CN216773130U - 一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室 - Google Patents
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Abstract
一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室，包括动静触头端端盖、动静端屏蔽罩、动静导电杆、陶瓷外壳、动静触头、主屏蔽罩、波纹管、波纹管屏蔽罩、动静触头端弹簧组及其连接件、主屏蔽罩弹簧组、动静触头均压环、主屏蔽罩均压环、主屏蔽罩弹簧挡板。真空灭弧室闭合状态时，三个均压环在动触头端弹簧组压力下接触；分闸时，动触头均压环和主屏蔽罩均压环整体与静触头均压环分离；由于主屏蔽罩弹簧挡板的阻碍，动触头均压环与主屏蔽罩均压环继而分离。该结构将真空灭弧室由单断口开断转化为动触头均压环与主屏蔽罩均压环和主屏蔽罩均压环与静触头均压环的双断口开断，避免了单断口真空断路器开断重燃问题。
Description
技术领域
本实用新型属于真空灭弧室领域，具体涉及一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室。
背景技术
自20世纪20年代以来，真空断路器以其强大的开断能力、寿命期内免维护以及环境友好等优点，在中压配电领域逐步取代了油断路器和压缩空气断路器，并进一步取代了性能优越的SF6断路器。然而，在72kV、126kV及以上电压等级的输电系统中，由于真空开关技术存在一些瓶颈技术问题，使得SF6断路器仍然占据绝对主导地位。目前，全球每年使用的SF6气体中的80％用于电力开关设备，而SF6因非常强的温室气体效应被《京都议定书》列为限制使用的六种气体之一。寻求SF6技术的代替技术成为电力开关装备未来发展必须解决的问题之一。过去30年来，寻找代替SF6气体的研究工作一直没有停止，但由于作为开关绝缘和开断的气体介质要求十分苛刻，至今这项工作尚无理想结果。而与SF6断路器相比，真空断路器电寿命更长，操作功率更低，弧后介质恢复特性更优异，并且环境友好性无可比拟，从而寻求高电压等级的真空断路器以代替SF6断路器就成了开关技术发展中的必然选择和趋势。
真空断路器向输电等级发展主要采取两种技术路线：一种为发展高电压等级的单断口真空灭弧室；另一种为采用中压等级的双断口或多断口灭弧室进行串联。发展高电压等级的单断口灭弧室在技术上面临一系列巨大的挑战。提高真空间隙的绝缘击穿水平会遇到所谓的面积效应，即击穿电压在很大程度与触头结构以及触头表面状况有关，击穿电压Ub与触头开距d呈Ud＝And(a<1)的非线性关系，即灭弧室内绝缘水平随触头开距的增大呈饱和趋势，无法简单的增加开距提高击穿电压。相比之下，双断口或多断口串联技术相对同等级单断口技术各断口具有更小的开距，但多断口真空断路器的开发亦将面临各断口同步分合闸控制技术、动态均压以及可靠性技术的挑战。针对上述问题，本实用新型在单个真空灭弧室中通过触头与主屏蔽罩处的结构优化，将单断口开断转化为在一个真空灭弧室内的双断口开断，提高灭弧室的开断性能，使真空灭弧室向小型化、紧凑化推进。
发明内容
本实用新型针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提出一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室，其主要特征在于包括动静触头端端盖、动静端屏蔽罩、动静导电杆、陶瓷外壳、动静触头、主屏蔽罩、波纹管、波纹管屏蔽罩、动静触头端弹簧组及其连接件、主屏蔽罩弹簧组、动静触头均压环、主屏蔽罩均压环、主屏蔽罩弹簧挡板，在输电等级商用真空灭弧室如：126kV真空灭弧室的触头和主屏蔽罩处安装弹簧组和均压环，将真空灭弧室转化为“双断口”真空灭弧室。
进一步，弹簧采用合金钢材质弹簧，每个弹簧组由四个呈对称圆周阵列的弹簧组成，每个弹簧线圈数为5，弹簧丝的直径为3mm，弹簧一端固定在弹簧连接件或主屏蔽罩内壁上，一端与均压环相连，弹簧组的可压缩特性和弹簧斥力弹开实现均压环的接触与分离。
进一步，弹簧连接件为铜铬合金中空环，中空环内径与动静触头直径相等，内壁紧贴固定在动静触头外侧，厚度为10-15mm，高度为3-5mm，连接件末端连接悬挂弹簧组。
进一步，均压环采用铜材料，与相应的弹簧组连接，当动静触头处于闭合状态时，动触头端弹簧组推动动触头均压环接触主屏蔽罩均压环，并推动主屏蔽罩均压环一起接触静触头均压环，此时动静触头端弹簧组处于压缩状态，主屏蔽罩弹簧组处于拉伸状态。
