專利名稱：電子電磁式滅弧開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種高壓斷路開關(guān)，尤其是一種電子電磁式滅弧開關(guān)。
目前高壓斷路開關(guān)主要有含各種滅弧介質(zhì)的開關(guān)，常用的有油開關(guān)、SF6開關(guān)，此類開關(guān)的不足之處在于易發(fā)生爆炸事件或SF6污染，且體積大，維修困難。另一種普遍應(yīng)用的較為先進(jìn)的斷路開關(guān)為真空開關(guān)，真空開關(guān)具有斷路迅速的優(yōu)點(diǎn)，但是，通常真空開關(guān)易引起過電壓，露天使用時一般置于油介質(zhì)的保護(hù)中，以上這些開關(guān)斷開后均無明顯的斷開點(diǎn)，不利于安全操作。對于無介質(zhì)的電子電磁式滅弧開關(guān)目前國內(nèi)外未見報導(dǎo)和應(yīng)用實(shí)例。
本申請的目的在于公開一種用空氣作為介質(zhì)，有明顯斷開點(diǎn)的電子電磁式滅弧開關(guān)。
其技術(shù)方案如下在普通隔離開關(guān)的動、靜觸頭之間引入一個電子電磁滅弧裝置，該裝置內(nèi)含有至少兩個以上的滅弧區(qū)段串接組成，每個滅弧區(qū)段含有一組滅弧柵片及并聯(lián)的含磁吹線圈的分流阻抗，各滅弧區(qū)段的相鄰端接處有輔助觸頭，該電子電磁滅弧裝置的首端通過一磁吹線圈與靜觸頭電接，其余輔助觸頭位于動觸頭運(yùn)動軌跡附近。
當(dāng)隔離開關(guān)閉合時，動觸頭與靜觸頭電接，滅弧裝置處于電路斷路無損耗狀態(tài)。當(dāng)需要隔離開關(guān)斷開時，動靜觸頭分離，動觸頭依次通過各輔助觸頭，在磁吹線圈和各觸頭的引導(dǎo)下，將高壓電弧引入各滅弧區(qū)進(jìn)行滅弧，動靜觸頭之間的電絕緣由空氣間隙距離保證達(dá)到滅弧斷路目的。
上述技術(shù)方案僅由電子元件和滅弧柵片組成，對高壓電弧進(jìn)行誘導(dǎo)滅弧，不會出現(xiàn)突然截流現(xiàn)象，有明顯的斷開點(diǎn)，并且具有成本低，體積小，便于維修等優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對該高壓滅弧開關(guān)的原理作進(jìn)一步詳述。


圖1 為電子電磁式滅弧開關(guān)的電路原理圖圖2 為電子電磁式滅弧開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖圖3 為滅弧裝置的一種內(nèi)部剖視圖圖4 為圖3的B－B視圖圖5 為圖3的C－C視圖圖6 為滅弧裝置的另一種內(nèi)部剖視圖圖7 為圖6的B－B視圖圖8 為圖6的C－C視圖圖1所示的原理圖中隔離開關(guān)的靜觸頭KA與電源母線C電接，動觸頭KB與負(fù)荷側(cè)線路E電接。在動靜觸頭之間引入電子電磁滅弧電路，該滅弧電路由線圈W1串接在靜觸頭KA上(為了防止線圈電流過大，可根據(jù)需要給W1并接一個分流電阻R3)。滅弧電路包含四個滅弧區(qū)G1、G2、G3、和G4，滅弧區(qū)的兩端分別有輔助觸頭K1、K2、K3、K4、K5。在G1滅弧區(qū)滅弧柵的兩端即K1與K2之間并接有一磁吹線圈W2和電阻R1，其作用一方面為G1滅弧區(qū)的分流阻抗電路，另一方面是利用磁吹作用使電弧沿要求的方向迅速轉(zhuǎn)移至各滅弧區(qū)。