專利名稱：具有氣體絕緣和氣動操作機構(gòu)的高壓斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體絕緣的高壓斷路器或開關(guān)，它包括充有一定壓力的絕緣氣體，并充有高絕緣強度，特別是六氟化硫(SF6)氣體的第一密封隔室，并且至少裝有一個具有一對分?jǐn)嘤|頭的開斷電極，一個在觸頭分?jǐn)鄷r反應(yīng)靈敏的滅弧裝置，以及一個連接到分閘和合閘操作機構(gòu)的操作連桿。
通過壓縮SF6氣體實現(xiàn)氣吹的高壓斷路器，通常采用一個安裝在斷路器支持絕緣體底座上的液壓操作機構(gòu)，同時還包括連接到運動組件的絕緣操作連桿的液壓傳動裝置。除了傳動裝置以外，液壓機構(gòu)包括儲存承壓油的油箱，以及通過多個高氣壓導(dǎo)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(gòu)液壓回路的嚴(yán)密性必須予以監(jiān)控，同時還要監(jiān)控電極的絕緣氣體。這樣的斷路器的制造和維護費用是很高的。
本發(fā)明的目地在于簡化高壓斷路器的操作。
本發(fā)明的斷路器，其特征是，操作機構(gòu)安裝在限定與第一隔室并置的第二隔室的密封外殼內(nèi)，并且包括一個氣動傳動裝置，它的運動活塞根據(jù)每次合閘或分閘的操作由充在第一隔室內(nèi)的承壓SF6氣體驅(qū)動;第二低氣壓隔室，它在活塞合閘或分閘行程終結(jié)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于第二隔室的分配裝置一起工作，使充在第一隔室內(nèi)的承壓氣體注入傳動裝置，反之當(dāng)承壓氣體的注入中斷時，使傳動裝置與第二隔室聯(lián)通。
利用氣動傳動機構(gòu)進行斷路器的合閘和/或分閘操作需要第一隔室內(nèi)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，這就簡化了制造工藝并且降低了斷路器的費用。
當(dāng)觸頭分?jǐn)鄷r，由于電弧的出現(xiàn)，在第一隔室內(nèi)的SF6氣壓增量也有助于對傳動裝置補給氣體，以便使斷路器連續(xù)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，通過位于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(jù)本發(fā)明的設(shè)計，兩個開口的注入斷面是由對第一隔室內(nèi)承壓氣體的溫度變化敏感的控制裝置所控制。當(dāng)相應(yīng)的注入孔開啟時，傳動裝置中的有效氣壓就可以調(diào)節(jié)到預(yù)置的閾值。這就使氣動傳動裝置的驅(qū)動力很容易適應(yīng)于任何環(huán)境條件。
密封外殼裝有一個氣壓開關(guān)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(dǎo)管連接到第一隔室的排氣孔，所述氣壓開關(guān)用來測量第一和第二隔室之間的氣體壓差值，以便根據(jù)操作機構(gòu)的各合閘和分閘操動情況使第一隔室補充加壓到它的設(shè)定值。
全部SF6斷路器的操作和監(jiān)控裝置均安置在第二低壓隔室內(nèi)，它同第一高壓隔室形成一個緊密的自給結(jié)構(gòu)。
其它優(yōu)點和特性將從本發(fā)明舉例的實施例的下列說明中變得更加清楚、明顯;本發(fā)明的實施例僅給出一個非限定性的實例，并在附圖中加以描繪，其中

圖1是裝有本發(fā)明設(shè)計的操作機構(gòu)的氣吹斷路器的略圖;
圖2是出圖1中機構(gòu)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(gòu)的第一分配系統(tǒng)的放大剖視圖;
圖5和6是出圖2中機構(gòu)分別在斷路器分閘行程期間和分閘行程終結(jié)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(jié)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(guān)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(nèi)。兩個絕緣體14，16都是圓柱形的，同時它們的內(nèi)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桿26驅(qū)動的動觸頭24，以及當(dāng)觸頭22，24分?jǐn)鄷r一個反應(yīng)靈敏的滅弧裝置28。
滅弧裝置28包括，例如，借助于活塞對SF6壓縮的氣吹室，以及當(dāng)操作連桿26在斷路器12的分?jǐn)嗪烷]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(yīng)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(zhuǎn)室。
操作連桿26的底端部29與裝在第二隔室32的氣動操作機構(gòu)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(nèi)，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(gòu)30由裝在第一隔室20中的承壓的SF6氣體驅(qū)動。第二密封隔室32起著接通壓力接近或小于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(jié)構(gòu)。
通過位于第一絕緣體14端面上并且分別與靜觸頭22和動觸頭24電氣連接的兩個連接端子36、38實現(xiàn)電極10的電氣連接。
除氣動操作機構(gòu)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(zhuǎn)向輪型的機械連接44相聯(lián)的輔助接觸裝置42。
