一种从电弧获得断流量能量的高压或中压压缩气体断路器

摘要

一种从电弧中获得开断能量的高压或中压压缩气体断路器，这种断路器包括：一组包括主触头(8a)和电弧触头(21a)的固定组件；一组包括主触头(26)和电弧触头(25)的可动组件；包括活塞(12)的一个灭弧室(V1)；以及一组与电弧触头相串联的辅助触头(22a，21c)。这种断路器的特点在于它包括一种机构(23，24)，只有当吹弧区的压力达到一预定的阀值时才允许辅助触头分离。

说明书

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本发明涉及一种高压或中压的压缩绝缘气体断路器，这种断路器切断大电流的断流能量部分地是从电弧中获得的。

已知的断路器包含一个用于吹熄电弧的活塞，该活塞操作能量至少部分地取自于气体，而气体的压力增大是由于电弧引起温度上升所致。这种断路器在法国专利77    19086中已有描述。

一些更进一步增加活塞所承受的气压的方案业已提出，方法是给断路器装设一组可形成二次电弧的电极，二次电弧是与一次电弧同时产生。

例如，在美国专利号3985988中就描述了这样一种断路器。

然而，可以看出这种断路器仍有一些不足。

增加了弧区数，也就增加了断路器开断操作后电弧重燃的危险。特别是，二次电弧对于切断小电流（尤其是小的感性电流）没有任何用处。

本发明的一个目的是提供一种包括有一个吹弧活塞的断路器，在这种断路器中，只是在要切断的电流较大时（例如短路电流）才产生二次电弧，用来增加作用于活塞上的压力。当要切断的电流较小时（感性电流，断开空载电路），就不产生上述辅助电弧。

本发明提供了一种从电弧中获得断流能量的高压或中压压缩气体断路器，这种类型的断路器由以下部分组成：

一个包括主触头和电弧触头的固定组件;

一个包括主触头和电弧触头的可动组件;

一个包括活塞的灭弧室，该活塞可促使触头分离，推动压缩气体通过吹弧喷嘴，当电弧触头分离时，吹弧喷嘴在主电弧形成的区域范围开放;

一组与电弧触头相串联的辅助触头，用来在位于活塞后面的气室中产生辅助电弧。

这种断路器的特点在于它包括一种机构，只有当吹弧区的压力达到一预定的整定开关值（伐值）时才允许辅助触头分离。

本发明将通过下列具体实施例的描述而进行更详细的叙述。附图由下列各图组成：

图1是根据本发明断路器的第一个实施例的轴向半剖面图，表示断路器在闭合位置;

图2是同一断路器的轴向半剖面图，表示断路器在开断操作过程中;

图3是断路器的第二个实施例的轴向半剖面图，表示断路器在开断操作过程中;

图4是图1所示的断路器相似的一个实施例的不完全的轴向剖面图，表示断路器在断开位置;

图5是同一不完全视图，只表示断路器在闭合操作过程中;

图6是根据本发明断路器的第三个实施例的不完全的轴向剖视图。

图1的断路器包括一个由陶瓷材料制成的外壳1以及它所限定的空间2，它被压强为几个巴的气压的绝缘气体所充满，如六氟化硫。

一个连接于电流端4的金属端盘封闭了该外壳的一端。

该端盘固定在一个金属部件上，该部件包括一个与外壳同轴的第一圆筒状部分5a，一个与外壳的轴线6相垂直的环形部分5b，以及一个比部件5a的直径小一些的第二圆筒状部分5c。该环形部分包括几个小孔5d，这些孔最好是圆形的，它们均匀分布在该环形部分的边缘，例如三个小孔互相隔开120°。

圆筒形部件5c有一个较厚的端部5e，它被一些会聚于轴线6的孔5f所穿过。

一个绝缘喷嘴7和一个金属部件8固定在这一端，部件8的管状端8a构成了断路器的固定永久触头。为了确定吹弧通道，部件8有一些小孔8b，与孔5f相通。棒9穿过小孔5d，这些棒的首端固定在环10上，该环可滑入圆筒5a内，并且受到压靠在端盘上的弹簧11的作用力。这些棒9的末端装有一个活塞12，它先通过环绕圆筒5a的金属圆筒13延伸，然后通过一个绝缘圆筒14延伸至加厚的端部14a。

