CN2177285Y

CN2177285Y - 电子电磁式灭弧开关

Info

Publication number: CN2177285Y
Application number: CN 93240345
Authority: CN
Inventors: 刘天保
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-26
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1994-09-14
Anticipated expiration: 2003-09-17

Abstract

一种高压断路灭弧开关，由静触头、动触头和电子灭弧装置组成。静触头与电子灭弧装置电接，动触头具有与灭弧装置的辅助触头电接和断开两种状态。该开关在运行时，灭弧装置处于断路无损耗状态。断路操作时，动触头通过辅助触头将电弧引导向灭弧室进行灭弧。该开关以空气为绝缘介质，体积小，结构简单，成本小，便于维修，适用中高压系统的断路开关使用。

Description

本申请涉及一种高压断路开关，尤其是一种电子电磁式灭弧开关。

目前高压断路开关主要有含各种灭弧介质的开关，常用的有油开关、SF₆开关，此类开关的不足之处在于易发生爆炸事件或SF₆污染，且体积大，维修困难。另一种普遍应用的较为先进的断路开关为真空开关，真空开关具有断路迅速的优点，但是，通常真空开关易引起过电压，露天使用时一般置于油介质的保护中，以上这些开关断开后均无明显的断开点，不利于安全操作。对于无介质的电子电磁式灭弧开关目前国内外未见报导和应用实例。

本申请的目的在于公开一种用空气作为介质，有明显断开点的电子电磁式灭弧开关。

其技术方案如下：在普通隔离开关的动、静触头之间引入一个电子电磁灭弧装置，该装置内含有至少两个以上的灭弧区段串接组成，每个灭弧区段含有一组灭弧栅片及并联的含磁吹线圈的分流阻抗，各灭弧区段的相邻端接处有辅助触头，该电子电磁灭弧装置的首端通过一磁吹线圈与静触头电接，其余辅助触头位于动触头运动轨迹附近。

当隔离开关闭合时，动触头与静触头电接，灭弧装置处于电路断路无损耗状态。当需要隔离开关断开时，动静触头分离，动触头依次通过各辅助触头，在磁吹线圈和各触头的引导下，将高压电弧引入各灭弧区进行灭弧，动静触头之间的电绝缘由空气间隙距离保证达到灭弧断路目的。

上述技术方案仅由电子元件和灭弧栅片组成，对高压电弧进行诱导灭弧，不会出现突然截流现象，有明显的断开点，并且具有成本低，体积小，便于维修等优点。

以下结合实施例及附图对该高压灭弧开关的原理作进一步详述。

图1 为电子电磁式灭弧开关的电路原理图

图2 为电子电磁式灭弧开关的结构示意图

图3 为灭弧装置的一种内部剖视图

图4 为图3的B－B视图

图5 为图3的C－C视图

图6 为灭弧装置的另一种内部剖视图

图7 为图6的B－B视图

图8 为图6的C－C视图

图1所示的原理图中隔离开关的静触头K_A与电源母线C电接，动触头K_B与负荷侧线路E电接。在动静触头之间引入电子电磁灭弧电路，该灭弧电路由线圈W₁串接在静触头K_A上（为了防止线圈电流过大，可根据需要给W₁并接一个分流电阻R₃）。灭弧电路包含四个灭弧区G₁、G₂、G₃、和G₄，灭弧区的两端分别有辅助触头K₁、K₂、K₃、K₄、K₅。在G₁灭弧区灭弧栅的两端即K₁与K₂之间并接有一磁吹线圈W₂和电阻R₁，其作用一方面为G₁灭弧区的分流阻抗电路，另一方面是利用磁吹作用使电弧沿要求的方向迅速转移至各灭弧区。在G₂灭弧区灭弧栅的两端即K₂与K₃之间并联有磁吹线圈W₃、电阻R₂和一组高反压二极管D，此分流阻抗仍有磁导向作用，特别是这里的高反压二极管主要是利用其正向导电压降很小的特性，使电弧在灭弧区内熄灭，同时，利用高反压特性，在电弧电流反向时，只能通过很小的反向电流，在这段时间内促使其它各灭弧区段绝缘介质恢复而灭弧。此高反压二极管在开关运行中不通过电流，只在开关断开灭弧时短时间的通过电流，所以允许正向导通电流值应按照小于允许浪涌电流值选定，以保证二极管的绝对安全。另外为了防止高反压二极管过电压，可给该高反压二极管并联一组氧化锌压敏电阻，或者采用密封放电间隙进行保护。当高反压二极管串接的个数之和的总允许反向电压值高于故障恢复最高电压时，则可不加氧化锌压敏电阻或放电间隙，但成本较高，当开关切断较小电流时，分流阻抗则可不加入高反压二极管。

