具有氣體絕緣和氣動操作機構的高壓斷路器的製作方法
2023-10-30 06:03:52 5
專利名稱：具有氣體絕緣和氣動操作機構的高壓斷路器的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣體絕緣的高壓斷路器或開關，它包括充有一定壓力的絕緣氣體，並充有高絕緣強度，特別是六氟化硫(SF6)氣體的第一密封隔室，並且至少裝有一個具有一對分斷觸頭的開斷電極，一個在觸頭分斷時反應靈敏的滅弧裝置，以及一個連接到分閘和合閘操作機構的操作連杆。
通過壓縮SF6氣體實現氣吹的高壓斷路器，通常採用一個安裝在斷路器支持絕緣體底座上的液壓操作機構，同時還包括連接到運動組件的絕緣操作連杆的液壓傳動裝置。除了傳動裝置以外，液壓機構包括儲存承壓油的油箱，以及通過多個高氣壓導管連接到傳動裝置和油箱的許多安全和控制裝置。操作機構液壓迴路的嚴密性必須予以監控，同時還要監控電極的絕緣氣體。這樣的斷路器的製造和維護費用是很高的。
本發明的目地在於簡化高壓斷路器的操作。
本發明的斷路器，其特徵是，操作機構安裝在限定與第一隔室並置的第二隔室的密封外殼內，並且包括一個氣動傳動裝置，它的運動活塞根據每次合閘或分閘的操作由充在第一隔室內的承壓SF6氣體驅動;第二低氣壓隔室，它在活塞合閘或分閘行程終結時對來自傳動裝置排出的氣體起膨脹容積的作用。
在傳動裝置和第二低氣壓隔室之間的排氣口閉合時，氣動傳動裝置會同位於第二隔室的分配裝置一起工作，使充在第一隔室內的承壓氣體注入傳動裝置，反之當承壓氣體的注入中斷時，使傳動裝置與第二隔室聯通。
利用氣動傳動機構進行斷路器的合閘和/或分閘操作需要第一隔室內承壓氣體的一部分能量。用同一種SF6氣體作絕緣，滅弧，以及操作控制，這就簡化了製造工藝並且降低了斷路器的費用。
當觸頭分斷時，由於電弧的出現，在第一隔室內的SF6氣壓增量也有助於對傳動裝置補給氣體，以便使斷路器連續分閘。
分配裝置包括一個由分閘電磁鐵控制的第一閥門，和一個由合閘電磁鐵控制的第二閥門;每個閥門具有在第一隔室與傳動裝置之間的注入孔以及在傳動裝置與第二隔室之間的排出孔。承壓氣體從第一隔室，通過位於第一和第二隔室之間的隔板平面上的兩個開口，傳送到第一和第二閥門的注入孔。
根據本發明的設計，兩個開口的注入斷面是由對第一隔室內承壓氣體的溫度變化敏感的控制裝置所控制。當相應的注入孔開啟時，傳動裝置中的有效氣壓就可以調節到預置的閾值。這就使氣動傳動裝置的驅動力很容易適應於任何環境條件。
密封外殼裝有一個氣壓開關和一個具有與第二低壓隔室相連的進氣孔的壓縮機，以及一個由導管連接到第一隔室的排氣孔，所述氣壓開關用來測量第一和第二隔室之間的氣體壓差值，以便根據操作機構的各合閘和分閘操動情況使第一隔室補充加壓到它的設定值。
全部SF6斷路器的操作和監控裝置均安置在第二低壓隔室內，它同第一高壓隔室形成一個緊密的自給結構。
其它優點和特性將從本發明舉例的實施例的下列說明中變得更加清楚、明顯;本發明的實施例僅給出一個非限定性的實例，並在附圖中加以描繪，其中
圖1是裝有本發明設計的操作機構的氣吹斷路器的略圖;
圖2是出圖1中機構的放大視圖;
圖3是圖2中部線3-3的局部視圖;
圖4系圖2中氣動機構的第一分配系統的放大剖視圖;
圖5和6是出圖2中機構分別在斷路器分閘行程期間和分閘行程終結時的視圖;
圖7和8系分別在斷路器合閘行程期間和合閘行程終結時與圖5和6兩個相同的視圖。
參照圖1，高電壓氣體絕緣的開關或斷路器12的電極10安裝在由第二支持絕緣體16支承的第一柱形絕緣體14內。兩個絕緣體14，16都是圓柱形的，同時它們的內部容積通過開口18相互連通，以便形成充以高電介強度，特別是承壓的六氟化硫(SF6)絕緣氣體的第一密封隔室20。電極10包括一個靜觸頭22，一個通過絕緣操作連杆26驅動的動觸頭24，以及當觸頭22，24分斷時一個反應靈敏的滅弧裝置28。
滅弧裝置28包括，例如，藉助於活塞對SF6壓縮的氣吹室，以及當操作連杆26在斷路器12的分斷和閉合位置之間運動時而作運動的氣缸部件。
