CN106783366A - 具有高载流能力的126kV柱式真空断路器 - Google Patents

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Abstract

一种具高载流能力的126kV柱式真空断路器，包括有：作为绝缘支柱的瓷套，瓷套内装有126kV真空灭弧室，真空灭弧室的两端分别有静导电杆和动导电杆，静导电端杆上部有上导电法兰，动导电杆周围设置有导电座，导电座下面有下导电法兰；动导电杆与导电座间用专用BAL SEAL母线适配器实现导电连接；上导电法兰的上方设置有上散热器，下导电法兰的上下方分别设有下散热器；在真空灭弧室及其导电连接件与瓷套内壁形成的空腔内充有气体绝缘介质，本发明通过缩短导电路径、设计专用BAL SEAL母线适配器、采用FK33导热脂、设计高效散热器来控减主回路电阻，提高散热效率，可以显著提高126kV柱式真空断路器的载流能力。

Description

具有高载流能力的126kV柱式真空断路器
技术领域
本发明涉及一种126kV柱式真空断路器，特别涉及一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，属于高压电气技术领域。
背景技术
在126kV及以上电压等级的断路器中，目前SF6断路器占据绝对主导地位。如图7所示，现有SF6断路器的灭弧室极柱包括瓷套（11）、静触头座（12）、喷口（13）、静弧触头（14）、触指（15）、动弧触头（16）、热膨胀气缸（17）、拉杆（18）、中间触头（19）、下支撑座（20），上述SF6断路器的灭弧室极柱是利用SF6的熄弧性能进行灭弧。但SF6气体是《京都议定书》指出的6种温室效应气体中温室效应最强的的一种气体(其温室效应系数是CO2的23900倍)，且在电弧高温作用下会产生多种有毒气体及大量具强烈腐蚀性的粉末。
真空断路器具有可靠性高、免维护、适于频繁操作、环境友好等优点，目前在40.5kV及以下的中压等级居于主导地位，用高压真空断路器替代SF6断路器是一种有效的选择，也代表发展方向。高压真空断路器在短路电流开断方面能力突出，但在126kV及以上电压等级，由于真空灭弧室的高度显著增加，而真空的绝热性较好，导致真空断路器的载流能力难以提升(目前在2500A及以下)。中国专利ZL200420086275.3、ZL200420109704.4指出采用散热器技术可以有效提高真空断路器的额定电流值。
发明内容
本发明的目的旨在提出一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，该断路器在现有的真空灭弧室不变的前提下，能够有效提高126kV柱式真空断路器的载流能力。
实现本发明的技术方案是，一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，所述真空断路器的真空灭弧室极柱结构包括有作为绝缘支柱的瓷套、瓷套内装有126kV真空灭弧室、真空灭弧室的两端分别有静导电杆和动导电杆，静导电端杆的上部有上导电法兰，上导电法兰上部有上散热器，动导电杆的周围设置有导电座，导电座下面有下导电法兰；下导电法兰的上下部各设置一个下散热器，动导电杆与导电座间用BAL SEAL母线适配器实现两者间有效导电连接；在真空灭弧室及其导电连接件包括前述的上导电法兰、下导电法兰、导电座、母线适配器与瓷套之间充有气体绝缘介质。
优选的，所述瓷套外部伞裙采用大、小伞裙间隔的方式，满足设计预期的大爬距，可有效缩减瓷套及导电座的高度，节约成本。
优选的，所述真空灭弧室极柱的上导电法兰、下导电法兰之间的载流路径长度短，主回路电阻低至20μΩ，有效减少了回路发热量，有利于提高载流能力。
优选的，所述气体绝缘介质为N2或干燥压缩空气或其他非温室效应气体。
优选的，所述母线适配器为BAL SEAL斜圈簧环结构，利用动导电杆的外径及导电座的内槽配合及母线适配器的形变作用，实现母线适配器的内圈、外圈分别与动导电杆的外圆面、导电座的内槽面实现多点有效接触，接触电阻小。
优选的，所述真空灭弧室极柱的母线适配器装配前，在动导电杆的外圆面、导电座的内槽面分别涂适量FK33专用脂。
