專利名稱：帶壓敏電阻的高壓斷路器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及帶有壓敏電阻的高壓斷路器。
裝有壓敏電阻的高壓斷路器，尤其是用于切換電網(wǎng)中的分路電抗是眾所周知的。帶有壓敏電阻的目的就是為了降低沖擊，這種壓敏電阻也稱為非線性電阻，或可變電阻，或稱依電壓而定的電阻。
一個壓敏電阻的工作閾值越低，則提供的抗沖擊保護越湊效，沖擊越高，則被壓敏電阻吸收的能量也越大。
期望的沖擊極限通常置于1.5p.u(單位值)到1.6p.u的數(shù)量級。
對于裝有壓敏電阻的線路斷路器，須考慮的一個主要問題就是首先期望該沖擊閾值定于1.5p.u.，第二是相位相反情況下，該沖擊可達到2p.u.到2.5p.u.，已有的許多方案都是在壓敏電阻上串接一個遮斷器，以便壓敏電阻承受過高的電壓，然而盡管有了這樣的配置，壓敏電阻仍占據(jù)過大的能量消耗，現(xiàn)舉個例子來說明反相位的情況，在遮斷電路時在遮斷器觸頭上最后滅弧之前，大約有2p.u.的電壓加到該壓敏電阻上一個周期(50Hz或60Hz時)。
在2p.u.電壓下，電流可達到高值，例如1p.u電壓時，電流為5/10，000安培1.5p.u.電壓時，電流可達1安培而2p.u電壓時，電流能超過2，000安培。
由于電壓在1.5p.u.到2p.u范圍可能會作用數(shù)毫秒時間，所以在壓敏電阻中損耗的能量可達到數(shù)千千焦耳。
既需降低這種能耗，又要在1.5p.u.下合適地運行。
當遮斷故障電路或切斷空載線路時，即使是通過分割電弧的多段滅弧室的斷路器的端子傳遞電壓，壓敏電阻仍會遭受熱過負荷。
本發(fā)明的一個目的，即是提供一種帶壓敏電阻并解決上述問題的高壓斷路器。
本發(fā)明提供的一種高壓斷路器，包括至少一個斷路滅弧室，以及與所述斷路滅弧室并聯(lián)的，首先是與一個遮斷器串聯(lián)的一個壓敏電阻，其次是一個電壓分配電容器，該斷路器的特征在于，有一個阻值在30歐姆到300歐姆范圍的線性的電阻與所述的壓敏電阻串聯(lián)。
在一個具體實施例中，該電阻是由置于一個絕緣管中的第一疊盤構成，壓敏電阻則被置于該管中形成第二疊盤，所述的管子則被置于充以良好電氣絕緣性能氣體的一個絕緣套筒內(nèi)。
在一個派生方案中，所述電阻是以一疊盤的形式被放在一個絕緣管中，所述管子為水平布置，并以一端在機械和電氣上連接到包含有主斷路滅弧室的套筒上，而以其另一端連接到包含有壓敏電阻的套筒上。
在另一派生方案中，由一些棒構成的電阻器和壓敏電阻器被并排地裝在一個絕緣殼中，該殼頂在主斷路滅弧室上。
在另一派生方案中，壓敏電阻布置在設有蓋帽的套筒中，蓋帽具有一個水平延伸部分，延伸部分裝有該附屬的電阻器，延伸部分被設有電流端子的一端所封閉。
有利的是，具有包含電阻器的延伸部分的蓋帽頂在該主斷路滅弧室之上。
各壓敏電阻是由選自碳化硅和以氧化鋅為基的復合物的物質(zhì)構成。
結合附圖閱讀下列各不同實施例的說明，將會更好理解本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明具有兩級斷路滅弧室的斷路器的電路圖圖2是包含有一個壓敏電阻及其附屬電阻器的一個絕緣套筒的部分軸向剖視圖;