部件12、15、5c和8确定了一个气室V1。

圆筒5a是由装设有环形部件16的金属部件15延伸而成，部件16构成了一个固定的活塞，它可沿着圆筒13滑动。V2表示由部件16、13、12、5c和5b所限定的气室。

活塞12和16上钻有分别标为12a和16a的孔，并与逆止阀12b和16b相联。

环形部件5b固定在一个金属管18上，金属管的末端是一个环形台肩18a。

一个圆筒形组件固定在这个台肩上，该组件包括一个第一金属圆筒19，通过一个第二绝缘圆筒20延伸，其末端21a由一种能耐受电弧的金属或合金制成，它构成了主电弧触头之一。

圆筒21上与其端部21a相对的一端通过一个套在圆筒20外面的圆筒形部件延伸，其末端部分21c构成了辅助电弧触头之一。

另一个辅助电弧触头是一个金属部件22，它受到靠压在台肩18a上的弹簧23的作用，并装有耐受电弧的端部22a。

在与辅助电弧触头相齐平的高度，圆筒5c有较大的开孔18b。

一个绝缘圆筒24固定在触头22上。这个圆筒有开口24a，使包含触头21c和22a的空间能通过开孔18b与气室V2相连通。

圆筒24有一个环形部件24b，它装设一个滑动触头，该触头通过在圆筒21上滑动可封闭气室V2。

圆筒24的端部有一个加厚部分24c，它封闭了在圆筒21与5c之间延伸的环形空间，这样就构成了一个活塞。

该空间的S2部分比在部件21和部件5e末端之间的空间51部分要大。

断路器的活动部件包括一个管形物25，它有一个耐电弧的端部25a，构成了主电弧动触头，它同指状物26一起组成了主要的固定连接，指状物26与弹簧27相联并由外罩28加以保护。

动触头25和26按常规方式连接到二次电流端，图中未示出。

借助于一个操作杆（未表示出）它们能够作为一个单一的部件而运动。

在闭合位置，外罩28推靠着部件14，从而压缩弹簧11。主触头26和28可使持久电流流过端板4、端盘3、圆筒部件5a、5b、5c、5e、触头8a，以及触头26。

主电弧触头25a-21a以及辅助电弧触头22a-21c处于接触状态，弹簧23可以是在松弛状态，也可以在压缩状态。

断路器的运行情况如下：

a）切断大电流（短路电流）

活动部件借助于操作杆向附图的底部移动。

主触头26和8a分离，然后主电弧触头25a和21a也分离，产生一次电弧30（图2）。

在外罩28移动的过程中，部件14在弹簧11的作用下也随之运动，结果使活塞12移动，压缩气室V1并推动灭弧气体经过通道8b～5f吹到电弧30上。

在与主电弧30相邻区域里压力的增加使部件24反抗弹簧23的作用而运动（在图中朝上运动）。这个压力作用于S1区域，一旦部件24移动，该压力也作用于S2区域。

这一移动分离开辅助电弧触头22a和21c，从而点燃了二次电弧。这时电流流经部件4、3、5a、5d、18、18a、19、22、电弧31、21c、21、21a、电弧30、25a和25。

电弧31引起气室V2中的压力急剧上升，因此增加了作用于活塞12上的压力，它作用于大面积S4上，有助于增强由气室V1中的气体所提供的对一次电弧30的吹弧作用。

可以看到，在断路器断开阶段中，逆止阀12b保持关闭，因为该阀与气室V1相邻的面积比与气室V2相邻的面积要大。当二次电弧出现时，阀16b打开以防气室V2中的压力减小，而当压力增大时则关闭此阀。

