用于低壓、中壓及高壓應(yīng)用的開關(guān)的滅弧裝置制造方法
【專利摘要】開關(guān)的滅弧裝置包括平行地固定在支撐架(21)上的多個(gè)金屬板(22)，每個(gè)金屬板(22)包括至少一個(gè)凹槽(221,221’)，所述凹槽是U形的(221)或L形的(221’)。每個(gè)金屬板(22)可以包括一個(gè)或多個(gè)U形凹槽(221)和/或一個(gè)或多個(gè)L形(221’)凹槽。凹槽(221,221’)的外形(2211)是半圓形或弧形，凹槽(221,221’)的深度(2210)等于或大于弧隔板中兩個(gè)金屬板(22)之間的間隔。L形凹槽(221’)的豎直部分的水平位置取決于電弧上電磁力的水平分量的方向。滅弧裝置進(jìn)一步包括在開關(guān)裝置的每兩個(gè)靠近的相之間的由聚碳酸酯制成的絕緣板(25)。SF6開關(guān)包括上述滅弧裝置。具有滅弧裝置的SF6開關(guān)或開關(guān)裝置能夠斷開更高的電流。其在12kV可以成功地通過2200A的轉(zhuǎn)移電流測(cè)試。
【專利說明】
用于低壓、中壓及高壓應(yīng)用的開關(guān)的滅弧裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子轉(zhuǎn)換器件的滅弧裝置，尤其涉及對(duì)SF6絕緣開關(guān)現(xiàn)有的滅弧裝置的改進(jìn)。本發(fā)明可進(jìn)一步應(yīng)用于具有這種滅弧裝置(具有不同的中斷媒介，例如處于不同電壓水平的不同的氣體和油)的電子轉(zhuǎn)換器件或開關(guān)裝置(switchgear)。

【背景技術(shù)】
[0002]SF6絕緣中壓二次開關(guān)是一種在封閉的殼體中斷開電流的電氣器件。該開關(guān)的滅弧裝置由于小尺寸和低額定電流通常具有簡單的結(jié)構(gòu)。但是，迄今為止，斷開能力——尤其是轉(zhuǎn)移電流——對(duì)開關(guān)和開關(guān)裝置來說仍然是一個(gè)瓶頸。
[0003]如圖1所示，弧隔板組件當(dāng)前被廣泛使用?；「舭逵扇舾蓧K金屬板12組成，金屬板12被平行地固定在支撐架11上，并且具有限定的間隔。如圖2所示，由鐵磁材料制成的金屬板12是在較低位置有切口的平板，切口用于使可移動(dòng)的接觸件14穿過。金屬板12上較低位置處的其它部分是對(duì)稱的。切口上方有水平凹槽，在金屬板12的上部位置處還有具有兩個(gè)尖坡狀物(spur)的小切口，用于固定在支撐架11上。如圖3所示，基于可移動(dòng)的接觸件從固定的接觸件13旋轉(zhuǎn)離開的初始分離，在接觸件之間點(diǎn)燃電弧。由于可移動(dòng)的接觸件14穿過或經(jīng)過弧隔板移動(dòng)，電弧由于電磁力將被吸引到金屬板12中(如圖4所示)，然后通過弧隔板的板被分離并冷卻，這在電流過零后促進(jìn)了滅弧。由于結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)容易以及低成本，弧隔板組件被廣泛使用。但是具有現(xiàn)有的弧隔板組件的開關(guān)具有有限的斷開能力，例如在12kV時(shí)轉(zhuǎn)移電流大約從1400A到1750A。斷開轉(zhuǎn)移電流失敗的主要原因在于弧隔板無法將電弧保持在弧隔板內(nèi)。如果弧留在弧隔板中，在電流過零之后，陰極壓降的恢復(fù)的多個(gè)間隙將有助于電流的中斷。如果弧從弧隔板溢出，該恢復(fù)將不存在，并且電弧將從弧隔板的金屬板12溢出，從而引起相對(duì)于地的或者相之間的短路故障。
[0004]不僅在SF6中壓開關(guān)中，弧隔板組件也用在其它種類的氣體絕緣、空氣絕緣以及其它種類的中斷媒介中，例如油、電氣轉(zhuǎn)換器件以及一些低壓和高壓開關(guān)。但是，這些弧隔板組件的工作原理和結(jié)構(gòu)是相同的或者相似的。
[0005]因此，需要在不增加成本的前提下提高開關(guān)的斷開能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了提高開關(guān)的斷開能力，本發(fā)明提供一種電子轉(zhuǎn)換器件的滅弧裝置，并且針對(duì)具有這種滅弧裝置的SF6開關(guān)進(jìn)行實(shí)施。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種開關(guān)的滅弧裝置。其包括固定在支撐架上的多個(gè)金屬板。每個(gè)金屬板包括至少一個(gè)凹槽，凹槽是U形的或L形的。凹槽的功能如下:凹槽足夠深，將所有的板平行地放置在一起之后，在深度區(qū)域到正常的平坦區(qū)域中存在一些重疊或者處于凹槽的相同高度，使得弧等離子體無法從隔板中出來進(jìn)到周圍環(huán)境中。換句話說，弧隔板對(duì)于直接出來的弧等離子體不是“透明的”。因此，弧隔板把弧保持在板之間的時(shí)間更長。