CN102938349A - 高压气体断路器 - Google Patents

Abstract

一种高压电气技术领域的具有堵塞环触头和漩涡发生器的高压断路器，包括：静弧触头、主喷口、辅助喷口、动弧触头、堵塞环、漩涡发生器和活塞，其中：主喷口、辅助喷口、动弧触头和漩涡发生器分别与活塞固定连接形成灭弧室运动部分并正对静弧触头，该灭弧室运动部分由断路器机构带动实现开断过程，主喷口与辅助喷口中间形成加热通道。本发明利用堵塞环触头加强了静弧触头与主喷口之间在燃弧期间对气流的堵塞作用，同时利用漩涡发生器产生旋转气流改善了气流在膨胀室的混合效应，从而提高了自能式断路器的开断能力。

Description

高压气体断路器

技术领域

本发明涉及的是一种高压电气技术领域的气体断路器，尤其是一种具有堵塞环触头和漩涡发生器的高压气体断路器。

背景技术

通常的高压断路器，特别是自能式断路器，依赖于电弧自身的热量加热膨胀室，产生足够高的气压，然后在电流过零时将触头之间的电弧通过强迫冷却而吹灭。现在大多数高压自能式气体断路器都采用双喷口通道设计，即一侧以PTFE为材料的主喷口通道，另一侧以动弧触头和PTFE辅助喷口组成的通道。因此，气流通道的设计尤为重要，特别是利用电弧燃烧而在喷口区域形成的堵塞效应加热膨胀室并增强电流过零点时的强迫对流换热效应是主要的设计原理。首先，电弧堵塞效应的形成需要触头和喷口尺寸上的设计配合。但是在双通道灭弧室设计中，动触头侧和主喷口侧分别承担气流通道的作用，静触头、动触头和主喷口在尺寸上的配合需要满足机械结构和电场、气流场等多方面要求。

通常的静触头为等外径设计，如中国专利文献号CN101162663公开日2008-04-16，记载了一种“具有凹槽的旋气式喷口高压气吹断路器”，该技术包含有活塞,气压缸,动主触头,动弧触头,静主触头,静弧触头、动弧触头外罩和喷口,其特征是在由喷口和动弧触头外罩共同组成的气流流通管道中,或在喷口内表面沿轴向均匀布置螺旋式凹槽,或在动弧触头外罩外表面沿轴向均匀布置螺旋式凹槽,或同时在喷口内表面和动弧触头外罩外表面沿轴向均匀布置螺旋式凹槽,形成旋气区,提高气吹断路器的灭弧能力及提高分断容量。

但上述技术在主喷口内径和静触头外径的间隙较大时将削弱电弧堵塞效应，导致气流在电流过零前的泄漏，会降低断路器开断性能；其二，膨胀室内部在燃弧期间的气流混合效果对开断能力具有较大的影响，通常具有光滑内壁的加热通道不利于气流混合效果的提高，从而影响断路器的开断性能；其三，具有凹槽的喷口虽然也可以使气流产生旋转效应，但是会增大气流的流动阻力，对吹弧不利，且加工成本较高，并会被高温气体侵蚀而作用衰减。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种高压气体断路器，利用堵塞环触头加强了静弧触头与主喷口之间在燃弧期间对气流的堵塞作用，同时利用漩涡发生器产生旋转气流改善了气流在膨胀室的混合效应，从而提高了自能式断路器的开断能力。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：静弧触头、主喷口、辅助喷口、动弧触头、漩涡发生器和活塞，其中：主喷口、辅助喷口、动弧触头和漩涡发生器分别与活塞固定连接形成灭弧室运动部分并正对静弧触头，该灭弧室运动部分由断路器机构带动实现开断过程，主喷口与辅助喷口中间形成加热通道。

所述的静弧触头与主喷口喉道内壁间隙大于等于5mm。

在不改变静弧触头外径的前提下，在静弧触头上设有用于调节静弧触头原有外径与主喷口内壁的间隙的堵塞环。

所述的堵塞环采用螺栓固定、焊接或直接在静弧触头上一体化加工成型等方式设置于静弧触头上，堵塞环的外径与主喷口内表面的间隙小于2mm且在合闸时不会发生与其他部件碰撞为准。

所述的堵塞环为环状结构，其内侧为等直径设计使之与静触头配合安装，且朝向主喷口一侧的表面为光滑的曲面。

所述的漩涡发生器为环状结构，其结构通过固定孔固定在膨胀室内壁。

所述的漩涡发生器上设有数个扰流片，每个扰流片与断路器机构的轴线方向呈0～45°。

本发明的优点：在保证动弧触头和静弧触头电气与机械配合要求条件下，在燃弧期间提高了气流堵塞能力，使膨胀室的建压效率得到提高；在堵塞环离开喷口喉道后，又利用较大的主喷口内径提高气流流量；漩涡发生器可使进入膨胀室的气体由于漩涡的作用充分混合，并在交流电流过零时提高气流的湍流度，从而增强吹弧能力；本发明中的堵塞环和漩涡发生器不易受到电弧的烧蚀，电寿命时间长。

