專利名稱：帶變阻器的斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一臺(tái)裝配著限制跳閘沖擊波(surge)變阻器的高壓斷路。
每個(gè)變阻器動(dòng)作閾值越低，則其阻止沖擊波的保護(hù)性能越有效。為獲得低變阻器的動(dòng)作閾值，只需要少量的變阻元件串聯(lián)在一起，遺憾的是，這樣做提高了每一變阻元件所吸收的能量。
提供由變阻器的保護(hù)能限制的沖擊波值當(dāng)前為1.6pu(其峰值電壓1pu＝(
)Un，Un為額定相電壓)。
為限制沖擊波使之低于1.6pu，而且要使在變阻器里的能量損耗保持在可接受的程度，曾經(jīng)有過一些人建議，特別是法國專利No.9002416，是以延時(shí)系統(tǒng)和一個(gè)柔性的驅(qū)動(dòng)部件把變阻插入的方案。
在法國專利申請(qǐng)No，8914433中曾建議使用一壓縮彈簧和一牽引彈簧的系統(tǒng)。
這些系統(tǒng)能滿足要求，但它都是比較復(fù)雜并且很昂貴。
法國專利No.7908039描述了一個(gè)壓縮空氣斷路器，包括一個(gè)在跳閘時(shí)插入電阻的系統(tǒng)，其中插入電極位于電弧的通路上，曾經(jīng)有過采用此插入變阻器的技術(shù)的嘗試，但是事實(shí)上把電極插入電弧通道上會(huì)引起變阻器的迅速磨損，因而增加了維護(hù)成本。
本發(fā)明之目的是提供一種斷路器，它裝配著一個(gè)在斷路器斷開操作時(shí)能插入變阻器的設(shè)備，這種設(shè)備簡單、可靠、便宜、特別是既不包括一個(gè)延時(shí)系統(tǒng)，也沒有復(fù)雜的活動(dòng)部件，也不包括在電弧通道上插入電極。
本發(fā)明提供一個(gè)由良好介電特性的氣體絕緣的斷路器，這種斷路器每相至少有一個(gè)斷弧室，每個(gè)室中裝有一個(gè)固定的主觸頭。此觸頭與第一電流端子相連接;還有一個(gè)活動(dòng)的主接頭，在電氣上與第二電流端子相連接，構(gòu)成與一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連的活動(dòng)裝置的一部分;每個(gè)室又包括一個(gè)變阻器，布置與主觸頭對(duì)準(zhǔn)，當(dāng)斷路器由布置環(huán)繞主觸頭外邊的兩個(gè)電極斷開和閉合時(shí)，它就插入。第一個(gè)電極與上述變阻器在電氣上和機(jī)械上相連接;第二個(gè)電極與活動(dòng)裝置相連，并且在電氣上與主活動(dòng)觸頭相連。該斷路器的特征在于，第二個(gè)電極相對(duì)于活動(dòng)裝置是半活動(dòng)狀態(tài)，而且當(dāng)斷路器向與活動(dòng)裝置相反方向斷開時(shí)，可以更換它。
現(xiàn)將以舉例并參看附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中

圖1為穿過電路斷路器的軸向斷面的局部視圖，其中變阻器與介電氣體是分開的，帶著變阻器插入機(jī)構(gòu)并以圖解方式表示;
圖2，穿過本發(fā)明的斷路器軸向的局部斷面圖，表示局部嚙合位置;
圖3，是同一斷路器的局部視圖，在斷開時(shí)的狀況;
圖4，為同一的斷路器的局部視圖，為斷路器未釋放時(shí)的狀況。
在圖1中，參考號(hào)1表示圓柱形絕緣外殼，最好是用瓷料作成，它限定的內(nèi)部空間2構(gòu)成斷路器斷弧室，其中充滿具有高介電強(qiáng)度的氣體，比如在幾巴壓力下的六氟化硫。