在電極10中可以應用任何其它類型的滅弧室，特別是真空室，膨脹室，或磁吹弧旋轉室。
操作連杆26的底端部29與裝在第二隔室32的氣動操作機構30耦連。第二隔室容限在一個緊密固定在金屬板35的圓柱體外殼34內，金屬板35通過組合裝置支承第二絕緣體16的基座。氣動操作機構30由裝在第一隔室20中的承壓的SF6氣體驅動。第二密封隔室32起著接通壓力接近或小於大氣壓的操作氣體的膨脹室的作用，而第一隔室20的氣壓約為6巴。通過組合裝置接合的兩個隔室20，32形成一個利用同一SF6氣體作為絕緣，滅弧以及分閘和合閘操作控制的單一的，自給結構。
通過位於第一絕緣體14端面上並且分別與靜觸頭22和動觸頭24電氣連接的兩個連接端子36、38實現電極10的電氣連接。
除氣動操作機構外，外殼34還裝有一個電動壓縮機40，以及一個與具有越過死點的轉向輪型的機械連接44相聯的輔助接觸裝置42。
在圖2到8中，氣動操作機構30安置在第二隔室32的上部，並且包括一個雙重效應的傳動裝置46，它的運動活塞48將電極10的操作杆26同軸地結合在一起。傳動裝置46的活塞48滑動在固定的氣缸50中，通過活塞48向上傳動(圖7和8)保證閉合斷路器12的觸頭22，24或者通過活塞48(圖5和6)向下傳動保證觸頭22、24開斷。汽缸50的頂板附加到由分閘電磁鐵56控制的第一閥門54組成的操作氣體的第一分配系統52，汽缸50對應的底板以其支座支承在配有由合閘電磁鐵62控制的第二閥門60的第二分配系統58上。
第一分閘控制閥做成配有一對止回閥64、66的滑動閥，止回閥64、66取決於分閘電磁鐵56是否在激勵狀態或非激勵狀態。與閥體72的兩個固定閥座68，70交替地協同工作。在圖4和5的激勵狀態下，分閘電磁鐵56被激勵，同時止回閥64從相應的閥座68分離以打開第一注入孔74。另一個止回閥66則對著閥座70而嚙合，使在傳動裝置46的上流容積和第二隔室32的膨脹容積之間的第一排出孔關閉。在非激勵狀態下，完成排出孔76的打開和注入孔74的關閉的同時，電磁鐵56不再供電(圖6)。閥體安裝在緊靠環形板35的內部。
第二閥門60(圖7和8)的結構是相同的，但它的結構相對於第一閥門54而言是反向的。閥門60包括兩個止回閥78、80它們能夠限定分別與閥體90的閥座86、88相對應的第二注入孔82和第二排出孔84，在合閘電磁鐵62(圖7)的激勵、通電狀態下，注入孔82打開，而排出孔84則關閉。在圖8中非激勵狀態下，相當於對合閘電磁鐵62中斷供電，注入孔82關閉，而排出孔84則打開。
通過與第一隔室20聯通並且位於隔板35水平面上的唯一平面上的兩個開口92、94(圖2和3)將承壓的SF6氣體傳送到第一和第二閥門54、60的注入孔74、82。開口94直接安排在閥體72中，並且定位在靠近第一注入孔74的地方。用於合閘控制的另一開口92，通過連接導管96與第二注入孔82聯通。
根據貯在第一隔室20中氣體溫度的變化，使氣體通過的兩個開口92、94與作用在傳動裝置46的活塞48上的氣體壓力控制裝置98(圖2和3)協同工作。控制裝置98包括旋轉鈕100，它配備有雙金屬彈簧101和與兩個開口92、94明顯相同的角差的兩個徑向耳柄102、104。鈕100設置在第一隔室20內，而彈簧101是螺旋形的，它安裝在鈕100的心軸103上，並且它的變形反映出溫度變化，使鈕100完成預定的旋度，同時增加或減少耳柄102、104對開口92、94的遮蓋。在傳動裝置4646中操作氣體的有效壓力根據斷路器所處的環境調節到預置的閾值。開口92的總截面小於另外開口94的總截面以便依靠合閘或分閘控制的型式調節傳動裝置46的驅動力。
與開口92相反，導管96連接到連在灌注孔108以及連在壓縮機40的排放孔110的管道106。壓縮機40的吸入孔112採集裝在第二隔室32中的低氣壓氣體，通過由壓力開關116(圖6)控制的接點114，壓縮機40就開始啟動。壓力開關116裝在外殼34內，同時檢測兩個隔室20，32之間的SF6氣體的壓差值。在合閘或分閘操作之後，在第一隔室20中氣壓降低值由壓力開關116檢測，它閉合供電給壓縮機40的接點114。氣體通過壓縮機40的壓縮，然後經過管道106、導管96和開口92排到第一隔室20。當在第一隔室中的SF6的壓力達到增壓閾值(約6巴)時，壓力開關116打開接點114，使壓縮機40停止工作。在氣動操作機30每次合閘或分閘操作之後，壓縮機40自動地完成第一隔室20的重新加壓。