进一步，主屏蔽罩弹簧挡板采用绝缘材料，位于主屏蔽罩弹簧下侧，长度略短于主屏蔽罩弹簧，当真空灭弧室分闸时，动触头导电杆带动动触头向下移动，由于重力和弹簧弹性斥力的作用，三个均压环相继分离，主屏蔽罩弹簧挡板防止主屏蔽罩弹簧上下摆动，使其在初始位置轻微摆动后保持静止，保证主屏蔽罩均压环在分闸时快速稳定。
进一步，真空灭弧室处于合闸导通状态时，动触头导电杆推动动触头端弹簧组向上推动动触头均压环、主屏蔽罩均压环和静触头均压环，使三个均压环接触导通；真空灭弧室分闸时，受静触头端弹簧组和主屏蔽罩弹簧组弹力和重力作用，动触头均压环和主屏蔽罩均压环整体与静触头均压环分离，主屏蔽罩均压环由于主屏蔽罩弹簧挡板阻碍与继续向下运动的动触头均压环分离，将单个真空灭弧室的单断口真空开断转化三个均压环间的双端口开断。
进一步，在具体实施例中，所述一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室开断时，静触头均压环、主屏蔽罩均压环、动触头均压环构成的双断口结构代替原真空灭弧室的静动触头的单断口结构。
本实用新型提出的通过动静触头弹簧组、主屏蔽罩弹簧组与动静触头均压环、主屏蔽罩均压环配合的在单个真空灭弧室内部实现双断口真空灭弧。该结构优势包括：①将单断口真空开断转化为双断口真空开断，提高了真空灭弧室的开断能力；②避免了单断口击穿电压与真空间隙长度间饱和效应的影响，使真空灭弧室体积更小；③提升单个真空灭弧室的电压等级，使真空灭弧室向更高电压等级发展。
附图说明
图1为本实用新型的一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室的主视图；
图2为本实用新型的一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室静触头均压环处横向截面图；
图3为本实用新型的一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室主屏蔽罩处横向截面图；
图4为本实用新型的一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室分闸过程各弹簧组状态与各均压环位置图。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施方式，但不限于这些实施例。
如附图1所示，该真空灭弧室包括：静触头端端盖(11)、动触头端端盖(12)、静端屏蔽罩(21)、动端屏蔽罩(22)、静端导电杆(31)、动端导电杆(32)、陶瓷外壳(4)、静触头(51)、动触头(52)、主屏蔽罩(6)、波纹管(7)、波纹管屏蔽罩(8)、静触头端弹簧连接件(91)、静触头端弹簧连接件(92)、静触头端弹簧组(101)、动触头端弹簧组(102)、主屏蔽罩弹簧组(103)、静触头均压环(111)、动触头均压环(112)、主屏蔽罩均压环(113)、主屏蔽罩弹簧挡板(12)。
弹簧采用合金钢材质弹簧，每个弹簧组由四个呈对称圆周阵列的弹簧组成如附图2所示，每个弹簧线圈数为5，弹簧丝的直径为3mm，弹簧一端固定在弹簧连接件(91，92)或主屏蔽罩(6)内壁上，一端与均压环相连。动静触头弹簧组(101，102)纵向放置，主屏蔽罩弹簧组(103)横向放置，弹簧组的可压缩特性和弹簧斥力弹开实现均压环的接触与分离。
如附图2所示，静触头端弹簧连接件(101)为铜铬合金中空环，中空环内径与静触头直径相等，内壁紧贴固定在静触头(51)外侧，厚度为10-15mm，高度为3-5mm，连接件末端连接悬挂弹簧组，动触头端弹簧连接件(102)末端连接支撑弹簧组。
均压环采用铜材料，静触头均压环(111)与静触头端弹簧组(101)相连接，动触头均压环(112)与动触头端弹簧组(102)相连接。主屏蔽罩均压环(113)与静触头端弹簧组(103)相连接如附图3所示，每个均压环连接的弹簧组由四个弹簧，弹簧稳定时均压环都保持水平状态。当动静触头处于闭合状态时，动触头端弹簧组推动动触头均压环接触主屏蔽罩均压环，并推动主屏蔽罩均压环一起接触静触头均压环，此时动静触头端弹簧组处于压缩状态，主屏蔽罩弹簧组处于拉伸状态。
主屏蔽罩弹簧挡板(12)采用耐高压绝缘材料如：20％高密度聚乙烯和80％低密度聚乙烯共混物，弹簧挡板位于主屏蔽罩弹簧下侧，长度略短于主屏蔽罩弹簧，宽度略宽于主屏蔽罩弹簧。当真空灭弧室分闸时，动触头导电杆带动动触头向下移动，由于重力和弹簧弹性斥力的作用，三个均压环相继分离，主屏蔽罩弹簧挡板防止主屏蔽罩弹簧上下摆动，使其在初始位置轻微摆动后保持静止，保证主屏蔽罩均压环在分闸时快速稳定。
