CN1134596A - 喷气型气体断路器 - Google Patents

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Abstract

喷气型气吹断路器，包括布置在喷气缸的轴部分和绝缘操作杆间的导引部分，用来在电流遮断部分的轴方向和其径向方向进行导引，从而抑制或取消发生移动部件和固定部件间中心轴的不对齐，从而使得绝缘喷嘴和固定弧触头间的的气隙保持恒定。按这样的布置，即使当随着断路器高耐受电压的提高极对极距离也提高时，喷嘴和触头间的气隙也可保持一致。

Description

喷气型气体断路器
本发明总的涉及喷气型气吹断路器，更具体地涉及用于改善其电流遮断部分的高压特性和机械可靠性的喷气型气体断路器。
近来，由于电力***要求更高的电压，通过改善其中采用的断路器的电流遮断特性以实现进一步提高的高压特性变的更加关键。目前，采用具有优异的绝缘和灭弧特性的灭弧气体(如SF6)的喷气型气体断路器正在更广泛地用在电力***中作为高压断路器。为进一步改善这样的喷气型气体断路器的高压特性，要求断路器加强电流遮断操作期间以及电流遮断(或断开)部分在开路状态时的极对极绝缘特性。此外，还要解决的一个重要问题是针对随着高压特性的提高而增大的所施加的作用力要保持机械可靠性。
图10表示现有技术喷气型气体断路器采用的电流遮断部分的横截面。注意到图10表示的运行状态对应于电流遮断或断开操作周期的最后阶段。包封1内充有所选的灭弧气体。喷气缸2由缸部分2a和中轴部分2b组成。移动弧接触器(触头)3和绝缘喷嘴4可按如下方式与喷气缸2集成在一起或与之固定在一起：喷气缸2和固定活塞5构成起压力发生部分作用的喷气室6。动弧触头3还通过包括通过绝缘管部件7固定在包封1上的固定活塞5和接头部分8的几个部件与主电流承载母线导体9电气相连。另一方面，固定弧触头10固定在管道状排气管11上，而排气管11又通过绝缘管部件12固定在包封1上。固定弧触头10通过排气管11、接头13和其他部件与另一主母线导体14电连接。喷气缸2可通过用销16、17机械连接在连接部位15的绝缘操作杆18由已知的位于包封1外部的操作控制装置(未示出)进行外部驱动。数字“19”和“20，，表示电流承载触头，而“2c”、“5a”和“11a”表示气体排放端口。注意到在图10中采用箭头来表示在电流遮断操作期间产生的气体流动。
在电流遮断操作期间，当喷气缸2通过绝缘操作杆18由外部操作控制装置(未示出)驱动而向图10中的右手方向运动时，喷气室6内的气体就被压缩。当发生这样的压缩时，在动弧触头3和与之相对的固定弧触头10间出现电弧点燃。在喷气室6内被压缩的灭弧气体向被点燃的电弧高速喷出而使其熄灭。高速喷出的气体然后按相反的方向排出：一个方向是固定弧触头10的侧面，另一方向是通过排放端口2c、5a从中空部分向动弧触头3的侧面。从固定弧触头10侧面排放的高温气体最终通过排放端口11a从管道状排气管11中释放出去。
此处注意到一流的小电流遮断特性是对喷气型气体断路器在实现耐受更高电压的要求下在电流遮断期间的严格要求之一。作为目前可得到的性能增强技术的一个例子公开在日本专利出版物第58-26133号(举例)。利用现有技术，由于其中采用的开断条件使得切断电流减小并使得电流遮断中止后相当于加在极间的商业频率恢复电压的上升速率降低的事实，使得电流的流动可能在弧触头极断开刚刚发生后就被开断或断开。这保证了对于比已往更短的极对极距离可施加更高的恢复电压。日本专利出版物第58-26133号公开的现有技术试图通过利用如下布置改善绝缘特性：固定弧触头10按阶梯状变化，在一电流遮断周期的初始阶段，在绝缘喷嘴4和固定弧触头10间确定的气隙被强迫保持较小从而抑制或消除对将要通过气隙从绝缘喷嘴4向固定弧触头10侧面方向排放的灭弧气体的额外消耗，以及在极间所加电压相对较高的该周期的中间阶段，气隙被增大使得绝缘喷嘴4内表面的表面爬行电场降低从而可加强绝缘性。但是，为实现进一步提高电流遮断部分的高压特性和绝缘稳定性，现有技术遇到下面介绍的问题。
图11表示现有技术的电流遮断周期的中间阶段的电流遮断部分的部分横截面。需要提高极对极距离以保持在极断开状态两极间的绝缘并满足进一步提高高压特性的要求。更具体说，这可能使得几个移动部件，包括喷气缸2，移动弧触头3，绝缘喷嘴4等，以相应地增加移动距离。由于这样的运动距离的增加，依据喷气缸2和固定活塞5的滑动部位的机械制造容限，可变通为增加某些不可移动部件或固定部件(诸如固定弧触头10，固定活塞5及其他)以及移动部件在中心轴对齐。由于这一事实，如图11所示，在绝缘喷嘴4和固定弧触头10间的距离不再是均匀的，而是气隙的g1一侧较小而另一侧g2侧较大。结果，如上面提及的第58-26133号日本专利出版物，可能会出现在确定较小气隙g1部位沿绝缘喷嘴4内表面表面电场强度增加增加的不理想现象，同时在固定弧触头10处的尖端电场也会加强，因而导致极对极绝缘性能下降。气隙g在电流遮断操作每一周期都可能有变化；如果是这种情况，由于此处电场也会相应变化，因而在电流遮断操作期间的绝缘性能变得不稳定。
另一重要要求是相对于所施加的可能随着高压特性的进一步加强而增加的操作力应保持机械可靠性。更具体说，在移动部件和固定部件间在中轴偏离的增加可能引起有关机械可靠性的严重问题：在滑动部位摩擦力增加的结果会产生滑痕和/或擦伤，绝缘喷嘴4可能会由于在送电时发生绝缘喷嘴4和固定弧触头10端部的接触而至少部分损坏。
