[发明专利]带限流器的大功率开关

说明书

【技术领域】

本发明涉及电气开关技术领域，特别涉及大功率开关的设计和制造。

【背景技术】

目前大功率开关(如发电机断路器)普遍采用载流回路和灭弧支路并联的设计，通过具有较大导流截面和散热面积的载流回路承载额定负荷电流，由灭弧支路中的灭弧室开断额定短路电流。当短路电流峰值很高时，灭弧室内触头分离时产生的强电流电弧会烧损触头，电流过零后，触头之间的等离子体又具有很高的浓度和温度，导致触头之间热击穿，使灭弧室内重新燃弧，造成开断短路电流失败。如果仅靠增大灭弧室的尺寸或增大吹弧气室体积的方法提高灭弧室的开断能力，又会增加整个开关的重量、增加成本、加重操动机构负担等。同时，对于这一类开关，重新开发新的更大开断容量的灭弧室会带来很高的技术风险和开发费用，并需要较长的开发时间，若需求量不大，则会带来很高的成本压力，达不到很好的技术经济效果。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种带有限流器的大功率开关，通过在灭弧支路中整合限流器的方式，使开关具备开断更高数值短路电流的能力。

为达到上述目的，本发明所述的大功率开关包括管状第一和第二主导体、第一和第二外连接体、第一和第二内连接体、第一和第二静主触头、环状动主触头、环状第一和第二绝缘体、具有灭弧功能的开断装置、限流器以及操动机构；所述第一主导体、第一外连接体、第一静主触头、环状动主触头、第二静主触头，第二外连接体以及第二主导体依次串联连接组成开关的主导电回路，动主触头同时与具有分合闸功能的操动机构相连；具有灭弧功能的开断装置和限流器串联组成开关的灭弧支路，开断装置同时与具有分合闸功能的操动机构相连；灭弧支路与主导电回路并联连接。

所述第一和第二主导体为空心式结构且同轴布置；所述限流器作为开关灭弧支路的组成部分与开断装置一起安置于第一主导体的内部，该限流器可以是但不限于电抗器、电阻器、超导限流器。

所述开断装置位于限流器外部空间或者部分或全部伸入限流器空腔内。

所述限流器的一端和第一主导体连接，另外一端和开断装置连接，并且限流器沿第一主导体的轴线放置。

所述限流器与开断装置相连的一端与主导体及内连接体之间具有足够的绝缘水平，它可以通过气体间隙建立，也可通过绝缘体阻隔建立，即具备足够的耐电压能力而不会发生击穿。

所述主导电回路的阻值小于灭弧支路的阻值。

所述第一外连接体和第一内连接体相连，第二外连接体和第二内连接体相连；第一外连接体和第二外连接体通过第一绝缘体连接，第一内连接体和第二内连接体通过第二绝缘体连接。第一和第二外连接体、第一和第二内连接体以及第一和第二绝缘体共同围成空腔。所述第一和第二静主触头和动主触头位于该空腔内。

另一种设计中，所述第一外连接体和第二外连接体通过第一绝缘体连接，第一外连接体又通过第二绝缘体和第一内连接体相连，第一内连接体的另一端与开断装置连接；第二外连接体直接和第二内连接体相连，第二内连接体的另一端与开断装置连接。第一和第二外连接体、第一和第二内连接体以及第一和第二绝缘体共同围成一个大的空腔，所述第一和第二静主触头、动主触头以及开断装置都位于该空腔内。

所述第一静主触头和第二静主触头分别设置在第一外连接体和第二外连接体上，动主触头跨接在第一静主触头和第二静主触头之间。

当由所述第一和第二外连接体、第一和第二内连接体以及第一和第二绝缘体共同围成的空腔为密闭腔体时，其内部充入绝缘气体SF₆。

所述第一和第二静主触头与动主触头一起构成了主导电回路开关，此主导电回路开关具备一定的耐电弧烧蚀能力和熄灭电弧能力。

所述开断装置采用真空灭弧室或者气吹灭弧室，在开断装置采用真空灭弧室的情况下，驱动开断装置的操动机构选用弹簧操动机构或者具有选相功能的永磁操动机构。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明所述的大功率开关由主导电回路与灭弧支路并联而成，具有承载大电流及开断高数值短路电流的能力。其中灭弧支路通过串联限流器的方式，增加了短路阻抗，限制了灭弧支路中短路电流的数值，降低了电弧燃烧时释放的能量，极大地减轻了开断装置的负担，提高了开断成功率。

由于串联限流器的加入，短路电流受到抑制，开断装置的设计参数与体积尺寸可控制在更加合理的范围内，降低了设计和制造的成本，提高了产品的经济效益；串联限流器被整合进灭弧支路内，与开关合为一体，也增加了整个开关的集成度。