当电流过零时，电弧熄灭，弹簧23使触头22a返回，与触头21c相接触。校正孔（未示出）保证气室V2中的压力在断路器开断操作结束时消失。

b）切断小电流（切断额定电流;切断感性电流）

电弧30提供的能量太小，所产生的压力增加不足以使部件24反抗弹簧的作用力而移动。因此没有二次电弧，也没有电弧重燃的危险，电弧重燃可能导致级联过电压的可能。

弹簧11中所包含的能量足以保证它对活塞12的作用能彻底吹灭电弧30。

c）合闸

当断路器闭合时，通过使可动部件向上移动（如图所示），外罩28推动部件14反抗弹簧11的作用力。阀12b打开而阀16b关闭，因此气体从气室V2向气室V1灌注。

在部件21上的减压孔21b和部件18上的孔18b用于平衡压力并减少闭合断路器所需要的能量。

在上述实施例中，被切断电流的阈值可通过弹簧23的压力来调整，超过该阈值就会产生二次电弧。

因此这种断路器可以用于高压或中压类型，并且可以方便地调整所要求的运行值。

在图1和图2所示的实施例中，吹弧活塞和辅助电弧触头属于断路器的固定部件。

在图3所示的断路器中，吹弧活塞和辅助电弧触头属于可动部件。

在图1和图3中执行同样功能的部件以同样的参照号表示。

在图3的顶部，触头25-25a和26-27-28是固定的，图中其余部分属于可动部件。

弹簧11现在压靠在部件5a-5b-5c的一个槽59上，5a-5b-5c由一个固定的管状物33导向。

吹弧活塞12并未与动触头相连接。

断路器的操作与参照图1和图2所叙述的操作过程相同，吹熄由小电流产生的电弧的能量仍由弹簧11提供。

由于这种断路器可动部件的体积大于图1所示断路器中可动部件的体积，因此通常最好用图1的方案，而不用图3所示的方案。

上述类型的断路器，在较高的额定电压下进行断路器合闸操作过程中可能出现电弧预燃。

电弧预燃会使二次电弧触头打开，从而产生一个电弧，增加了气室V2中的气压。因此必须采取措施将气体从气室V2中排列到空间2中，否则断路器不能合闸。

图4是根据本发明断路器的一个不完全视图，其中，图1和图4共同的部件具有相同的参照号。

可以看到，在这种情况下，用于操作活塞12的弹簧11a压靠在部件5a的一个环形台肩5h上。

为了在合闸过程中使气体从气室V2中排出，该断路器具有以下特点：借助于压靠在部件13凸缘13a上的弹簧40，圆筒14可以相对于圆筒13运动。圆筒13有一些径向孔13b;同样，部件14上也有一些径向孔14b，孔14b以这样的方式布置，以借助于部件13和14之间的相对滑动，使小孔13b与小孔14b相重合。

此外，小孔13b和14b相互之间还应以这样的方式定位，当断路器处在断开位置或正在断开时（图4），这些孔互不重合，从而使气室V2封闭。

当断路器正在闭合时（图5），外罩28推动部件14反抗弹簧40的作用力。

此时，小孔13b和14b相互重合，这样就有可能消除由于二次电弧31所产生的过大压力，如果有二次电弧的话。

当然，弹簧40的作用力远小于弹簧11a的作用力。

部件14的行程会受到销子13c的限制，销子13c固定在圆筒13上并与部件14上的槽口14c相配合。

图6是断路器派生实施例的一个不完全的轴向半剖面图。

图1、图4和图6中共同的部件具有相同的参照号。

在这个派生方案中，辅助触头22和部件24是不动的，并且被固定在部件5a上。

二次辅助触头（现在的参照号为45）在活塞46的作用下在部件24的凹部24c中滑动，活塞46有一个表面46a通过沟槽与主电弧区相通。弹簧47使触头45返回。触头45装设有滑动触头45a，允许电流在触头45和主电弧触头之间流过。

当主电弧起弧时，活塞运动，从而压缩弹簧47并分离辅助电弧触头。

本发明并不局限于所叙述和示出的几个实施例。

例如，它适用于1986年3月26月提出申请，在法国专利申请号8604393中叙述的那种断路器，熟悉此项技术的人员很容易了解如何将上述方案移植过去。