优选的，所述上散热器由导热基座和散热翅片两部分构成，并经焊接形成一体式结构；散热翅片直翅方式或周翅方式，采用周翅方式时，需沿径向开设多道通槽。
优选的，所述导热基座由基座体、毛细层、工质构成。
优选的，所述基座体的内部为真空腔体。
优选的，所述下散热器具有与上散热器相似的结构。
本发明所述的126kV柱式真空断路器，是利用真空灭弧室的真空灭弧性能进行灭弧，在不改变真空灭弧室基本结构的前提下，从减少发热、加速散热两个方面入手，通过缩短导电路径、设计专用BAL SEAL母线适配器、采用FK33导热脂、设计高效散热器来控减主回路电阻，提高散热效率，可以显著提高126kV柱式真空断路器的载流能力，可提升至3150A。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图1a为真空灭弧室极柱内母线匹配器配合的局部放大图；
图2a为本发明中上散热器的直翅式上散热器结构示意图；
图2b为图2a的俯视图；
图3a为本发明中上散热器的周翅式上散热器结构示意图；
图3b为图3a的俯视图；
图4a为本发明中下散热器的直翅式下散热器结构示意图；
图4b为图4a的俯视图；
图5a为本发明中下散热器的周翅式下散热器结构示意图；
图5b为图5a的俯视图；
图6为本发明中上散热器的导热基座结构示意图。
图7为现有SF6断路器的灭弧室极柱的结构示意图；图中瓷套11、静触头座12、喷口13、静弧触头14、触指15、动弧触头16、热膨胀气缸17、拉杆18、中间触头19、下支撑座20。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明结构如图1所示，本发明具有高载流能力的126kV柱式真空断路器的真空灭弧室极柱包括有：作为绝缘支柱的瓷套3，在瓷套3内装有126kV真空灭弧室4，真空灭弧室4的两端分别有静导电杆4-1、动导电杆4-2，静导电杆4-1的上部有上导电法兰2，上导电法兰2上部有上散热器1，动导电杆4-2的周围设置有导电座7，导电座7下面有下导电法兰9，下导电法兰9的上下部各设置一个下散热器8；动导电杆4-2与导电座7间用母线适配器6实现二者间有效导电连接；在真空灭弧室4及其导电连接件（包括上导电法兰2、下导电法兰9、导电座7、母线适配器6）与瓷套3之间充有气体绝缘介质5。
电流可经由上导电法兰2到静导电杆4-1，再经过真空灭弧室4，到动导电杆4-2，经过母线适配器6到导电座7，最后经下导电法兰9流出。电流流向也可与上述方向相反。
瓷套3起到机械支撑及绝缘作用（断路器处于分闸位置时，上导电法兰2、下导电法兰9间应能耐受真空灭弧室断口绝缘水平），瓷套3设计成低高度、外部伞裙大爬距方式，以有效减少上导电法兰2、下导电法兰9之间的载流路径长度，减少主回路电阻，节省成本。
气体绝缘介质5充满于真空灭弧室4及其导电连接件(包括上导电法兰2、下导电法兰9、导电座7、母线适配器6与瓷套3之间，主要起真空灭弧室4的外绝缘作用，同时也起到对流散热作用。气体绝缘介质5 可以是N2、干燥压缩空气或其他非温室效应气体。
母线适配器6为BAL SEAL斜圈簧环结构，起到动导电杆4-2与导电座7的有效电连接作用（参见图1a），利用动导电杆4-2的外径及导电座7的内槽配合及母线适配器6的形变作用，使母线适配器6的内圈、外圈分别与动导电杆4-2的外圆面、导电座7的内槽面实现多点有效接触，接触电阻小。装配前，在动导电杆4-2的外圆面、导电座7的内槽面分别涂适量FK33专用脂，可进一步提高有效接触并减少分合闸操作时导电杆4-2的外圆面与母线适配器6内圈的摩擦阻力。
上散热器1、下散热器8主要起散热作用。上散热器1的结构如图2a、图2b所示，其由导热基座1-1和散热翅片1-2两部分构成，这两部分通过焊接形成一体式结构。导热基座1-1接受来自上导电法兰2传递的热量，并快速传递给散热翅片1-2，由散热翅片1-2及时将热能以辐射、对流方式传给周围环境。上散热器1的散热翅片1-2可做成图2a、图2b所示的直翅方式或图3a、图3b所示的周翅方式，采用图3a、图3b所示的周翅方式时，需沿径向开设多道通槽，以防止积尘堵塞翅槽影响散热效果。下散热器8的结构如图4a、图4b、图5a、图5b所示，其结构组成、翅片方式与上散热器1相似。