圖3是通過絕緣套筒的部分軸向剖面，該套筒包含布置在其內(nèi)的一個壓敏電阻及附屬電阻器，以及含有主斷路滅弧室的套筒;
圖4是另一實施例的部分斷面示意圖，其中壓敏電阻和電阻器并排地布置在同一絕緣套筒中;以及圖5是具有兩級斷路滅弧室相串聯(lián)的一臺斷路器示意圖，其中與壓敏電阻之一相連的電阻器被設置在含有所述壓敏電阻的套筒的蓋帽延伸部分中。
在圖1中，標號L指示裝上一臺斷路器的一條高壓線路的一相，所述斷路器每相包括有兩級串接的斷路滅弧室1和2。為使圖紙簡化起見，斷路室的支架及其驅(qū)動機構都不表示，如常規(guī)所見，每個斷路滅弧室都是由充以高介質(zhì)強度氣體的絕緣套筒構成，絕緣氣體如六氟化硫并處于數(shù)巴壓力下。
每個斷路滅弧室具有各自的絕緣套筒C1或C2，彼此并列布置。這些套筒都包含有絕緣氣體和液體，并且它們都裝有各自的電容器，以便達到分擔兩級斷路室之間的電壓的目的。
每個滅弧室包括另一個與此相并列的套筒，分別以K1和K2標注，每個這樣的另一個套筒包含一個串接的壓敏電阻(V1或V2)和一個遮斷器(I1或I2)。
按照本發(fā)明的主要特征，這些套筒K1和K2的每一個還包括有一個與此相串接的附加電阻(R1、R2)。
下面舉個例子，示出如何計算這樣一個附加電阻R1、R2的電阻值，電阻器R1和R2具有相同的電阻值，并且其總電阻值以Ra表示。
期望沖擊U等于2p.u.，流過該壓敏電阻的電流不超過一個閾值Is。
這個閾值Is相應于對壓敏電阻的閾電壓Us，在此閾值下該壓敏電阻的內(nèi)阻為Rs＝Us/Is如果將用作將電流限制到Is的附加電阻寫成Ra，忽略電路阻抗，則可用下述方程U＝Is(Ra+Rs)代入運行例子的數(shù)值U＝900千伏(峰值)Is＝700安培(峰值)Us＝845千伏(峰值)Rs＝1207歐姆由此而導出Ra＝80歐姆，因此，每個電阻器R1和R2具有電阻40歐姆。
當通過電流700安培(峰值)時，每電阻器兩端的電壓為28，000伏(峰值)。
在反相位情況下電流700安培峰值的總時間可估算出來為6毫秒。
根據(jù)這些條件即能確定電阻R1和R2的大小，一般來說，其電阻處于30歐姆到300歐姆范圍。
回到上述例中，一個電阻運行于反相位的情況下耗散的熱能約為(40×7002×6×103)/2，即約60，000焦耳。
如果一個短暫的沖擊(如發(fā)生在遮斷一條短線路，或在切換電壓時)超過2p.u.或超過壓敏電阻的閾電壓，附加電阻Ra的存在就使電流有效地降低到短時間能接受的數(shù)值，例如在2.4p.u.時，短時電流1，500安培，跨在每個電阻器R1和R2兩端的電壓則為60，000伏(峰值)。
在遮斷器I1和I2開斷行程的終點處，壓敏電阻V1和V2完全與電路隔離。
可觀察到，利用附加電阻對保護相對地故障是不利的，當雷擊線路時，附加電阻的存在阻礙了電荷快速逸散，倘若放電電流的幅值大(可達約10千安)，并且已知電流增長的速率高，則說明跨在電阻器兩端發(fā)生了高的沖擊。
應看到，為了在電壓切換的瞬間避免發(fā)生大的電壓降(這對高頻將會更大)，在電阻器和壓敏電阻之間的連接需要盡可能地短。
現(xiàn)在闡述本發(fā)明的幾個實施例。
圖2是通過含有壓敏電阻V1和電阻器R1的套筒K1的部分軸向剖面圖。
一個絕緣材料做的管筒9布置在陶瓷套筒K1里面，并包含有壓敏電阻V1和電阻器R1。