一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室分闸过程不同时刻各弹簧组状态与各均压环位置如附图4所示。附图4(a)为真空灭弧室处于合闸闭合状态，动触头导电杆带动动触头向上移动，使得动触头均压环向上接触主屏蔽罩均压环，并带动主屏蔽罩均压环一起向上接触静触头均压环，使得三个均压环相继紧贴；当动静触头处于闭合导通状态时，动静触头端弹簧组处于压缩状态，主屏蔽罩弹簧组处于拉伸状态。真空灭弧室分闸开始时如附图4(b)所示，操动机构带动动触头导电杆向下移动，使动触头均压环和主屏蔽罩均压环向下移动，受弹力和重力的作用，动触头均压环和主屏蔽罩均压环整体分离静触头均压环。如附图4(c)主屏蔽罩弹簧收缩位移到水平位置即主屏蔽罩弹簧挡板处时，由于主屏蔽罩弹簧挡板的限制，主屏蔽罩弹簧在挡板处轻微摆动后保持静止，此时动触头均压环由动触头导电杆带动继续向下移动，动触头均压环与主屏蔽罩均压环分离。动触头导电杆停止动作时，各弹簧组和均压环位置如附图4(d)所示。真空灭弧室分闸时，该结构通过弹簧组和均压环之间的配合，将商用真空灭弧室的动静触头单断口真空灭弧转化为静触头均压环与主屏蔽罩均压环和主屏蔽罩均压环和动触头均压环的双断口真空灭弧。
如上所示，一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室通过弹簧组和均压环之间的配合，将商用真空灭弧室的动静触头单断口真空灭弧转化为静触头均压环与主屏蔽罩均压环和主屏蔽罩均压环和动触头均压环的双断口真空灭弧，提高了真空灭弧室的开断能力，避免单断口击穿电压与真空间隙长度间饱和效应的影响，使真空灭弧室体积更小，同时可使真空灭弧室向更高电压等级发展。
上述实施例和图例并非限定本实用新型的产品形态和样式，在任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室，其特征是具有动静端盖、动静端屏蔽罩、动静导电杆、陶瓷外壳、动静触头、主屏蔽罩、波纹管、波纹管屏蔽罩、动静触头端弹簧组及其连接件、主屏蔽罩弹簧组、动静触头均压环、主屏蔽罩均压环、主屏蔽罩弹簧挡板，在输电等级商用真空灭弧室如：126kV真空灭弧室的触头和主屏蔽罩处安装弹簧组和均压环，动静触头端弹簧组一端通过连接件连接固定于动静触头，一端连接均压环，主屏蔽罩弹簧组一端固定于主屏蔽罩内壁，一端连接主屏蔽罩均压环，将真空灭弧室转化为“双断口”真空灭弧室。
2.如权利要求1所述的一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室，其特征在于：弹簧采用合金钢材质弹簧，每个弹簧组由四个呈对称圆周阵列的弹簧组成，弹簧一端固定在弹簧连接件或主屏蔽罩内壁上，一端与均压环相连，弹簧组的可压缩特性和弹簧斥力弹开实现均压环的接触与分离。
3.如权利要求1所述的一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室，其特征在于：弹簧连接件为铜铬合金中空环，内壁紧贴固定在动静触头外侧，连接件末端连接弹簧组。
4.如权利要求1所述的一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室，其特征在于：均压环采用铜材料，与相应的弹簧组连接，当动静触头处于闭合状态时，动触头端弹簧组推动动触头均压环接触主屏蔽罩均压环，并推动主屏蔽罩均压环一起接触静触头均压环，此时动静触头端弹簧组处于压缩状态，主屏蔽罩弹簧组处于拉伸状态。
5.如权利要求1所述的一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室，其特征在于：主屏蔽罩弹簧挡板采用绝缘材料，位于主屏蔽罩弹簧下侧，长度略短于主屏蔽罩弹簧，当真空灭弧室分闸时，动触头导电杆带动动触头向下移动，由于重力和弹簧弹性斥力的作用，三个均压环相继分离，主屏蔽罩弹簧挡板防止主屏蔽罩弹簧上下摆动，使其在初始位置轻微摆动后保持静止，保证主屏蔽罩均压环在分闸时快速稳定。
6.如权利要求1所述的一种输电等级两间隙均压环结构的真空灭弧室，其特征在于：真空灭弧室处于合闸导通状态时，动触头导电杆推动动触头端弹簧组向上推动动触头均压环、主屏蔽罩均压环和静触头均压环，使三个均压环接触导通；真空灭弧室分闸时，受静触头端弹簧组和主屏蔽罩弹簧组弹力和重力作用，动触头均压环和主屏蔽罩均压环整体与静触头均压环分离，主屏蔽罩均压环由于主屏蔽罩弹簧挡板阻碍与继续向下运动的动触头均压环分离，将单个真空灭弧室的单断口真空开断转化三个均压环间的双端口开断。
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