图6进一步给出了导热基座1-1的结构示意，其由基座体1-1-1(其内部为真空腔体)、毛细层1-1-2、工质1-1-3构成。基座体1-1-1的一侧与热源体接触，工质1-1-3受热由液态相变为气态，并迅速扩张到整个腔体，在冷却部位液化再通过毛细层回到发热部位。如此循环，实现热量的传递。因设置有毛细层1-1-2，工质1-1-3由冷却部位返回发热部位时，不会受到重力影响，即散热器的安装可以不考虑方向因素。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，其特征在于：所述真空断路器真空灭弧室极柱结构包括有作为绝缘支柱的瓷套（3）、瓷套（3）内装有126kV真空灭弧室（4），真空灭弧室（4）的两端分别有静导电杆（4-1）、动导电杆（4-2），静导电杆（4-1）的上部有上导电法兰（2），上导电法兰（2）上部有上散热器（1），动导电杆（4-2）的周围设置有导电座（7），导电座（7）下面有下导电法兰（9），下导电法兰（9）的上下部各设置一个下散热器（8）；动导电杆（4-2）与导电座（7）间用BAL SEAL母线适配器（6）实现两者间有效导电连接；在真空灭弧室（4）及其导电连接件包括前述的上导电法兰（2）、下导电法兰（9）、导电座（7）、母线适配器（6）与瓷套（3）之间充有气体绝缘介质（5）。
2.根据权利要求1所述的一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，其特征在于：瓷套（3）外部伞裙采用大、小伞裙间隔的方式，满足设计预期的大爬距，可有效缩减瓷套（3）及导电座（7）的高度。
3.根据权利要求1所述的一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，其特征在于：真空灭弧室极柱的上导电法兰（2）、下导电法兰（9）之间的载流路径长度短，主回路电阻低至20μΩ。
4.根据权利要求1所述的一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，其特征在于：气体绝缘介质（5）为N2或干燥压缩空气或其他非温室效应气体。
5.根据权利要求1所述的一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，其特征在于：母线适配器（6）为BAL SEAL斜圈簧环结构，利用动导电杆（4-2）的外径及导电座（7）的内槽配合及母线适配器（6）的形变作用，实现母线适配器（6）的内圈、外圈分别与动导电杆（4-2）的外圆面、导电座（7）的内槽面实现多点有效接触，接触电阻小。
6.根据权利要求1所述的一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，其特征在于：真空灭弧室极柱的母线适配器（6）装配前，在动导电杆（4-2）的外圆面、导电座（7）的内槽面分别涂适量FK33专用脂。
7.根据权利要求1所述的一种126kV柱式真空断路器，其特征在于：上散热器（1）由导热基座（1-1）和散热翅片（1-2）两部分构成，并经焊接形成一体式结构；散热翅片（1-2）直翅方式或周翅方式，采用周翅方式时，需沿径向开设多道通槽。
8.根据权利要求7所述的一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，其特征在于：导热基座（1-1）由基座体（1-1-1）、毛细层（1-1-2）、工质（1-1-3）构成。
9.根据权利要求8所述的一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，其特征在于：基座体（1-1-1）的内部为真空腔体。
10.根据权利要求1所述的一种具有高载流能力的126kV柱式真空断路器，其特征在于：下散热器（8）具有与上散热器（1）相似的结构。
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