CN102804313B - 气体绝缘开关装置 - Google Patents

Abstract

在气体绝缘开关装置中，在封入有绝缘气体的容器内相对地配置固定侧电极和可动侧电极，所述固定侧电极具备形成为圆筒状的固定侧通电触头、和容纳所述固定侧通电触头的固定侧屏蔽件，所述可动侧电极具备由驱动装置驱动且与所述固定侧通电触头相连接和断开的可动导体，在所述固定侧屏蔽件的与所述可动电极相对的一侧，设置具有直径比所述可动导体的外径要大的开口的、包含耐电弧构件而成的圆板状的固定侧电弧屏蔽件，将所述固定侧电弧屏蔽件形成为比所述固定侧屏蔽件要薄的板状，以使得在所述固定侧通电触头和所述可动导体分闸时，使电弧电流朝径向外侧流动并在表面上产生周向磁通，利用所述磁通在中心轴向上对电弧施加力，以将所述电弧限制在所述开口的附近。

Description

气体绝缘开关装置

技术领域

本发明涉及用于发电站和变电站等的气体绝缘开关装置。

背景技术

以往，公开了一种气体绝缘开关设备，该气体绝缘开关设备在封入有绝缘气体的金属容器内配置有：可连接和断开的固定侧主触头和可动侧主触头；固定侧电弧触头，该固定侧电弧触头与所述固定侧主触头进行电连接并牢固地接合在所述固定侧主触头；可动侧电弧触头，该可动侧电弧触头与所述可动侧主触头进行电连接并牢固地接合在所述可动侧主触头的前端侧，且可与所述固定侧电弧触头相连接和断开；电场屏蔽用屏蔽件，该电场屏蔽用屏蔽件配置在所述固定侧主触头和所述固定侧电弧触头的外侧，在该气体绝缘开关设备中，所述电场屏蔽用屏蔽件由如下构件构成：支承构件，该支承构件与所述固定侧主触头进行电连接，且一端牢固地接合在所述固定侧主触头，而另一端形成有贯通孔；耐电弧构件，该耐电弧构件配置在所述支承构件的另一端，以便覆盖所述固定侧主触头的前端部，在与所述支承构件侧相反的一侧形成突起状曲面部，且在所述支承构件侧形成螺纹部；螺栓，该螺栓贯穿所述支承构件的所述贯通孔与所述耐电弧构件的所述螺纹部相啮合，且将所述耐电弧构件固定在所述支承构件上(例如，参照专利文献1)。

此外，还公开了一种气体绝缘开关装置，该气体绝缘开关装置在封入有绝缘性气体的容器内相对地配置固定侧电极部和可动侧电极部，所述固定侧电极部具备形成为圆筒状的固定侧通电触头、配置在所述固定侧通电触头的中心部且当分闸时产生电弧的固定侧电弧触头、以及配置在所述固定侧通电触头的周围的固定侧屏蔽件，所述可动侧电极部具备由驱动装置驱动且与所述固定侧通电触头相连接和断开的可动侧触头，在所述气体绝缘开关装置中，在所述固定侧屏蔽件的、与所述可动侧电极部相对的一侧，设置圆环状的固定侧电弧屏蔽件，该圆环状的固定侧电弧屏蔽件具有直径比所述可动侧触头的外径要大的开口孔，在所述固定侧电弧屏蔽件的所述开口孔附近的周向上埋设多个形状相同的永磁体(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利特开2003-187676号公报

专利文献2：日本国专利特开2007-323992号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，根据上述专利文献1所记载的现有技术，其包括耐电弧构件，该耐电弧构件配置在支承构件的另一端，以覆盖固定侧主触头的前端部，且在与支承构件侧相反的一侧形成突起状曲面部。因此，存在如下问题：即，电弧容易附着在耐电弧构件的整个表面，且有可能还附着在金属容器上，因而不得不增大耐电弧构件的外径。

此外，根据上述专利文献2所记载的现有技术，则存在如下问题：即，需要外径大且壁厚的价格高的耐电弧构件。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供能防止电弧扩散、且能减小电极外径的低价的气体绝缘开关装置。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述问题而达到目的，本发明所涉及的气体绝缘开关装置中，在封入有绝缘气体的容器内相对地配置固定侧电极和可动侧电极，所述固定侧电极具备形成为圆筒状的固定侧通电触头、和容纳所述固定侧通电触头的固定侧屏蔽件，所述可动侧电极具备由驱动装置驱动且与所述固定侧通电触头相连接和断开的可动导体，所述气体绝缘开关装置的特征在于，在所述固定侧屏蔽件的、与所述可动侧电极相对的一侧设置有薄圆板状的固定侧电弧屏蔽件，该固定侧电弧屏蔽件具有直径比所述可动导体的外径要大的开口，在所述固定侧通电触头和所述可动导体分闸时，使电弧电流朝径向外侧流动，且在表面上产生周向磁通，利用所述磁通在中心轴向上对电弧施加力，以将所述电弧限制在所述开口的附近，该固定侧电弧屏蔽件包含耐电弧构件而成。

