帶限流器的大功率開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種帶有限流器的大功率開關(guān)，包括由空心管狀主導(dǎo)體、內(nèi)外連接體、靜主觸頭和環(huán)狀動(dòng)主觸頭等組成的主導(dǎo)電回路，以及由具有滅弧功能的開斷裝置與限流器等組成的滅弧支路。滅弧支路與主導(dǎo)電回路之間是并聯(lián)關(guān)系。限流器作為開關(guān)組成元件位于主導(dǎo)體之內(nèi)。當(dāng)開關(guān)開斷短路電流時(shí)，主導(dǎo)電回路先斷開，電流轉(zhuǎn)移至滅弧支路，限流器將短路電流限制在開斷裝置的開斷容量之內(nèi)，使開斷裝置能夠在不增加尺寸體積和設(shè)計(jì)復(fù)雜程度的基礎(chǔ)上開斷更高數(shù)值短路電流，將開關(guān)的設(shè)計(jì)和制造成本控制在更加合理的范圍內(nèi)，提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】帶限流器的大功率開關(guān)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及電氣開關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及大功率開關(guān)的設(shè)計(jì)和制造。
【【背景技術(shù)】】
[0002]目前大功率開關(guān)(如發(fā)電機(jī)斷路器)普遍采用載流回路和滅弧支路并聯(lián)的設(shè)計(jì)，通過具有較大導(dǎo)流截面和散熱面積的載流回路承載額定負(fù)荷電流，由滅弧支路中的滅弧室開斷額定短路電流。當(dāng)短路電流峰值很高時(shí)，滅弧室內(nèi)觸頭分離時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)電流電弧會燒損觸頭，電流過零后，觸頭之間的等離子體又具有很高的濃度和溫度，導(dǎo)致觸頭之間熱擊穿，使滅弧室內(nèi)重新燃弧，造成開斷短路電流失敗。如果僅靠增大滅弧室的尺寸或增大吹弧氣室體積的方法提高滅弧室的開斷能力，又會增加整個(gè)開關(guān)的重量、增加成本、加重操動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)擔(dān)等。同時(shí)，對于這一類開關(guān)，重新開發(fā)新的更大開斷容量的滅弧室會帶來很高的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和開發(fā)費(fèi)用，并需要較長的開發(fā)時(shí)間，若需求量不大，則會帶來很高的成本壓力，達(dá)不到很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種帶有限流器的大功率開關(guān)，通過在滅弧支路中整合限流器的方式，使開關(guān)具備開斷更高數(shù)值短路電流的能力。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的大功率開關(guān)包括管狀第一和第二主導(dǎo)體、第一和第二外連接體、第一和第二內(nèi)連接體、第一和第二靜主觸頭、環(huán)狀動(dòng)主觸頭、環(huán)狀第一和第二絕緣體、具有滅弧功能的開斷裝置、限流器以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述第一主導(dǎo)體、第一外連接體、第一靜主觸頭、環(huán)狀動(dòng)主觸頭、第二靜主觸頭，第二外連接體以及第二主導(dǎo)體依次串聯(lián)連接組成開關(guān)的主導(dǎo)電回路，動(dòng)主觸頭同時(shí)與具有分合閘功能的操動(dòng)機(jī)構(gòu)相連；具有滅弧功能的開斷裝置和限流器串聯(lián)組成開關(guān)的滅弧支路，開斷裝置同時(shí)與具有分合閘功能的操動(dòng)機(jī)構(gòu)相連；滅弧支路與主導(dǎo)電回路并聯(lián)連接。
[0005]所述第一和第二主導(dǎo)體為空心式結(jié)構(gòu)且同軸布置；所述限流器作為開關(guān)滅弧支路的組成部分與開斷裝置一起安置于第一主導(dǎo)體的內(nèi)部，該限流器可以是但不限于電抗器、電阻器、超導(dǎo)限流器。
[0006]所述開斷裝置位于限流器外部空間或者部分或全部伸入限流器空腔內(nèi)。
[0007]所述限流器的一端和第一主導(dǎo)體連接，另外一端和開斷裝置連接，并且限流器沿第一主導(dǎo)體的軸線放置。
[0008]所述限流器與開斷裝置相連的一端與主導(dǎo)體及內(nèi)連接體之間具有足夠的絕緣水平，它可以通過氣體間隙建立，也可通過絕緣體阻隔建立，即具備足夠的耐電壓能力而不會發(fā)生擊穿。
