专利名称：用于特高压断路器的双向储能高速分断触头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特高压断路器使用的触头，尤其用于特高压断路器的双向储能高速分断触头。
背景技术：
电力设备开关常要用到断路器，作为高压或特高压断路器使用的时候要求分断速度越快越好、时间越短越好，因为高压电气设备的动触头和静触头接近的时候容易产生电弧，分断速度越快产生电弧的时间越短，对设备的损害越小。另外，长距离无负载或负载很小的带电线路在分、合闸时会在电网中形成非常高的操作过电压。如果这些过电压没有一个特殊的设备加以限制，那么在特高压电网中就要采取过度绝缘措施，而这必然会大幅度增加成本。限制操作过电压的有效途径就是用装有分、合闸电阻的断路器来对这些电路进行切换，分、合闸电阻可以将过电压限制在一个相对较低的水平。现有的带有合闸电阻的高压断路器触头，以阿尔斯通(中国)公司(ALSTOM)的FXT16D型SF6断路器触头为代表，由安装在绝缘腔体中的动触头和静触头组成，静触头固定安装在绝缘腔体中，连接有合闸电阻；动触头铰接在绝缘拉杆上，动触头与静触头的相对运动速度取决于绝缘拉杆的运动速度，为了提高开关的分断速度，只有提高绝缘拉杆的运动速度，而这又会大幅度提高生产成本和功率消耗，同时绝缘拉杆的运动速度提高后又会造成较大的运动冲击力，影响设备的使用寿命。本人的另一专利申请“特高压断路器四极倍速分断触头”(申请号CN200510112962.7)提供了一种高速分断触头，在分闸动作时，动触头和静触头同时向相反的方向移动，极大地提高了触头的分断速度，使断路器的分断能力大为提高。但该触头只有在合闸的时候接入合闸电阻，能避免合闸过电压，却不能避免分闸过电压现象。同时，该触头由于触点较多，各触点之间配合动作时间较长，造成运动机构总体运行距离长、操作机构消耗能量大。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足，提供一种结构简单、合理可靠、成本低廉、分断速度快，同时安装有灭弧电阻的用于特高压断路器的双向储能高速分断触头。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案本发明所述的用于特高压断路器的双向储能高速分断触头，包括绝缘外壳、安装在绝缘外壳中的绝缘套筒以及设置在绝缘套筒中的静触头和动触头；在绝缘外壳位于静触头的一侧固定连接电阻箱；静触头包括固定设置在绝缘套筒中的绝缘导向板以及插装在绝缘导向板上的主触点、电阻触点和灭弧触点、固定设置在绝缘套筒端面的端盖板，主触点、电阻触点和灭弧触点分别通过弹簧与绝缘导向板弹性连接，主触点与灭弧触点通过软导线电连接，主触点的末端与固定插装在端盖板中的连接杆电连接；主触点与绝缘导向板之间的弹性运动间隙小于灭弧触点与绝缘导向板之间的弹性运动间隙；电阻触点与绝缘导向板之间的弹性运动间隙大于灭弧触点与绝缘导向板之间的弹性运动间隙；电阻触点的末端通过软导线与固定插装在端盖板中的电阻接线柱电连接；动触头包括固定设置在绝缘套筒中的内绝缘支撑板、外绝缘支撑板以及插装在两层绝缘支撑板中的灭弧动触点，灭弧动触点上固定安装有导电盘，导电盘位于内绝缘支撑板和外绝缘支撑板之间；主动触点和电阻动触点通过该导电盘与灭弧动触点连接在一起，主动触点、电阻动触点、灭弧动触点插装在内绝缘支撑板上、其位置分别与主触点、电阻触点、灭弧触点相对应，内绝缘支撑板上与电阻动触点、灭弧动触点相对应的位置设置有汽缸套，电阻动触点、灭弧动触点的中段带有活塞，并与汽缸套的内壁形成活塞配合，灭弧动触点的末端带有连接板；电阻箱包括壳体和固定安装在壳体中的灭弧电阻、连接杆延长杆，壳体的两端分别固定安装电阻箱端盖，灭弧电阻和连接杆延长杆的两端均插装在电阻箱端盖中，伸出电阻箱端盖的部分带有插头，其一端插头与静触头上的电阻接线柱以及连接杆相配合，另一端插头与金属端帽插接在一起；其特征在于主动触点固定连接在导电盘上，电阻动触点活动插装在导电盘上，两者之间通过储能弹簧连接。