在G₃灭弧区K₃与K₄之间和G₄灭弧区K₄与K₅之间仅有金属灭弧栅而无分流支路。

当开关闭合时，动触头K_B与静触头K_A紧密电接，使电路接通正常运行，此时灭弧电路处于断路无损耗状态。当开关需断开时，动静触头分离，K_B向远离K_A的方向运动，首先与K₁电接，使磁吹线圈W₁有电流通过并产生强磁力，将断路时产生的高压电弧导入灭弧室，K_B继续运动至K₂，此时，一部分电流即进入磁吹线圈W₂，在G₁内的灭弧栅两端建立起电弧电压，接着动触头继续运动至K₄处，此时由于磁吹线圈W₁、W₂已有很大电流通过，在灭弧室G₁、G₂、G₃内形成很强的磁场，所有磁吹线圈的接线方向均使电流产生的磁场洛仑磁力方向把电弧推向灭弧栅内，由于电抗成分较小，电压电流相位差也很小，所以电弧方向始终保持向灭弧栅片内的方向不变，加之空气的热气流作用及各个端触头的构造形状，配置方式及灭弧栅的形状的导向作用，使电弧沿着K₂、K₃、K₄端触头很快引入G₂、G₃灭弧栅内，在G₂内如果电流方向与高反压二极管导通方向一致时，由于R₂电阻值设计较小，所以K₂、K₃两点间压降较小，电弧在二极管导通的半周内即熄灭。灭弧室G₂区段内的介质也同时恢复。当电流方向与高反压二极管D的导通方向相反时，电压还未升至压敏电阻导通的域值时，在这段时间内，其它灭弧区段内介质均有所恢复，特别按照斯列宾理论金属栅片在电流过零时介质恢复是瞬时的，当电压升至压敏电阻R_V导通域值时，压敏电阻导通，同时其他区段通过并联线圈、电阻等放电电流通过，如所建立电压高于相应区段内的放电电压时，则在这些区段内电弧又重新产生。随着动触头K_B的继续运动电弧进入灭弧区段G₄内，在这里电弧能量又消耗一部分，电弧电流也相应减少，如电弧还不能熄灭随着动触头继续运动脱离全部辅助触头，进入空气隙内，电弧电流在全部灭弧栅内如前所述规律周期重复，由于弧道愈来愈长，需要起弧电压愈来愈高，最后以至全部熄灭。开关断开后，动静触头之间绝缘靠空气间隙距离保证，以确保断电安全。

图2所示为本申请实例的外部结构图，图中静触头K_A固定在开关支架9的绝缘子4上，动触头K_B固定在导电杆5的端部，导电杆另一端铰接在绝缘子1的接电板上，其上有导向板2限定导电杆5不能左右摆动。灭弧装置6由固定板7和固定板8与静触头K_A一起固定在绝缘子4上，同时灭弧装置6与静触头K_A电接，当此开关闭合时，动触头K_B与静触头K_A紧密电接，当开关断开时，动触头K_B的运动轨迹如图2中虚线所示部分，动触头K_B首先离开静触头K_A，继而经过灭弧装置6内的各辅助触头，最后全部远离静触头K_A和灭弧装置6，出现明显的断开点，以确保断电安全。