[0009]所述主導(dǎo)電回路的阻值小于滅弧支路的阻值。
[0010]所述第一外連接體和第一內(nèi)連接體相連,第二外連接體和第二內(nèi)連接體相連；第一外連接體和第二外連接體通過第一絕緣體連接，第一內(nèi)連接體和第二內(nèi)連接體通過第二絕緣體連接。第一和第二外連接體、第一和第二內(nèi)連接體以及第一和第二絕緣體共同圍成空腔。所述第一和第二靜主觸頭和動(dòng)主觸頭位于該空腔內(nèi)。
[0011]另一種設(shè)計(jì)中，所述第一外連接體和第二外連接體通過第一絕緣體連接，第一外連接體又通過第二絕緣體和第一內(nèi)連接體相連，第一內(nèi)連接體的另一端與開斷裝置連接；第二外連接體直接和第二內(nèi)連接體相連，第二內(nèi)連接體的另一端與開斷裝置連接。第一和第二外連接體、第一和第二內(nèi)連接體以及第一和第二絕緣體共同圍成一個(gè)大的空腔，所述第一和第二靜主觸頭、動(dòng)主觸頭以及開斷裝置都位于該空腔內(nèi)。
[0012]所述第一靜主觸頭和第二靜主觸頭分別設(shè)置在第一外連接體和第二外連接體上，動(dòng)主觸頭跨接在第一靜主觸頭和第二靜主觸頭之間。
[0013]當(dāng)由所述第一和第二外連接體、第一和第二內(nèi)連接體以及第一和第二絕緣體共同圍成的空腔為密閉腔體時(shí)，其內(nèi)部充入絕緣氣體sf6。
[0014]所述第一和第二靜主觸頭與動(dòng)主觸頭一起構(gòu)成了主導(dǎo)電回路開關(guān)，此主導(dǎo)電回路開關(guān)具備一定的耐電弧燒蝕能力和熄滅電弧能力。
[0015]所述開斷裝置采用真空滅弧室或者氣吹滅弧室，在開斷裝置采用真空滅弧室的情況下，驅(qū)動(dòng)開斷裝置的操動(dòng)機(jī)構(gòu)選用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)或者具有選相功能的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果:
[0017]本發(fā)明所述的大功率開關(guān)由主導(dǎo)電回路與滅弧支路并聯(lián)而成，具有承載大電流及開斷高數(shù)值短路電流的能力。其中滅弧支路通過串聯(lián)限流器的方式，增加了短路阻抗，限制了滅弧支路中短路電流的數(shù)值，降低了電弧燃燒時(shí)釋放的能量，極大地減輕了開斷裝置的負(fù)擔(dān)，提高了開斷成功率。
[0018]由于串聯(lián)限流器的加入，短路電流受到抑制，開斷裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)與體積尺寸可控制在更加合理的范圍內(nèi)，降低了設(shè)計(jì)和制造的成本，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益；串聯(lián)限流器被整合進(jìn)滅弧支路內(nèi)，與開關(guān)合為一體，也增加了整個(gè)開關(guān)的集成度。
[0019]此外，若滅弧支路的開斷裝置采用真空滅弧室，可減少SF6氣體的用量，有利于環(huán)保；再配以永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)滅弧室的選相分合閘，從而縮短燃弧時(shí)間，既有利于開斷又減少了電弧對觸頭的燒損，延長了開斷裝置的壽命。
[0020]本技術(shù)方案，在成熟開斷裝置的基礎(chǔ)上，通過在滅弧支路串聯(lián)限流器的方法，可較快地、在花費(fèi)較少的條件下實(shí)現(xiàn)提高短路電流開斷能力的要求。本方案在采用成熟滅弧室和操動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，在可靠性指標(biāo)上有優(yōu)勢。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0021]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，限流器的左端(a)和第一主導(dǎo)體連接，右端(b)和開斷裝置連接；
[0022]圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，限流器的左端(a)和開斷裝置連接，右端(b)和第一主導(dǎo)體連接。
[0023]圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，動(dòng)、靜主觸頭與開斷裝置位于同一腔體之內(nèi)。
