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CN112509853A - 一种带屏蔽功能的气流控制元件 - Google Patents

一种带屏蔽功能的气流控制元件 Download PDF

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CN112509853A
CN112509853A CN202011389097.1A CN202011389097A CN112509853A CN 112509853 A CN112509853 A CN 112509853A CN 202011389097 A CN202011389097 A CN 202011389097A CN 112509853 A CN112509853 A CN 112509853A
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China
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shielding
shielding function
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annular structure
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CN202011389097.1A
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孟维东
常越
汤伟
魏俊梅
王玉军
殷福煜
杨震
张辉
张聪明
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Tbea Yunji High Voltage Switch Co ltd
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Tbea Yunji High Voltage Switch Co ltd
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/22—Selection of fluids for arc-extinguishing
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

本发明公开了一种带屏蔽功能的气流控制元件，一种结构为由聚四氟乙烯材料烧制的基体和内部埋置的屏蔽元件组成，基体为环形结构，具有流线型外表面，基体顶部为喉部区域；另一种结构为由铝材或铜材或钢材制作的屏蔽基体叠加外表面喷涂的耐电弧燃烧的涂层组成，屏蔽基体顶部为喉部区域。本发明在控制气流的同时具有屏蔽功能，实现了断路器开断大电流过程中对SF6高压力气流的引导和控制，对瞬态恢复电压下最大场强的控制，解决了高压断路器对大电流开断性能和瞬态恢复电压下的电场强度控制需求；有效改善了动静触头在瞬态恢复电压下的电场分布，降低了断路器开断大电流的难度。

