[发明专利]一种具有外屏蔽结构的多节瓷壳型真空灭弧室

说明书

本发明公开了一种具有外屏蔽结构的多节瓷壳型真空灭弧室，包括真空灭弧室本体(1)和屏蔽结构(2)；真空灭弧室本体(1)具有多节瓷壳，相邻两节瓷壳之间设置有内屏蔽罩，每个内屏蔽罩根部的周向上均设置有向瓷壳外部突出的屏蔽结构(2)。本发明在没有显著增加真空灭弧室直径的情况下，通过在瓷壳与瓷壳间焊接内屏蔽罩的位置加装屏蔽结构，来达到均衡多重内屏蔽罩多节瓷壳结构的真空灭弧室外部电场的作用，从而减小三相交界点上的电场集中问题。

技术领域

本发明属于中高压真空开关领域，具体涉及一种具有外屏蔽结构的多节瓷壳型真空灭弧室。

背景技术

SF₆气体由于其优异的绝缘和灭弧性能，在电力系统中得到广泛的应用，但同时其作为高度稳定的强温室效应气体(其GWP值为23500、大气寿命3200年)，给人类的长期生存环境带来严重影响。限制或减少电力系统设备中SF₆气体的使用及排放势在必行。而真空灭弧室具有高绝缘性能和环境友好等特点，在中压领域(12～40.5kV)得到了广泛应用，被视为替代SF6气体开关在高压输电领域应用的重要选择之一。

一般情况下，真空灭弧室在使用时需置于充有一定气压气体的密闭气室内。当前真空灭弧室的应用范围正在不断地向高电压等级和小型化方向发展，这要求真空灭弧室具备更高的绝缘参数和更优的绝缘性能。高电压和小型化(如果没有高电压的要求，则真空灭弧室通常是一节瓷壳或玻璃壳体，便不存在多级内屏蔽的这种结构状态；如果没有小型化的要求，则多级内屏蔽可放置在瓷壳内部，不存在内屏蔽根部将瓷壳分节的情况，所以此处提出高电压和小型化的要求。)的真空灭弧室通常设置有多节瓷壳，并在瓷壳之间焊接有内屏蔽罩，以均衡真空灭弧室内部电场。试验研究表明，同一多节瓷壳真空灭弧室放置在内充绝缘气体的金属外壳中，相比放置在大气中或者内充绝缘气体的瓷质等绝缘材料外壳中，在灭弧室电极间施加相同的工频或雷电冲击电压，更容易发生瓷壳外和瓷壳内击穿。通过仿真计算分析了电场劣化原因并提出优化方法。金属外壳中真空灭弧室外部通常为气体绝缘介质，在气体、金属和陶瓷三相交界处的电场没有很好的分布，再者由于内屏蔽罩根部与两节瓷壳之间焊接后形成的凹槽结构导致楔形气隙的存在，会加剧凹槽部分的电场聚集，严重时会导致真空灭弧室绝缘被破坏，开关失效。随着真空灭弧室向高电压等级应用和小型化方向发展，要求真空灭弧室不仅具备良好的内部绝缘性能，也要求真空灭弧室具备更优的外部绝缘性能。

在多重内屏蔽罩及多节瓷结构的真空灭弧室多节瓷壳之间加增向外部突出的屏蔽结构，以均衡金属、陶瓷和气体三相界面处的电场分布，提高真空灭弧室整体绝缘性能。

当前，真空灭弧室的应用范围正在不断地向高电压等级和小型化方向发展，这要求真空灭弧室具备更高的绝缘参数和更优的绝缘性能。高电压等级的真空灭弧室通常设置有多节瓷壳，并在瓷壳之间焊接有内屏蔽罩，以均衡真空灭弧室内部电场，真空灭弧室内绝缘性能通常很好。但是真空灭弧室外部通常为空气或其他绝缘介质，在空气(或其他绝缘介质)、金属和陶瓷三相交界处的电场没有很好的分布，再者由于内屏蔽罩根部与两节瓷壳之间焊接后形成的凹槽结构导致楔形气隙的存在，会加剧凹槽部分的电场聚集，严重时会导致真空灭弧室外绝缘被破坏，开关失效。随着真空灭弧室向高电压等级应用和小型化方向发展，要求真空灭弧室不仅具备良好的内部绝缘性能，也要求真空灭弧室具备更优的外部绝缘性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有真空灭弧室绝缘性能不足的问题，提供了一种具有外屏蔽结构的多节瓷壳型真空灭弧室。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种具有外屏蔽结构的多节瓷壳型真空灭弧室，包括真空灭弧室本体和外屏蔽结构；

真空灭弧室本体内部设置有旋转轴对称结构的内屏蔽罩，内屏蔽罩的根部将旋转轴对称结构的瓷壳分割成三节及以上互不接触的部分，沿内屏蔽罩的根部向远离中心轴线O，并向周向突出的外屏蔽结构，该外屏蔽结构的根部与内屏蔽罩的根部固定连接。

本发明进一步的改进在于，外屏蔽结构为金属材质或者绝缘材质。