機械轉向輪連接44包括聯接到活塞杆48的越過死點的連杆系統118，以及一個壓縮彈簧120，它插在第二分配系統58的閥門60的固定閥體90和連杆系統118的頂軸之間。輔助接觸裝置42機械地連接到連杆系統118的主軸122上，並且包括指示斷路器12的開斷或閉合狀態的接點，以及對兩個分閘和合閘電磁鐵56、62供電的接點。
SF6的斷路器12的氣動操作機構30的工作情況如下分閘斷路器12的觸頭22、24的分閘順序是由第一分配系統52的分閘電磁鐵56(圖5)的通電控制的。第一閥門54移向右側，打開第一注入孔74，同時關閉第一排出孔76。來自第一隔室20的承壓氣體通過開口94和注入孔74將傳動裝置46的上流容積充滿，同時使活塞48下降。
在觸頭22、24已經分斷之後，電弧在第一隔室20中產生的氣壓增量在繼續分閘的行程期間改進了對傳動裝置46的供氣條件。
在活塞48(圖6)行程的末端處，輔助接觸裝置42中斷分閘電磁鐵56的通電。第一閥門54被推到左側，並且自動地反回到它的原始位置，閉合第一注入孔74同時打開第一排出孔76。容納在傳動裝置46的上流容積中的氣體經過排出孔76排到低壓狀態下的第二隔室32的膨脹容積。閉合注入孔74可防止任何更多的高氣壓氣體注入到傳動裝置46。越過死點的機械連接44在活塞48的行程終點產生一個附加到氣動操動機構30動作上的附加力，並且在電磁鐵56已經斷電之後，使觸頭22、24保持在開斷狀態。斷路器12的開斷狀態是由輔助接觸裝置42的指示接點指示。
在分閘期間，制止向第二分配系統58的合閘電磁鐵62通電，強使第二注入孔82閉合，同時強使第二排出孔84打開。在分閘期間不能任何高壓氣體注入到傳動裝置46的下流容積。傳動裝置46的下流容積總是與第二低氣壓隔室32聯通，因而不會反對活塞48向下運動。
合閘斷路器12的觸頭12、24的合閘指令是由合閘電磁鐵62(圖7)的通電產生的。第二閥門60運動到左側，使第二注入孔82打開，並使第二排出孔84關閉。來自第一隔室20的高壓SF6氣體，經過開口92、導管96和注入孔82將傳動裝置46的下流容積充滿，並且將運動活塞48向上推動。
在活塞48(圖8)的上行程終點處，通過輔助接觸裝置42的操作，對合閘電磁鐵62停止供電。第二閥門60自動地返回到右側，同時關閉第二注入孔82並打開第二排出孔84，以便高壓氣體停止向傳動裝置46注入。打開排出孔84，使傳動裝置46的下流容積與第二低壓隔室32聯通。觸頭22、24於是處在閉合狀態，並且在與操作連杆26可靠地相聯的機械連接44的死點已經越過之後保持在這種狀態下。
在斷路器12合閘期間阻止分閘電磁鐵56通電，而第一閥門64則處在圖6中的狀態。
監視SF6氣體壓力根據在第一隔室20中通過雙金屬彈簧101檢測到的氣體溫度變化，使具有鈕100的控制裝置98作用到兩個開口92、94的注入截面。
容納在傳動裝置46的上流容積和下流容積的氣體壓力在相應的注入孔74、82已經打開的情況下能夠很容易調節到設定的閾值。
在斷路器12通過由導管96連接到與開口92相聯的管道106的灌注孔108投入工作之前，開始將SF6注入到高氣壓的第一隔室20中。
根據每次合閘和/或分閘操作，第一隔室20中氣壓減量是通過壓力開關116檢測的，它閉合壓縮機40的供電接點114以對斷路器12進行補充。壓縮機40吸取在第二隔室32中的低氣壓SF6氣體，並且經壓縮後將其排到第一隔室20。一旦在隔室20中的氣壓達到設定值(6巴)壓縮機40就自動地停止工作。於是機構30可供新操作使用。
值得注意的是，SF6斷路器12的全部操動和壓力監控組件均安置在外殼34內部的第二隔室32中。用同一SF6氣體作為絕緣滅弧以及操作控制，而兩個隔室20、32形成一個單一的自給結構。
