[发明专利]气体电路断路器

说明书

本发明涉及一种气体电路断路器，用以切断由于线路接地故障或线路间的短路故障产生的电流，以保护输电系统或电力分配系统，特别是涉及一种能熄灭电弧的气体电路断路器，此种断路器利用电弧能量产生的机械压缩和压力上升这两种效应，从而切断电流。

目前，作为保护72KV或更高的高电压输电系统的断路器广泛应用了吹气型气体电路断路器，它结构简单、可靠性高，并具有优异的气体断路性能。吹气型气体电路断路器按下述方式进行运转。即，一种诸如SF₆的电弧熄灭气体受可移动汽缸的压缩，而汽缸直接连接至可移动触头，从而产生高压气流，此气流吹在电弧上，熄灭电弧，从而切断电流。因此，切断性能决定于可移动汽缸内的压力上升。因而当获得高的压力上升时，就获得高的切断性能；但是，压力上升引起机械驱动力的反作用力。因此，需要有高的驱动能以获得高的切断性能。

在这种情况下，对高切断性能的气体电路断路器的生产进行了各种开发和研究，它可以小量的驱动能获取高的压力上升。这些断路器的一个实例披露于日本专利申请公告57-54886和美国专利4,139,752中。在这些文件中，公开了基于下述方法的开发。即，在压缩室的前面设置了一个热压上升室，当高温气体从电弧流入室中时，室内的压力升高，而一个用于禁止气体从热压上升室流入压缩室的止回阀则安装在热压上升室和压缩室的隔板上，从而使两个室可相互联通。这样，大电流被切断时产生的高温气体阻止从热压上升室流至压缩室，以致压缩室中的压力能保持缓慢升高，从而降低驱动能量。

此外，作为上述技术的一个改进方案，开发了一个如图1所示的气体电路断路器(见公开的日本专利申请7-109744)，它能更为有效地降低驱动能。

现在将结合图1对常规气体电路断路器进行说明。图1是常规断路器的横截面图，以图中中心线指示的下半部表示电极关闭状态，而其上半部则表示关闭操作完成的状态。

由图1可见，固定触头部分10和可移动触头部分20相互面对地布置在一个充满着一种电弧熄灭气体的容器(未表示)内。应指出，关于可移动触头部分20的位置，为说明方便，将固定触头部分10定义为前侧，相对侧就定义为后侧。

固定触头部分10由固定电弧触头1和围绕电弧触头1和围绕电弧触头1布置的固定导电触头2构成。可移动触头部分20包括一根在其前端部分具有法兰3a的中空操作杆3、围绕操作杆3布置并与法兰3a连接的可移动汽缸4、一个固定至可移动汽缸4上，并具有若干沿想像中的汽缸横向表面互相隔开地成直线安排的指的中空可移动电弧触头5、一个围绕电弧触头5设置的可移动导电触头6、一个包围着可移动电弧触头5的绝缘喷嘴7、以及一件插入至可移动汽缸4的后部中的固定活塞构件8。

可移动汽缸4的内侧被一块中间分隔板4a分隔成位于前方的热压上升室S1和位于后方的压缩室S2。一个止回阀16设置在中央分隔板4a上，以禁止气体从热压上升室S1流至压缩室S2，但允许相反的气体流动。在可移动电弧接头5和喷嘴7之间设置有一条气体流动路径，以引导气体从热压上升室S1流向固定电弧触头1侧。

在可移动触头部分20中，操作杆3成形成在其轴向受驱动装置(未表示)驱动时能往复运动，而在操作杆3的后方位置制作有若干排气孔3b，它们能使杆的中空部分与充气气氛得以联通。

活塞8a成形成具有环形盘的形状，其内周边表面在操作杆3的外周边表面上滑移，而其外周边表面则在形成压缩室空间S2的可移动汽缸4部分的内周边表面上滑移。这里，活塞8a具有一根中空支承管8b，它成一体地设置在其后部，以便在轴向伸展，且活塞8a被支承管8b通过一件支承绝缘构件(未表示)固定在容器(未表示)内。

当操作杆3和可移动汽缸4作为一件整体组件相对按上述固定的活塞8a运动时，可移动汽缸4和活塞8a相互相对运动，从而产生于可移动汽缸4内部的压缩室空气S2受压缩。在支承管8b的后部，制作有若干排气孔8c，它使支承的中空部分和容器内的充气气氛相互联通。

此外，活塞8a装配有一个放泄阀18，在切断大电流的电极打开操作期间，当压缩室空间S2中的压力升高超过一个预定值时，此放泄阀18将压缩室空间S2内的气体释放至充气气氛中，从而限制空间S2中的压力升高，而止回阀17则可在电极关闭操作期间，通过使气体从充气气氛流至压缩空间S2，从而阻止压缩室空间S2中的压力下降。