用於斷路器的絕緣噴嘴的製作方法

2023-04-30 16:32:41

專利名稱：用於斷路器的絕緣噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於斷路器的絕緣噴嘴。本發明特別適用於電壓等於或大於300kV，並且每極僅包括一個斷路室的高壓斷路器。
噴嘴必須在整個要求的中斷窗內，以及對於升高到短路斷路容量的電流，能夠執行斷路。
由於在這樣每極僅有一個斷路室的非常高電壓的斷路器中，存在高值的暫態恢復電壓，因而引起問題發生。
已知許多類型的絕緣噴嘴，但是它們不適合這樣的應用。
為了使氣體能夠恢復其介電容量，氣體溫度必須在約2000℃的臨界值之下，而且噴氣的密度也必須足夠。
歐洲專利EP 0 028 039敘述一種壓縮氣體斷路器，它包括一個絕緣噴嘴，具有一種內部分布，其包括一個圓筒形部分，隨後一個圓錐形部分，然後另一個圓筒形部分。
經驗表明這樣成形的噴嘴不是最優的，因為在噴嘴的下遊部分中氣體的溫度太高，而且其介電容量在斷路之後由於紊流而退化。
本發明提出一種絕緣噴嘴，它保證其下遊部分中較好的氣體流，以及改進的溫度範圍，因此使斷路器能夠在中斷電流之後耐受較高的電壓。
本發明因此提供一種用於斷路器的絕緣噴嘴，該斷路器具有一個第一燃弧觸頭和一個第二燃弧觸頭，它們在先前永久觸頭分開之後斷路器斷開時，相互分開，所述絕緣噴嘴固定在永久觸頭中的一個上，並且一般為喇叭形，它具有一個喉管，並且限定一個迴轉容積，其具有一個上遊部分和一個下遊部分，由喉管接合在一起，其中內部容積是圓筒形，並且當斷路器閉合時，以及在燃弧觸頭已經分開之後的幾毫秒內，由第二燃弧觸頭封閉，在其限定所述迴轉容積的上遊部分的部分中，噴嘴的壁環繞所述第一燃弧觸頭，所述容積的下遊部分包括一個第一圓錐形部分，該噴嘴的特徵在於所述第一圓錐形部分後面是一個第二圓錐形部分，它具有一個比所述第一圓錐形部分的張角更張開的張角。
實際中，第一圓錐形部分的角位於8°到17°範圍內，並且優選地在10°到12°範圍內，而第二圓錐形部分的角位於12°到25°範圍內，並且優選地在14°到17°範圍內。
根據另一個特徵，並且考慮到燃弧觸頭的分開速度，第一圓錐形部分和第二圓錐形部分的所述喉管的長度這樣定尺寸，以便在位於最小燃弧持續時間與平均燃弧持續時間之間的燃弧持續時間期間，第二燃弧觸頭的端部位於第一圓錐形部分內部，而在位於平均燃弧持續時間與最大燃弧持續時間之間的燃弧持續時間期間，位於第二圓錐形部分內部。
根據另一個特徵，在所述圓筒形部分以大於圓筒形部分內部的內徑開始之後，第一圓錐形部分開始，從而在圓筒形部分的出口形成一個突然臺階。
這樣使得第二燃弧觸頭一離開稱為「噴喉」的所述圓筒形部分，就能夠實現強噴，並且能夠使燃弧的可能持續時間較短。
以下參考附圖給出本發明的實施例的敘述，其中

圖1是曲線圖，表示50Hz電網的電流波形，並且表示觸頭分開與熄滅之間的燃弧的可能持續時間所對應的斷路窗，所述持續時間依賴于波形之內發生所述分開的瞬間而變；圖2、圖3和圖4是高壓斷路器中本發明的噴嘴的片斷圖，分別表示斷路器的觸頭部分在閉合位置和在兩個中間斷開位置；以及圖5表示本發明的絕緣噴嘴就其本身的一個不同實施例。
