CN112038967B - 一种用电设备及其开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用电设备及其开关设备，用于大电流开断，包括热膨胀室、同向异步运动的动主触头和动弧触头，还包括：第一压气室，第一压气室与热膨胀室连通，第一压气室内的第一压气活塞与动主触头连接；第二压气室，第二压气室与热膨胀室连通，第二压气室内的第二压气活塞与动弧触头连接；第一压气活塞和第二压气活塞压缩气体的运行方向均与动主触头分闸运动方向相同。通过增加第二压气室，将第二压气室与动弧触头连接，将动弧触头运动过程中产生的压缩气体输入热膨胀室。在第一压气室气体很少或几乎不进入热膨胀室的情况下，随着第二压气活塞的运动，仍可将第二压气室中的干净低温气体输入到热膨胀室中，有效地提升开关设备的灭弧效果。

Description

一种用电设备及其开关设备

技术领域

本发明涉及开关技术领域，特别涉及一种用电设备，更特别的是涉及一种开关设备。

背景技术

SF₆断路器，一般具有一个热膨胀室和一个压气室。压气室由压气缸和压气活塞构成，通过压气活塞运动压缩压气缸中的气体，使之进入热膨胀室，增加热膨胀室内的气体压力。一般的SF₆断路器，压气活塞、主触头和弧触头的运动特性相均同。

大电流开关，由于其通过的额定短路开断电流特别大(例如超100kA)，所以其主触头的体积需要设计的很大以保证其通流能力。大电流开关的主触头一般由导电性能良好的铜制成，加之其体积巨大，所以主触头的质量很大。弧触头由于不起通流作用，其体积可以不大，因而质量相对较小。断路器在开断操作时，需要弧触头以很高的速度运动。如果大电流开关像一般的SF₆断路器一样，将主触头和弧触头设计成一样的运动特性，则需要的机构操作功会很大。为了减小机构的操作功，设计了这样一套传动方案，它由一个输入动力带动，通过不同的传动结构使在运动开始时，让弧触头不动或微小运动，主触头以相对弧触头较慢的速度先运动，待主触头运动到合适的位置后，弧触头再开始快速运动，这样就能最大限度地减少机构的操作功。

大电流开断时，压气活塞在弧触头脱离前，预先往热膨胀室内补充气体以增加热膨胀室的基础气体压力，所以压气活塞也需要比弧触头提前运动。考虑到传动结构设计的复杂程度，一般设计成让压气活塞与主触头以相同的运动特性运动。

当大电流开关的主触头、压气活塞和弧触头同时停止运动时，由于主触头先运动，所以主触头和压气活塞在弧触头还在高速运动时，其已运动了整个行程的大部分。这导致电流过零前，压气活塞往热膨胀室补充的干净低温气体已很少。

因此，如何使热膨胀室或断口间在电流过零前还能大量补充干净低温的气体，是本技术领域人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种开关设备，以保证热膨胀室或断口间在电流过零前还能大量补充干净低温的气体。此外，本发明还提供了一种具有上述开关设备的用电设备。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种开关设备，包括热膨胀室、同向异步运动的动主触头和动弧触头以及第一压气室，所述第一压气室与所述热膨胀室连通，其特征在于，还包括：

第二压气室，所述第二压气室与所述热膨胀室连通，所述第二压气室内的第二压气活塞与所述动弧触头连接；所述第一压气室内的第一压气活塞与所述动主触头连接；所述第一压气活塞和所述第二压气活塞压缩气体的运行方向均与所述动主触头分闸运动方向相同。

优选的，上述的开关设备中，与所述动弧触头搭接的静弧触头、以及静触头支持件、动触头支持件和连接所述静触头支持件和动触头支持件的绝缘筒围成所述热膨胀室；

所述动触头支持件与所述第一压气活塞围成所述第一压气室，所述动触头支持件具有第一压气室气道，所述第一压气室通过所述第一压气室气道与所述热膨胀室连通。

优选的，上述的开关设备中，所述动触头支持件具有第二压气室气道，所述第二压气室通过管道和所述第二压气室气道与所述热膨胀室连通。

优选的，上述的开关设备中，所述第二压气室气道和/或所述管道上设置有由所述第二压气室向所述热膨胀室单向导通的单向阀。

优选的，上述的开关设备中，所述第二压气室气道的出口端与所述动弧触头和所述静弧触头搭接的断口处相对。

优选的，上述的开关设备中，所述第二压气室通过所述第一压气室气道与所述热膨胀室连通。

优选的，上述的开关设备中，所述第二压气室包括：

压气缸，所述压气缸与所述动弧触头能够密封相对运动；

设置在所述压气缸内的所述第二压气活塞，所述第二压气活塞能够在所述压气缸内移动。

优选的，上述的开关设备中，所述动弧触头的表面具有凹槽，所述第二压气活塞与所述凹槽卡接；

所述压气缸与所述热膨胀室固定连接。

一种用电设备，包括开关设备，其中，所述开关设备为上述任一项所述的开关设备。

本发明提供的一种开关设备，用于大电流开断，在原有的开关设备的结构上增加了第二压气室，并通过将第二压气室与动弧触头连接，将动弧触头运动过程中产生的压缩气体输入热膨胀室。工作过程中，即使在第一压气室气体很少或几乎不进入热膨胀室的情况下，随着第二压气活塞的运动，仍可将第二压气室中的干净低温气体输入到热膨胀室中，可以有效地提升开关设备的灭弧效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的开关设备的第一种结构剖视图；

