專(zhuān)利名稱(chēng)：觸臂絕緣護(hù)套及真空斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于中高壓真空斷路器的觸臂絕緣護(hù)套，以及使用該觸臂絕
緣護(hù)套的真空斷路器。
背景技術(shù)：
中高壓真空斷路器一般放置于開(kāi)關(guān)柜中并與開(kāi)關(guān)柜配合使用。如圖2所示，通過(guò) 底盤(pán)車(chē)，真空斷路器在開(kāi)關(guān)柜中滑動(dòng)從而真空斷路器的觸臂端部的動(dòng)觸頭與開(kāi)關(guān)柜中的靜 觸頭配合，在真空斷路器的觸臂上套有絕緣護(hù)套100。在開(kāi)關(guān)柜1000中，靜觸頭通常安裝在 觸頭盒200內(nèi)，觸頭盒200大致為圓筒形，將靜觸頭容納于其中，以對(duì)其絕緣。對(duì)于1250A 和630A電流等級(jí)的斷路器設(shè)備，對(duì)應(yīng)中壓開(kāi)關(guān)柜通常應(yīng)配有內(nèi)徑為146mm的觸頭盒。不同 電流等級(jí)的觸頭盒具有不同的尺寸規(guī)格和外形，小電流等級(jí)的觸頭盒尺寸比較小，價(jià)格比 較低，由此一些開(kāi)關(guān)柜廠商為了降低成本而將小電流等級(jí)的觸頭盒應(yīng)用到大電流等級(jí)的開(kāi) 關(guān)柜中，其后果會(huì)使電氣主回路與柜體的絕緣距離變小，爬電距離變小，從而影響開(kāi)關(guān)設(shè)備 的安全性。 由于市場(chǎng)并不規(guī)范并且客戶(hù)的安全意識(shí)淡泊，很多客戶(hù)缺乏電氣安全知識(shí)或?yàn)榱?節(jié)約成本而使用不符合安全規(guī)定的改裝開(kāi)關(guān)柜，這種開(kāi)關(guān)柜通常配備比規(guī)定電流等級(jí)小的 觸頭盒，例如對(duì)于上述1250A和630A電流等級(jí)的斷路器，這種開(kāi)關(guān)柜通常配備內(nèi)徑110mm 的觸頭盒，這樣的使用方式將極大地降低斷路器設(shè)備的工作安全系數(shù)，使設(shè)備對(duì)惡劣環(huán)境 條件的適應(yīng)能力降低，發(fā)生破壞性放電的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。 根據(jù)客戶(hù)反饋，很多斷路器開(kāi)關(guān)柜存在使用小規(guī)格觸頭盒的情況，在天氣不好時(shí) 會(huì)發(fā)生大規(guī)模放電。因此，存在對(duì)斷路器的觸臂絕緣護(hù)套進(jìn)行改進(jìn)的需求，以便使之即使安 裝在小規(guī)格觸頭盒的開(kāi)關(guān)柜中，也能保證工作安全。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于改善真空斷路器的觸臂絕緣，以便即使客戶(hù)將這種斷路器 應(yīng)用在小規(guī)格觸頭盒的開(kāi)關(guān)柜中，也不會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模放電的危險(xiǎn)情況。 為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，根據(jù)本實(shí)用新型，提供了一種真空斷路器的觸臂絕 緣護(hù)套，該觸臂絕緣護(hù)套包括筒形的極柱側(cè)護(hù)套部分和筒形的中間部分，該觸臂絕緣護(hù)套 還包括筒形的觸頭側(cè)護(hù)套部分，該觸頭側(cè)護(hù)套部分的內(nèi)徑大于所述中間部分的內(nèi)徑，以覆 蓋真空斷路器的觸頭的至少一部分。 通過(guò)增加觸頭側(cè)護(hù)套部分，可以增加電弧所經(jīng)路徑的爬電距離，從而提高安全系 數(shù)，使得該真空斷路器即使與小規(guī)格的觸頭盒配合使用，也可以避免大規(guī)模放電現(xiàn)象發(fā)生。 優(yōu)選的是，所述護(hù)套由硅橡膠制成，并且一體成型。