該斷路器包括一個(gè)用管子3構(gòu)成的固定主觸頭，該主觸頭由臂4與斷路器第一電流端子5機(jī)械地和電氣相連。觸頭3固定在一個(gè)固定的弧觸頭6上，弧觸頭6同樣地用一管件構(gòu)成。該觸頭6在電氣上與觸頭3相接。
斷路器的活動(dòng)裝置包括一個(gè)主活動(dòng)觸頭，它由一個(gè)觸指9構(gòu)成，被一個(gè)防電暈帽子10保護(hù)著，且與管3配合動(dòng)作。它還包括一個(gè)由指11構(gòu)成的且與管6和噴咀12配合動(dòng)作的弧觸頭。防電暈帽10形成金屬圓筒件10A一個(gè)整體部分，或與其固定。此金屬圓筒件10A固定在一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿上(圖上未表示)，且通過適當(dāng)?shù)慕佑|與第二電流端子電氣連接(圖上未表示)。斷路器也包括噴氣裝置，該裝置尤其包括一個(gè)固定的噴氣活塞13。噴氣裝置并不是本發(fā)明的部分，因而并未詳細(xì)表示。對(duì)熟練技術(shù)人員，可以常規(guī)方式實(shí)現(xiàn)。
斷路器中有變阻器20，放在斷弧室里面。這種變阻器最好由一堆金屬的氧化片作成，這種氧化片是以氧化鋅(ZnO)為基礎(chǔ)制成的。此金屬片構(gòu)成一圓柱，與外殼1同軸。在圖紙上電阻片20A，用符號(hào)簡單表示，只是在厚度上與片20有所區(qū)別，它與片20可以通過將上述片堆延伸來串聯(lián)連接。如同下面所描述的，這些電阻片是為了限制在變阻元件中的功率耗損而設(shè)的。
片堆在斷弧室的頂部用彈簧21壓緊，彈簧21同時(shí)也承擔(dān)著頂壓金屬帽22的作用，以封閉斷弧室，此金屬帽與電流端子5相連。金屬編帶19是為保證金屬帽22與電阻和變阻器的之間電氣連續(xù)性而設(shè)的。
這些片被絕緣管23所支承，此絕緣管底部由一個(gè)金屬端件24所封，此金屬件與片堆的最后的片體電氣接觸。
現(xiàn)在描述變阻器插入機(jī)構(gòu)(如果有電阻的話，此機(jī)構(gòu)也插入電阻)。
這個(gè)機(jī)構(gòu)含有一個(gè)電極100，該電極包括一個(gè)金屬環(huán)101(例如銅的)，它有一接觸指102。金屬環(huán)101由兩個(gè)臂103支撐，該兩臂是固定在端件24上的。觸指102與金屬的管狀電極105相摩擦，而此管狀電極是固定在活動(dòng)裝置上并與活動(dòng)觸頭電氣連接。
當(dāng)斷路器在斷開的位置時(shí)，金屬環(huán)102與電極105之間的距離d1大約等于距離d2的一半，這時(shí)距離d2在電弧觸頭6和11之間延伸。
現(xiàn)在解釋斷路器的運(yùn)行，在恒定電壓(1 P、U、)下變阻器的特性就象一個(gè)電容器。在高電壓下使用時(shí)，要求有相當(dāng)大量的變阻器片相串聯(lián)。變阻器電容量在正常條件下大約為30微微法拉。這樣，其電容電流是非常小的。
當(dāng)斷路器斷開時(shí)，在主觸頭分開之后，在弧觸頭6和11之間就產(chǎn)生電弧。設(shè)電弧在活動(dòng)裝置達(dá)到其沖程的終端前熄滅，就是說，平均電弧有12毫秒(60周波下)或15毫秒(在50周波下)的持續(xù)時(shí)間。在此期間，101和105之間維持接觸或是直接地，或是當(dāng)部件101和105分開時(shí)通過一短的電弧。這種接觸具有在要斷開的電路間插入變阻器的效果。如果出現(xiàn)足夠大的沖擊波，那么變阻器就要?jiǎng)幼?，把它的電阻插入電路中。以此來限制沖擊波。
可以觀察到上述的電弧持續(xù)時(shí)間相應(yīng)于變阻器插入的15毫秒的情況。這樣長的持續(xù)時(shí)間對(duì)于在斷開三相故障時(shí)斷路器的各要斷開的極中第一個(gè)電極來說足可以提供對(duì)沖擊波有效的限制，特別是在去掉線路電抗，斷開空載線路時(shí)。