图2为本发明实施例中的开关设备的第二种结构剖视图。

具体实施方式

本发明公开了一种开关设备，以保证热膨胀室或断口间在电流过零前还能大量补充干净低温的气体。此外，本发明还公开了一种具有上述开关设备的用电设备。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本申请公开了一种开关设备，用于大电流开断，包括热膨胀室15、同向异步运动的动主触头2和动弧触头11，其还包括：第一压气室4和第二压气室9，其中，第一压气室4与热膨胀室15连通，第一压气室4内的第一压气活塞3与动主触头2连接；上述的第二压气室9也与热膨胀室15连通，并且第二压气室9内的第二压气活塞10与动弧触头11连接；第一压气活塞3和第二压气活塞10压缩气体的运行方向均与动主触头2分闸运动方向相同。本申请中在原有的开关设备的结构上增加了第二压气室9，并通过将第二压气室9与动弧触头11连接，将动弧触头11运动过程中产生的压缩气体输入热膨胀室15。工作过程中，即使在第一压气室4气体很少或几乎不进入热膨胀室15的情况下，随着第二压气活塞10的运动，仍可将第二压气室9中的干净低温气体输入到热膨胀室15中，可以有效地提升开关设备的灭弧效果。

具体的实施例中，与动弧触头11搭接的静弧触头17、以及静触头支持件1、动触头支持件5和连接静触头支持件1和动触头支持件5的绝缘筒16围成上述的热膨胀室15。具体的，上述的动弧触头11、静弧触头17、静触头支持件1、动触头支持件5和绝缘筒16均为现有开关设备的结构，在此不做详细介绍。动触头支持件5与第一压气活塞3围成第一压气室4，动触头支持件5具有第一压气室气道13，并且第一压气室4通过该第一压气室气道13与热膨胀室15连通。具体的，拉杆6与动主触头2、第一压气活塞3为固定连接，共同安装在动触头支持件5上，动触头支持件5为静止件。此处公开了一种开关设备的热膨胀室和第一压气室的具体结构，在实际中可根据不同的需要进行设置，且均在保护范围内。

优选的实施例中，上述的动触头支持件5具有第二压气室气道12，上述的第二压气室9通过管道8和第二压气室气道12与热膨胀室15连通。此处给出了一种第二压气室9与热膨胀室15连通的方式，在实际中还可采用其他结构进行连通。对于管道8和第二压气室气道12的尺寸和形状可根据不同的需要进行设置。对于管道8的数量和布置方式可根据开关设备的不同结构设置，管道8可采用耐高温的金属、绝缘及复合材料，以避免管道8被从动弧触头11和静弧触头17分离后的断口处喷出的高温气体烧蚀。

为了防止热膨胀室内气压高于压气室时，热膨胀室内的气体进入压气室，本申请中在第二压气室气道12和/或管道8上设置有由述第二压气室9向热膨胀室15单向导通的单向阀14。优选的，该单向阀14可设置在第二压气室气道12上，并且位于动触头支持件5靠近热膨胀室15的一侧，即设置在第二压气室气道12的出口处。在实际中，上述的单向阀14的位置可根据不同的需要进行改变，且均在保护范围内。

当第二压气室气道12直接与热膨胀室15连通时，可将第二压气室气道12进入热膨胀室15的入口处的单向阀14设置在动弧触头11和静弧触头17之间的断口附近，以更加有利于电弧燃烧过程中断口间的气温降低和压力提升。

在另一实施例中，还可将第二压气室9通过第一压气室气道13与热膨胀室15连通，即第二压气室9和第一压气室4共用第一压气室气道13与热膨胀室15连通，以进一步减小部件数量，降低成本。

本申请中公开的第二压气室9包括：压气缸7和第二压气活塞10，其中，压气缸7与动弧触头11能够密封相对运动；第二压气活塞10设置在压气缸7内，并且第二压气活塞10能够在压气缸7内移动，以实现对压气缸7内的气体的压缩。工作时，围绕在动弧触头11上的第二压气室9内部的第二压气活塞10随动弧触头11运行，而压缩压气缸7内的气体，压缩过程中产生的压缩气体输入到动弧触头支持件5中的第二压气室气道12中，并通过该气道进入热膨胀室15中，完成供气。

