一种集成式阻容均压真空灭弧室

摘要

一种集成式阻容均压真空灭弧室，主要包括上下端外均压屏蔽罩、筒状陶瓷电容器、上下端空心环形电阻、环氧树脂固封和真空灭弧室。筒状陶瓷电容器与空心环形电阻串联连接，筒状陶瓷电容器上下电极各连接一个空心环形电阻，实现真空灭弧室阻容均压。上下端空心环形电阻分别与上下端外均压屏蔽罩相连，筒状陶瓷电容器和上下端空心环形电阻以及上下端外均压屏蔽罩整体串联，然后并联于真空灭弧室两端，实现串联构成的多断口真空断路器各个断口间的均压。一种集成式阻容均压真空灭弧室使用筒状陶瓷电容器和空心环形电阻代替传统的均压电容，与上下端外均压屏蔽罩一起达到自均压的效果，使用环氧树脂固封技术固定均压筒状陶瓷电容器和空心环形电阻，它相对于传统真空灭弧室结构紧凑，机械强度高，达到了一体化集成阻容均压的目标。

说明书

技术领域

本发明属于真空灭弧室领域，具体涉及一种集成式阻容均压真空灭弧室。

背景技术

断路器是电力系统控制和保护的重要设备，真空断路器在中低压领域得到广泛应用。在高压领域，由于单断口真空灭弧室的击穿电压与真空间隙大小之间存在饱和效应，单断口真空断路器电压等级一般低于126kV，真空断路器向超特高压领域发展需采用多断口串联技术，另外在容性投切领域也采用双断口断路器解决弧后重燃的问题。但串联构成的双断口或多断口真空断路器由于各个断口对地杂散电容的影响，各个断口的电压分布极不均匀，需要在各个断口并联电容或阻容元件均压。传统的方式是采用外部并联均压组件，存在绝缘空间大、结构复杂、一体化水平低等问题，为此提出将均压组件和真空灭弧室一体化集成构成集成式自均压真空灭弧室具有重要意义。

公开号为CN207938525U的中国专利公开了一种用于自均压式多断口真空断路器的真空灭弧室，通过筒状的BST陶瓷电容作为真空灭弧室的均压电容，实现均压电容与真空灭弧室的一体化集成，但由于陶瓷介质很难加工较长的筒状陶瓷电容器，一般长度小于100mm，长度过长将降低其机械强度和电容量大小，另外上述均压电容集成只适用于交流均压场合，不满足直流工况应用条件。

发明内容

本发明针对现有多断口真空断路器均压技术所存在的问题，提出一种集成式阻容均压真空灭弧室，主要包括上下端外均压屏蔽罩、筒状陶瓷电容器、上下端空心环形电阻、环氧树脂固封和真空灭弧室，上述部件通过环氧树脂一体化固封集成，筒状陶瓷电容器与上下端空心环形电阻串联构成阻容均压部件。

筒状陶瓷电容器可采用Ι类陶瓷介质材料(如CH、BT陶瓷材料)，高度为50～80mm，厚度为10mm，介电常数在1500～5500之间，电容值为600～3000pF，该筒状陶瓷电容器长度较小，可降低加工难度，提高电容量，同时筒状陶瓷电容器同轴布置于真空灭弧室外侧，位于真空灭弧室中间位置。

上下端空心环形电阻，使用AS、SP系列或金属电阻材料，采用空心结构是为了减小其截面积进而增加其电阻值，空心环形电阻长度为30～50mm，其电阻值为10～60欧姆，与筒状陶瓷电容器串联，筒状陶瓷电容的上端电极和下端电极分别连接上下端空心环形电阻。

上端外均压屏蔽罩连接上端盖和上端空心环形电阻，下端外均压屏蔽罩连接下端盖和下端空心环形电阻；上下端外均压屏蔽罩与空心环形电阻和筒状陶瓷电容串联整体并联于真空灭弧室两端，作为阻容均压部件实现串联构成的多断口真空断路器各个断口间的均压。

进一步，上述集成式阻容部件可适用直流、交流等不同工况应用领域。

上下端外均压屏蔽罩所有棱角采用倒圆角处理，其直径略大于真空灭弧室直径160～190mm，高度一般为50～80mm，且与均压阻容部分连接，宽度略大于均压阻容部分，可实现集成式阻容均压真空灭弧室外部电场屏蔽，提高真空灭弧室外绝缘强度。

固封材料为环氧树脂，在筒状陶瓷电容器和空心环形电阻内外浇注，用来固定筒状陶瓷电容器和空心环形电阻，增加集成式阻容均压真空灭弧室的机械强度，使真空灭弧室的结构更加紧凑，达到一体化集成自均压。