在活動(dòng)裝置沖程的終點(diǎn)，件101和105之間不再有任何接觸了，最終電弧被拉斷。
在此瞬間，電極間的間隙d1被施加大部分的重建的電壓(在80%與85%之間，取決于變阻器的電容(capacitance)和部件101和105之間的電容，這兩個(gè)電容是串聯(lián)的)。
在斷開的位置上，只有一小部分電壓加在變阻器上，但是全部電壓在電極間的間隙d1的兩端。
當(dāng)斷路器在斷開位置時(shí)，加在變阻器上的低電壓可以保證變阻器避免在運(yùn)行中發(fā)生熱失控和局部放電等危險(xiǎn)，…就象上面所描述的在先有技術(shù)串聯(lián)開關(guān)。
斷路器合閘時(shí)，變阻器從開始就通過部件101和105接觸插入到電路中，弧觸頭6和11之間隨后接觸，把變阻器短路掉。
在額定電壓下，變阻器不運(yùn)行。
以在2p.u.下相位相反為例，這時(shí)變阻器將在閉合時(shí)動(dòng)作。
正如上述，要降低變阻器內(nèi)的能量，可以在變阻器上串接一個(gè)低阻抗的電阻。
變阻器能量取決于在相位相反時(shí)，形成的閉合-斷開循環(huán)。
因?yàn)楣?3不是氣密的，變阻器可被安放在介電氣體內(nèi)。
圖1的實(shí)施例里，變阻器在斷弧室里以一個(gè)氣密的絕緣錐部110與斷弧室氣體分開。這時(shí)變阻器安放在大氣壓下的干空氣中。
這種布局具有優(yōu)點(diǎn)，使得有可能在不需抽空斷弧室中的六氟化硫，而在其存在的壓力下來更換變阻器。
圖2至圖4，表示本發(fā)明的插入機(jī)構(gòu)的可用性，特別是當(dāng)斷路器具有較短的距離d2時(shí)。
上述所描述的管狀電極105，現(xiàn)在被一個(gè)繞著管10和10A平滑地滑動(dòng)的管狀電極205所代替。在第一端，管205帶著一個(gè)與環(huán)102之間建立電的接觸的凸出部分205A。而在它的相對(duì)端有一個(gè)凸緣205B構(gòu)成彈簧203第一端的支承點(diǎn)。該彈簧裝在其一端固定在管10上的金屬管件204中，且此管件的另一端上有一個(gè)凸緣206。彈簧203的第二端支承在凸緣206上。管件204與管件205的凸緣205B接觸。與該凸緣比鄰沖著它的另一端，管件204帶有小孔204A，其作用將在下面講述。管10上也有小孔10B，開在管件204的固定裝置附近。
當(dāng)斷路器在嚙合位置時(shí)(圖2)，彈簧203在松弛狀態(tài)，而電極205處在低位。電極102與管204接觸，噴氣活塞13處在低位。
在斷路器斷開期間(圖3)，管10向圖中下方移動(dòng)，噴氣容積V1中的氣體被壓縮，通過小孔10B向凸緣205A施加壓力，由此引起電極205頂著彈簧203向相反方向移動(dòng)，環(huán)203被壓縮。動(dòng)觸頭朝著斷開位置加速也促使電極205位移?？?04A用于將氣體從管204和205之間容積抽出，這樣，使它有可能避免過大地增加驅(qū)動(dòng)能量。借助于電極205的這樣與動(dòng)裝置相反方向的運(yùn)動(dòng)，變阻器插入足夠的持續(xù)時(shí)間，電極102開始與管204有電氣接觸，而后與凸出部分205A接觸。
在斷路器完全斷開后(圖4)，活塞13已經(jīng)移過了孔10B。作用在凸緣205B上的過量的壓力就消失了，彈簧203膨脹，使電極205返回到初始的位置上，因而使它才有可能維持足夠的絕緣距離。
在閉合的時(shí)候，電極205被活動(dòng)接頭的加速和在容積V1中建立的空吸而頂著凸緣206受壓。