上述绝缘套筒包括外筒以及套装在外筒中的内筒，内筒为分段结构，绝缘导向板、内绝缘支撑板和外绝缘支撑板安装在内筒各分段的连接处；在分闸状态下，主触点与主动触点之间的距离最大，灭弧触点与灭弧动触点之间的距离其次，电阻触点与电阻动触点之间的距离最小；灭弧触点位于绝缘导向板的中心，多个主触点和电阻触点环绕在灭弧触点的周围；灭弧动触点和电阻动触点的一侧设置有吹弧管，吹弧管的顶端分别朝向灭弧动触点和电阻动触点的顶端，其下端贯穿灭弧动触点或电阻动触点上的活塞；活塞上带有安装有单向阀的排气口。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点1、电阻采用分组分断，能同时满足合闸和分闸对电阻阻值的要求，能降低电阻消耗的功率60％以上，并使分、合闸过电压值降到最理想值。
2、分闸动作开始时，通过压缩储能弹簧蓄积能量，分断动作的后期，储能弹簧释放，推动电阻动触点加速移动，进一步提高分闸的速度，增强了灭弧能力，同时还缩短了运动机构的移动距离，减少了机构能量消耗。
3、由于储能弹簧的作用，使电阻触点分闸时的运动距离缩短，减少了电阻触点所受到的冲击力，使整个装置运行更稳定可靠。
图1是本发明的一个实施例的分断装置的结构示意图；图2是电阻箱的结构示意图；图3是图1的B-B剖视图；图4是图2的A-A剖视图；具体实施方式
如图1、图3所示，本发明所述的用于特高压断路器的双向储能高速分断触头包括包括绝缘外壳1、安装在绝缘外壳1中的绝缘套筒7以及设置在绝缘套筒7中的静触头和动触头，以及固定安装在绝缘外壳1一端的电阻箱。绝缘外壳1的外侧带有磁裙，绝缘外壳1与绝缘套筒7之间带有气室77，气室77中可以填充SF6等绝缘气体，也可以填充绝缘胶，以提高绝缘效果。
另外，为便于安装，还可以将绝缘套筒7设计成可以分段安装的结构。绝缘套筒7包括外筒以及套装在外筒中的内筒，内筒为分段结构，绝缘导向板34、内绝缘支撑板72和外绝缘支撑板73等横向设置的部件安装在内筒各分段的连接处。生产过程中，只要将一段一段的组件分段组装在一起即可。当然，绝缘套筒7也可以设计成不分段的一体化结构。
静触头包括固定设置在绝缘套筒7中的绝缘导向板34以及插装在绝缘导向板34上的主触点31、电阻触点32和灭弧触点33、固定设置在绝缘套筒7端面的端盖板50。灭弧触点33位于绝缘导向板34的中心，弹簧10套装在灭弧触点33上，并通过固定在灭弧触点33上的弹簧座将弹簧10固定在弹簧座与绝缘导向板34之间，弹簧座下方的绝缘导向板34上固定有筒状的定位筒101，套在弹簧10的外面。主触点31、电阻触点32和灭弧触点33均采用这种相似的结构分别通过弹簧与绝缘导向板34弹性连接。定位筒101的作用一方面是可以将弹簧定位，另一方面通过调整定位筒101的高度也就可以调整灭弧触点33的运动间隙，以便与其他触点的时差相配合。如图3所示，主触点31和电阻触点32各有三个，间隔环绕设置在灭弧触点33的周围。通过这种环形设置，可使灭弧触点33的直径大幅增加，顶端的曲率减小，能有效减少容性电弧的复燃。另外，主触点31和电阻触点32分离设置后，触头的运动惯性减小，有利于提高分、合闸的速度。主触点31与灭弧触点33通过软导线电连接，主触点31的末端与固定插装在端盖板50中的连接杆37电连接，灭弧触点33可滑动地插装在连接杆37中；设计各触点的长度时，使主触点31与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙小于灭弧触点33与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙；电阻触点32与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙大于灭弧触点33与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙；电阻触点32的末端通过软导线与固定插装在端盖板50中的电阻接线柱51电连接；动触头包括固定设置在绝缘套筒7中的内绝缘支撑板72、外绝缘支撑板73以及插装在两层绝缘支撑板中可以上下滑动的灭弧动触点143、插装在内绝缘支撑板72中可以滑动的主动触点141和电阻动触点142。