通過(guò)一體成型，可以避免分體 式結(jié)構(gòu)在相互連接的位置留有空氣間隙，這種間隙內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)非常大，使得電子被該 電場(chǎng)加速而不停沖擊附近絕緣護(hù)套的表面，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致絕緣護(hù)套被擊穿。另外，一體成型 的絕緣護(hù)套更便于安裝。[0009] 所述觸頭側(cè)護(hù)套部分的長(zhǎng)度優(yōu)選為使得在安裝到位后該觸頭側(cè)護(hù)套部分的端部 位于所述斷路器的觸頭的第一組接觸彈簧和第二組接觸彈簧之間。且所述觸頭側(cè)護(hù)套部分 的厚度t滿(mǎn)足以下公式 Gi : G2 > i : i [oo"] t : G2《2 : i 其中，G1為安裝觸臂絕緣護(hù)套后該絕緣護(hù)套的外周面與觸頭盒的內(nèi)周面之間的間 隙的徑向距離；G2為安裝觸臂絕緣護(hù)套后該絕緣護(hù)套的內(nèi)周面與梅花觸頭的外周面之間 的間隙的徑向距離。 根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種真空斷路器，該真空斷路器包括極柱、安
裝在極柱的極柱端安裝接口上的觸臂以及連接在觸臂的端部的觸頭，上述觸臂絕緣護(hù)套設(shè)
置在所述觸臂上，使得所述極柱側(cè)護(hù)套部分覆蓋所述極柱端安裝接口的至少一部分，所述
中間護(hù)套部分覆蓋所述觸臂以及所述觸頭側(cè)護(hù)套部分覆蓋所述觸頭的至少一部分。 優(yōu)選的是，在所述極柱端安裝接口與極柱側(cè)護(hù)罩部分之間夾置緩沖環(huán)，并且，所述
緩沖環(huán)由硅橡膠制成。 通過(guò)在護(hù)套與極柱端安裝接口之間夾置緩沖環(huán)，既能有效增大抱緊力又能使極柱 側(cè)護(hù)套部分不必承受很大的拉伸強(qiáng)度。

下面，將參照附圖描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，在所有附圖中，相同的附圖標(biāo) 記表示相同的元件，圖中 圖1是示出傳統(tǒng)真空斷路器的外觀的立體圖； 圖2是示出傳統(tǒng)真空斷路器與開(kāi)關(guān)柜配合部分的局部視圖； 圖3是說(shuō)明在開(kāi)關(guān)柜中出現(xiàn)放電的位置的示意圖； 圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的觸臂絕緣護(hù)套的外觀圖； 圖5是示出真空短路器的觸臂部分，其中使用了根據(jù)本實(shí)用新型的絕緣護(hù)套； 圖6是觸頭側(cè)護(hù)套部分的放大視圖，示出觸頭側(cè)護(hù)套部分的厚度范圍。
具體實(shí)施方式根據(jù)客戶(hù)的反饋，放電通常發(fā)生在兩個(gè)位置，S卩，通常在觸臂絕緣護(hù)套的極柱一側(cè) 的端部附近和觸臂絕緣護(hù)套的梅花觸頭一側(cè)的端部附近，如圖3中圓圈所表示的。為了進(jìn) 一步找到放電的源頭，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)人對(duì)觸臂進(jìn)行了仿真分析，可以看到這兩處放電 的源頭都在觸頭盒與柜體交界處的邊緣位置，在該位置連續(xù)不斷地發(fā)射出電子，這些電子 經(jīng)過(guò)的位置的電場(chǎng)對(duì)其有不同程度的加速作用，對(duì)于斷路器配有相同規(guī)格的觸頭盒的情 況，由于斷路器放電處這兩點(diǎn)與柜體上的電子發(fā)射源的空氣絕緣距離和爬電距離都比較 大，電子所經(jīng)歷的路徑上的電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較小，所以電子未到達(dá)觸臂之前能量就已經(jīng)消耗 完畢了，這種情況則不會(huì)發(fā)生放電。