发明效果

本发明所涉及的气体绝缘开关装置具有如下效果：能防止电弧扩散，能减小电极外径，且能以低成本来制造。

附图说明

图1-1是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式1的截面图。

图1-2是表示实施方式1的气体绝缘开关装置的固定侧电弧屏蔽件的详细形状的部分截面图。

图1-3是作为比较例表示的现有气体绝缘开关装置的固定侧电弧屏蔽件的部分截面图。

图1-4是作为比较例表示的另一气体绝缘开关装置的固定侧电弧屏蔽件的部分截面图。

图2是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式2的截面图。

图3是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式3的截面图。

图4是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式4的截面图。

图5是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式5的截面图。

图6是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式6的截面图。

图7-1是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式7的截面图。

图7-2是沿着图7-1的A-A线的向视图。

具体实施方式

下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式。另外，本发明并不限于该实施方式。

实施方式1

图1-1是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式1的截面图，图1-2是表示实施方式1的气体绝缘开关装置的固定侧电弧屏蔽件的详细形状的部分截面图，图1-3是作为比较例表示的现有气体绝缘开关装置的固定侧电弧屏蔽件的部分截面图，图1-4是作为比较例表示的另一气体绝缘开关装置的固定侧电弧屏蔽件的部分截面图。

如图1-1所示，在未图示的封入有消弧性能高的绝缘气体的容器内，沿驱动轴线(中心轴线)上相对地配置并容纳有切断电流的气体绝缘开关装置91的固定侧电极10和可动侧电极20。固定侧电极10具备：形成为筒状且通过电流的铜制的固定侧通电触头11；容纳固定侧通电触头11的铝制的圆筒状的固定侧屏蔽件12；设置在固定侧屏蔽件12的与可动侧电极20相对的一侧的耐电弧构件(例如，铜-钨合金)制成的薄圆板状的固定侧电弧屏蔽件13。固定侧电弧屏蔽件13和固定侧屏蔽件12通过螺纹连接或钎焊等来固定。将在后面对固定侧电弧屏蔽件13进行详细描述。

可动侧电极20具备：由未图示的驱动装置驱动且与筒状的固定侧通电触头11的内侧相接触和断开的可动导体21；插入可动导体21且使电流通过可动导体21的铜制的筒状的可动侧通电触头24；容纳可动侧通电触头24的铝制的可动侧屏蔽件25。可动导体21具备：铜制的筒状的滑动触头21b；以及在滑动触头21b的前端利用钎焊等来牢固地接合的耐电弧构件制成的环状的可动侧电弧触头21a。

接着，对固定侧电弧屏蔽件13进行详细说明。在薄圆板状的固定侧电弧屏蔽件13的中央部，形成直径比可动导体21的外径稍大的开口13x。开口13x是通过对薄圆板的中央部进行冲压深拉加工而形成为短圆筒状的。

实施方式1的气体绝缘开关装置91中的固定侧电弧屏蔽件13的功能如下：当固定侧通电触头11和可动导体21分闸时，使电弧电流I朝薄圆板状的固定侧电弧屏蔽件13的径向外侧流动并在表面上沿周向产生强磁通，利用该磁通在中心轴向上对电弧30施加力，将电弧30限制在开口13x的附近。

因固定侧通电触头11和可动导体21分闸时产生的电弧30，电弧电流I朝固定侧电弧屏蔽件13的径向外侧流动，这时因电弧电流I产生周向磁通B。从可动侧电极20一侧来看时，在固定侧电弧屏蔽件13的正面侧，该磁通B朝向顺时针方向，在背面侧，该磁通B朝向逆时针方向。利用该固定侧电弧屏蔽件13的正面侧的磁通B，对电弧30施加中心轴向的力F，能够将电弧30限制在开口13x的附近。

如图1-2所示，能利用下式(1)来求出固定侧电弧屏蔽件13的表面的电弧附着位置X的磁通密度Br。

Br＝μ₀I/2πr……(1)

Br：磁通密度

μ₀：磁导率

I：电弧电流

r：到电弧附着位置为止的板厚内的电流的平均距离

＝固定侧电弧屏蔽件的板厚的1/2

可从式(1)得知，固定侧电弧屏蔽件13的板厚2r越薄，磁通密度Br越大，对电弧30施加中心轴向的越强的力F。如图1-3所示的现有固定侧电弧屏蔽件13j，板厚2s较厚的情况下，固定侧电弧屏蔽件13j的表面的电弧附着位置X的磁通密度Bs会较小，对电弧30不施加限制力。