Description

一种带屏蔽功能的气流控制元件
技术领域
本发明涉及一种带屏蔽功能的气流控制元件，属于高压电力设备技术领域。
背景技术
高压断路器是保证电力系统安全运行的重要设备，其作用用于开断电路正常负载电流和短路故障电流。当短路开断电流高达50kA、63kA、80kA、100kA或120kA时，对断路器来讲开断任务非常艰巨。
断路器开断过程如图1所示。图1a)，断路器灭弧室处于合闸位置，正常的负载电流或短路故障电流在动主触头4和静主触头1形成的电联接、动弧触头3和静弧触头2形成的电联接上流动。图1b)，断路器灭弧室在操动机构(本专利未表达)的带动下进行开断运动，压气室5中的SF6气体通过活塞6被压缩，动主触头4和静主触头1刚刚分离，动主触头4和静主触头1形成的电联接断开，电流仅在动弧触头3和静弧触头2形成的电联接上流动。图1c)，动弧触头3和静弧触头2分开，在分开的动弧触头3和静弧触头2之间产生电弧，电弧加热压气室5内的SF6气体，同时受到压气室5内高压力SF6气体的吹拂；为形成有效吹弧，动弧触头3和静弧触头2之间设置有气流控制元件。电弧电流过零，电弧电流在高压力SF6气体通过气流控制元件实现的强烈吹拂下熄灭，弧隙恢复它的介电强度，瞬态恢复电压施加在动静触头之间；如果弧隙间的介质绝缘强度高于断路器在瞬态恢复电压下的电场强度，开断成功，否则开断失败。图1d)，断路器处于分闸位置。
在断路器开断过程中，动静触头在瞬态恢复电压下的电场分布对其开断成功与否影响巨大。动静触头在瞬态恢复电压下的电场强度一方面取决于瞬态恢复电压，另一方面取决于其绝缘结构，尤其取决于动静弧触头形状。静弧触头一般设计为球头圆柱形状，动弧触头一般设计为自力型瓣状结构。目前的自力型触头由多瓣触指组成，相邻瓣触指之间有1mm左右间隙，1mm左右的开瓣结构恶化了其绝缘结构，造成短路电流开断困难。目前的气流控制元件不具有屏蔽功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前的气流控制元件不具有屏蔽功能。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供了一种带屏蔽功能的气流控制元件，设在断路器的动弧触头和静弧触头之间，其特征在于，包括：
基体，所述基体为顶端外圆直径小于底端外圆直径的环形结构，基体具有流线型外表面，所述环形结构顶端的内圆直径小于底端的内圆直径，环形结构内部呈台阶状，环形结构的顶部为内圆直径较其他部位内圆直径小的喉部区域，所述基体由聚四氟乙烯材料烧制而成；
屏蔽元件，所述屏蔽元件在基体内部绕圈埋置。
优选地，所述流线型外表面采用与竖直线夹角为4～5°的斜线流线型设计。
优选地，所述流线型外表面的端部采用圆弧圆滑过渡。
优选地，所述喉部区域的直径为30～35mm。
优选地，所述屏蔽元件的横截面直径在6～10mm之间。
优选地，所述屏蔽元件为实心的棒材或空心的管材。
优选地，所述屏蔽元件采用铝材或铜材或钢材制作而成。
本发明提供的另一种带屏蔽功能的气流控制元件，设在断路器的动弧触头和静弧触头之间，其特征在于：包括屏蔽基体和耐电弧燃烧的涂层，所述屏蔽基体为顶端外圆直径小于底端外圆直径的环形结构，由铝材或铜材或钢材制作而成，涂层设在屏蔽基体表面，所述耐电弧燃烧的涂层为聚四氟乙烯涂层，所述环形结构顶端的内圆直径小于底端的内圆直径，环形结构内部呈台阶状，环形结构的顶部为内圆直径较其他部位内圆直径小的喉部区域。
优选地，所述耐电弧燃烧的涂层的厚度在5～8mm之间。
优选地，所述屏蔽基体的外表面转弯处采用圆弧圆滑过渡。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种带屏蔽功能的气流控制元件，一种结构为由聚四氟乙烯材料烧制的基体和内部埋置的屏蔽元件组成，基体具有流线型外表面，基体一端为内部直径较另一端小的喉部区域；另一种结构为由铝材或铜材或钢材制作的屏蔽基体叠加外表面喷涂的耐电弧燃烧的涂层组成。本发明设在断路器的动弧触头和静弧触头之间，在控制气流的同时具有屏蔽功能，实现了断路器开断大电流过程中对SF6高压力气流的引导和控制，对瞬态恢复电压下最大场强的控制，解决了高压断路器对大电流开断性能和瞬态恢复电压下的电场强度控制需求；有效改善了动静触头在瞬态恢复电压下的电场分布，降低了断路器开断大电流的难度。
附图说明
图1为断路器开断过程示意图；
图2本发明一种带屏蔽功能的气流控制元件结构示意图；
图3本发明另一种带屏蔽功能的气流控制元件结构示意图；
附图标记说明：1-静主触头；2-静弧触头；3-动弧触头；4-动主触头；5-压气室；6-活塞；7-喷口；
10-流线型外表面；20-喉部区域；30-屏蔽元件；40-基体；50-屏蔽基体；60-耐电弧燃烧的涂层。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图2所示，本发明提供的一种带屏蔽功能的气流控制元件100，由聚四氟乙烯材料烧制的基体40和埋置在基体40内部的屏蔽元件30组成，基体40为环形结构，环形结构的顶端外圆直径小于底端外圆直径，基体40具有流线型外表面10，流线型外表面10采用与竖直线夹角为4～5°的斜线流线型设计，流线型外表面10的端部采用半径为R2～R5的圆弧圆滑过渡。
环形结构顶端的内圆直径小于底端的内圆直径，环形结构内部呈台阶状，台阶状的转弯处采用半径为R2～R5的圆弧圆滑过渡。环形结构的顶部为内圆直径较其他部位内圆直径小的喉部区域20，喉部区域20的直径在30～35mm之间。屏蔽元件30采用铝材或铜材或钢材制作而成，可以制作成实心的棒材，也可以制成空心的管材。屏蔽元件30直径在6～10mm之间，在基体40的喉部区域20内绕一圈埋置。
如图3所示为本发明提供的另一种带屏蔽功能的气流控制元件200，由屏蔽基体50叠加外表面喷涂的耐电弧燃烧的涂层60组成。屏蔽基体50为环形结构，环形结构的顶端外圆直径小于底端外圆直径，屏蔽基体50由铝材或铜材或钢材制作而成，环形结构顶端的内圆直径小于底端的内圆直径，环形结构内部呈台阶状，台阶状的转弯处采用半径为R2～R5的圆弧圆滑过渡。环形结构的顶部为内圆直径较其他部位内圆直径小的喉部区域20，喉部区域20的直径在30～35mm之间。
屏蔽基体50的内外表面喷涂耐电弧燃烧的涂层60，耐电弧燃烧的涂层60为聚四氟乙烯涂层。耐电弧燃烧的涂层60外表面为流线型设计，采用与竖直线夹角为4～5°的斜线流线型设计，耐电弧燃烧的涂层60厚度在5～8mm之间。耐电弧燃烧的涂层60的端部以及转弯处采用R2～R5的圆弧圆滑过渡。
本发明气流控制元件设在断路器的动弧触头3和静弧触头2之间，用于控制断路器开断过程中SF6气体的流动方向和改善断路器开断过程中动弧触头和静弧触头之间的电场分布，可以应用在电压等级较高，额定短路开断电流较高的SF6断路器中。