圖1表示電流波形，指示依賴於斷路器的燃弧觸頭在電流波形之內分開的瞬間的最小燃弧持續時間Dmin＝9ms，和最大燃弧時間Dmax＝18ms(對於50Hz電網)。
因此，如果觸頭分開發生在時間t2，即在電流通過0之前至少9ms，則中斷最終將在下一次電流通過0的時間，即在點t3。然而，如果觸頭分開發生在電流下一次通過0之前不到9ms(例如在時間t1，電流通過0之前8ms)，則電弧將在t』1之後再觸發，並且中斷最終將只在t3。燃弧的持續時間因此能在9ms到18ms範圍內變化，而且如果分開在位於t』1之前9ms的t0之後立即發生，甚至達到19ms-e。
圖2是表示斷路器，更具體地說其觸頭部分，以及本發明的絕緣噴嘴的片斷圖。
該圖因此表示了稱為「移動燃弧觸頭」的第一燃弧觸頭1，它與稱為「移動永久觸頭」的第一永久觸頭2固定地連接。另外，該圖還表示了稱為「固定燃弧觸頭」的第二燃弧觸頭3，和稱為「固定永久觸頭」的第二永久觸頭4。最後，噴嘴5與移動永久觸頭2連接。
觸頭2和4稱為「永久」觸頭，因為如圖2所示，當斷路器在閉合位置時，電流主要通過它們。當斷路器斷開時，在燃弧觸頭1和3分開之前，永久觸頭2和3首先分開，在燃弧觸頭1和3之間在分開的瞬間形成電弧，並且直到最後中斷。
在所示例子中，觸頭1和2也稱為「移動」觸頭，而觸頭3和4稱為「固定」觸頭，因為在斷開的時刻，僅觸頭1和2向圖的右側位移。然而，噴嘴，即本發明的主題，也能應用於稱為「雙移動觸頭」斷路器的斷路器。
如所能看見，絕緣噴嘴5一般為圓錐形，限定一個迴轉容積。噴嘴5具有一個喉管6，它把迴轉容積分成上遊部分7和下遊部分8。在喉管6的位置，內部容積為圓筒形，並且如圖2所示，當斷路器在閉合位置時，以及在燃弧觸頭1和3分開之後的幾毫秒內兩種情況下，它由固定燃弧觸頭3封閉。
在其限定內部容積的上遊部分7的部分9，噴嘴5的壁環繞第一或移動燃弧觸頭1。
由噴嘴5限定的內部容積的下遊部分8，包括緊在喉管6之後的第一圓錐形部分8a，它具有位於8°到17°範圍內，優選地10°到12°範圍內的角。這個圓錐形部分8a後面是第二部分8b，它也為圓錐形，並且具有位於12°到25°範圍內，優選地14°到17°範圍內的角。
在考慮觸頭的分開速度下，計算不同部分，即喉管6和第一圓錐形部分8a及第二圓錐形部分8b的長度，以便在位於觸頭分開之後的最小燃弧持續時間與平均燃弧持續時間之間的時限內，即如圖1所示，對於50Hz電網，約在位於觸頭分開之後的9ms到13.5ms或14ms範圍內的時限內，第二燃弧觸頭3的端部位於第一圓錐形部分8a之內，如圖3所示，而且以便在位於觸頭分開之後的平均燃弧持續時間與最大燃弧持續時間之間的時限內，因此約在位於觸頭分開之後的13.5ms到18ms或19ms範圍內的時限內，第二燃弧觸頭3的所述相同端部位於第二圓錐形部分8b之內，如圖4所示。
因此，藉助於這樣的噴嘴，在噴嘴的下遊部分中獲得可接受的氣體溫度和足夠的高壓場，以便足夠地冷卻觸頭，並且散除熱。
在觸頭分開之後的幾毫秒內，在喉管6的圓筒部分由觸頭3封閉。因此傳遞噴氣容積中電弧的能量，而無氣體能夠通過噴嘴漏出。因此實現壓力的增加。
於是，第一圓錐形部分8a在保持可接收氣體溫度的同時，以及在避免紊流的同時，能夠保存足夠的額外壓力，而且更打開的第二圓錐形部分8b防止噴嘴出口處的壓力過高，因此防止由於從噴嘴的分叉處散除熱氣體的不足而引起的電介質的破壞。