本发明以上述观察结果为依据，发明的一个目的是提供一种能够保证实现增强电流遮断部分高压特性，在电流遮断操作期间的绝缘稳定性，和获得改善的机械可靠性的喷气型断路器。
根据本发明，在喷气缸的轴部分和绝缘操作杆间的连接部分处布置有相对于电流开断部分的操作轴提供全方向导引的的一特定导引部分，以通过迫使绝缘喷嘴4和固定弧触头10间的气隙在电流遮断操作期间保持恒定或均匀来抑制或消除移动部分和固定部分间的任何中心轴不对齐。
按照这样的布置，在电流遮断操作期间保持绝缘喷嘴和固定弧触头间气隙均匀可使得绝缘喷嘴内表面的表面爬行电场和固定弧触头端部建立的电场为理想的设计值，因而能够得到稳定的绝缘特性。还有，通过防止出现移动和固定部件之间出现中心轴不一致，可以消除(i)由于在其滑动部位摩擦力的增加而出现划痕和/或擦伤以及(ii)由于在送电时发生绝缘喷嘴和固定弧触头端部的接触的结果而出现绝缘喷嘴至少部分损坏。
图1表示根据本发明的一优选实施例的喷气型气吹断路器的电流遮断部分的横截面。
图2为图1表示的喷气型气体断路器的放大了的平面图。
图3表示图1和图2表示的断路器中采用的导引部分的部分横截面。
图4为根据本发明的另一实施例的喷气型气体断路器的放大了的平面图。
图5表示根据本发明的仍然另一实施例的喷气型气体断路器中采用的导引部分的部分横截面。
图6表示根据本发明的进一步的另一实施例的喷气型气体断路器中采用的导引部分的部分横截面。
图7表示根据本发明的又一进一步的另一实施例的喷气型气体断路器的放大了的平面图。
图8表示根据本发明的进一步的另一实施例的喷气型气体断路器的放大了的平面图。
图9表示图8表示的断路器中采用的导引部分的部分横截面。
图10表示现有技术的喷气型气体断路器的电流遮断部分的横截面。
图11表示图10的现有技术的主要部分的部分横截面。
参照图1，图中表示本发明中采用的在断路器处于其电流遮断操作周期的结束状态的假设下的单一压力或喷气型气吹断路器。该断路器相对于图10所示的现有技术的明显的不同之处是专门提供了一包括用来将与连接部位15相连的导引销21导引至在移动元件轴方向上的绝缘操作杆18，也用来将连接部位15沿导引销21沿轴方向导引的一对平行部件的导引部分22。
图1中导引部分22的部分平面图在图2中被放大，而图3表示与导引销21有关的某些部件的横截面。导引部分22被绝缘管状部件7和固定活塞5一起固定在包封1上。如图3中的横截面所示，连接部分15布置成它与导引部分22配合以提供在相当于操作中心轴径向方向的导引销21的轴方向的导引。
按这样的布置，可以抑制或消除喷气型气体断路器的移动部分和固定部分间的任何中心轴不对齐，因而使绝缘喷嘴4和固定弧接触器(触头)10间的气隙保持恒定。此外，还可以消除由于在其滑动部位摩擦力的增加而出现划痕和/或擦伤以及由于在送电时发生绝缘喷嘴4和固定弧触头10端部的接触的结果而出现绝缘喷嘴的损坏。
根据图4所示的本发明的另一实施例的导引部分与图2所示类似，其中一滚动轴承23被加在导引销21和导引部分22间的滑动部件处。轴承23可以是径向轴(举例)。将这样的滚动轴承23用于滑动部件的优点是能够更成功地防止由于在其滑动部位摩擦力的增加的结果而出现划痕和/或擦伤，因而能够更精确地导引。
本发明的又一实施例如图5所示，其中其导引销21按与图3的实施例类似的方法表示。根据此实施例，连接部分15被这样形成：整体上表现为柱状外表面，而导引部分22被布置为导引柱状外表面和导引销21二者。按这样的布置，也可得到与图3所示实施例基本相同的优点。
本发明的又一实施例如图6所示，其中其连接部分15按与图3的实施例类似的方法表示。按照此实施例，虽然连接部分15按图5所示的柱状外表面形成，而导引部分22却被布置为仅导引柱状外表面。也按这样的布置，可得到相对于电流遮断部分操作轴的径向导引，因而按与图3所示实施例类似的方法使得出现由于重力而造成的位置向下变动为最小。
图7、8和9表示本发明的另外的实施例，图7、8每个中的导引部分22按相应于图2和4的横截面表示，而图9中导引部分22的横截面按类似于图3中的方法表示。按图7的实施例，导引销21随着有一种选定绝缘材料制成的绝缘管状部件24提供，从而在导引部分22和绝缘管24间形成一滑动部分。在图8的实施例中，有一种选定的绝缘材料制成的绝缘板25被布置在图4所示的实施例中采用的滚动轴承23和导引部分22之间。图8的导引部分21的横截面如图9所示。按照此实施例，可以防止当遮断电流时可能会从轴部位2b通过固定活塞5和连接器部分8向主母线导体9固有流动的电流被从导引销21通过滑动部分向导引部分22和连接器部分8转移。这样的优点是滑动部分可被防止由于放电而出现其滑动表面的损坏。此处注意到，在图5和图6也表示的以前的实施例中，可通过在导引部分22和导引销21间的滑动部分增加这样的绝缘部件来得到类似的优点。这也可以作为替代地通过修正导引部分22以使该部分本身就由恰当的绝缘部件组成来得到。
在前面表示的实施例中，在对应于图10的现有技术的连接销17的特定部分提供导引销21；作为替代，导引销21可被布置在另一连接销16的位置。
根据本发明，在电流遮断期间能够维持绝缘性能的稳定，同时允许电流遮断部分在耐高压特性方面得到增强。还可以提供一具有改进的机械可靠性的喷气型气体断路器。