此外，如图1-2所示，如果增大板厚较薄的固定侧电弧屏蔽件13的直径而使通电路径长度变长，并且减薄板厚来尽可能减小通电截面积，则能将到电弧附着位置Y为止的电流的平均距离r较小的区域延长，能扩大磁通密度Br较大的区域且能扩大电弧30的限制区域。

如图1-4所示，在板厚较薄的固定侧电弧屏蔽件13k的直径较小、通电路径长度较短的情况下，对电弧30进行限制的磁通区域变窄，此外，如图1-4所示的固定侧屏蔽件12t，如果通电截面积变大，则到电弧附着位置Y为止的电流的平均距离t变大，且磁通密度Bt变小，从而不能对电弧30进行限制。

在实施方式1的气体绝缘开关装置91中，由于将电弧30限制在开口13x的附近，因此将固定侧电弧屏蔽件13的电弧30的限制区域的板厚设为考虑了利用下式(2)求出的气体绝缘开关装置91的设计寿命中的耐电弧构件的损耗量的板厚。

V＝α·(Is)^β·t……(2)

V：损耗量

Is：断电流

t：电弧时间

α、β：固定侧电弧屏蔽件13的材料所决定的常数

此外，将固定侧电弧屏蔽件13的电弧30的限制区域的周边的板厚设为即使有利用下式(3)求出的电弧电流I流动也能耐热的板厚(通电截面积)。

[数学式1]

$A=\sqrt{\frac{8.5\×{10}^{-6}\×S}{{\log }_{10}(\frac{t}{27.4}+I)}}\×I\·\·\·\left(3\right)$

A：固定侧电弧屏蔽件13的通电截面积(mm²)

I：电弧电流(A)

S：电弧电流通电时间(秒)

t：对耐电弧构件的熔断的允许温度上升值(℃)

如上所述，根据实施方式1的气体绝缘开关装置91，能防止电弧30的扩散，通过减薄价格高的耐电弧构件制成的固定侧电弧屏蔽件13的板厚，能获得价格便宜的气体绝缘开关装置91。

实施方式2

图2是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式2的截面图。如图2所示，实施方式2的气体绝缘开关装置92中，固定侧电弧屏蔽件13b的形态与实施方式1的气体绝缘开关装置91的不相同，其它部分都相同。

实施方式2的固定侧电弧屏蔽件13b具备：形成有开口13x且附着有电弧30的耐电弧构件制成的中央部13t；以及电弧30几乎不附着、用与固定侧屏蔽件12相同的便宜材料来制成的、且将中央部13t和固定侧屏蔽件12相连接的环状的周边部13s。实施方式2的固定侧电弧屏蔽件13b中使用价格高的耐电弧构件的地方较少，因此能进一步以低的价格来制造。

实施方式3

图3是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式3的截面图。如图3所示，实施方式3的气体绝缘开关装置93中，固定侧屏蔽件12c的形态与实施方式2的气体绝缘开关装置92的不相同，其它部分都相同。

实施方式3的固定侧屏蔽件12c形成为外径比实施方式1、2的固定侧屏蔽件12的外径要小。此外，固定侧屏蔽件12c的外周部、以及到与可动侧电极20相对的前端部的、与耐电弧构件制成的固定侧电弧屏蔽件13c的连接部为止的区域覆盖有环氧树脂等绝缘构件14。

实施方式3的固定侧电弧屏蔽件13c与实施方式2的固定侧电弧屏蔽件13b的中央部13t大小相同。实施方式3的固定侧屏蔽件12c被绝缘构件14所覆盖，绝缘性提高，电弧30难以附着，因此能减小外径。

实施方式4

图4是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式4的截面图。如图4所示，实施方式4的气体绝缘开关装置94中，在固定侧电弧屏蔽件13c的背面侧配置永磁体15，这与实施方式3的气体绝缘开关装置93不同，其它部分都相同。

在实施方式4的固定侧电弧屏蔽件13c的开口13x的附近的背面侧，以环状配置永磁体15。在永磁体15和固定侧电弧屏蔽件13c之间，插入绝缘片17，利用按压板16来固定永磁体15。

在实施方式4的气体绝缘开关装置94中，通过将永磁体15配置在电弧30的附着点附近，能使电弧30沿周向旋转，提高消弧性能。此外，由于利用永磁体15使电弧30沿周向移动，对固定侧电弧屏蔽件13c的损伤较小，因此能进一步减薄固定侧电弧屏蔽件13c的板厚。

实施方式5

图5是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式5的截面图。如图5所示，实施方式5的气体绝缘开关装置95中，固定侧电极10e的固定侧屏蔽件12e的形态与实施方式4的固定侧电极10d的不相同，其它部分都相同。