在灭弧动触点143上位于内绝缘支撑板72和外绝缘支撑板73之间的部分固定安装有导电盘1421，主动触点141和电阻动触点142通过该导电盘1421与灭弧动触点143连接在一起，不同之处在于主动触点141是固定连接在导电盘1421上的，而电阻动触点142是活动插装在导电盘1421上的滑套中，并且在电阻动触点142的末端与导电盘1421之间连接有储能弹簧1423，当导电盘1421向下移动时可以压缩储能弹簧1423。主动触点141、电阻动触点142、灭弧动触点143分别可滑动地插装在内绝缘支撑板72上、其位置分别与主触点31、电阻触点32、灭弧触点33相对应，内绝缘支撑板72上与电阻动触点142、灭弧动触点143相对应的位置设置有汽缸套144。电阻动触点142和灭弧动触点143的中段带有活塞、并分别位于各自的汽缸套144中，与汽缸套的内壁形成活塞配合。为了利用汽缸套144中的压缩气体提高灭弧的效率，在电阻动触点142和灭弧动触点143的活塞上设置有贯通活塞的吹弧管145，吹弧管145的上端开口分别朝向电阻动触点142和灭弧动触点143的顶端。为了减少合闸阻力，在活塞上设置带有单向阀的排气口41。为了便于与其他设备连接，在灭弧动触点143的末端带有连接板1422。
为了保证在合闸时主触点31不产生电弧、保证灭弧电阻352的有效接入时间、防止合闸过电压，在分闸状态下，应该保证主触点31与主动触点141之间的距离最大，灭弧触点33与灭弧动触点143之间的距离其次，电阻触点32与电阻动触点142之间的距离最小。也就是说，如本实施例所示，在动触头各触点长度相同的情况下，静触头上的主触点31最短，灭弧触点33次之，电阻触点32最长。
灭弧电阻352分组设置，固定安装在电阻箱中。如图2、图4所示，电阻箱包括壳体351和固定安装在壳体351中的灭弧电阻352、连接杆延长杆371。壳体351为金属外壳，壳体351的两端分别固定安装绝缘材料制成的电阻箱端盖353、354，灭弧电阻352和连接杆延长杆371的两端均插装在电阻箱端盖353、354中，伸出电阻箱端盖353、354的部分带有插头，其一端插头与静触头上的电阻接线柱51以及连接杆37相配合，另一端插头与金属端帽355插接在一起。装配完成以后，通过壳体351和绝缘外壳1端部的法兰盘将两者固定连接在一起，使连接杆延长杆371插在连接杆37上，灭弧电阻352插在电阻接线柱51上。灭弧电阻352和壳体351通过金属端帽355连接在一起，形成等电位。当灭弧电阻352的长度较长时，还可以在电阻箱中设置支撑板，支撑在灭弧电阻352的腰部。
如图4所示，灭弧电阻352共分三组，分别通过导线、电阻接线柱51与三个电阻触点32电连接。主触点31和电阻触点32的安装方法与灭弧触点33相同，只是根据其不同的作用，各触点的运动间隙有所不同。主触点31与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙小于灭弧触点33与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙；电阻触点32与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙大于灭弧触点33与绝缘导向板34之间的弹性运动间隙。具体的数值可以根据需要计算得出。在此不做进一步的论述。
当然，主动触点141、电阻动触点142的数量不局限于三个，也可以是两个或者更多。或者通过调整动触头上各触点的长度来改变各触点之间的距离，只要各触点之间的距离关系与上述一致即可。