根據另一實施例(未示出)，在圖1到7中的傳動裝置46的雙效應活塞48可以用差動活塞傳動裝置代替。可用任何其它的絕緣氣體代替SF6。參照圖1到7所描述的實施例是涉及一個「開啟」式高壓斷路器，但是本發明自然可以用於金屬包殼的斷路器。
權利要求
1.一種高電壓氣體絕緣的斷路器或開關包括充注承壓絕緣氣體以及高介電強度、特別是六氟化硫(SF6)氣體的第一密封隔室20，並且至少裝有帶一對分斷觸頭22、24的開斷電極10；一個當觸頭22、24發生分斷時反應靈敏的滅弧裝置28；以及一個聯接到分閘和合閘操作機構30的操作連杆26；其特徵在於，操作動機構30安裝在限定與第一隔室20並置的第二隔室32的密封外殼34內，同時包括一個氣動傳動裝置46，它的運動活塞48根據每次合閘和分閘操作是由容納在第一隔室20內的承壓SF6氣體驅動的；第二低壓隔室32，它在活塞48合閘和分閘行程終結時對從傳動裝置46排出的氣體的膨脹量起作用。
2.根據權利要求1的斷路器，其特徵在於，氣動傳動裝置46會同安裝在第二隔室32的分配裝置52，58一起工作，以便在傳動裝置46和第二低壓隔室之間的排出孔閉合時，使容納於第一隔室20中的承壓氣體注入到傳動裝置46，並且反過來，在承壓氣體中斷注入時使傳動裝置46與第二隔室32相聯。
3.根據權利要求2的斷路器，其特徵在於，分配裝置52，58包括一個由分閘電磁鐵56控制的第一閥門54;和由合閘電磁鐵62控制的第二閥門60;具有一個在第一隔室20和傳動裝置46之間的注入孔74、82，和在傳動裝置46與第二隔室32之間的排出孔76、84的各閥門54、60;並且還在於，承壓氣體從第一隔室20經過兩個位於第一和第二隔室20、32之間的隔板35的水平面上的開口92、94傳送到第一和第二閥門54、60的注入孔74、82。
4.根據權利要求3的斷路器，其特徵在於，兩個開口92、94的注入截面由對充在第一隔室20中承壓氣體溫度變化敏感的控制裝置98控制，並且當相應的注入孔74、82打開時，兩個開口92、94的注入截面被安排使傳動裝置46的有效氣壓調節到設定閾值。
5.根據權利要求4的斷路器，其特徵在於，控制裝置98包括配備有與兩個開口92、94交錯重疊協同工作的兩個操作耳柄102，104的旋轉鈕100，以及反應所述承壓氣體溫度變化而發生應變的雙金屬彈簧101。
6.根據權利要求3到5其中之一的斷路器，其特徵在於，使氣動傳動裝置46的運動活塞48在第二隔室32中聯接到一個越過死點的機械連接44，使其在活塞48分閘或合閘行程終結時產生一個附加到操作機構30的附加力以便在分閘或合閘電磁鐵56、62已經斷電後保持斷路器12處於開斷或閉合狀態。
7.根據權利要求6的斷路器，其特徵在於，機械連接44與輔助接觸裝置42相聯，以便指示斷路器12的狀態以及在活塞48行程終結時中斷分閘56或合閘62電磁鐵的供電。
8.根據權利要求1到7中之一的斷路器，其特徵在於，密封外殼34備有氣體灌注孔108，並且裝有一個壓力開關116和一個具有與第二低氣壓隔室32連接的輸入孔112的壓縮機40;以及一個由導管106、96連接到第一隔室20的排放孔110，所述氣壓開關116用來測量第一和第二隔室20、32之間的氣體壓力差值，以便根據操作機構30每次合閘和分閘的操作，使第一隔室20重新加壓到它的設定值。
9.根據權利要求1到8中之一的斷路器，其特徵在於，滅弧裝置28與第一隔室20連通，在觸頭22、24已經分離之後，致使弧壓有助於對氣動傳動裝置46補給氣體，以便於斷路器連續分斷。
10.根據權利要求8的斷路器，其特徵在於，包括機械連接44和輔助接觸裝置42的組合件安排在外殼34內，壓縮機40和氣動傳動裝置46之間，氣動傳動裝置46包括一個固定氣缸50，它的相對兩端由第一和第二閥門54、60的閥體72，90密封。
全文摘要
高壓斷路器裝於充有承壓的SF
文檔編號H01H33/00GK1057733SQ9110415
公開日1992年1月8日 申請日期1991年6月24日 優先權日1990年6月26日
發明者馬裡奧·利桑德林 申請人:梅蘭日蘭公司