图3、图4、图5反映了一种实施例中灭弧装置的内部电子电磁元件结构布局示意图。图中灭弧装置的各电子电磁元件设置在一绝缘保护壳10内，保护壳上开有排气窗，G₁和G₄灭弧区的灭弧栅位于灭弧装置的一侧，G₂和G₃的灭弧栅位于灭弧装置的对应一侧。除G₂和G₃之间无绝缘隔板外，其余各灭弧区的灭弧栅由绝缘隔板11相互隔离。为了增强磁吹线圈的综合磁力作用，三个磁吹线圈W₁、W₂、W₃叠绕在一起均在一线圈护套14内置于灭弧室的端部。在线圈护套位置的上部，也可设置成窄缝曲折有机材料灭弧栅，以增强切断短路电流时的灭弧效果。各灭弧区的辅助触头K₁K₂、K₃、K₄、K₅分别如灭弧栅片形状。配置在动触头K_B的运动轨迹附近，便于诱导电弧。灭弧区G₂的分流阻抗高反压二极管D和氧化锌压敏电阻R_V放置在线圈护套14下的空间15的两侧。由于灭弧装置的部分外壁绝缘强度要求不高，可做成低电阻和高电阻状态，为了节约空间降低成本，电阻均可烧结在G₁、G₂灭弧室的外壳上。

实施例二图6、图7、图8反映的是实施例二中灭弧装置内部电子电磁元件结构布局示意图。在实施例二中取消了灭弧区G₄和辅助触头K₅，其余元件组成与实施例一相同，在灭弧装置6的内部布局上，取消了各灭弧区之间的绝缘隔离板，灭弧区G₁、G₂、G₃灭弧栅依次排列在保护壳10内，图中条状的灭弧栅为陶质灭弧栅12，片状灭弧栅为金属灭弧栅13，辅助触头K₁、K₄位于动触头K_B运动轨迹处，辅助触头K₂、K₃的排列仅为两个金属灭弧栅片。特别不同的是各磁吹线圈W₁、W₂和W₃叠绕在一个马蹄状的铁芯16上，铁芯16置于灭弧装置的端部，铁芯的两端伸向灭弧区，使部分灭弧栅插入铁芯之间的狭窄通道上，以保证远离线圈处仍有较强的灭弧能力。高反压二极管D置于盒17中，为了保护高反压二极管D，本实施例采用放电间隙，放电间隙密封于盒18中，其余电阻置于铁芯下部的电阻盒19内。

说明：当切断电流较小时，也可以取消高反压二极管和压敏电阻。

在用于中性点不接地电力系统中，可采用二极管两相接线方式，即其中一相不接二极管，而另两相增加二极管个数，这样灭弧时间虽稍有延长，但却容易做到二极管不加过电压保护，灭弧效果也有改善。

该电子电磁灭弧开关适用于中、高压系统或大、小短路电流系统的断路开关使用，在用作不同系统时，应选择参数适合的本开关。

Claims

1、一种高压灭弧开关，含有静触头和动触头，其特征在于：在动静触头之间引入一电子电磁式灭弧装置，该灭弧装置内含有至少两个以上串接的灭弧区，各灭弧区有一组灭弧栅，灭弧区的两端有辅助触头和并联的含磁吹线圈的分流阻抗，第一灭弧区的端触头与开关静触头之间通过磁吹线圈电接，其余辅助触头位于动触头运动轨迹附近。

2、如权利要求1所述的灭弧开关，其特征在于所述的电子电磁灭弧装置内含有四个灭弧区，第一灭弧区G₁的分流阻抗为一磁吹线圈W₂和电阻R₁，第二灭弧区的分流阻抗由磁吹线圈W₃和电阻R₂及高反压二极管D组成，第三灭弧区、第四灭弧区无分流阻抗。

3、如权利要求2所述的高压灭弧开关，其特征在于所述第一灭弧区G₁和第四灭弧区G₄置于灭弧装置的一侧，第二灭弧区G₂和第三灭弧区G₃置于对应一侧，除G₂与G₃之间无隔板外各灭弧区之间有绝缘隔板相隔离，所有磁吹线圈W₁、W₂、W₃叠绕在一起置于灭弧装置的端部。

4、如权利要求1或2所述的高压灭弧开关，其特征在于灭弧装置内含有三个灭弧区G₁、G₂、G₃依次排列，各灭弧区之间无绝缘隔板，所有磁吹线圈叠绕在一个马蹄状铁芯上置于灭弧装置端部，部份灭弧栅插入铁芯的窄缝中。

5、如权利要求2 所述的灭弧开关，其特征在于所述的第二灭弧区的分流阻抗取消高反压二极管D。