[发明专利]一种气体绝缘交流高压断路器

说明书

技术领域

本发明涉及一种断路器，特别是一种气体绝缘交流高压断路器。

背景技术

高压断路器的作用是把电能从电网上取下来，然后对电能进行再次分配到 下一级的用电设备。所以为了电网和设备的安全，高压断路器要具有一定的开 断能力及能把预期短路电流开断以保护电网和用电设备的安全，同时，断路器 自身的外绝缘要高，否则，若断路器自身进线端若绝缘低发生短路，断路器本 身不能进行保护，只有跳闸，这样会造成大面积停电，将会造成很大的经济损 失，也会对电网造成极大的危险，为了避免造成上述危险，断路器除了要有极 大的开断能力外，还要有极好的外绝缘。

户内高压断路器不但要求结构紧凑、运行平稳、体积小、噪音小；而且要 求布置合理，带电元件电场分布均匀，方便柜体接线。

从断路器的发展过程来看，第一代断路器灭弧介质和外绝缘介质靠的是空 气，开关开断和绝缘能力都差。第二代是少油和多油断路器，开关开断能力有 所提高，绝缘也有所增强，但开关本体重，对开关的维护特别麻烦。第三代断 路器是SF₆断路器和真空断路器，这类开关灭弧靠SF₆和真空，开关开断能力高， 免维护，特别是前几年提倡的充气柜(GIS柜)，外绝缘也靠SF₆，由于SF₆气体绝 缘能力高，是空气的三倍，所以开关和柜体都可做到很小。

真空断路器采用真空灭弧室，以真空作为灭弧和绝缘介质，具有极高的真 空度。当动静触头在操动机构作用下带电分闸时，在触头间将会产生真空电弧， 同时，由于触头的特殊结构，在触头的间隙中也会产生适当的纵向磁场，促使 真空电弧保持为扩散型，并使电弧均匀分布在触头表面燃烧，维持低的电弧电 压，在电流自然过零时，残留的离子、电子和金属蒸汽在微秒数量级的时间内 就可复合或凝聚在触头表面和屏蔽罩上，灭弧室端口的绝强度很快被恢复，从 而电弧被熄灭达到分断的目的。由于采用纵向磁场控制真空电弧，所以真空断 路器具有强而有力的开断电流能力。

极柱为断路器的必要组成部分，极柱一般采用如下的结构：固封极柱至少 是由真空灭弧室、主导电回路、绝缘支撑有机组合而成；集成固封用的绝缘体 由环氧树脂采用APG工艺浇注而成。户内高压真空断路器采用固体绝缘结构， 将真空灭弧室、主导电回路、绝缘支撑等有机的组合成为一个集成固封极柱。 绝缘体由环氧树脂采用APG工艺浇注而成，集成固封极柱的设计彻底的避免了 灭弧室表面的粉性聚集，灭弧室设计成了外露式的结构，不仅保证了高可靠性， 而且实现了小型化与经济性。集成固封极柱能解决真空断路器的环境耐受问题， 其应用广泛。

以上均是关于断路器及其组成的发展现状，尽管操作和控制技术发展的比 较精密，然而真空断路器及包含真空断路器的开关柜等器件及组件，依然存在 着如下的不足：

(1)其整体结构多为正装式布置，即三相导电回路的布置方向与交流金属 封闭开关设备的正面成平行关系。在安装和运行时，不但占用很大的空间，还 要耗费大量的铜导体进行电气连接，造成交流封闭开关设备体积大、导电回路 长、连接点多、能源消耗大、制造成本高、运行可靠性差等问题。因此合理的 构成和开关柜的结构及功能区域划分，显得相当重要。断路器往往不是单独存 在的，如何将断路器与其他元器件合理布置，形成紧凑的、小型化的组合电器 值得思考。

(2)极柱是断路器的重要元件，其可靠性能直接影响断路器的效能，而目 前的极柱性能亟待加强。极柱的表面固化结构直接影响其性能，稀土改性的方 法能否用于极柱性能的提高，怎样的稀土改性处理可以较好的提升极柱及其固 封性能？都是值得研究的问题。

(3)在断路器及其存在的开关柜中，存在许多诸如分闸弹簧、拉簧、储能 弹簧等弹簧类器件，而这些弹簧中的一个一旦脱落，或者松弛，将会使与之结 合的器件的功能失灵，也会造成断路器的不稳定或失效，由此可见，如何有效 的监视、判断弹簧是否处于正常的工作状态是断路器使用中的不可忽视的问题。

(4)在开关柜中组装着诸多元器件，在这些元器件出厂安装或者维修组装 的过程中，均存在一个定位问题，如何设计一种简单的、高效的定位辅助用具， 使得上述安装或者组装变得得心应手。