另外，在绝缘套筒7中还可以设置分子筛71等装置。可以将分子筛71嵌装在绝缘导向板34上。当然，也可以采用其他的安装方式，如本实施例还可以将分子筛71作为单独的一层设置在绝缘套筒7中。
当触头初始在接合状态，主触点31与主动触点141接触，电流直接通过主动触点141和主触点31导通。当接到分断信号时，操作机构带动动触头向下运动，静触头在动触头各触点摩擦力作用下克服弹簧的弹力一起向下运动。与此同时，弹簧10在各触点的作用下被压缩，当静触头各触点上的弹簧座下端运动到定位筒101处时，被定位筒101阻挡，不再向下运动，而动触头继续向下运动。
因为主触点31的活动间隙最小，因此首先断开的是主触点31和主动触点141。而此时，电阻触点32、灭弧触点33还分别与电阻动触点142、灭弧动触点143接合，绝大部分电流经过灭弧触点33和灭弧动触点143，因此主触点31和主动触点141分断的时候不会产生电弧。
这时，动触头继续向下运动，灭弧触点33和灭弧动触点143分离，在分闸机构动力和弹簧弹力的双重作用下，灭弧触点33和灭弧动触点143以两倍于分闸机构的相对速度向相反方向移动，电弧迅速熄灭。当切断大电流时，电弧产生的热能使灭弧室气体迅速膨胀，推动动触头加速向下运动，使电弧更加迅速熄灭。为进一步提高小电流时的灭弧效率，在灭弧动触点143的一侧设置了吹弧管145，当灭弧动触点143向分闸方向移动时在汽缸套144里产生压缩气体，这些气体通过吹弧管145吹向灭弧动触点143顶端，将电弧吹灭。设置排气口41的作用是当灭弧动触点143向合闸方向移动的时候可以通过排气口41进气，避免在汽缸套144中产生真空，影响合闸的速度。
由于电阻触点32的弹性运动间隙最大，因此在分闸过程中电阻触点32和电阻动触点142最后分离。在灭弧触点33和灭弧动触点143分离后大约30毫秒电阻触点32和电阻动触点142才分离，使灭弧电阻352在分闸时保证有效接入时间，可以防止产生分闸过电压。当然，具体的参数可以根据实际需要设置，在此不做进一步描述。例如，合闸时3个电阻触头同时接触，降低合闸过电压；而分闸时可调整到两个提前分离、一个滞后三十毫秒分离，在降低分闸过电压的同时还能减少电阻容量。
由于主触点31、电阻触点32和灭弧触点33都是通过弹簧浮动连接在绝缘导向板34上，因此这三个触点在分离的时候都具有倍速分断的能力，即在分离的过程中动触头和静触头分别向相反的方向移动，相对运动速度快，灭弧效果好。由于电阻触点32上的弹簧比储能弹簧1423硬度大，在电阻触点32和电阻动触点142分离之前，由于导电盘1421的运动，储能弹簧1423首先被压缩储能，然后电阻动触点142才开始运动，并拉动电阻触点32，压缩电阻触点32上的弹簧，直到电阻触点32和电阻动触点142分离以后，储能弹簧1423释放，推动电阻动触点142加速运动。一方面提高了电阻触点32和电阻动触点142的分离速度，另一方面也可以缩短驱动机构的运动距离，更容易满足电阻动触点142滞后灭弧触点33三十毫秒分离的设计要求。
合闸动作时，驱动装置带动动触头向上运动，由于电阻触点32最长，也就是说电阻触点32与电阻动触点142之间的距离最小，因此，电阻触点32与电阻动触点142首先接通，将灭弧电阻352接入电路，电阻触点32与电阻动触点142接通后约10毫秒，灭弧触点33与灭弧动触点143接通，主电路接通，主电路中的电流通过灭弧触点33和灭弧动触点143导通；最后才是主触点31与主动触点141接通。由于主电路接通前灭弧电阻352先行接入，对线路进行了充电，使主电路导通时线路电压波形变化的陡度变缓，从而避免产生合闸过电压。合闸时，如果合闸在电网故障电路上，会产生较大的合闸电弧，但由于灭弧触点33先接通，因此大部分的电弧都产生在灭弧触点33上，主触点31在几乎同电位的情况下与主动触点141接通，不会产生电弧，保护主触点31不被烧坏。
权利要求