在G2滅弧區(qū)滅弧柵的兩端即K2與K3之間并聯(lián)有磁吹線圈W3、電阻R2和一組高反壓二極管D，此分流阻抗仍有磁導(dǎo)向作用，特別是這里的高反壓二極管主要是利用其正向?qū)щ妷航岛苄〉奶匦裕闺娀≡跍缁^(qū)內(nèi)熄滅，同時，利用高反壓特性，在電弧電流反向時，只能通過很小的反向電流，在這段時間內(nèi)促使其它各滅弧區(qū)段絕緣介質(zhì)恢復(fù)而滅弧。此高反壓二極管在開關(guān)運(yùn)行中不通過電流，只在開關(guān)斷開滅弧時短時間的通過電流，所以允許正向?qū)娏髦祽?yīng)按照小于允許浪涌電流值選定，以保證二極管的絕對安全。另外為了防止高反壓二極管過電壓，可給該高反壓二極管并聯(lián)一組氧化鋅壓敏電阻，或者采用密封放電間隙進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)高反壓二極管串接的個數(shù)之和的總允許反向電壓值高于故障恢復(fù)最高電壓時，則可不加氧化鋅壓敏電阻或放電間隙，但成本較高，當(dāng)開關(guān)切斷較小電流時，分流阻抗則可不加入高反壓二極管。
在G3滅弧區(qū)K3與K4之間和G4滅弧區(qū)K4與K5之間僅有金屬滅弧柵而無分流支路。
當(dāng)開關(guān)閉合時，動觸頭KB與靜觸頭KA緊密電接，使電路接通正常運(yùn)行，此時滅弧電路處于斷路無損耗狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)需斷開時，動靜觸頭分離，KB向遠(yuǎn)離KA的方向運(yùn)動，首先與K1電接，使磁吹線圈W1有電流通過并產(chǎn)生強(qiáng)磁力，將斷路時產(chǎn)生的高壓電弧導(dǎo)入滅弧室，KB繼續(xù)運(yùn)動至K2，此時，一部分電流即進(jìn)入磁吹線圈W2，在G1內(nèi)的滅弧柵兩端建立起電弧電壓，接著動觸頭繼續(xù)運(yùn)動至K4處，此時由于磁吹線圈W1、W2已有很大電流通過，在滅弧室G1、G2、G3內(nèi)形成很強(qiáng)的磁場，所有磁吹線圈的接線方向均使電流產(chǎn)生的磁場洛侖磁力方向把電弧推向滅弧柵內(nèi)，由于電抗成分較小，電壓電流相位差也很小，所以電弧方向始終保持向滅弧柵片內(nèi)的方向不變，加之空氣的熱氣流作用及各個端觸頭的構(gòu)造形狀，配置方式及滅弧柵的形狀的導(dǎo)向作用，使電弧沿著K2、K3、K4端觸頭很快引入G2、G3滅弧柵內(nèi)，在G2內(nèi)如果電流方向與高反壓二極管導(dǎo)通方向一致時，由于R2電阻值設(shè)計(jì)較小，所以K2、K3兩點(diǎn)間壓降較小，電弧在二極管導(dǎo)通的半周內(nèi)即熄滅。滅弧室G2區(qū)段內(nèi)的介質(zhì)也同時恢復(fù)。當(dāng)電流方向與高反壓二極管D的導(dǎo)通方向相反時，電壓還未升至壓敏電阻導(dǎo)通的域值時，在這段時間內(nèi)，其它滅弧區(qū)段內(nèi)介質(zhì)均有所恢復(fù)，特別按照斯列賓理論金屬柵片在電流過零時介質(zhì)恢復(fù)是瞬時的，當(dāng)電壓升至壓敏電阻RV導(dǎo)通域值時，壓敏電阻導(dǎo)通，同時其他區(qū)段通過并聯(lián)線圈、電阻等放電電流通過，如所建立電壓高于相應(yīng)區(qū)段內(nèi)的放電電壓時，則在這些區(qū)段內(nèi)電弧又重新產(chǎn)生。隨著動觸頭KB的繼續(xù)運(yùn)動電弧進(jìn)入滅弧區(qū)段G4內(nèi)，在這里電弧能量又消耗一部分，電弧電流也相應(yīng)減少，如電弧還不能熄滅隨著動觸頭繼續(xù)運(yùn)動脫離全部輔助觸頭，進(jìn)入空氣隙內(nèi)，電弧電流在全部滅弧柵內(nèi)如前所述規(guī)律周期重復(fù)，由于弧道愈來愈長，需要起弧電壓愈來愈高，最后以至全部熄滅。開關(guān)斷開后，動靜觸頭之間絕緣靠空氣間隙距離保證，以確保斷電安全。