Claims (10)

1.一种带屏蔽功能的气流控制元件，设在断路器的动弧触头(3)和静弧触头(2)之间，其特征在于，包括：
基体(40)，所述基体(40)为顶端外圆直径小于底端外圆直径的环形结构，基体(40)具有流线型外表面(10)，所述环形结构顶端的内圆直径小于底端的内圆直径，环形结构内部呈台阶状，环形结构的顶部为内圆直径较其他部位内圆直径小的喉部区域(20)，所述基体(40)由聚四氟乙烯材料烧制而成；
屏蔽元件(30)，所述屏蔽元件(30)在基体(40)内部绕圈埋置。
2.如权利要求1所述的一种带屏蔽功能的气流控制元件，其特征在于：所述流线型外表面(10)采用与竖直线夹角为4～5°的斜线流线型设计。
3.如权利要求1所述的一种带屏蔽功能的气流控制元件，其特征在于：所述流线型外表面(10)的端部采用圆弧圆滑过渡。
4.如权利要求1所述的一种带屏蔽功能的气流控制元件，其特征在于：所述喉部区域(20)的直径为30～35mm。
5.如权利要求1所述的一种带屏蔽功能的气流控制元件，其特征在于：所述屏蔽元件(30)的横截面直径在6～10mm之间。
6.如权利要求1所述的一种带屏蔽功能的气流控制元件，其特征在于：所述屏蔽元件(30)为实心的棒材或空心的管材。
7.如权利要求1所述的一种带屏蔽功能的气流控制元件，其特征在于：所述屏蔽元件(30)采用铝材或铜材或钢材制作而成。
8.一种带屏蔽功能的气流控制元件，设在断路器的动弧触头(3)和静弧触头(2)之间，其特征在于：包括屏蔽基体(50)和耐电弧燃烧的涂层(60)，所述屏蔽基体(50)为顶端外圆直径小于底端外圆直径的环形结构，由铝材或铜材或钢材制作而成，涂层(60)设在屏蔽基体(50)表面，所述耐电弧燃烧的涂层(60)为聚四氟乙烯涂层，所述环形结构顶端的内圆直径小于底端的内圆直径，环形结构内部呈台阶状，环形结构的顶部为内圆直径较其他部位内圆直径小的喉部区域(20)。
9.如权利要求8所述的一种带屏蔽功能的气流控制元件，其特征在于：所述耐电弧燃烧的涂层(60)的厚度在5～8mm之间。
10.如权利要求8所述的一种带屏蔽功能的气流控制元件，其特征在于：所述屏蔽基体(50)的外表面转弯处采用圆弧圆滑过渡。
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