圖5表示本發明的一種變型的絕緣噴嘴。在這種變型中，第一圓錐形部分8a緊在喉管6之後開始，它以大於喉管6的內徑的內徑開始。因此在喉管6的出口處有一個突然臺階10。這樣觸頭3一離開噴嘴的喉管6，就能夠實現強烈的噴氣，因此能夠使燃弧的可能持續時間較短。
權利要求
1.一種用於斷路器的絕緣噴嘴(5)，該斷路器具有一個第一燃弧觸頭(1)和一個第二燃弧觸頭(3)，它們在永久觸頭(2，4)先前分開之後，當斷路器斷開時，相互分開，所述絕緣噴嘴(5)固定在永久觸頭(2)中的一個上，並且一般為圓錐形，它具有一個喉管(6)，並且限定一個迴轉容積，具有一個上遊部分(7)和一個下遊部分(8)，由喉管(6)接合在一起，其中內部容積為圓筒形，並且當斷路器閉合時，以及在燃弧觸頭分開之後的幾毫秒內，由第二燃弧觸頭(3)封閉，在其限定所述迴轉容積的上遊部分(7)的部分(9)，噴嘴的壁環繞所述第一燃弧觸頭(1)，所述容積的下遊部分(8)包括一個第一圓錐形部分(8a)，該噴嘴的特徵在於，所述第一圓錐形部分(8a)後面是一個第二圓錐形部分(8b)，它具有一個比所述第一圓錐形部分的張角更張開的張角。
2.根據權利要求1的絕緣噴嘴，其特徵在於所述第一圓錐形部分(8a)的角位於8°到17°範圍內，以及在於所述第二圓錐形部分(8b)的角位於12°到25°範圍內。
3.根據權利要求2的絕緣噴嘴，其特徵在於第一圓錐形部分(8a)的角位於10°到12°範圍內。
4.根據權利要求2或3的絕緣噴嘴，其特徵在於所述第二圓錐形部分(8b)的角位於14°到17°範圍內。
5.根據權利要求1至4中任何一項的絕緣噴嘴，其特徵在於，考慮燃弧觸頭(1，3)的分開速度，以這樣方式對所述喉管(6)、第一圓錐形部分(8a)和第二圓錐形部分(8b)的長度定尺寸，以便在位於最小燃弧持續時間與平均燃弧持續時間之間的燃弧持續時間期間，第二燃弧觸頭(3)的端部位於第一圓錐形部分(8a)的內部，而在位於平均燃弧持續時間與最大燃弧持續時間之間的燃弧持續時間期間，位於第二圓錐形部分(8b)的內部。
6.根據上述權利要求的任一項的絕緣噴嘴，其特徵在於在所述喉管(6)開始之後，所述第一圓錐形部分(8a)以比所述喉管(6)的內徑大的內徑開始，從而在喉管(6)的內圓筒部分的出口形成一個突然臺階(10)。
全文摘要
一種用於斷路器的絕緣噴嘴(5),該斷路器具有第一燃弧觸頭(1)和第二燃弧觸頭(3),所述絕緣噴嘴(5)固定在永久觸頭中的一個上,限定一個迴轉容積,具有上遊部分(7)和下遊部分(8),由喉管(6)接合在一起,在其限定所述迴轉容積的上遊部分的部分(9),噴嘴的壁環繞所述第一燃弧觸頭(1),所述容積的下遊部分(8)包括一個第一圓錐形部分(8a),所述第一圓錐形部分(8a)後面是一個第二圓錐形部分(8b),它具有一個比所述第一圓錐形部分的張角更張開的張角。
文檔編號H01H33/70GK1326206SQ0111918
公開日2001年12月12日 申請日期2001年5月23日 優先權日2000年5月25日
發明者丹妮斯·杜佛尼特, 沃爾夫岡·格裡沙博, 米歇爾·伯樂特 申請人:阿爾斯託姆公司