一种高压断路器

摘要

这种高压断路器的静触头位于装有导向套的固定大导体内，固定大导体上装有均压罩，其内有永久触点；动触头位于气缸中，其腔壁上开有透孔，动触头上有斜通道；气缸靠近静触头装置一端装有动触环，动触环内有装配在动触头上的移动触点；喷管的一端与动触环的内壁相接触，另一端与导向套相接触，较大导体的前部与气缸的内壁通过带形触指相配合，较大导体内装有能使活塞加压气室与由较大导体形成的气室相通的阀板，动触头上的透孔位于气缸内；这种高压断路器在-40℃环境温度的高寒地区也能正常使用，它还具有既节能又环保的优点。

权利要求

1.一种高压断路器，包括静触头装置、喷管和动触头装置；在静触头装置中的静触头(1)位于固定大导体(22)内，在固定大导体(22)靠近动触头装置一端装有均压罩(26)，其内有永久触点(6)；动触头装置的动触头(8)位于气缸(16)中，动触头(8)的腔壁上开有透孔(a)，动触头(8)上有斜通道(9’)，斜通道(9’)使活塞加压气室(9)与喷管内的腔室(9”)相通；气缸靠近静触头装置一端装有动触环(14)，动触环(14)内有装配在动触头(8)上的移动触点(2)；喷管(4)的一端与动触环(14)的内壁相接触；其特征在于：在静触头装置中的固定大导体(22)内壁上装有导向套(20)；导向套(20)限定喷管(4)在静触头(1)外沿轴向移动；移动触点(2)外周装有辅助喷咀(7)；较大导体(24)的前部与气缸(16)的内壁通过带形触指(23)相配合，较大导体(24)内装有能使活塞加压气室(9)与由较大导体(24)形成的气室(15)相通的第一阀板(18)；动触头(8)上的透孔(a)位于气缸(16)内；喷管(4)的另一端与导向套(20)相接触。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述喷管(4)的一端为弧前区(4a)，另一端为导流区(4c)，中间为扩张区(4b)，弧前区外壁的端部有凸环(4d)，喷管一端是通过凸环(4d)的外壁与动触环(14)的内壁相接触，导流区外壁的端部有凹槽(4”)，凹槽(4”)内装有环形圈(21)，喷管(4)的另一端是通过环形圈(21)与导向套(20)紧密接触；弧前区(4a)的内腔成喇叭状，且与扩张区(4b)相邻的部位(Q)内径最小。

3.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于：在较大导体(24)内还装有导向柱(13)，及装在导向柱(13)上的环形阀板(12)，第一阀板(18)上，至少有两个通孔。

4.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于：较大导体(24)的前部有环形槽(23’)，环形槽(23’)内装有带形触指(23)，较大导体(24)靠环形槽(23’)内装有的触指(23)与气缸(16)的内壁相紧密接触。

5.根据权利要求4所述的断路器，其特征在于：喷管(4)的弧前区(4a)腔体中(Q)部位的内径大于静触头(1)的外径1～2毫米，扩张区(4b)腔体中靠近弧前区(4a)端的内径小于靠近导流区(4c)端的内径。

6.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于：弧前区(4a)喇叭状的内腔是在靠近扩张区(4b)一端为向内凸起的弧面，该弧面与该内腔中向内凹进的弧面圆滑连接，向内凹进的弧面又与斜度为3～5°的锥状内腔相连接。

7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于：均压罩(26)的端部形状为凸起的环形球面。

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备，特别涉及一种在-40℃环境温度下仍能开断50kA短路电流的高压断路器。