本申请中的动弧触头11的表面具有凹槽，上述的第二压气活塞10与凹槽卡接，上述的压气缸7与热膨胀室15固定连接。在实际中，可将压气缸7与动触头支持件5通过管道8固定连接，此处的管道8为不发生形变的管道。对于第二压气活塞10与动弧触头11的连接还可采用粘接等方式。

本申请中公开的开关设备中第二压气室9与第一压气室4为并联关系，在大电流通断过程中，共同为热膨胀室15补充低温且纯净的气体。当断路器在合闸位置时，第一压气室4和第二压气室9容积最大，所容纳气体分子数最多；当进行分闸操作时，即图1和图2中箭头所指方向，动主触头2与第一压气活塞3、动弧触头11与第二压气活塞10向箭头所示方向运动，两个压气室容积均减小，气室内部压力升高，当内部气压高于热膨胀室15气压时，单向阀14打开，第一压气室4中的气体通过第一压气室气道13进入热膨胀室15，第二压气室9中的气体通过管道8和设置在动触头支持件5中的第二压气室气道12进入热膨胀室15，增加了热膨胀室15内的气压；同时，动弧触头11和静弧触头17分离后电弧在断口间燃烧，热膨胀室15内气体迅速升温，第一压气室4和二压气室9中气体的进入降低了热膨胀室15内的温度；第二压气室9的设置，有效利用了动弧触头11分闸过程中的动能及其周围区域的空间。

在不增加开关设备整体体积的前提下，增加了压气室的体积；因运动质量的原因，考虑操作功的影响，在动主触头、动弧触头异步运动的情况下，动弧触头11的行程和速度通常几倍于动主触头2，当第一压气活塞3运动缓慢，第一压气室4中的气体很少或几乎不进入热膨胀室15时，动弧触头11运动未停止之前，仍可通过第二压气室9继续向热膨胀室15内输送新鲜气体，从而可以有效地提升开关设备的灭弧效果。

此外，本申请还公开了一种用电设备，其应用上述实施例中公开的开关设备，因此，具有该开关设备的用电设备也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种开关设备，包括热膨胀室(15)、同向异步运动的动主触头(2)和动弧触头(11)以及第一压气室(4)，所述第一压气室(4)与所述热膨胀室(15)连通，其特征在于，还包括：

第二压气室(9)，所述第二压气室(9)与所述热膨胀室(15)连通，所述第二压气室(9)内的第二压气活塞(10)与所述动弧触头(11)连接；所述第一压气室(4)内的第一压气活塞(3)与所述动主触头(2)连接；所述第一压气活塞(3)和所述第二压气活塞(10)压缩气体的运行方向均与所述动主触头(2)分闸运动方向相同；

其中，动触头支持件(5)与所述第一压气活塞(3)围成所述第一压气室(4)；

所述第二压气室(9)包括：压气缸(7)，所述压气缸(7)与所述动弧触头(11)能够密封相对运动。

2.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，与所述动弧触头(11)搭接的静弧触头(17)以及静触头支持件(1)、动触头支持件(5)和连接所述静触头支持件(1)和动触头支持件(5)的绝缘筒(16)围成所述热膨胀室(15)；

所述动触头支持件(5)具有第一压气室气道(13)，所述第一压气室(4)通过所述第一压气室气道(13)与所述热膨胀室(15)连通。

3.根据权利要求2所述的开关设备，其特征在于，所述动触头支持件(5)具有第二压气室气道(12)，所述第二压气室(9)通过管道(8)和所述第二压气室气道(12)与所述热膨胀室(15)连通。

4.根据权利要求3所述的开关设备，其特征在于，所述第二压气室气道(12)和/或所述管道(8)上设置有由所述第二压气室(9)向所述热膨胀室(15)单向导通的单向阀(14)。

5.根据权利要求3所述的开关设备，其特征在于，所述第二压气室气道(12)的出口端与所述动弧触头(11)和所述静弧触头(17)搭接的断口处相对。

6.根据权利要求2所述的开关设备，其特征在于，所述第二压气室(9)通过所述第一压气室气道(13)与所述热膨胀室(15)连通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的开关设备，其特征在于，所述第二压气室(9)包括：

设置在所述压气缸(7)内的所述第二压气活塞(10)，所述第二压气活塞(10)能够在所述压气缸(7)内移动。

8.根据权利要求7所述的开关设备，其特征在于，所述动弧触头(11)的表面具有凹槽，所述第二压气活塞(10)与所述凹槽卡接；

所述压气缸(7)与所述热膨胀室(15)固定连接。

9.一种用电设备，包括开关设备，其特征在于，所述开关设备为如权利要求1-8任一项所述的开关设备。

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