在圖2到8中，氣動操作機構(gòu)30安置在第二隔室32的上部，并且包括一個雙重效應(yīng)的傳動裝置46，它的運動活塞48將電極10的操作桿26同軸地結(jié)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(tǒng)52，汽缸50對應(yīng)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(tǒng)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取決于分閘電磁鐵56是否在激勵狀態(tài)或非激勵狀態(tài)。與閥體72的兩個固定閥座68，70交替地協(xié)同工作。在圖4和5的激勵狀態(tài)下，分閘電磁鐵56被激勵，同時止回閥64從相應(yīng)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(guān)閉。在非激勵狀態(tài)下，完成排出孔76的打開和注入孔74的關(guān)閉的同時，電磁鐵56不再供電(圖6)。閥體安裝在緊靠環(huán)形板35的內(nèi)部。
第二閥門60(圖7和8)的結(jié)構(gòu)是相同的，但它的結(jié)構(gòu)相對于第一閥門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(yīng)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(tài)下，注入孔82打開，而排出孔84則關(guān)閉。在圖8中非激勵狀態(tài)下，相當(dāng)于對合閘電磁鐵62中斷供電，注入孔82關(guān)閉，而排出孔84則打開。
通過與第一隔室20聯(lián)通并且位于隔板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，并且定位在靠近第一注入孔74的地方。用于合閘控制的另一開口92，通過連接導(dǎo)管96與第二注入孔82聯(lián)通。
根據(jù)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(xié)同工作。控制裝置98包括旋轉(zhuǎn)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(shè)置在第一隔室20內(nèi)，而彈簧101是螺旋形的，它安裝在鈕100的心軸103上，并且它的變形反映出溫度變化，使鈕100完成預(yù)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(jù)斷路器所處的環(huán)境調(diào)節(jié)到預(yù)置的閾值。開口92的總截面小于另外開口94的總截面以便依靠合閘或分閘控制的型式調(diào)節(jié)傳動裝置46的驅(qū)動力。
與開口92相反，導(dǎo)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采集裝在第二隔室32中的低氣壓氣體，通過由壓力開關(guān)116(圖6)控制的接點114，壓縮機40就開始啟動。壓力開關(guān)116裝在外殼34內(nèi)，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后，在第一隔室20中氣壓降低值由壓力開關(guān)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，然后經(jīng)過管道106、導(dǎo)管96和開口92排到第一隔室20。當(dāng)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(guān)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后，壓縮機40自動地完成第一隔室20的重新加壓。
機械轉(zhuǎn)向輪連接44包括聯(lián)接到活塞桿48的越過死點的連桿系統(tǒng)118，以及一個壓縮彈簧120，它插在第二分配系統(tǒng)58的閥門60的固定閥體90和連桿系統(tǒng)118的頂軸之間。輔助接觸裝置42機械地連接到連桿系統(tǒng)118的主軸122上，并且包括指示斷路器12的開斷或閉合狀態(tài)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(gòu)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(tǒng)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(cè)，打開第一注入孔74，同時關(guān)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(jīng)分?jǐn)嘀?，電弧在第一隔?0中產(chǎn)生的氣壓增量在繼續(xù)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(cè)，并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(jīng)過排出孔76排到低壓狀態(tài)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(chǎn)生一個附加到氣動操動機構(gòu)30動作上的附加力，并且在電磁鐵56已經(jīng)斷電之后，使觸頭22、24保持在開斷狀態(tài)。斷路器12的開斷狀態(tài)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(tǒng)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(lián)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(chǎn)生的。第二閥門60運動到左側(cè)，使第二注入孔82打開，并使第二排出孔84關(guān)閉。來自第一隔室20的高壓SF6氣體，經(jīng)過開口92、導(dǎo)管96和注入孔82將傳動裝置46的下流容積充滿，并且將運動活塞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(cè)，同時關(guān)閉第二注入孔82并打開第二排出孔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(lián)通。觸頭22、24于是處在閉合狀態(tài)，并且在與操作連桿26可靠地相聯(lián)的機械連接44的死點已經(jīng)越過之后保持在這種狀態(tài)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(tài)。
