[发明专利]具有改进的消弧的用于高压断路器的中断腔室

说明书

技术领域

本发明涉及用于高压断路器的中断腔室。

本发明涉及改进由值小于或等于断路器的短路中断容量的所有电流(包含不对称电流)引起的消弧。

本发明更明确地说涉及优化有助于灭弧的气体的排气路线。

主要应用的目标是大于52kV的高压断路器且更明确地说是额定电压大于或等于245kV的断路器。

背景技术

图1A到图1C以纵向截面图表示根据自动气动吹灭类型的现有技术的高压断路器的中断腔室1，分别为：

-在触点闭合的位置中，

-在断开操作开始时的中间位置中，此时活动的电弧触点2开始与固定的电弧触针3分离，

-在断开的极端位置中，其中气体已被压缩且由电弧能量加热，且通过喷嘴4吹灭已使得有可能在零交叉时冷却电弧且进而获得短路电流的截止。

当高强度电流(且明确地说，不对称电流)必须被此种类型的自动气动吹灭断路器中断时，吹灭气缸5中的压力能够达到极高值，这是因为气体的压缩(压缩容积5减少)与所产生的电弧对气体的加热一同使压力升高显著增加。

在图2中，表示如图1A到图1C中所表示的断路器的以触点的断开时间T为函数的压力变化ΔP的不同曲线，每一曲线表示将被断路器切断的短路电流类型。更精确地：

-曲线C1展示在断路器无负载(换句话说，无电流存在)的情况下发生的压力增加，所述曲线c1表示最大ΔP等于1的参考值，

-曲线C2展示值等于断路器的中断容量的30％的电流所发生的压力增加，

-曲线C3展示值等于断路器的中断容量的100％的对称电流所发生的压力增加，

-曲线C4展示值等于断路器的中断容量的100％的不对称电流所发生的压力增加。

因此在阅读完这些曲线后可看出：

-当达到值等于断路器的中断容量的值的100％的不对称电流时，达到最大压力(曲线C4的顶点)，

-在所展示的实例中，在由达到值等于断路器的中断容量的值的100％的不对称电流所达到的最大压力(曲线C4的顶点)与无负载的情况下的最大压力(曲线C1的顶点)之间的因数为4左右，

-电流类型(对称或不对称)对压力增加ΔP有着重要影响：在这种特定情况下，不对称电流的最大压力(曲线C4的顶点)大致等于对称电流的最大压力(曲线C3的顶点)的4/3。

然而，如果所达到的压力过高且变成大于断开断路器的控制所传递的原动力，那么中断腔室的活动部件的移动变慢且甚至可能使自身倒转。断路器的中断容量接着减少，这是因为归因于活动部件的移动减缓使吹灭接着减少。

要解决的问题是具备具有断路器的中断容量的30％、60％、75％和90％的中间电流的足够高过压以获得断路(截止)，而无需具备具有100％中断容量的过多的过压。

因此，为在任何电流强度下都使中断容量维持在高值，必需在断路器切断等于其中断容量的100％的电流时将过压限于可接受的值以使得与控制所传递的力相容，且确保吹灭容积中所含的所有气体被有效地用于消弧，以便具有经优化的解决方案，而无气体损失。

先前已设想到对于来自消弧容积的流出物的不同解决方案。

专利FR 2 694 987提出一种旨在限制长发弧时间内的过压的解决方案。过压的限制通过从设备的给定冲程增加吹灭容积(V1+V2+VC)来进行。根据这个文档提出的解决方案具有以下主要缺点，即，针对采用长发弧时间施行的所有断路减少了过压，包括用低强度电流施行的那些断路，对于此类断路，过压减少并非合意的。

专利EP 1 863 054提出一种解决方案，其中将止回阀16、17装设在吹灭活塞10上，此使得有可能将过压限制为给定值。当止回阀16、17打开时，此解决方案具有以下缺点，即，使吹灭气体流失到吹灭容积的外部而不是用于消弧。因此此解决方案并非最佳的。

专利EP 0 783 173提出一种在热膨胀容积中限制过压但在位于止回阀26后部的压缩容积中不限制过压的解决方案。但是，膨胀容积中的过压对触点的位移无影响，且因此对需要由控制供应的能量也无影响。