背景技术

高压断路器主要是用来切合额定电流与故障电流，转换线路，实现对输电线路的控制和保护的设备，它是电力系统重要的控制和保护设备，对电力系统安全可靠运行起着举足轻重的作用。
六氟化硫断路器早已在电力系统中得到广泛的应用，目前使用的252kV电压等级的该类产品其额定六氟化硫充气压力基本上为0.6MPa，短路电流开断能力一般为50kA，这类产品在环境温度不低于-30℃的地区能较好的使用，但当环境温度低于-30℃时，六氟化硫将部分液化，有效压力将逐步降低，绝缘能力和开断能力也将随之降低。当环境温度降至-40℃时，其压力仅有0.344MPa。因此，这种产品不能满足高寒地区的需要。
为满足高寒地区电力用户的急需，高压开关制造厂曾采取了以下一些措施：一是加热法，即在断路器六氟化硫气室内部或外部设置加热器，并由智能温度控制器自动控制，当环境温度降低至零度以下时，温控器接通加热器电源对使六氟化硫气室加热，使六氟化硫气室温度始终保持在-30℃以上从而保持50kA的开断能力。二是采用混合气体：SF6+N2或SF6+CF4，前一种方法对于户外瓷柱式断路器的使用效果很不理想，因为，如果把加热器放置在六氟化硫气室外部，那么加热效果就会很差；如果把加热器放置在六氟化硫气室内部，一旦加热器损坏几乎是无法更换，所以这种方法很少采用。后一种方法虽然能够解决一部分问题，但是由于两种高压力的气体混合在一起，其泄漏率不同，给产品的使用、检测、管理带来了许多不便，因此也不能得以推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在-40℃环境温度下，仍能正常使用的高压断路器。
本发明目的是通过以下技术方案实现的：这种断路器，包括静触头装置、喷管和动触头装置；在静触头装置中的静触头位于固定大导体内，在固定大导体靠近动触头装置一端装有均压罩，其内有永久触点；动触头装置的动触头位于气缸中，动触头的腔壁上开有透孔，动触头上有斜通道，该斜通道使气室与喷管内的腔室相通；气缸靠近静触头装置一端装有动触环，动触环内有装配在动触头上的移动触点；喷管的一端与动触环的内壁相接触；在静触头装置中的固定大导体内壁上装有导向套；导向套限定喷管在静触头外按轴向移动；移动触点外周装有辅助喷咀；较大导体的前部与气缸的内壁通过带形触指相配合，较大导体内装有能使活塞加压气室与由较大导体形成的气室相通的阀板；动触头上的透孔位于气缸内；喷管的另一端与导向套相接触。
所述喷管的一端为弧前区，另一端为导流区，中间为扩张区，弧前区外壁的端部有凸环，喷管一端是通过凸环的外壁与动触环的内壁相接触，导流区外壁的端部有凹槽，凹槽内装有环形圈，喷管的另一端是通过环形圈与导向套紧密接触；弧前区的内腔成喇叭状，且与扩张区相邻的部位内径最小。
在较大导体内还装有导向柱，及装在导向柱上的环形阀板，阀板上，至少有两个通孔。
较大导体的前部有环形槽，环形槽内装有带形触指，较大导体靠环形槽内装有的触指与气缸的内壁相紧密接触。
喷管的弧前区腔体中部位的内径大于静触头的外径1～2毫米，扩张区腔体中靠近弧前区端的内径小于靠近导流区端的内径。
弧前区喇叭状的内腔是在靠近扩张区一端为向内凸起的弧面，该弧面与该内腔中向内凹进的弧面圆滑连接，向内凹进的弧面又与该内腔中斜度为3～5°的锥状内腔相连接；
均压罩的端部形状为凸起的环形球面。
由于本发明是一种包括两个设置在一个断口间的触点断路器，它是充分利用电弧能量以提高压气缸内气体压力来吹弧、熄弧；因此在-40℃环境温度下灭弧室气体压力为0.4MPa，开断能力达到50kA，因此即便在-40℃环境温度的高寒地区这种断路器也能正常使用，另外由于该产品使其额定六氟化硫压力只有0.4MPa，与0.6MPa产品相比，两者在相同的环境温度条件下，六氟化硫气体的使用量和排放量将减少三分之一，达到了既节能又环保的效果。

附图说明

图1是本发明的处于闭合状态的剖视图；
图2是本发明中喷管的剖视图；
图3是本发明中喷管另一种结构的剖视图；
图4是本发明分闸过程中排气孔未出活塞时及热量传递过程的剖视图示意图；
图5是本发明分闸过程中排气孔已出活塞且电弧快要熄灭时气体流动方向的剖视示意图。