进一步，上述集成式阻容均压真空灭弧室多个串联构成多断口真空断路器，阻容均压部件可实现各个断口间交直流工况条件下静动态均压，提高多断口真空断路器的开断能力。

本发明提出筒状陶瓷电容器上下电极端连接空心环形电阻构成的阻容均压部件，通过一体化固封实现集成式阻容均压真空灭弧室，具有的优势包括：

①阻容均压部件，减小筒状陶瓷电容器长度，增加其电容值和机强度，满足交直流不同工况条件的均压需求。

②上下端外均压屏蔽罩可以改善内外部电场均匀性，提高真空灭弧室绝缘强度。

③取缔传统外部并联均压电容，通过固封一体化集成阻容均压部件，结构简单、机械和电气强度高、小型化设计，符合容性投切和紧凑型多断口断路器发展要求。

附图说明

图1为本发明的集成式阻容均压真空灭弧室结构图。

图2为本发明的集成式阻容均压真空灭弧室构成多断口真空断路器示意图。

具体实施方式

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。

参照附图1，一种集成式阻容均压真空灭弧室，包括上端外均压屏蔽罩(1)和下端外均压屏蔽罩(9)，筒状陶瓷电容器(4)，筒状陶瓷电容器上电极(3)，筒状陶瓷电容器下电极(7)，上端空心环形电阻(2)和下端空心环形电阻(8)，还有内侧环氧树脂固封(5)和外侧环氧树脂固封(6)。真空灭弧室，包括主屏蔽罩(15)、静触头(14)、动触头(13)、波纹管(11)、波纹管屏蔽罩(12)、静端盖(16)、动端盖(10)。

筒状陶瓷电容器(4)的上电极连接上端空心环形电阻(3)的下表面，筒状陶瓷电容器(4)的下电极连接下端空心环形电阻(8)上表面，上端空心环形电阻(2)上表面连接上端外部屏蔽罩(1)，空心环形电阻(8)下表面连接下端外部均压屏蔽罩(9)，上下端外均压屏蔽罩分别与真空灭弧室静端盖(16)和动端盖(10)相连。

筒状陶瓷电容器(4)采用Ι类陶瓷介质材料，例如CH、BT陶瓷材料，高度为50～80mm，厚度为10mm，内径130-160mm，介电常数在1500～5500之间，电容值为600～3000pF。筒状陶瓷电容器(4)包括：筒状陶瓷电容器上电极(3)、筒状陶瓷电容器下电极(7)和筒状陶瓷电容器内部陶瓷介质材料。筒状陶瓷电容器同轴布置于真空灭弧室的外侧，筒状陶瓷电容器与真空灭弧室外壳之间的缝隙距离为3～8mm，筒状陶瓷电容器上电极(3)与上侧空心环形电阻(2)下表面连接，筒状陶瓷电容器的下电极(7)与下侧空心环形电阻(8)上表面连接。筒状陶瓷电容器与上下端空心环形电阻串联构成阻容均压部件，阻容均压部件并联于真空灭弧室两端，电容值为600～3000pF，电阻值为20～120欧姆。

上下端空心环形电阻(2)(8)采用AS、SP系列或金属电阻材料，其空心的厚度为4-6mm，高度为30-50mm，内侧厚度为2-3mm，外侧厚度为2-3mm，电阻值为10-60欧姆。上端空心环形电阻(2)上下表面分别连接筒状陶瓷电容器上电极(3)和上端外部屏蔽罩(1)，下端空心环形电阻(8)上下表面分别连接筒状陶瓷电阻下电极(7)和下端外部屏蔽罩(9)。

上下端外均压屏蔽罩(1)(9)采用铜或铝等金属材料，外部屏蔽罩所有棱角采用倒圆角处理，直径为160-190mm，高度为50-80mm。外均压屏蔽罩内侧壁与外侧环氧树脂(6)的距离为30-40mm。上端外均压屏蔽罩(1)连接灭弧室静端盖(16)和上端空心环形电阻(2)，下端外均压屏蔽罩(9)连接真空灭弧室动端盖(10)和下端空心环形电阻(8)，上下端外均压屏蔽罩可以改善内外部电场均匀性，提高真空灭弧室绝缘强度，同时作为真空灭弧室与阻容均压部件并联连接的电极。

固封材料为环氧树脂，内侧环氧树脂(5)厚度为5mm，外侧环氧树脂(6)的厚度为3mm，在筒状陶瓷电容器和空心环形电阻内外浇注，用来固定筒状陶瓷电容器和空心环形电阻。内外侧环氧树脂(5)(6)主要用于固定密封上述筒状陶瓷电容器和空心环形电阻，并用于上述部件的外绝缘集成，以提高集成式阻容均压真空灭弧室的机械强度和电气强度。

上述集成式阻容均压真空灭弧室串联构成的多断口真空断路器如附图2所示，VB

集成式阻容均压真空灭弧室实现了阻容均压部件的紧凑化集成，可用于容性投切40.5kV双断口固封真空开关和输电等级多断口真空断路器领域，同时在直流多断口快速隔离开关方面也可以应用，可以取缔传统外部并联均压电容或阻容元件，实现紧凑小型化设计，节约设备空间，提升集成化程度，提高可靠性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。