1.用于特高压断路器的双向储能高速分断触头，包括绝缘外壳(1)、安装在绝缘外壳(1)中的绝缘套筒(7)以及设置在绝缘套筒(7)中的静触头和动触头；在绝缘外壳(1)位于静触头的一侧固定连接电阻箱；静触头包括固定设置在绝缘套筒(7)中的绝缘导向板(34)以及插装在绝缘导向板(34)上的主触点(31)、电阻触点(32)和灭弧触点(33)、固定设置在绝缘套筒(7)端面的端盖板(50)，主触点(31)、电阻触点(32)和灭弧触点(33)分别通过弹簧与绝缘导向板(34)弹性连接，主触点(31)与灭弧触点(33)通过软导线电连接，主触点(31)的末端与固定插装在端盖板(50)中的连接杆(37)电连接；主触点(31)与绝缘导向板(34)之间的弹性运动间隙小于灭弧触点(33)与绝缘导向板(34)之间的弹性运动间隙；电阻触点(32)与绝缘导向板(34)之间的弹性运动间隙大于灭弧触点(33)与绝缘导向板(34)之间的弹性运动间隙；电阻触点(32)的末端通过软导线与固定插装在端盖板(50)中的电阻接线柱(51)电连接；动触头包括固定设置在绝缘套筒(7)中的内绝缘支撑板(72)、外绝缘支撑板(73)以及插装在两层绝缘支撑板中的灭弧动触点(143)，灭弧动触点(143)上固定安装有导电盘(1421)，导电盘(1421)位于内绝缘支撑板(72)和外绝缘支撑板(73)之间；主动触点(141)和电阻动触点(142)通过该导电盘(1421)与灭弧动触点(143)连接在一起，主动触点(141)、电阻动触点(142)、灭弧动触点(143)插装在内绝缘支撑板(72)上、其位置分别与主触点(31)、电阻触点(32)、灭弧触点(33)相对应，内绝缘支撑板(72)上与电阻动触点(142)、灭弧动触点(143)相对应的位置设置有汽缸套(144)，电阻动触点(142)、灭弧动触点(143)的上带有活塞，并与汽缸套(144)的内壁形成活塞配合，灭弧动触点(143)的末端带有连接板(1422)；电阻箱包括壳体(351)和固定安装在壳体(351)中的灭弧电阻(352)、连接杆延长杆(371)，壳体(351)的两端分别固定安装电阻箱端盖(353、354)，灭弧电阻(352)和连接杆延长杆(371)的两端均插装在电阻箱端盖(353、354)中，伸出电阻箱端盖(353、354)的部分带有插头，其一端插头与静触头上的电阻接线柱(51)以及连接杆(37)相配合，另一端插头与金属端帽(355)插接在一起；其特征在于主动触点(141)固定连接在导电盘(1421)上，电阻动触点(142)活动插装在导电盘(1421)上，两者之间通过储能弹簧(1423)连接。
2.根据权利要求1所述的用于特高压断路器的双向储能高速分断触头，其特征在于所述的绝缘套筒(7)包括外筒以及套装在外筒中的内筒，内筒为分段结构，绝缘导向板(34)、内绝缘支撑板(72)和外绝缘支撑板(73)安装在内筒各分段的连接处；在分闸状态下，主触点(31)与主动触点(141)之间的距离最大，灭弧触点(33)与灭弧动触点(143)之间的距离其次，电阻触点(32)与电阻动触点(142)之间的距离最小；灭弧触点(33)位于绝缘导向板(34)的中心，多个主触点(31)和电阻触点(32)环绕在灭弧触点(33)的周围；灭弧动触点(143)和电阻动触点(142)的一侧设置有吹弧管(145)，吹弧管(145)的顶端分别朝向灭弧动触点(143)和电阻动触点(142)的顶端，其下端贯穿灭弧动触点(143)或电阻动触点(142)上的活塞；活塞上带有安装有单向阀的排气口(41)。
全文摘要
本发明涉及一种特高压断路器使用的触头，尤其用于特高压断路器的双向储能高速分断触头。包括绝缘外壳、安装在绝缘外壳中的绝缘套筒以及设置在绝缘套筒中的静触头和动触头，静触头和动触头分别采用弹簧浮动连接，使之可以在分闸时依靠弹簧的能量加速向反方向运动；。本发明具有倍速分断功能，减少了分、合闸电弧和操作过电压。
文档编号H01H9/30GK1929058SQ200610068948
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月25日 优先权日2006年9月25日
发明者王光顺 申请人:王光顺