具体实施方式

实施例：这种断路器，包括静触头装置、喷管和动触头装置；在静触头装置中的静触头1位于固定大导体22内，在固定大导体22靠近动触头装置一端装有均压罩26，其内有永久触点6，均压罩26可以装配在固定永久触点6上，但两者有一定间隙，固定大导体22内壁上装有导向套20；
动触头装置的动触头8位于气缸16中，气缸靠近静触头装置一端装有动触环14，动触环14内有装配在动触头8上的移动触点2及辅助喷咀7，移动触点2和动触头8为中空结构；移动触点2可以靠螺纹装配到动触头8上，辅助喷咀7可以靠螺纹装配到移动触点2上，辅助喷咀7的一个端面与动触头的一个面接触。
喷管4的一端位于动触环14内，该端外壁与动触环14内壁相接触；且把气缸16的一端封闭，喷管4的这端为弧前区4a，弧前区外壁的端部有凸环4d，喷管4的一端则是靠凸环4d的外壁与动触环14的内壁相接触；喷管4的另一端为导流区4c，导流区外壁的端部有凹槽4”，凹槽4”内装有环形圈21，喷管4的另一端则是通过环形圈21与导向套20紧密接触；且导向套20限定喷管4在静触头1外部沿轴向移动。喷管4的内腔9”中间部分为扩张区4b，扩张区4b腔体中靠近弧前区4a端的内径小于靠近导流区4c端的内径，弧前区4a的内腔成喇叭状，与扩张区4b相邻的Q部位内径最小，但其内径大于静触头1的外径1～5毫米；
喷管4的另一端外壁也可设置为一个凸起，在凸起上装有绝缘材料制成的环形圈，由凸起上的环形圈与导向套20紧密接触。
喷管4的结构也可采用如图3的结构，即喷管4中扩张区4b与导流区4c的内腔为同一锥度的腔体，且该两部位腔体的径向截面积由扩张区4b向导流区4c逐渐增大。
动触头装置的动触头8的腔壁上开有透孔a，透孔a位于气缸16内；动触头8的外壁与气缸16内壁之间形成了活塞加压气室9，动触头8上还有斜通道9’，它使活塞加压气室9与喷管4内的腔室9”相通；较大导体24的前部与气缸16的内壁相配合，较大导体24内装有能使活塞加压气室9和由较大导体24形成的气室15相通的第一阀板18。较大导体24内还装有导向柱13，及装在导向柱13上的环形阀板12，第一阀板18上，至少有两个通孔17，这些通孔可为规则形的通孔，也可为异形通孔，通孔17上装有止回阀；
较大导体24的前部有环形槽23’，环形槽23’内装有带形触指23，较大导体24靠环形槽23’内装有的触指23与气缸16的内壁相紧密接触。
弧前区4a喇叭状的内腔是在靠近扩张区4b一端为一周向内凸起的弧面，该弧面与弧前区4a喇叭状的内腔中向内凹进的一周弧面圆滑连接，向内凹进的一周弧面又与斜度为3-5°的锥状内腔相连接；以使弧前区4a在靠近Q部位形成一个小的局部喉管4’。
为了在高压放电时均压罩26也能保持光滑，其端部形状设置为凸起的环形球面罩26′。
为了保证动触环14外表面和固定永久触点6内表面的很好接触。固定永久触点6外表面上装有环形圆柱形弹簧25；在固定永久触点6内表面的中间位置安装有固定环27，用于限定多个瓣形固定永久触点6向中心变形；固定永久触点6可采用螺钉连接方式把它装配在固定大导体22一个端面上，并使它们紧密接触。静触头1尾部通过螺纹固定在固定大导体22上，并与之牢固接触。
本发明中的喷管4和环形圈21均由聚四氟乙烯绝缘材料制造。
均压罩26铝材制造，
静触头1由耐高温的金属材料和导电材料烧结而成。
该断路器中所充介质为六氟化硫。
该断路器的使用状况及气体流动情况如下：
当该断路器闭合时，静触头1穿过喷管4的喉管4’，以及辅助喷咀7的喉管7’进入沿轴向AX位于喉管上游的中空移动触点2，如图1所示。
喉管7’和喷管4的扩张区4b为限定一个用于断开电弧的空间，该电弧在断开断路器期间在静触头1和移动触点2之间放电。该空间如图4和5中所示。
该断路器空间通过位于活塞加压气室9和动触头8上的斜通道9’与气室9”相连通。
当静触头1和移动触点2分离而产生电弧的瞬间，接触此处的介质气体因受热被加压。被加热后的气体由活塞加压气室9”，通过斜通道9’和移动触点2的中空通道，流向活塞加压气室9。如图4所示。随着动触头8沿着轴向AX移动，该压力上升产生一个从活塞加压气室9向断路器空间的介质气体的热气流。当该断路器断开一定距离时，保存在活塞加压气室9内的介质气体被加压并经过通道9”返流到断路空间。同时通过电弧对介质气体的加热，增加气室内的压力，以增加进入断路空间的介质气体的流率。当辅助喷咀7的移动使静触头1从喉管7’退出，在活塞加压气室9”的压力热介质气体通过静触头1周围的通道流入到固定大导体22形腔内。动触头8沿着轴向AX继续移动，静触头1相对于动触头8也沿着轴向AX移动，喉管4’通道打开，保存在活塞加压气室9内的热介质气体穿过喷管4的喉管4’，吹断电弧断开大电流。随后，活塞加压气室9被加热的压力气体由触点2的中空通道通过长形孔8’释放到气室15。如图5所示。
断路器闭合时，加压气室9的空间变大，介质气体的压力降低，活塞加压气室9和气室15两个气室形成一个压力差，气室15的压力大于活塞加压气室9的压力。气室15的介质气体推动环形阀板12在有导向柱13导向作用下，沿着轴向AX移动一定距离；介质气体通过有异形孔通道的第一阀板18流入到活塞加压气室9。同时，静触头1和移动触点2之间的气体由气室9”，通过斜通道9’和移动触点2的中空通道，流向活塞加压气室9。静触头1和移动触点2接触后，动触环14和和永久触点6也很快接触，电流通过较大导体24上的带形触指23，在一定压力下紧贴经过表面工艺处理的气缸16内壁上滑动，在动触环14和永久触点6建立大电流通路。
在图4和图5中所示的的位置中，吹送到断开空间的气体包括由来自气室9的冷气体和由气室9”，通过斜通道9’和移动触点2的中空通道，流向活塞加压气室9的热气体组成的气体混合物。通过这种设置，介质气体的温度升高而压力升高，从而进一步增强了断路器容量。
图4和图5中带小箭头的线表示热量传递和气体流动方向。