[發明專利]斷路器

有效

• 申請號: 200980159711.0
• 申請日: 2009-03-30
• 公開（公告）號: CN102449717A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: L·尼邁耶;M·塞格;M·施溫內;A·伊奧達尼迪斯
• 申請（專利權）人: ABB研究有限公司
• 主分類號: H01H33/74
• 分類號: H01H33/74;H01H33/90
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;楊楷

技術領域

本發明涉及高壓電路斷路器(electric?circuit?breaker)，更具體而言，涉及氣吹式(gas-blast?type)電路斷路器的改進。

背景技術

目前，從電源(如發電機)引出至用戶的大部分輸電線路通過至少一個斷路器進行針對絕緣故障或過載的保護。在許多情況下，該斷路器由機械開關裝置形成，該開關裝置包括導體端子對和用于打開和關閉所述端子之間的間隙的橋接構件。由于不可能瞬間中斷高電壓或大電流，拉開導體端子后在膨脹的間隙中出現的電弧往往在諸如壓縮空氣或六氟化硫之類的絕緣氣體環境中擴展(spread)和斷開(broken)。高壓斷路器市場越來越多地由自吹技術主導著。

文件FR?2575594公開了一種有代表性的使用SF6作為滅弧劑的這類自吹式斷路器(GCB)。該文件公開了可動電觸頭和固定電觸頭的布置，可動電觸頭和固定電觸頭位于電弧區中，使得在電弧區中產生電弧。FR?2575594提出布置一種壓力室組件，該組件經通道以流體的方式連接到充有SF6的電弧區，以用于通過防止電弧在初次熄滅之后再生來提高斷路質量。

現在，最高的近區故障(short-line?fault)額定值(SLF)由諸如罐式SF6壓氣斷路器(puffer?circuit?breaker)的壓氣式氣體斷路器提供保護(cover。如果要通過使用這種壓氣式斷路器來實現50kA、245/300kV以上的極限，則需要昂貴的接地線或均壓電容(grading?capacitance)。

也已經嘗試升級(scale-up)已知的自吹技術壓氣斷路器以在具有450歐姆的60Hz環境中經受在300kV下63kA的額定值，而不產生延時。

現有技術GCB通常以充有絕緣氣體的滅弧室(也稱為中斷室(interruption?chamber))為特征，其中所述室沿縱向軸線延伸并且設計成大致徑向對稱，即，關于所述縱向軸線旋轉對稱。滅弧室還包含至少兩個同軸布置且面向彼此的可分離的電弧接觸件以及在所述至少兩個電弧接觸件之間形成的電弧區。在斷開連接/中斷過程中，電弧在該至少兩個電弧接觸件之間燃燒，并且在接觸件分離時加熱所述電弧區內的絕緣氣體。加熱導致GCB的電弧區內的絕緣氣體的壓力增加。所述增壓氣體允許通過在電弧接觸件和滅弧室之間的至少一個專用環形間隙以及通過鄰近縱向軸線布置在接觸件中的腔體(如有)逸出，使得出現的流動路徑各自構成優選地最佳的氣體噴嘴。因此，術語噴嘴不限于絕緣噴嘴等，而是指其功能。

利用此類升級的已知自吹技術壓氣斷路器實現上述額定值的嘗試失敗，因為預計會有這樣的最高壓力，即，其導致GCB的材料機械失效，并且由于相關聯的2000K以上的高溫而導致絕緣氣體的介電抵抗(dielectric?withstand)不期望地降低。

有兩種主要情況是高壓斷路器(尤其是高壓交流斷路器)必須能夠耐受的。第一種情況被稱為近區故障(SLF)，第二種情況被稱為端子故障(T100a)。

在GCB的情況下，電弧區內的壓力需要相對較高，以便在近區故障的情況下以可靠方式熄滅電弧。遺憾的是，一段時間內的高壓增加了對斷路器結構的熱負荷。在端子故障情況下的情形與此完全不同，在端子故障的情況下，電弧區內實際存在的壓力值超過可靠地熄滅電弧所需的且相對較低的壓力值。因此，在GCB的情況下，氣體噴嘴在SLF的情況下應能夠承受電弧區內的壓力，并且能夠經受T100a條件。

在IEEE?Transactions?on?Power?Delivery，Vol.12，No.2(《IEEE輸電匯刊》1997年4月第12卷第2期)中公開的文章“Investigation?of?Technology?for?Developing?Large?Capacity?and?Compact?Size?GCB”提出了一種通過采用不同的噴嘴幾何形狀用于實現上述額定值的不同的解決方案。該噴嘴相比現有技術GCB的不同在于分配至可動滅弧觸頭的內噴嘴，其中該內噴嘴有助于形成在發生SLF時熱中斷所需的局部較高的氣體壓力，而不僅僅增加GCB的專用壓氣室內的壓力。

仍然存在以下缺點：已知高壓氣體會引起高溫，這種高溫又是介電中斷所不期望的，因為氣體在2000K以上會變得導電，使得在使用SF6氣體作為GCB中的滅弧劑的情況下，無法切合實際地使用該氣體來斷開電弧。

發明內容