Claims (10)

1.一喷气型气体断路器，包括在充有灭弧气体的包封内提供的移动弧触头，相对于所述移动弧触头的固定弧触头，具有缸部分和轴部分的喷气缸，和与所述移动弧触头一起固定在所述喷气缸上的绝缘喷嘴，用来引导灭弧气体在被打开和互相隔离开的弧触头间喷射，其中所述移动弧触头和所述固定弧触头通过利用操作杆对所述喷气缸的轴部分的操作而断开，其特征在于在位于所述操作干和所述轴部分之间的连接部分提供有用来进行径向导引的导引部分。
2.根据权利要求1的喷气型气体断路器，其特征在于所述连接部分由被所述导引部分导引的导引销连接，且所述连接部分也被所述导引部分在所述导引销轴方向导引。
3.根据权利要求1的喷气型气体断路器，其特征在于在所述连接部分和所述导引部分间提供滚动轴承。
4.根据权利要求1的喷气型气体断路器，其特征在于在所述连接部分和所述导引部分间提供绝缘部件。
5.根据权利要求1的喷气型气体断路器，其特征在于所述导引部分有绝缘材料制成。
6.根据权利要求2的喷气型气体断路器，其特征在于在所述连接部分和所述导引部分间提供滚动轴承。
7.根据权利要求2的喷气型气体断路器，其特征在于在所述连接部分和所述导引部分间提供绝缘部件。
8.根据权利要求2的喷气型气体断路器，其特征在于所述导引部分由绝缘材料制成。
9.根据权利要求3的喷气型气体断路器，其特征在于在所述连接部分和所述导引部分间提供绝缘部件。
10.根据权利要求3的喷气型气体断路器，其特征在于所述导引部分由绝缘材料制成。
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