置在真空灭弧室1与下出线座7之间，并且动导电杆6的上部连接动端5的下部，动导电杆6的下部插接于下出线座7内，下出线座7的内部沿竖直方向设有三个环形凹槽，三个触指弹簧9分别安装于三个环形凹槽内并围绕动导电杆6，所述上出线座3的下部、下出线座7的上部和真空灭弧室1嵌入在环氧树脂骨架2中并且由环氧树脂固封，上出线座3和下出线座7剩下的未被环氧树脂固封的为裸露部分。该高压真空断路器极柱还包括导热石墨片8，导热石墨片8为中部设有通孔15、两个端部对称地分别设有两个螺钉安装孔16的长方形结构。所述动端5的下部形成穿过并伸出通孔15的延伸部13，所述延伸部13与动导电杆6的上部连接，由此导热石墨片8通过所述通孔15套设在延伸部13上，导热石墨片8的上表面与动端5下部的接触端面14相靠接，导热石墨片8的两个端部位于所述动导电杆6的两侧且对称地固定于下出线座7的内部。延伸部13设有外螺纹并且通过该外螺纹与所述动导电杆6螺纹连接。所述下出线座7上未被环氧树脂固封的裸露部分上连接有下绝缘支柱10，所述下绝缘支柱10的内部设有绝缘拉杆11，所述绝缘拉杆11固定连接于所述动导电杆6的下端。

实施例1所述的高压真空断路器极柱，设计了以下三重散热结构，包括：（1）上出线座和下出线座的裸露部分；（2）动导电杆；（3）导热石墨片，因为动端的导热路径较长，所以真空断路器的温升主要集中在动导电杆与导电夹的搭接部位，实施例1在动导电杆的两侧设置了导热石墨片，可以直接地将动端产生的热量迅速传导至导热石墨片上，迅速降低真空灭弧室的动端的温度，可以达到热量的有效疏散，避免温升给真空断路器造成损害。

实施例2

本实用新型所述的一种高压真空断路器极柱，如图2和3所示，包括上出线座3、真空灭弧室1、动导电杆6、下出线座7和触指弹簧9。所述真空灭弧室1的上端连接有上出线座3，下端连接有下出线座7，真空灭弧室1的内部设有静端4和动端5，静端4和动端5对应设置并且静端4位于动端5的上方，静端4与上出线座3连接，动端5的下部连接动导电杆6，动导电杆6设置在真空灭弧室1与下出线座7之间，动导电杆6的上部连接动端5的下部，动导电杆6的下部插接于下出线座7内，下出线座7的内部沿竖直方向设有三个环形凹槽，三个触指弹簧9分别安装于三个环形凹槽内并围绕动导电杆6，所述上出线座3的下部、下出线座7的上部和真空灭弧室1嵌入在环氧树脂骨架2中并且由环氧树脂固封，上出线座3和下出线座7剩下的未被环氧树脂固封的为裸露部分。该高压真空断路器极柱还包括导热石墨片8，导热石墨片8为中部设有通孔15、两个端部对称地分别设有两个螺钉安装孔16的长方形结构。所述动端5的下部形成穿过并伸出通孔15的延伸部13，所述延伸部13与动导电杆6的上部连接，由此导热石墨片8通过所述通孔15套设在延伸部13上，导热石墨片8的上表面与动端5的下部的接触端面14相靠接，导热石墨片8的两个端部位于所述动导电杆6的两侧且对称地固定于下出线座7的内部。延伸部13设有外螺纹并且通过该外螺纹与所述动导电杆6螺纹连接。所述下出线座7上未被环氧树脂固封的裸露部分上连接有下绝缘支柱10，所述下绝缘支柱10的内部设有绝缘拉杆11，所述绝缘拉杆11固定连接于所述动导电杆6的下端。所述上出线座3上未被环氧树脂固封的裸露部分上安装有散热器12；所述下出线座7上未被环氧树脂固封的裸露部分上连接有下绝缘支柱10，所述下绝缘支柱10的内部设有绝缘拉杆11，所述绝缘拉杆11固定连接于所述动导电杆6的下部。

实施例2所述的高压真空断路器极柱，设计了四重散热结构，包括：（1）上出线座和下出线座的裸露部分；（2）动导电杆；（3）散热器；（4）导热石墨片，与实施例1相比，实施例2有效地利用了静端设置的散热元件，即散热器，增加了热量的疏散出口。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能以此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的等效变化和修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (5)

1.一种高压真空断路器极柱，包括上出线座、真空灭弧室、动导电杆、下出线座和触指弹簧，其特征在于：所述真空灭弧室的内部设有静端和动端并且静端位于动端的上方，静端与上出线座连接，动导电杆设置在真空灭弧室与下出线座之间，并且动导电杆的上部连接动端的下部，动导电杆的下部插接于下出线座内，触指弹簧设置在下出线座内并围绕动导电杆；所述上出线座的下部、所述下出线座的上部和所述真空灭弧室嵌入在环氧树脂骨架中并且由环氧树脂固封。

2.根据权利要求1所述的高压真空断路器极柱，其特征在于：还包括导热石墨片，所述导热石墨片的中部设有通孔，所述动端的下部形成穿过并伸出通孔的延伸部，所述延伸部与动导电杆的上部连接，导热石墨片的两个端部位于所述动导电杆的两侧且对称地固定于下出线座的内部。

3.根据权利要求1或2所述的高压真空断路器极柱，其特征在于：所述上出线座上未被环氧树脂固封的裸露部分上安装有散热器。

4.根据权利要求3所述的高压真空断路器极柱，其特征在于：所述下出线座上未被环氧树脂固封的裸露部分上连接有下绝缘支柱，所述下绝缘支柱的内部设有绝缘拉杆，所述绝缘拉杆固定连接于所述动导电杆的下端。

5.根据权利要求2所述的高压真空断路器极柱，其特征在于：所述延伸部设有外螺纹并通过外螺纹与所述动导电杆的上部螺纹连接。