若開(kāi)關(guān)柜配備的是小規(guī)格觸頭盒，例如，中壓真空斷路 器開(kāi)關(guān)柜通常應(yīng)配有內(nèi)徑為146mm的觸頭盒，而如果這種斷路器用在配有內(nèi)徑為110mm的 觸頭盒的開(kāi)關(guān)柜中，由于空氣絕緣距離以及爬電距離減小，空間電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較大，所以使 得斷路器設(shè)備的安全系數(shù)大大降低。再加上如果設(shè)計(jì)時(shí)留有的安全域度不足夠的話(huà)，每逢天氣變化或使用環(huán)境變化，很可能發(fā)生放電。 通過(guò)上面的分析，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)人提出改變?cè)杏|臂絕緣護(hù)套的形狀來(lái)彌補(bǔ)觸頭盒內(nèi)徑尺寸減小帶來(lái)的問(wèn)題。 如圖4所示，圖4是示出根據(jù)本實(shí)用新型的觸臂絕緣護(hù)套100的透視圖。根據(jù)本實(shí)用新型的觸臂絕緣護(hù)套大致為圓筒形，包括三個(gè)部分，即極柱側(cè)護(hù)套部分101、中間護(hù)套部分102和觸頭側(cè)護(hù)套部分103，其中這三個(gè)部分一體成型，觸頭側(cè)護(hù)套部分103的內(nèi)徑大于中間護(hù)套部分102的內(nèi)徑，使得觸頭側(cè)護(hù)套部分103可以覆蓋真空斷路器的梅花觸頭的一部分。 圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的觸臂絕緣護(hù)套應(yīng)用在真空斷路器的觸臂上的橫截面圖。如圖5所示，真空斷路器包括極柱30、從極柱30的極柱端安裝接口 301伸出的觸臂10、以及連接在觸臂10的端部的梅花觸頭20，該梅花觸頭20將與開(kāi)關(guān)柜的觸頭相接觸，從而構(gòu)成主回路。其中極柱包括極柱端安裝接口 301，以便將觸臂10安裝到極柱30上，通常，該極柱端安裝接口的直徑大于觸臂10的直徑。 如圖2所示，真空斷路器將安裝在底盤(pán)車(chē)上，由此通過(guò)底盤(pán)車(chē)在開(kāi)關(guān)柜中滑動(dòng)。在開(kāi)關(guān)柜的柜體1000 —側(cè)，設(shè)置有觸頭盒200，開(kāi)關(guān)柜的觸頭210容納在觸頭盒200中。當(dāng)真空斷路器與底盤(pán)車(chē)一起滑動(dòng)到接合位置時(shí)，真空斷路器的梅花觸頭20與觸頭盒200內(nèi)的觸頭210相接觸，由此形成主回路連接。 再參照?qǐng)D5，根據(jù)本實(shí)用新型的觸臂絕緣護(hù)套100套在觸臂10上，使得極柱側(cè)護(hù)套部分101套在極柱端安裝接口 301上，中間護(hù)套部分102套在觸臂10上，而觸頭側(cè)護(hù)套部分103覆蓋在梅花觸頭20的后端一部分上。 但是光無(wú)限制的增大絕緣護(hù)套包裹梅花觸頭20的長(zhǎng)度尺寸是不可行的，這是因?yàn)檫@會(huì)嚴(yán)重地影響斷路器設(shè)備以及開(kāi)關(guān)柜的溫升情況，厚度尺寸也是一樣，除了會(huì)影響散熱，而且還可能會(huì)與觸頭盒內(nèi)壁發(fā)生干涉，所以觸頭側(cè)護(hù)套部分103的長(zhǎng)度尺寸和厚度尺寸的把握比較關(guān)鍵。優(yōu)選地是，如圖6所示，觸頭側(cè)護(hù)套部分的厚度t滿(mǎn)足以下公式[0030] Gl : G2 > 1 : 1[0031] t : G2《2 : 1 其中，Gl為安裝觸臂絕緣護(hù)套100后觸頭側(cè)護(hù)套部分103的外周面與觸頭盒200的內(nèi)周面之間的間隙的徑向距離；G2為安裝觸臂絕緣護(hù)套100后該觸頭側(cè)護(hù)套部分103的內(nèi)周面與梅花觸頭20的外周面之間的間隙的徑向距離。 