在某些情況下，把電極205做成金屬棒狀在粘到管10上小直徑的管腔中滑動(dòng)，這樣做法是有其優(yōu)點(diǎn)的。這種布局有可能使在小電極205下面的有一個(gè)被壓縮氣體空間。
圖2到4的布局，使它有可能以對(duì)已有的斷路器進(jìn)行最小的改動(dòng)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，既始在斷路器中的觸頭在斷開的位置上距離很小時(shí)也能實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明可用于高壓斷路器，常規(guī)斷路器和金屬殼斷路器。
權(quán)利要求
1.一種用具有良好介電特性氣體絕緣的高壓斷路器，該斷路器每相至少包括一個(gè)斷弧室，每個(gè)斷弧室里有一固定的主觸頭與第一電流端子相連，以及一個(gè)活動(dòng)主觸頭，該活動(dòng)主觸頭與第二電流端子電氣連接，并構(gòu)成活動(dòng)裝置一部分，該活動(dòng)裝置與一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連；每一斷弧室還包括著一個(gè)變阻器與其主觸頭布置對(duì)準(zhǔn)，且在斷路器斷開和關(guān)閉期間由兩個(gè)部置在外面環(huán)繞著主觸頭(3、9)的電極把它插入；一個(gè)第一電極在電氣上和機(jī)械上都與上述變阻器相連；第二電極被連接在活動(dòng)裝置上并且與活動(dòng)主觸頭電氣相連；此斷路器的特征在于；第二電極(205)相對(duì)于活動(dòng)裝置為半活動(dòng)的，而且在斷路器以活動(dòng)裝置相反方向斷開期間，可以更換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的斷路器，其特征在于上述第二電極(205)的運(yùn)動(dòng)是由斷路器的噴氣氣體壓縮來驅(qū)動(dòng)的，上述第二電極在斷路器斷開操作終點(diǎn)借助彈簧(203)返回其原始位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所描述的斷路器，其特征在于當(dāng)斷路器在釋放位置時(shí)，變阻器可以耐受不超過斷弧室上所加電壓的30%的電。
4.由權(quán)利要求1到3所述的斷路器，其特征在于變阻器(20)被封閉在一殼體中，此殼體中充有良好介電特性的帶壓力的氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所描述的斷路器，其特征在于變阻器(20)被封閉在充有大氣壓力下干空氣的殼體中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5任一項(xiàng)所描述的斷路器，其特征在于于變阻器(20)串聯(lián)著一個(gè)低阻值的電阻(20A)。
全文摘要
一個(gè)具有變阻器(20)的六氟化硫斷路器，該變阻器與斷弧室布置對(duì)準(zhǔn)。其特征在于，斷開和閉合時(shí)，變阻器(20)的插入是由兩個(gè)在外邊繞著主觸頭的兩個(gè)電極(100、105)與其同軸移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。
文檔編號(hào)H01H33/16GK1057362SQ9110343
公開日1991年12月25日 申請(qǐng)日期1991年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月14日
發(fā)明者范·多安潘, 埃德蒙德·蒂利葉, 約瑟夫·馬丁 申請(qǐng)人:Gec阿爾斯托姆有限公司