[發明專利]一種基于均壓環的輸電等級雙斷口真空滅弧室

有效

• 申請號: 202110272997.6
• 申請日: 2021-03-14
• 公開（公告）號: CN113097007B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 程顯;葛國偉;李鑫;陳里昂;陳輝;杜帥;白青林
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H01H33/662
• 分類號: H01H33/662;H01H33/664
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 姚麗娜

一種基于均壓環的輸電等級雙斷口真空滅弧室，包括動靜觸頭端端蓋、動靜端屏蔽罩、動靜導電桿、陶瓷外殼、動靜觸頭、主屏蔽罩、波紋管、波紋管屏蔽罩、動靜觸頭端彈簧組及其連接件、主屏蔽罩彈簧組、動靜觸頭均壓環、主屏蔽罩均壓環、主屏蔽罩彈簧擋板。動靜觸頭端彈簧組一端通過連接件連接固定于動靜觸頭，一端連接均壓環；主屏蔽罩彈簧組一端固定于主屏蔽罩內壁，一端連接主屏蔽罩均壓環。真空滅弧室處于閉合狀態時，三個均壓環在動觸頭端彈簧組壓力下接觸。真空滅弧室分閘時，由于重力和彈力作用，動觸頭均壓環和主屏蔽罩均壓環整體與靜觸頭均壓環分離；主屏蔽罩彈簧擋板的阻礙，動觸頭均壓環與主屏蔽罩均壓環繼而分離。該結構將真空滅弧室由單斷口開斷轉化為動觸頭均壓環與主屏蔽罩均壓環和主屏蔽罩均壓環與靜觸頭均壓環的雙斷口開斷，提高了真空滅弧室開斷能力，避免了單斷口真空斷路器開斷時重燃的問題。

技術領域

本發明屬于真空滅弧室領域，具體涉及一種基于均壓環的輸電等級雙斷口真空滅弧室。

背景技術

自20世紀20年代以來，真空斷路器以其強大的開斷能力、壽命期內免維護以及環境友好等優點，在中壓配電領域逐步取代了油斷路器和壓縮空氣斷路器，并進一步取代了性能優越的SF₆斷路器。然而，在72kV、126kV及以上電壓等級的輸電系統中，由于真空開關技術存在一些瓶頸技術問題，使得SF₆斷路器仍然占據絕對主導地位。目前，全球每年使用的SF₆氣體中的80％用于電力開關設備，而SF₆因非常強的溫室氣體效應被《京都議定書》列為限制使用的六種氣體之一。尋求SF₆技術的代替技術成為電力開關裝備未來發展必須解決的問題之一。過去30年來，尋找代替SF₆氣體的研究工作一直沒有停止，但由于作為開關絕緣和開斷的氣體介質要求十分苛刻，至今這項工作尚無理想結果。而與SF₆斷路器相比，真空斷路器電壽命更長，操作功率更低，弧后介質恢復特性更優異，并且環境友好性無可比擬，從而尋求高電壓等級的真空斷路器以代替SF₆斷路器就成了開關技術發展中的必然選擇和趨勢。

真空斷路器向輸電等級發展主要采取兩種技術路線：一種為發展高電壓等級的單斷口真空滅弧室；另一種為采用中壓等級的雙斷口或多斷口滅弧室進行串聯。發展高電壓等級的單斷口滅弧室在技術上面臨一系列巨大的挑戰。提高真空間隙的絕緣擊穿水平會遇到所謂的面積效應，即擊穿電壓在很大程度與觸頭結構以及觸頭表面狀況有關，擊穿電壓U_b與觸頭開距d呈U_d＝And(a1)的非線性關系，即滅弧室內絕緣水平隨觸頭開距的增大呈飽和趨勢，無法簡單的增加開距提高擊穿電壓。相比之下，雙斷口或多斷口串聯技術相對同等級單斷口技術各斷口具有更小的開距，但多斷口真空斷路器的開發亦將面臨各斷口同步分合閘控制技術、動態均壓以及可靠性技術的挑戰。針對上述問題，本發明在單個真空滅弧室中通過觸頭與主屏蔽罩處的結構優化，將單斷口開斷轉化為在一個真空滅弧室內的雙斷口開斷，提高滅弧室的開斷性能，使真空滅弧室向小型化、緊湊化推進。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述問題，本發明提出一種基于均壓環的輸電等級雙斷口真空滅弧室，其主要特征在于包括動靜觸頭端端蓋、動靜端屏蔽罩、動靜導電桿、陶瓷外殼、動靜觸頭、主屏蔽罩、波紋管、波紋管屏蔽罩、動靜觸頭端彈簧組及其連接件、主屏蔽罩彈簧組、動靜觸頭均壓環、主屏蔽罩均壓環、主屏蔽罩彈簧擋板，在輸電等級商用真空滅弧室如：126kV真空滅弧室的觸頭和主屏蔽罩處安裝彈簧組和均壓環，將真空滅弧室轉化為“雙斷口”真空滅弧室。

進一步，彈簧采用合金鋼材質彈簧，每個彈簧組由四個呈對稱圓周陣列的彈簧組成，每個彈簧線圈數為5，彈簧絲的直徑為3mm，彈簧一端固定在彈簧連接件或主屏蔽罩內壁上，一端與均壓環相連，彈簧組的可壓縮特性和彈簧斥力彈開實現均壓環的接觸與分離。

進一步，彈簧連接件為銅鉻合金中空環，中空環內徑與動靜觸頭直徑相等，內壁緊貼固定在動靜觸頭外側，厚度為10-15mm，高度為3-5mm，連接件末端連接懸掛彈簧組。