壓敏電阻V1是由以氧化鋅或碳化硅(SiC)為基的一疊盤10構成，并且這疊盤的頂和底分別由金屬盤11和12封端。
電阻器R1是由一疊盤13構成，例如由以碳為基的導電陶瓷做成，該疊盤直接放在金屬盤11上面，并且其頂端與一金屬托14接觸，彈簧15將盤14壓在疊盤R1上，并支撐在封閉著套筒K1的一個金屬帽16的內(nèi)側(cè)，一個金屬編織帶17允許電流在帽16和盤14之間流通。
標號18指示遮斷器I1的固定觸頭，而標號19指示動觸頭的端頭，因為這樣一個遮斷器是眾所周知的，并被列為本發(fā)明范圍之外，故這里不再敘述，一個金屬帽20包圍著套筒9的端部和固定觸頭18的一部分，并用于平滑在這個區(qū)域中的等電位曲線。
帽16由一根連線21電氣地接到主斷路室1的頂端(在圖2中未示出，但在圖1中示意地表示)。
套筒K1的內(nèi)部充以良介質(zhì)性能的氣體，以提高斷路能力，例如用純的或混合的六氟化硫，在數(shù)巴壓力之下。
圖3示出套筒1和套筒K1的一部分，以及在這個方案中，電阻器R1是設置在這兩個套筒之外的。
壓敏電阻V1仍是由一疊盤10構成，盤10被一個通過一個彈簧18壓下來的金屬盤25蓋住，彈簧18支撐在封住套筒K1的金屬蓋27上，在盤25和蓋27之間有一條金屬編織線28用于導通電流。
電阻器R1由一疊放在一個絕緣管筒30中的盤13構成，例如由環(huán)氧玻璃做成管筒30，并可能設置多個翼31，例如由硅樹脂做成。
管筒30的兩端是由金屬板32和33密封的，盤13被一個彈簧34擠壓，該彈簧支撐在板32和疊盤端部的金屬盤35上，在盤32和盤35之間由一條金屬編織帶36傳輸電流。
管筒30為水平地布置在套筒1和套筒K1之間，并且在機械和電氣上與其連接，為了做到這點，用連接器37和38分別將板32連接到套筒1的金屬頂蓋39，將板33連接到帽27。
電阻器R1僅在很短的時間間隔流通電流，在斷路器“開斷”和“關合”位置中，連接器37和38處于相同電位，因此在電阻器R1兩端間沒有長時的電壓。
在這樣的條件下，沒有理由不用合成的絕緣材料。
盤13可以由一個單一塊體構成，并且可以被模鑄在一個合成纖維的外殼內(nèi)。
圖4示出一個派生的實施例，其中的壓敏電V1和電阻器R1被裝在一個包含主斷路滅弧室的套筒1內(nèi)。
壓敏電阻V1由一疊盤10構成，這些盤10放在固定于套筒1的蓋帽41上的管筒40中，該蓋帽置于設有許多翼43的一個絕緣圓筒42的頂端，該圓筒延伸在套筒1的上面，并用瓷或合成絕緣材料制成。
如上所述，該疊盤10被一個金屬盤44蓋在上面，一個彈簧45支撐著盤44，彈簧的另端頂在蓋帽41上。
管筒40的底部(未示出)用作支撐住半固定式壓敏電阻插頭，這和例如在法國專利號8116291中所述者相同。
電阻器R1是由一個或多個小直徑的棒70構成，棒70是以碳(陶磁電阻)為基的材料，被裝在絕緣管筒71中，并被固定在蓋帽41和斷路室引出的電流端子51之間，棒的數(shù)目決定于要求其吸收能量的大小。
標號52指示用作永久性載流的固定接觸管。
圖5表示本發(fā)明的另一個實施例，用于每相具有兩級斷路滅弧室的一臺斷路器，公用于圖5和圖1的各項部件用同一數(shù)字或符號標示。
壓敏電阻V1和V2各自設置在套筒K1和K2之一中，它們被絕緣支持器81和82保持就位，這些支持器固定到套管K1和K2上面的金屬蓋帽91和92上。
