[发明专利]一种带屏蔽功能的气流控制元件

说明书

本发明公开了一种带屏蔽功能的气流控制元件，一种结构为由聚四氟乙烯材料烧制的基体和内部埋置的屏蔽元件组成，基体为环形结构，具有流线型外表面，基体顶部为喉部区域；另一种结构为由铝材或铜材或钢材制作的屏蔽基体叠加外表面喷涂的耐电弧燃烧的涂层组成，屏蔽基体顶部为喉部区域。本发明在控制气流的同时具有屏蔽功能，实现了断路器开断大电流过程中对SF6高压力气流的引导和控制，对瞬态恢复电压下最大场强的控制，解决了高压断路器对大电流开断性能和瞬态恢复电压下的电场强度控制需求；有效改善了动静触头在瞬态恢复电压下的电场分布，降低了断路器开断大电流的难度。

技术领域

本发明涉及一种带屏蔽功能的气流控制元件，属于高压电力设备技术领域。

背景技术

高压断路器是保证电力系统安全运行的重要设备，其作用用于开断电路正常负载电流和短路故障电流。当短路开断电流高达50kA、63kA、80kA、100kA或120kA时，对断路器来讲开断任务非常艰巨。

断路器开断过程如图1所示。图1a)，断路器灭弧室处于合闸位置，正常的负载电流或短路故障电流在动主触头4和静主触头1形成的电联接、动弧触头3和静弧触头2形成的电联接上流动。图1b)，断路器灭弧室在操动机构(本专利未表达)的带动下进行开断运动，压气室5中的SF6气体通过活塞6被压缩，动主触头4和静主触头1刚刚分离，动主触头4和静主触头1形成的电联接断开，电流仅在动弧触头3和静弧触头2形成的电联接上流动。图1c)，动弧触头3和静弧触头2分开，在分开的动弧触头3和静弧触头2之间产生电弧，电弧加热压气室5内的SF6气体，同时受到压气室5内高压力SF6气体的吹拂；为形成有效吹弧，动弧触头3和静弧触头2之间设置有气流控制元件。电弧电流过零，电弧电流在高压力SF6气体通过气流控制元件实现的强烈吹拂下熄灭，弧隙恢复它的介电强度，瞬态恢复电压施加在动静触头之间；如果弧隙间的介质绝缘强度高于断路器在瞬态恢复电压下的电场强度，开断成功，否则开断失败。图1d)，断路器处于分闸位置。

在断路器开断过程中，动静触头在瞬态恢复电压下的电场分布对其开断成功与否影响巨大。动静触头在瞬态恢复电压下的电场强度一方面取决于瞬态恢复电压，另一方面取决于其绝缘结构，尤其取决于动静弧触头形状。静弧触头一般设计为球头圆柱形状，动弧触头一般设计为自力型瓣状结构。目前的自力型触头由多瓣触指组成，相邻瓣触指之间有1mm左右间隙，1mm左右的开瓣结构恶化了其绝缘结构，造成短路电流开断困难。目前的气流控制元件不具有屏蔽功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前的气流控制元件不具有屏蔽功能。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供了一种带屏蔽功能的气流控制元件，设在断路器的动弧触头和静弧触头之间，其特征在于，包括：

基体，所述基体为顶端外圆直径小于底端外圆直径的环形结构，基体具有流线型外表面，所述环形结构顶端的内圆直径小于底端的内圆直径，环形结构内部呈台阶状，环形结构的顶部为内圆直径较其他部位内圆直径小的喉部区域，所述基体由聚四氟乙烯材料烧制而成；

屏蔽元件，所述屏蔽元件在基体内部绕圈埋置。

优选地，所述流线型外表面采用与竖直线夹角为4～5°的斜线流线型设计。

优选地，所述流线型外表面的端部采用圆弧圆滑过渡。

优选地，所述喉部区域的直径为30～35mm。

优选地，所述屏蔽元件的横截面直径在6～10mm之间。

优选地，所述屏蔽元件为实心的棒材或空心的管材。

优选地，所述屏蔽元件采用铝材或铜材或钢材制作而成。