圖2所示為本申請實(shí)例的外部結(jié)構(gòu)圖，圖中靜觸頭KA固定在開關(guān)支架9的絕緣子4上，動觸頭KB固定在導(dǎo)電桿5的端部，導(dǎo)電桿另一端鉸接在絕緣子1的接電板上，其上有導(dǎo)向板2限定導(dǎo)電桿5不能左右擺動。滅弧裝置6由固定板7和固定板8與靜觸頭KA一起固定在絕緣子4上，同時滅弧裝置6與靜觸頭KA電接，當(dāng)此開關(guān)閉合時，動觸頭KB與靜觸頭KA緊密電接，當(dāng)開關(guān)斷開時，動觸頭KB的運(yùn)動軌跡如圖2中虛線所示部分，動觸頭KB首先離開靜觸頭KA，繼而經(jīng)過滅弧裝置6內(nèi)的各輔助觸頭，最后全部遠(yuǎn)離靜觸頭KA和滅弧裝置6，出現(xiàn)明顯的斷開點(diǎn)，以確保斷電安全。
圖3、圖4、圖5反映了一種實(shí)施例中滅弧裝置的內(nèi)部電子電磁元件結(jié)構(gòu)布局示意圖。圖中滅弧裝置的各電子電磁元件設(shè)置在一絕緣保護(hù)殼10內(nèi)，保護(hù)殼上開有排氣窗，G1和G4滅弧區(qū)的滅弧柵位于滅弧裝置的一側(cè)，G2和G3的滅弧柵位于滅弧裝置的對應(yīng)一側(cè)。除G2和G3之間無絕緣隔板外，其余各滅弧區(qū)的滅弧柵由絕緣隔板11相互隔離。為了增強(qiáng)磁吹線圈的綜合磁力作用，三個磁吹線圈W1、W2、W3疊繞在一起均在一線圈護(hù)套14內(nèi)置于滅弧室的端部。在線圈護(hù)套位置的上部，也可設(shè)置成窄縫曲折有機(jī)材料滅弧柵，以增強(qiáng)切斷短路電流時的滅弧效果。各滅弧區(qū)的輔助觸頭K1K2、K3、K4、K5分別如滅弧柵片形狀。配置在動觸頭KB的運(yùn)動軌跡附近，便于誘導(dǎo)電弧。滅弧區(qū)G2的分流阻抗高反壓二極管D和氧化鋅壓敏電阻RV放置在線圈護(hù)套14下的空間15的兩側(cè)。由于滅弧裝置的部分外壁絕緣強(qiáng)度要求不高，可做成低電阻和高電阻狀態(tài)，為了節(jié)約空間降低成本，電阻均可燒結(jié)在G1、G2滅弧室的外殼上。
實(shí)施例二圖6、圖7、圖8反映的是實(shí)施例二中滅弧裝置內(nèi)部電子電磁元件結(jié)構(gòu)布局示意圖。在實(shí)施例二中取消了滅弧區(qū)G4和輔助觸頭K5，其余元件組成與實(shí)施例一相同，在滅弧裝置6的內(nèi)部布局上，取消了各滅弧區(qū)之間的絕緣隔離板，滅弧區(qū)G1、G2、G3滅弧柵依次排列在保護(hù)殼10內(nèi)，圖中條狀的滅弧柵為陶質(zhì)滅弧柵12，片狀滅弧柵為金屬滅弧柵13，輔助觸頭K1、K4位于動觸頭KB運(yùn)動軌跡處，輔助觸頭K2、K3的排列僅為兩個金屬滅弧柵片。特別不同的是各磁吹線圈W1、W2和W3疊繞在一個馬蹄狀的鐵芯16上，鐵芯16置于滅弧裝置的端部，鐵芯的兩端伸向滅弧區(qū)，使部分滅弧柵插入鐵芯之間的狹窄通道上，以保證遠(yuǎn)離線圈處仍有較強(qiáng)的滅弧能力。高反壓二極管D置于盒17中，為了保護(hù)高反壓二極管D，本實(shí)施例采用放電間隙，放電間隙密封于盒18中，其余電阻置于鐵芯下部的電阻盒19內(nèi)。