附图说明

图1为本装置结构示意图；

图2为堵塞环、漩涡发生器在断路器中的轴向安装位置的局部显示；

图3a为漩涡发生器的三维示意图；

图3b为漩涡发生器安装在加热通道末端的形态；

图4a为静弧触头和堵塞环的三维装配示意图；

图4b为堵塞环的结构特征示意图；

图中：1静弧触头、2主喷口、3堵塞环、4辅助喷口、5动弧触头、6加热通道、7漩涡发生器、8膨胀室、9活塞、10阀片、11压气室、12扰流片、13固定孔。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：静弧触头1、主喷口2、辅助喷口4、动弧触头5、堵塞环3、漩涡发生器7和活塞9，其中：主喷口2、辅助喷口4、动弧触头5和漩涡发生器7分别与活塞9固定连接形成灭弧室运动部分并正对静弧触头1，该灭弧室运动部分由断路器机构带动实现开断过程，主喷口2与辅助喷口4中间形成加热通道6。

所述的主喷口2喉道的内径范围为20mm-80mm；优选主喷口2喉道内径为36mm，

所述的静弧触头1外径范围为16mm-76mm；优选为26mm，

所述的静弧触头1与主喷口2喉道内壁间隙为5mm。

为了保证灭弧室膨胀室能力建立较高压力，在不改变静弧触头外径的前提下，在静弧触头1上设有用于调节静弧触头1原有外径与主喷口2内壁的间隙的堵塞环3。

所述的堵塞环3的外径D1为32mm、内径D2为26mm、；

所述的堵塞环3在合闸状态下与辅助喷口的距离G为10mm。

所述的堵塞环3的长度L优选为20mm；

所述的堵塞环3采用螺栓固定、焊接或直接在静弧触头1上一体化加工成型等方式设置于静弧触头1上，堵塞环3的位置以与主喷口2内表面的间隙小于2mm且在合闸时不会发生与其他部件碰撞为准；

所述的堵塞环3采用耐高温烧蚀材料制成；

所述的堵塞环3为环状结构，其内侧为等直径设计使之与静触头配合安装，其朝向主喷口一侧的表面为光滑的曲面，端部曲率R优选为6mm；

所述的加热通道6的径向宽度为8mm；

所述的漩涡发生器7采用耐高温金属材料且具体位于加热通道6末端，该漩涡发生器7为环状结构，其结构通过固定孔13固定在膨胀室8内壁；

所述的漩涡发生器7上设有4个扰流片12，每个扰流片12与断路器机构的轴线方向呈30°，宽度为10mm，高度为6mm。

Claims (9)

1.一种具有堵塞环触头和漩涡发生器的高压气体断路器，其特征在于，包括：静弧触头、主喷口、辅助喷口、动弧触头、堵塞环、漩涡发生器和活塞，其中：主喷口、辅助喷口、动弧触头和漩涡发生器分别与活塞固定连接形成灭弧室运动部分并正对静弧触头，该灭弧室运动部分由断路器机构带动实现开断过程，主喷口与辅助喷口中间形成加热通道；在不改变静弧触头外径的前提下，在静弧触头上设有用于调节静弧触头原有外径与主喷口内壁的间隙的堵塞环。

2.根据权利要求1所述的高压断路器，其特征是，所述的主喷口的喉道的内径为20mm-80mm；所述的静弧触头外径为16mm-76mm；所述的静弧触头与主喷口喉道内壁间隙大于等于5mm；所述的加热通道的径向宽度为8mm-20mm。

3.根据权利要求1或2所述的高压断路器，其特征是，所述的主喷口的喉道内径为36mm；所述的静弧触头外径为26mm。

4.根据权利要求1所述的高压断路器，其特征是，所述的堵塞环采用螺栓固定、焊接或直接在静弧触头上一体化加工成型等方式设置于静弧触头上，堵塞环的位置以与主喷口内表面的间隙小于2mm且在合闸时不会发生与其他部件碰撞为准。

5.根据权利要求1所述的高压断路器，其特征是，所述的堵塞环为环状结构的耐高温烧蚀材料制成，其内侧为等直径设计使之与静触头配合安装，且朝向主喷口一侧的表面为光滑的曲面。

6.根据权利要求4或5所述的高压断路器，其特征是，所述的堵塞环的外径为32mm、内径为26mm、长度大于等于10mm，该堵塞环在合闸状态下与辅助喷口的距离为10mm。

7.根据权利要求5所述的高压断路器，其特征是，所述的光滑的曲面的端部曲率为6mm。

8.根据权利要求1所述的高压断路器，其特征是，所述的漩涡发生器为环状结构的耐高温金属材料制成且具体位于加热通道末端，通过固定孔固定在膨胀室内壁，该漩涡发生器上设有数个扰流片，每个扰流片与断路器机构的轴线方向呈0～45°。

9.根据权利要求8所述的高压断路器，其特征是，所述的扰流片宽度为10mm，高度为6mm。

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