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，滅弧裝置的金屬板包括至少一個(gè)U形凹槽或至少一個(gè)L形凹槽。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，滅弧裝置的金屬板包括至少一個(gè)U形凹槽和至少一個(gè)L形凹槽。滅弧裝置的金屬板可以包括兩個(gè)或更多個(gè)U形凹槽和/或兩個(gè)或更多個(gè)L形凹槽。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，U形凹槽和L型凹槽的外形是半圓形或弧形。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，U形凹槽和L型凹槽的外形可以按照?qǐng)D1OA至圖1OD所示的不同的形狀進(jìn)行制作。
[0012]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，凹槽的深度等于或大于滅弧裝置中兩個(gè)金屬板之間的間隔。
[0013]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，金屬板被平行地固定，并且由鐵磁材料(例如碳鋼)制成。
[0014]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，L形凹槽的豎直部分的水平位置取決于電弧上電磁力的水平分量的方向。
[0015]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，滅弧裝置進(jìn)一步包括在開關(guān)的每兩個(gè)靠近的相之間的絕緣板。
[0016]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，絕緣板的材料是聚碳酸酯。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種SF6開關(guān)或開關(guān)裝置。SF6開關(guān)或開關(guān)裝置包括上述任一種滅弧裝置。
[0018]具有本發(fā)明的滅弧裝置的SF6開關(guān)或開關(guān)裝置能夠斷開更高的電流。其可以在12kV成功地通過大于2200A的轉(zhuǎn)移電流測(cè)試。
[0019]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，可以使用任何其它類型的中斷媒介，例如空氣、N2、以及油。
[0020]滅弧裝置還可以用于低壓、中壓和高壓應(yīng)用。具有某種凹槽構(gòu)造的隔板的所有可行的構(gòu)造可以使弧隔板對(duì)于在所有方向(除了面對(duì)移動(dòng)接觸件的區(qū)域)從弧隔板出來進(jìn)入到周圍環(huán)境的弧來說不是“透明的”。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下文將參考附圖對(duì)示例性的本發(fā)明實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行更詳細(xì)地說明，其中:
[0022]圖1A和圖1B示出了現(xiàn)有技術(shù)的弧隔板組件，其中，圖1A是3D立體圖；圖1B是金屬板的視圖；
[0023]圖2示出了開關(guān)的打開位置；在可移動(dòng)的接觸件14從固定的接觸件旋轉(zhuǎn)離開的初始分離之后，電弧在接觸件之間被點(diǎn)燃；
[0024]圖3示出了電弧由于電磁力被吸引到金屬板中；
[0025]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的滅弧裝置；
[0026]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有U形凹槽的金屬板的結(jié)構(gòu)；
[0027]圖6示出了滅弧裝置的工作原理；
[0028]圖7A和圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明其它優(yōu)選實(shí)施例的具有L形凹槽的金屬板的結(jié)構(gòu)；其中，圖7A和圖7B分別示出了在左側(cè)或右側(cè)的L形凹槽的豎直部分；
[0029]圖8A、圖8B和圖8C示出了具有多個(gè)凹槽的金屬板，其中，圖8A示出了具有兩個(gè)U形凹槽的金屬板；圖8B不出了具有兩個(gè)L形凹槽的金屬板,其豎直部分在左側(cè)；圖8C不出了具有兩個(gè)L形凹槽的金屬板，其豎直部分在右側(cè)；
[0030]圖9A和圖9B示出了具有一個(gè)U形凹槽和一個(gè)L形凹槽的金屬板，圖9A和圖9B分別示出了在左側(cè)或右側(cè)的L形凹槽的豎直部分；