說明當(dāng)切斷電流較小時，也可以取消高反壓二極管和壓敏電阻。
在用于中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)中，可采用二極管兩相接線方式，即其中一相不接二極管，而另兩相增加二極管個數(shù)，這樣滅弧時間雖稍有延長，但卻容易做到二極管不加過電壓保護(hù)，滅弧效果也有改善。
該電子電磁滅弧開關(guān)適用于中、高壓系統(tǒng)或大、小短路電流系統(tǒng)的斷路開關(guān)使用，在用作不同系統(tǒng)時，應(yīng)選擇參數(shù)適合的本開關(guān)。
權(quán)利要求1.一種高壓滅弧開關(guān)，含有靜觸頭和動觸頭，其特征在于在動靜觸頭之間引入一電子電磁式滅弧裝置，該滅弧裝置內(nèi)含有至少兩個以上串接的滅弧區(qū)，各滅弧區(qū)有一組滅弧柵，滅弧區(qū)的兩端有輔助觸頭和并聯(lián)的含磁吹線圈的分流阻抗，第一滅弧區(qū)的端觸頭與開關(guān)靜觸頭之間通過磁吹線圈電接，其余輔助觸頭位于動觸頭運(yùn)動軌跡附近。
2.如權(quán)利要求1所述的滅弧開關(guān)，其特征在于所述的電子電磁滅弧裝置內(nèi)含有四個滅弧區(qū)，第一滅弧區(qū)G1的分流阻抗為一磁吹線圈W2和電阻R1，第二滅弧區(qū)的分流阻抗由磁吹線圈W3和電阻R2及高反壓二極管D組成，第三滅弧區(qū)、第四滅弧區(qū)無分流阻抗。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓滅弧開關(guān)，其特征在于所述第一滅弧區(qū)G1和第四滅弧區(qū)G4置于滅弧裝置的一側(cè)，第二滅弧區(qū)G2和第三滅弧區(qū)G3置于對應(yīng)一側(cè)，除G2與G3之間無隔板外各滅弧區(qū)之間有絕緣隔板相隔離，所有磁吹線圈W1、W2、W3疊繞在一起置于滅弧裝置的端部。
4.如權(quán)利要求1或2所述的高壓滅弧開關(guān)，其特征在于滅弧裝置內(nèi)含有三個滅弧區(qū)G1、G2、G3依次排列，各滅弧區(qū)之間無絕緣隔板，所有磁吹線圈疊繞在一個馬蹄狀鐵芯上置于滅弧裝置端部，部份滅弧柵插入鐵芯的窄縫中。
5.如權(quán)利要求2 所述的滅弧開關(guān)，其特征在于所述的第二滅弧區(qū)的分流阻抗取消高反壓二極管D。
專利摘要一種高壓斷路滅弧開關(guān)，由靜觸頭、動觸頭和電子滅弧裝置組成。靜觸頭與電子滅弧裝置電接，動觸頭具有與滅弧裝置的輔助觸頭電接和斷開兩種狀態(tài)。該開關(guān)在運(yùn)行時，滅弧裝置處于斷路無損耗狀態(tài)。斷路操作時，動觸頭通過輔助觸頭將電弧引導(dǎo)向滅弧室進(jìn)行滅弧。該開關(guān)以空氣為絕緣介質(zhì)，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，成本小，便于維修，適用中高壓系統(tǒng)的斷路開關(guān)使用。
文檔編號H01H9/38GK2177285SQ9324034
公開日1994年9月14日 申請日期1993年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月26日
發(fā)明者劉天保 申請人:劉天保