另外，如圖5所示，觸頭側(cè)護(hù)套部分103的長(zhǎng)度優(yōu)選地為使得在安裝觸臂絕緣護(hù)套100后，所述觸頭側(cè)護(hù)套部分103的端部處于梅花觸頭20的第一組接觸彈簧201和第二組接觸彈簧201之間。 對(duì)于靠近極柱一端的放電點(diǎn)，同樣也是由于護(hù)套具有一定的抱緊力，安裝在觸臂上使得外來(lái)的電子無(wú)法進(jìn)入內(nèi)部與觸臂10接觸發(fā)生放電，但是當(dāng)與小規(guī)格的觸頭盒200配合后，由于絕緣距離減小，電子發(fā)射源與放電端靠近，同時(shí)局部電場(chǎng)增強(qiáng)，使得電子具有更大的能量到達(dá)觸臂內(nèi)部，當(dāng)電子能量大于觸臂絕緣護(hù)套100抱緊力所提供的阻力時(shí)，電子就會(huì)鉆進(jìn)護(hù)套內(nèi)部與觸臂接觸發(fā)生放電。 但是如果單純采用減小極柱側(cè)護(hù)套部分101的內(nèi)徑來(lái)達(dá)到增大抱緊力的目的，會(huì)給護(hù)套100的安裝帶來(lái)很大困難，另外，使得護(hù)套長(zhǎng)期工作于較大的拉伸強(qiáng)度狀態(tài)，對(duì)于護(hù)套100的使用壽命帶來(lái)不利影響。 為了克服這個(gè)問(wèn)題，在極柱側(cè)護(hù)套部分101與極柱端安裝接口 301之間安裝一個(gè)小直徑的緩沖環(huán)104，該緩沖環(huán)104起到緩沖作用，并且優(yōu)選的由橡膠制成。該緩沖環(huán)104夾在極柱側(cè)護(hù)套部分101與極柱端安裝接口之間，既能有效增大抱緊力又能使外部的護(hù)套不必承受很大的拉伸強(qiáng)度。 優(yōu)選地是，觸臂絕緣護(hù)套100和緩沖環(huán)104由硅橡膠制成。采用這種材料能夠使得護(hù)套100既方便安裝和更換，又能提供適度的抱緊力，能夠避免觸臂10和護(hù)套100之間留有狹長(zhǎng)的空氣間隙，從而可以保證良好的絕緣性能。另外，采用硅橡膠制造觸臂絕緣護(hù)套IOO，成本較低，更重要的是，硅橡膠可以在12(TC的情況下長(zhǎng)期工作20年以上仍能提供可靠的絕緣性能和彈性，能很好地抵抗在該使用環(huán)境中的電老化和溫度老化現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品的可靠性。 在利用本實(shí)用新型的觸臂絕緣護(hù)套100將觸臂后端的極柱端安裝接口以及梅花觸頭一部分包裹起來(lái)，使得電弧所經(jīng)路徑的爬電距離增大，從而達(dá)到提高安全系數(shù)的目的，但是護(hù)套這種形狀變化會(huì)影響觸頭盒內(nèi)部的電場(chǎng)分布。為了驗(yàn)證根據(jù)本實(shí)用新型的觸臂絕緣護(hù)套100對(duì)觸頭盒內(nèi)部的電場(chǎng)分布的影響，對(duì)這部分進(jìn)行了仿真計(jì)算，仿真結(jié)果如圖8所示，從圖8中可以看到，采用根據(jù)本實(shí)用新型的觸臂絕緣護(hù)套對(duì)觸頭盒內(nèi)的電場(chǎng)分布的影響很小。 另外，在1250A和630A的斷路器上采用根據(jù)本實(shí)用新型的觸臂絕緣護(hù)套100，使之與KYN28開(kāi)關(guān)柜10Q/150D觸頭盒(內(nèi)徑110mm)進(jìn)行配合使用，并對(duì)其進(jìn)行溫升以及絕緣一系列產(chǎn)品試驗(yàn)，如1. 1Ir溫升試驗(yàn)、1. 1Ud工頻耐壓試驗(yàn)、以及1. 1Up雷電沖擊耐壓試驗(yàn)。在留有10%安全域度后兩種等級(jí)的斷路器仍能全部通過(guò)試驗(yàn)，結(jié)果證明改進(jìn)的觸臂絕緣護(hù)套確實(shí)能夠達(dá)到提高斷路器設(shè)備電氣安全性的目的，從而可以適用于各種觸頭盒類(lèi)型。[0040] 盡管上面參照本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了圖示和描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解到在不背離本實(shí)用新型的精髓和原理的前提下，可以對(duì)在此描述的實(shí)施方式作出各種改進(jìn)和變化，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍僅由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等價(jià)物限定。