[0031]圖10A、圖10B、圖1OC和圖1OD示出了凹槽形狀的更多其它可行的替代方案。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下文將參考圖示性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)理解的是，所有這些實(shí)施例僅用于使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解進(jìn)而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行實(shí)施，而不是為了對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。
[0033]為了提高開關(guān)的斷開能力，本發(fā)明提供了一種電子轉(zhuǎn)換器件的滅弧裝置，不僅對(duì)于具有這種滅弧裝置的SF6開關(guān)是有效的，而且對(duì)于其它種類的中斷媒介也是有效的。
[0034]如圖4所示，SF6的滅弧裝置也被稱為弧隔板，所述弧隔板包括多個(gè)金屬板22。金屬板22被平行地固定在支撐架21上。每個(gè)金屬板22都包括至少一個(gè)凹槽，凹槽是U形221 或L 形 221’。
[0035]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，滅弧裝置在開關(guān)的每兩個(gè)靠近的相之間進(jìn)一步包括絕緣板25。所述絕緣板25的材料是聚碳酸酯。
[0036]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，滅弧裝置在開關(guān)的每兩個(gè)靠近的相之間進(jìn)一步包括絕緣板25。所述絕緣板25的材料可以是所有可行的絕緣材料。
[0037]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有U形凹槽的金屬板的結(jié)構(gòu)。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，凹槽的外形2211是半圓形或其它形狀。凹槽的深度或高度2210等于或大于弧隔板中兩個(gè)金屬板22之間的間隔。凹槽的數(shù)量可以是兩個(gè)或更多個(gè)。凹槽22、221’可以是單一的類型或者是U形及L形的結(jié)合。圖7A和圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明其它優(yōu)選實(shí)施例的具有L形凹槽的金屬板22的結(jié)構(gòu)；其中，圖7A和圖7B分別示出了在左側(cè)或右側(cè)的L凹槽的豎直部分。圖8A、圖SB和圖SC示出了具有多個(gè)凹槽的金屬板。凹槽可以是U形凹槽和L形凹槽的結(jié)合，例如圖9A和圖9B所示。
[0038]參考圖6對(duì)本發(fā)明的工作原理進(jìn)行闡釋。當(dāng)可移動(dòng)的接觸件24穿過或經(jīng)過弧隔板組件時(shí)，點(diǎn)燃的電弧27被金屬板22吸引。電弧27是圖6中的示意圖。其不是裝置的一個(gè)部件，而是高度電離的電弧等離子體。穿過母線26 (安裝在固定接觸件23的上方)和開關(guān)裝置其它兩個(gè)相流動(dòng)的電流也產(chǎn)生磁場并且在電弧上具有電磁力。因此，在電弧上產(chǎn)生的電磁力F不是豎直的或向上。其具有力Fl的水平分量。通過仿真可以得到產(chǎn)生的電磁力F的大小和方向。現(xiàn)有技術(shù)中只有水平凹槽，這僅可以防止電弧在金屬板22上向上溢出，但是電弧可以從金屬板22的側(cè)邊輕易地溢出?；谏鲜龇治觯哂蠻形凹槽221的金屬板22(如圖4和圖5所示)可以解決弧在電磁力的驅(qū)使下從側(cè)面跑出的問題。為了提高弧隔板的性能，在靠近U形凹槽的側(cè)邊上(在電弧容易溢出的位置)向隔板增加了額外的平坦區(qū)域。這對(duì)于延誤弧的溢出將具有更好的效果，并且還為移動(dòng)到該區(qū)域的弧提供了更好的冷卻?，F(xiàn)有技術(shù)的滅弧裝置的金屬板在處于較低位置處的切口區(qū)域是對(duì)稱的，而沒有凹槽。
[0039]如果電流在開關(guān)裝置內(nèi)部的分布是已知的，則電弧的電磁力的方向可以是確定的。那么具有L形凹槽221’的金屬板22可以防止電弧從弧隔板溢出。如果電弧上電磁力的水平分量的方向向右，則L形凹槽的豎直部分在右側(cè)，如圖7A所示。如果水平分量的方向向左，那么L形凹槽的豎直部分在左側(cè)，如圖7B所示。這意味著L形凹槽221’的豎直部分的水平的或在左側(cè)/在右側(cè)的位置取決于電弧上電磁力的水平分量的方向。