实施方式5的固定侧屏蔽件12e由绝缘构件14所覆盖。此外，固定侧屏蔽件12e的外径比实施方式4的固定侧屏蔽件12d的外径要大，与实施方式1、2的固定侧屏蔽件12相同。

在实施方式5的气体绝缘开关装置95中，通过将永磁体15配置在电弧30的附着点附近，能使电弧30沿周向旋转，提高消弧性能。此外，由于利用永磁体15使电弧30沿周向移动，对固定侧电弧屏蔽件13c的损伤较小，因此能进一步减薄固定侧电弧屏蔽件13c的板厚。

实施方式6

图6是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式6的截面图。如图6所示，实施方式6的气体绝缘开关装置96中，固定侧电极10f的永磁体15b周围的形态与实施方式5的固定侧电极10e的不相同，其它部分都相同。

实施方式6的固定侧电极10f在中央部的固定侧电弧屏蔽件13c和周边部13s、与永磁体15b之间配置绝缘片17和磁性体(磁性板)18。

实施方式6的气体绝缘开关装置96中，由于在固定侧电弧屏蔽件13c和周边部13s、与永磁体15b之间配置磁性体18，因此能使永磁体15b远离电弧30而不降低电弧30的附着点附近的磁通密度，永磁体15b受到的电弧30的热影响较小。

实施方式7

图7-1是表示本发明所涉及的气体绝缘开关装置的实施方式7的截面图，图7-2是沿着图7-1的A-A线的向视图。如图7-1和7-2所示，实施方式7的气体绝缘开关装置97中，固定侧电极10g的固定侧电弧屏蔽件13f的形态与实施方式1的固定侧电极10的不相同，其它部分都相同。

在实施方式7的固定侧电弧屏蔽件13f中，设置多个径向的狭缝13h。通过设置狭缝13h，能将固定侧电弧屏蔽件13f中流动的电弧电流集中起来，提高电弧30的附着点附近的磁通密度，从而能将电弧30限制在开口13x的附近，防止对容器的接地短路。

工业上的实用性

如上所述，本发明所涉及的气体绝缘开关装置可用于发电站和变电站。

标号说明

10、10b、10c、10d、10e、10f、10g固定侧电极

11固定侧通电触头

12、12c、12d、12e、12f固定侧屏蔽件

13、13b、13c、13f、13j、13k固定侧电弧屏蔽件

13t中央部(耐电弧构件制成)

13s周边部

13x开口

13h狭缝

14绝缘构件

15、15b永磁体

16、16b按压板

17绝缘片

18磁性体

20可动侧电极

21可动导体

21a可动侧电弧触头

21b滑动触头

24可动侧通电触头

25可动侧屏蔽件

30电弧

Claims (6)

1.一种气体绝缘开关装置，其在封入有绝缘气体的容器内相对地配置固定侧电极和可动侧电极，所述固定侧电极具备形成为圆筒状的固定侧通电触头、和容纳所述固定侧通电触头的固定侧屏蔽件，所述可动侧电极具备由驱动装置驱动且与所述固定侧通电触头相连接和断开的可动导体，所述气体绝缘开关装置中，其特征在于，

在所述固定侧屏蔽件的、与所述可动侧电极相对的一侧设置有圆板状的固定侧电弧屏蔽件，该固定侧电弧屏蔽件具有直径比所述可动导体的外径要大的开口，在所述固定侧通电触头和所述可动导体分闸时，使电弧电流朝径向外侧流动，且在表面上产生周向磁通，利用所述磁通在中心轴向上对电弧施加力，以将所述电弧限制在所述开口的附近，该固定侧电弧屏蔽件包含耐电弧构件而成，且厚度比所述固定侧屏蔽件要薄，

在所述固定侧电弧屏蔽件的径向上，设置有多个狭缝。

2.如权利要求1所述的气体绝缘开关装置，其特征在于，只有所述固定侧电弧屏蔽件的中央部由耐电弧构件来形成。

3.如权利要求1所述的气体绝缘开关装置，其特征在于，用绝缘构件覆盖所述固定侧屏蔽件的外周部、以及到与所述可动侧电极相对的前端部的、与耐电弧构件制成的固定侧电弧屏蔽件的连接部为止的区域。

4.如权利要求3所述的气体绝缘开关装置，其特征在于，在所述固定侧电弧屏蔽件的开口的附近的背面侧，以环状配置有永磁体。

5.如权利要求1所述的气体绝缘开关装置，其特征在于，在所述固定侧电弧屏蔽件的开口的附近的背面侧，以环状配置有永磁体。

6.如权利要求5所述的气体绝缘开关装置，其特征在于，在所述固定侧电弧屏蔽件和所述永磁体之间，配置有磁性体。