金屬蓋帽91和92具有水平的圓筒形延伸部分91A和92A，其內(nèi)分別容裝著電阻器R1和R2，電阻器R1和R2先被固定到支持器81和82上，然后固定到封住圓筒91A和92A的金屬端部91B和92B上，端部91B和92B具有電流端子91C和92C，它們被一個連接管94連接起來，用以將這兩級斷路滅弧室1和2串聯(lián)連接。
套筒K1和K2以及各蓋帽的圓筒延伸部分構成氣密組件，組件中充以絕緣氣體，因此，各壓敏電阻-電阻器對V1和R1及V2和R2處于同一介質(zhì)流體中。
當然，蓋帽91與其水平圓筒延伸部分91A能夠均衡很好地裝在主斷路室的絕緣套筒1上。
本發(fā)明不受所述和所示實施例的限制，各種等效裝置代替各個裝置并不超出本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明可用于高壓斷路器，并且特別適用于電抗電路的斷路器。
權利要求
1.一臺高壓斷路器包括有至少一個斷路滅弧室(1、2)、和與所述斷路滅弧室相并聯(lián)的第一個是一個壓敏電阻(V1、V2)與一個遮斷器(I1、I2)相串聯(lián)，第二是一個電壓均布電容器(C1、C2)，該斷路器的特征在于，具有電阻值為30歐姆到300歐姆范圍的線性電阻器(R1、R2)被接入與所述壓敏電阻(V1、V2)相串聯(lián)。
2.如權利要求1的一臺斷路器，其特征為，該電阻器(R1)是由設置在一個絕緣管筒(9)中的第一疊堆的多個盤(13)構成，在該管筒(9)中壓敏電阻(V1)以第二疊盤(10)的形式置放著，所述的管筒被放在一個充有良好絕緣性質(zhì)氣體的絕緣套筒之內(nèi)。
3.如權利要求1的一臺斷路器，其特征為，所述電阻器(R1)是以一疊盤(13)的形式放在一個絕緣管筒(30)中形成所述的管筒為水平布置，并且在機械和電氣上連接在含有主斷路滅弧室的一個套筒(1)的一端，所述管筒的另一端連接到含有壓敏電阻(V1)的一個套筒(K1)上。
4.如權利要求1的一臺斷路器，其特征為，由棒(70)構成的電阻器(R1)和壓敏電阻(V1)被并排地裝在一個絕緣殼(42)中，該殼(42)支撐在主斷路滅弧室上。
5.如權利要求1的一臺斷路器包括至少一個斷路滅弧室，該斷路器的特征為，該壓敏電阻(V1、V2)設置在具有一個蓋帽(91、62)的一個套筒(K1、K2)中，該蓋帽具有一個含有附屬電阻器(R1、R2)的水平延伸部分(91A、92A)、該延伸部分被設有一個電流端子(91C、92C)的端部(91B、92B)所封閉。
6.如權利要求5的一臺斷路器，其特征為，蓋帽(91)具有一個包含電阻器(R1)的延伸部分(91A)，該蓋帽支撐在該主斷路滅弧室上。
7.如權利要求1到6中任一項的一臺斷路器，其特征為，該壓敏電阻是由選自碳化硅和以氧化鋅為基的復合物的一種物質(zhì)制成。
全文摘要
一臺高壓斷路器包括至少一個斷路滅弧室(1、2)和與其并列的首先是一個壓敏電阻(V
文檔編號H01H33/16GK1063965SQ9010955
公開日1992年8月26日 申請日期1990年11月29日 優(yōu)先權日1989年11月29日
發(fā)明者歐·東·法姆, 約瑟夫·馬丁, 羅伯特·德維利 申請人:Gec阿爾斯托姆公司