[0040]如圖8A、8B和SC所示，如果凹槽的數(shù)量增加，那么防止電弧從弧隔板溢出的能力將會(huì)提高。該目的可以通過以下方式實(shí)現(xiàn):通過在金屬板中增加單個(gè)類型凹槽的數(shù)量(例如圖8A中兩個(gè)U形凹槽221，或者圖8B和圖8C中兩個(gè)L形凹槽221’)，還可以通過將兩種類型的凹槽結(jié)合在一起(如圖9A和圖9B所示)。
[0041]圖10A、圖10B、圖1OC和圖1OD示出了凹槽形狀的更多其它可行的替代方案。凹槽的外形可以是“V”形、或倒轉(zhuǎn)的“V”形、或其結(jié)合、或線條和弧形的結(jié)合。
[0042]具有本發(fā)明的滅弧裝置的SF6開關(guān)或開關(guān)裝置在12kV(這還不是極限)能夠成功地通過2200A轉(zhuǎn)移電流測(cè)試。
[0043]盡管基于一些優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施例絕不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。對(duì)這些實(shí)施例可以進(jìn)行許多改動(dòng)和修改。例如，每個(gè)金屬板可以包括三個(gè)或更多個(gè)凹槽。除了聚碳酸酯以外，絕緣板還可以由其它材料制成。主要功能在于弧隔板的結(jié)構(gòu)按照這樣的方式制成，使得弧等離子體對(duì)外界來說不是“透明的”，或者換句話說難以跑到外面。按照這種方式，多間隙恢復(fù)將合適地工作。因此，中斷電流將會(huì)加大，并且開關(guān)裝置的電壽命也會(huì)延長。
[0044]在不偏離本發(fā)明的精神和理念的前提下，對(duì)實(shí)施例做出的任何改動(dòng)和修改都在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的范圍內(nèi)，從而落入權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)的滅弧裝置，包括固定在支撐架(21)上的多個(gè)金屬板(22)，其中，每個(gè)所述金屬板(22)包括至少一個(gè)凹槽(221，221’)，所述凹槽是U形的(221)或L形的(221’)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的滅弧裝置，其中，所述金屬板包括至少一個(gè)U形凹槽(221)以及至少一個(gè)L形凹槽(221’)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的滅弧裝置，其中，所述凹槽(221，221’)的外形(2211)是半圓形或弧形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的滅弧裝置，其中，所述凹槽的外形是“V”形、或倒轉(zhuǎn)的“V”形、或線條以及弧形的結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的滅弧裝置，其中，所述凹槽(221，221’)的深度(2210)等于或大于弧隔板中兩個(gè)金屬板(22)之間的間隔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的滅弧裝置，其中，所述金屬板(22)平行地被固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的滅弧裝置，其中，所述金屬板(22)由鐵磁材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的滅弧裝置，其中，L形凹槽(221’)的豎直部分的水平位置取決于電弧上電磁力的水平分量的方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的滅弧裝置，其中，其包括在開關(guān)裝置的每兩個(gè)靠近的相之間的絕緣板(25)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的滅弧裝置，其中，所述絕緣板(25)的材料是聚碳酸酯。
11.一種開關(guān)或開關(guān)裝置，其中，其包括權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的滅弧裝置。
12.包括權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的滅弧裝置的開關(guān)或開關(guān)裝置用于低壓、中壓和高壓應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】H01H73/18GK104303253SQ201280072271
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月10日
【發(fā)明者】謝建波, 尚文凱, 李海興 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司