監(jiān)視SF6氣體壓力根據(jù)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(yīng)的注入孔74、82已經(jīng)打開的情況下能夠很容易調(diào)節(jié)到設(shè)定的閾值。
在斷路器12通過由導(dǎo)管96連接到與開口92相聯(lián)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(jù)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(guān)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，并且經(jīng)壓縮后將其排到第一隔室20。一旦在隔室20中的氣壓達到設(shè)定值(6巴)壓縮機40就自動地停止工作。于是機構(gòu)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(jiān)控組件均安置在外殼34內(nèi)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(jié)構(gòu)。
根據(jù)另一實施例(未示出)，在圖1到7中的傳動裝置46的雙效應(yīng)活塞48可以用差動活塞傳動裝置代替?？捎萌魏纹渌慕^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(fā)明自然可以用于金屬包殼的斷路器。
權(quán)利要求
1.一種高電壓氣體絕緣的斷路器或開關(guān)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，并且至少裝有帶一對分?jǐn)嘤|頭22、24的開斷電極10；一個當(dāng)觸頭22、24發(fā)生分?jǐn)鄷r反應(yīng)靈敏的滅弧裝置28；以及一個聯(lián)接到分閘和合閘操作機構(gòu)30的操作連桿26；其特征在于，操作動機構(gòu)30安裝在限定與第一隔室20并置的第二隔室32的密封外殼34內(nèi)，同時包括一個氣動傳動裝置46，它的運動活塞48根據(jù)每次合閘和分閘操作是由容納在第一隔室20內(nèi)的承壓SF6氣體驅(qū)動的；第二低壓隔室32，它在活塞48合閘和分閘行程終結(jié)時對從傳動裝置46排出的氣體的膨脹量起作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的斷路器，其特征在于，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，使容納于第一隔室20中的承壓氣體注入到傳動裝置46，并且反過來，在承壓氣體中斷注入時使傳動裝置46與第二隔室32相聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的斷路器，其特征在于，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;并且還在于，承壓氣體從第一隔室20經(jīng)過兩個位于第一和第二隔室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(jù)權(quán)利要求3的斷路器，其特征在于，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，并且當(dāng)相應(yīng)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(diào)節(jié)到設(shè)定閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的斷路器，其特征在于，控制裝置98包括配備有與兩個開口92、94交錯重疊協(xié)同工作的兩個操作耳柄102，104的旋轉(zhuǎn)鈕100，以及反應(yīng)所述承壓氣體溫度變化而發(fā)生應(yīng)變的雙金屬彈簧101。
6.根據(jù)權(quán)利要求3到5其中之一的斷路器，其特征在于，使氣動傳動裝置46的運動活塞48在第二隔室32中聯(lián)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(jié)時產(chǎn)生一個附加到操作機構(gòu)30的附加力以便在分閘或合閘電磁鐵56、62已經(jīng)斷電后保持?jǐn)嗦菲?2處于開斷或閉合狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的斷路器，其特征在于，機械連接44與輔助接觸裝置42相聯(lián)，以便指示斷路器12的狀態(tài)以及在活塞48行程終結(jié)時中斷分閘56或合閘62電磁鐵的供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中之一的斷路器，其特征在于，密封外殼34備有氣體灌注孔108，并且裝有一個壓力開關(guān)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(dǎo)管106、96連接到第一隔室20的排放孔110，所述氣壓開關(guān)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(jù)操作機構(gòu)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(shè)定值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中之一的斷路器，其特征在于，滅弧裝置28與第一隔室20連通，在觸頭22、24已經(jīng)分離之后，致使弧壓有助于對氣動傳動裝置46補給氣體，以便于斷路器連續(xù)分?jǐn)唷?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求8的斷路器，其特征在于，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(nèi)，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
高壓斷路器裝于充有承壓的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(yōu)先權(quán)日1990年6月26日
發(fā)明者馬里奧·利桑德林 申請人:梅蘭日蘭公司