[发明专利]气体断路器

说明书

本发明涉及一种气体断路器，具体地说，涉及一种气体断路器的排气结构，该断路器用来立即排出从电极之间的间隙中排出电流中断时产生的高温气体，并改善了断路性能。

图7和8表示一种具有排气结构1的常规气体断路器。图7表示在闭合状态下该气体断路器的断路部分的总图，而图8表示在断开状态下该气体断路器的断路部分的放大图。一对触头包括主要负责气流连续性的一个固定主触头2和一个可动主触头3、以及一个固定灭弧触头4和一个可动灭弧触头5。

固定主触头2和固定灭弧触头4通过一个固定侧支承件6相互连接，此外由一个从可动侧伸出的圆筒形绝缘支承件7或类似件支承，并通过一个为固定侧支承件6提供的开口8与金属制成的排气结构1连通。一个固定侧导体9与固定侧支承件6和排气结构1电气地连接，以在导体9与一个可动侧导体10之间形成一个电流通路。此外，一个接地箱11填充有一种绝缘气体12，如SF6(六氟化硫)。

然后，下面描述气体断路器的操作。断开是一种从闭合状态到断开状态的操作，并且一个操作装置15线性地移动可动主触头3、可动灭弧触头5、一个吹气圆筒13、以及一个用诸如聚四氟乙烯(下文称作PTFE)之类的绝缘材料制成的绝缘喷嘴14。

当执行断开时，由可动吹气圆筒13或类似零件和一个固定活塞16封闭的空间内的绝缘气体12受到压缩，并经绝缘喷嘴14吹向固定灭弧触头4和可动灭弧触头5。在电流中断时，在固定灭弧触头4与可动灭弧触头5之间产生电弧。然而，通过上述吹气进行灭弧和电极间的绝缘恢复。

在灭弧时所喷的气体被电弧加热，并作为高达几千度的高温气体排到喷嘴的外部。该高温气体与常温气体相比，具有很低的气体密度和很差的绝缘性能。因此，必须立即从电极之间的间隙中排出灭弧时产生的高温气体。因此，一般使用一种用来把气体从开口8排进排气结构1中的结构。排气结构1控制所产生的高温气体的排出方向，并且还提供一个用来冷却高温气体的空间。

为了保证断路性能，更迅速地把高温气体从电极之间的间隙中排进排气结构1中的效率，即排气时间效率是很重要的。在这种情况下，在单位时间内排进排气结构1中的气体量与在电极之间产生的高温气体的量的比值定义为排气时间效率。为了进一步提高在电极之间的绝缘恢复性能，特别重要的是，提高在电流中断点后直到在电极之间施加一个瞬态恢复电压为止的一个期间中的排气时间效率，因为电弧已经产生。

在日本专利出版物第56027/1992的公报中公开了一个例子，其中在排气结构1的端部处形成一个接近端部变宽的部分，这个例子是一个常规的例子而不是图7和8中描述的例子。相同的结构被主要用来防止在排气结构1的端部上的电场集中。

然而，如已经描述的那样，为了提高断路性能，重要的是，在灭弧时立即把在灭弧触头4和5之间产生的高温气体排进排气结构1中，但是，只有通过增加排气结构1的端部的直径，否则不能得到在本发明中所描述的断路性能的改善效果。

此外，对于在日本专利出版物第56027/1992的公报中公开的排气结构1，从断路性能的观点看不是最佳的，因为伸进排气结构1中的固定侧导体接点限制了在该排气结构内的高温气体通路。

为了立即从电极之间的间隙中排出高温气体，必须迅速把该气体送入排气结构1中。在这种情况下，必须压缩在排气结构1中存储的常温气体，或者把该气体排到排气结构1的外部。常规例子的排气结构1用承受高温气体的金属制成并用作电流通路，并因此成为一个高电位部分。因而，把结构的最大直径设定为一个等于或小于断路部分的金属部分直径的值，以便减小设备的整个尺寸。

常规结构排气管的气流横截面积具有等于或小于S1的面积，此时假定在与固定侧支承件6连接表面处的排气管气流横截面积为S1。就是说，当假定在排气结构1内的任何位置处的排气管气流横截面积为SX时，则如下表达式(数学表达式1)几乎在排气结构1的整个长度上都有效。

SX≤S1…(数学表达式1)

然而，从对断路性能有重大影响的排气时间效率的观点看，最好是不限制排气结构1的直径。具本地说，当减小排气结构1上游部分的直径时，断路性能就可能变坏，因为不能顺利地把高温气体排进排气结构1中。

然而，为了防止在电流中断时产生的高温气体直接跑到外部，排气结构1需要足够大的体积以冷却高温气体。在图7和8的常规例子的排气结构1情况下，排气管长度势必要增大以保证体积，结果，排气结构1成为细长的或管形的，因而不能避免设备尺寸增大。