權(quán)利要求一種觸臂絕緣護(hù)套(100)，包括筒形的極柱側(cè)護(hù)套部分(101)和筒形的中間部分(102)，其特征在于，該觸臂絕緣護(hù)套還包括筒形的觸頭側(cè)護(hù)套部分(103)，該觸頭側(cè)護(hù)套部分的內(nèi)徑大于所述中間部分的內(nèi)徑，以覆蓋真空斷路器的觸頭的至少一部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的觸臂絕緣護(hù)套，其特征在于，所述觸臂絕緣護(hù)套(100)由硅橡膠 制成。
3. 如權(quán)利要求l所述的觸臂絕緣護(hù)套，其特征在于，所述觸臂絕緣護(hù)套(100)是一體成 型的。
4. 如權(quán)利要求l所述的觸臂絕緣護(hù)套，其特征在于，所述觸頭側(cè)護(hù)套部分(103)的長(zhǎng)度 為使得在安裝到位后該觸頭側(cè)護(hù)套部分(103)的端部位于所述斷路器的觸頭的第一組接 觸彈簧(201)和第二組接觸彈簧(202)之間。
5. 如權(quán)利要求l所述的觸臂絕緣護(hù)套，其特征在于，所述觸頭側(cè)護(hù)套部分(103)的厚度 (t)滿(mǎn)足以下公式<formula>formula see original document page 2</formula>其中，Gl為安裝觸臂絕緣護(hù)套(100)后該觸頭側(cè)護(hù)套部分(103)的外周面與觸頭盒 (200)的內(nèi)周面之間的間隙的徑向距離；G2為安裝觸臂絕緣護(hù)套(100)后該觸頭側(cè)護(hù)套部 分(103)的內(nèi)周面與梅花觸頭(20)的外周面之間的間隙的徑向距離。
6. —種真空斷路器，包括極柱(30)、安裝在極柱的極柱端安裝接口 (301)上的觸臂 (10)以及連接在觸臂的端部的觸頭(20)，其特征在于，如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的 觸臂絕緣護(hù)套(100)設(shè)置在所述觸臂(10)上，使得所述極柱側(cè)護(hù)套部分(101)覆蓋所述極 柱端安裝接口 (301)的至少一部分，所述中間護(hù)套部分(102)覆蓋所述觸臂以及所述觸頭 側(cè)護(hù)套部分(103)覆蓋所述觸頭(20)的至少一部分。
7. 如權(quán)利要求6所述的真空斷路器，其特征在于，在所述極柱端安裝接口與極柱側(cè)護(hù) 罩部分之間夾置緩沖環(huán)(104)。
8. 如權(quán)利要求7所述的真空斷路器，其特征在于，所述緩沖環(huán)(104)由硅橡膠制成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種觸臂絕緣護(hù)套(100)以及真空斷路器，該觸臂絕緣護(hù)套(100)包括筒形的極柱側(cè)護(hù)套部分(101)和筒形的中間部分(102)，且該觸臂絕緣護(hù)套還包括筒形的觸頭側(cè)護(hù)套部分(103)，該觸頭側(cè)護(hù)套部分的內(nèi)徑大于所述中間部分的內(nèi)徑，以覆蓋真空斷路器的觸頭的至少一部分。通過(guò)這種觸臂絕緣護(hù)套，可以改善觸臂的絕緣結(jié)構(gòu)，即使該觸臂與小規(guī)格的觸頭盒配合使用，也可以防止發(fā)生大規(guī)模放電。
文檔編號(hào)H02B1/00GK201444537SQ20092000455
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者寇莉芳, 熊嘉琪 申請(qǐng)人:施耐德電器工業(yè)公