[0024]其中:1、2分別為第一和第二主導(dǎo)體，3和3'分別為第一和第二靜主觸頭、4為環(huán)狀動(dòng)主觸頭、5為具有滅弧功能的開斷裝置、6為限流器、7和7'分別為第一和第二絕緣體，8為操動(dòng)機(jī)構(gòu),9和10分別為第一和第二外連接體,9'和10'分別為第一和第二內(nèi)連接體?！尽揪唧w實(shí)施方式】】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0026]請參閱圖1、圖2和圖3。本發(fā)明所述的帶限流器的大功率開關(guān)，包括前后兩段用于承載負(fù)荷電流的第一和第二主導(dǎo)體1、2、第一和第二靜主觸頭3、3'、動(dòng)主觸頭4、第一和第二外連接體9、10、第一和第二內(nèi)連接體9'、10'、具有滅弧功能的開斷裝置5、限流器6、第一和第二絕緣體7、7'以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)8。
[0027]所述第一主導(dǎo)體I和第二主導(dǎo)體2同軸布置。第一主導(dǎo)體1、第一外連接體9、第一靜主觸頭3、動(dòng)主觸頭4、第二靜主觸頭3，、第二外連接體10和第二主導(dǎo)體2依次連接形成主導(dǎo)電回路，用于在正常工作時(shí)導(dǎo)通負(fù)荷電流。
[0028]所述第一和第二靜主觸頭3、3^與動(dòng)主觸頭4 一起構(gòu)成了主導(dǎo)電回路開關(guān)，此主導(dǎo)電回路開關(guān)具備一定的耐電弧燒蝕能力和熄滅電弧能力。
[0029]第一和第二實(shí)施例中，所述第一外連接體9和第一內(nèi)連接體9'相連，第二外連接體10和第二內(nèi)連接體10'相連；第一外連接體9和第二外連接體10通過第一絕緣體7連接，第一內(nèi)連接體9,和第二內(nèi)連接體10'通過第二絕緣體7,連接。第一和第二外連接體9、10、第一和第二內(nèi)連接體9'、10'以及第一和第二絕緣體7、7'共同圍成空腔，所述第一和第二靜主觸頭3、3'和動(dòng)主觸頭4位于該空腔內(nèi)。
[0030]當(dāng)由所述第一和第二外連接體9、9'、第一和第二內(nèi)連接體10、10'以及第一和第二絕緣體1、V共同圍成的空腔為密閉腔體時(shí)，其內(nèi)部充入絕緣氣體，如SF6。
[0031]所述開斷裝置5可以位于限流器外部空間，也可以部分或全部伸入限流器6空腔內(nèi)以使開關(guān)結(jié)構(gòu)更緊湊。
[0032]第三實(shí)施例中，所述第一外連接體9和第二外連接體10通過第一絕緣體7連接，第一外連接體9又通過第二絕緣體7'和第一內(nèi)連接體9'相連，第一內(nèi)連接體9'的另一端與開斷裝置5的靜側(cè)連接；第二外連接體10直接和第二內(nèi)連接體10'相連，第二內(nèi)連接體10'的另一端與開斷裝置5的動(dòng)側(cè)連接。第一和第二外連接體9、10、第一和第二內(nèi)連接體9'、10'以及第一和第二絕緣體7、7'共同圍成一個(gè)大的空腔，所述第一和第二靜主觸頭、動(dòng)主觸頭以及開斷裝置都位于該空腔內(nèi)。該空腔為密閉空腔，內(nèi)部充入絕緣氣體，如SF60
[0033]所述開斷裝置5和限流器6都位于主導(dǎo)體內(nèi)部，且與第一主導(dǎo)體I同軸布置。開斷裝置5與限流器6串聯(lián)形成的滅弧支路用于開斷、關(guān)合負(fù)荷電流與短路電流。
[0034]所述動(dòng)主觸頭4和并聯(lián)開斷裝置5可以由同一操動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，也可分別由不同的操動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。開關(guān)正常通流狀態(tài)下，主導(dǎo)電回路和滅弧支路均導(dǎo)通，由于主導(dǎo)電回路的阻值小于滅弧支路的阻值，所以電流主要流經(jīng)主導(dǎo)電回路。開關(guān)開斷過程中，先由動(dòng)主觸頭4動(dòng)作使主導(dǎo)電回路分?jǐn)啵闺娏鬓D(zhuǎn)移至滅弧支路上，因?yàn)闇缁≈反邢蘖髌鳎搪冯娏鲾?shù)值被限制在允許范圍內(nèi)，使開斷裝置5能夠順利開斷。開關(guān)關(guān)合電流過程正好相反，開斷裝置5中的觸頭先閉合，滅弧支路導(dǎo)通電流，隨后動(dòng)主觸頭4使主導(dǎo)電回路接通，電流轉(zhuǎn)移至電阻更小的主導(dǎo)電回路上。
【權(quán)利要求】
1.一種帶限流器的大功率開關(guān)，其特征在于:包括管狀第一和第二主導(dǎo)體(1、2)、第一和第二外連接體(9、10)、第一和第二內(nèi)連接體(9'、10')、第一和第二靜主觸頭(3、3')、動(dòng)主觸頭(4)、環(huán)狀第一和第二絕緣體(J、V );具有滅弧功能的開斷裝置(5)、限流器(6)以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)。所述第一主導(dǎo)體(I)、第一外連接體(9)、第一靜主觸頭(3)、動(dòng)主觸頭(4)、第二靜主觸頭(3')、第二外連接體(10)以及第二主導(dǎo)體(2)依次連接組成開關(guān)的主導(dǎo)電回路，動(dòng)主觸頭(4)同時(shí)與具有分合閘功能的操動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)相連；具有滅弧功能的開斷裝置(5)和限流器(6)串聯(lián)組成開關(guān)的滅弧支路，開斷裝置(5)同時(shí)與具有分合閘功能的操動(dòng)機(jī)構(gòu)相連；滅弧支路與主導(dǎo)電回路并聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述第一和第二主導(dǎo)體(1、2)為空心式結(jié)構(gòu)且同軸布置；所述限流器(6)作為開關(guān)滅弧支路的組成部分與開斷裝置(5) —起安置于第一主導(dǎo)體(I)的內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求1所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述開斷裝置(5)位于限流器(6)外部空間或者部分或全部伸入限流器(6)空腔內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述限流器(6)的一端和第一主導(dǎo)體(I)連接，另外一端和開斷裝置(5)連接，并且限流器(6)沿第一主導(dǎo)體(I)的軸線放置。
5.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述主導(dǎo)電回路的阻值小于滅弧支路的阻值。
6.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述第一外連接體(9)和第一內(nèi)連接體(9')相連，第二外連接體(10)和第二內(nèi)連接體(10')相連；第一外連接體(9)和第二外連接體(10)通過第一絕緣體(7)連接，第一內(nèi)連接體(9')和第二內(nèi)連接體(10')通過第二絕緣體(7')連接；第一和第二外連接體(9、10)、第一和第二內(nèi)連接體(9'、10')以及第一和第二絕緣體(7、7')共同圍成空腔；所述第一和第二靜主觸頭(3、3^ )和動(dòng)主觸頭(4)位于該空腔內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述第一外連接體(9)和第二外連接體(10)通過第一絕緣體(7)連接，第一外連接體(9)的另一端通過第二絕緣體(7')與第一內(nèi)連接體(9')連接，所述第一內(nèi)連接體(9')的另外一端與所述開斷裝置(5)的一側(cè)連接；所述第二外連接體(10)直接與第二內(nèi)連接體(10')連接，所述第二內(nèi)連接體(10')的另外一端與所述開斷裝置(5)的另一側(cè)連接；第一和第二外連接體(9、10)、第一和第二內(nèi)連接體(9'、10')以及第一和第二絕緣體(7、7')共同圍成空腔；所述第一和第二靜主觸頭(3、3')和動(dòng)主觸頭(4)以及開斷裝置(5)位于該空腔內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述第一靜主觸頭(3)和第二靜主觸頭(3')分別設(shè)置在第一外連接體(9)和第二外連接體(10)上，動(dòng)主觸頭(4)跨接在第一靜主觸頭(3)和第二靜主觸頭(3')之間。
9.如權(quán)利要求6或7所述的大功率開關(guān)，其特征在于:當(dāng)由所述第一和第二外連接體(9、9')、第一和第二內(nèi)連接體(10、10')以及第一和第二絕緣體(7、7')共同圍成的空腔為密閉腔體時(shí)，其內(nèi)部充入絕緣氣體。
10.如權(quán)利要求1至4所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述開斷裝置(5)采用真空滅弧室或者氣吹滅弧室，在開斷裝置(5)采用真空滅弧室的情況下，驅(qū)動(dòng)開斷裝置(5)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)選用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)或者具有選相功能的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【文檔編號】H01H33/664GK104269315SQ201410453010
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】張文兵, 趙培, 馬占峰, 嚴(yán)旭 申請人:中國西電電氣股份有限公司