具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室及应用的真空断路器制造技术

具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室及应用的真空断路器，该高压真空灭弧室包括多节非对称分布瓷壳、多个非对称分布的屏蔽罩间隙、瓷壳封接环外部的屏蔽环结构、真空灭弧室端部两侧的端部外屏蔽罩结构；该高压真空断路器包括具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室、静侧滑动导流排结构、散热帽和与其相匹配的操动机构；本发明专利技术针对高电压等级真空灭弧室具有多节瓷壳和多级屏蔽罩的结构特征，以及感应悬浮电位的非对称分布特性，通过屏蔽罩间隙和瓷壳结构的非对称分布设计，以及对真空灭弧室外部瓷壳封接环、外部屏蔽罩环的结构优化和增加端部外屏蔽罩结构，优化了真空灭弧室内部及端部盖板处的电场分布，提升了高压真空灭弧室的绝缘耐压能力。室的绝缘耐压能力。室的绝缘耐压能力。

【技术实现步骤摘要】
具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室及应用的真空断路器


[0001]本专利技术属于大电流高电压真空断路器
，具体涉及一种具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室及应用的真空断路器。

技术介绍

[0002]随着国内外对于环保型高压断路器的需求，具有环境友好特性的高电压等级真空断路器得以快速向更高电压等级发展。但是与具有强温室效应的SF6气体相比，126kV及更高电压等级的真空灭弧室及其应用的真空断路器的绝缘结构设计具有极大的挑战和难度。因此，需要根据真空灭弧室结构特征和耐压特性对真空灭弧室及应用的真空断路器结构进行优化和改进。
[0003]真空灭弧室作为真空断路器的核心器件，起着开断大电流、快速熄灭电弧及承受一定耐压的作用。在真空灭弧室的研发过程中，真空灭弧室的绝缘耐压水平是真空灭弧室电压等级设计的关键。在真空灭弧室内部拥有若干个真空间隙，根据设计的电压等级以及结构的差异，其真空间隙间的距离与电场强度分布特性也会有一定的不同。此外，不同的间隙结构，在研究过程中，也会有不同的绝缘特性。针对目前高电压等级的真空灭弧室具有多节瓷壳和多重屏蔽罩结构的特征，而在结构上采用了对称设计的结构以及感应悬浮电位的非对称分布特性，对高电压等级真空灭弧室的绝缘结构开展设计，提升真空灭弧室的绝缘耐压水平。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术存在的问题，结合前期大量的仿真研究和试验积累，本专利技术的目的在于提出一种具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室及应用的真空断路器，本专利技术针对高电压等级真空灭弧室具有多节瓷壳和多级屏蔽罩的结构特征，开展高压真空灭弧室的绝缘结构设计，通过屏蔽罩和瓷壳结构的非对称分布，以及真空灭弧室瓷壳封接环、外部屏蔽环和端部外屏蔽罩的结构优化，提升了高电压等级真空灭弧室的绝缘耐压能力。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室，真空灭弧室瓷壳包括静侧端部瓷壳106和动侧端部瓷壳109以及中央主屏蔽罩103附近的静侧中部瓷壳107和动侧中部瓷壳108；真空灭弧室屏蔽罩包括中央主屏蔽罩103、静侧连接屏蔽罩102、静侧端部屏蔽罩101、动端连接屏蔽罩104、动端端部屏蔽罩105以及在真空灭弧室端部两侧增加的静端端部外屏蔽罩201和动端端部外屏蔽罩202；静侧连接屏蔽罩102和动侧连接屏蔽罩104分别焊接在静侧瓷壳封接环203与动侧瓷壳封接环205处；所述静侧瓷壳封接环203外部增加外部静侧屏蔽环206，动侧瓷壳封接环205外部增加外部动侧屏蔽环208，静侧中部瓷壳107和动侧中部瓷壳108经由中央主屏蔽罩处中央瓷壳封接环204连接，中央瓷壳封接环204外部设置外部中央屏蔽环207；
[0007]所述真空灭弧室瓷壳具有非对称分布特性，静侧端部瓷壳106高度大于静侧中部瓷壳107；动侧端部瓷壳109高度大于动侧中部瓷壳108高度；
[0008]所述真空灭弧室屏蔽罩具有非对称分布特性，静侧端部屏蔽罩101与静侧连接屏蔽罩102之间的距离大于中央主屏蔽罩103与静侧连接屏蔽罩102之间的距离；动侧端部屏蔽罩105与动侧连接屏蔽罩104之间的距离大于真空灭弧室中央主屏蔽罩103与动侧连接屏蔽罩104之间的距离。
[0009]位于真空灭弧室端部两侧的静侧端部瓷壳106和动侧端部瓷壳109高度分别大于等于真空灭弧室的静侧中部瓷壳107和动侧中部瓷壳108高度的1.1倍；位于真空灭弧室端部两侧的静侧端部屏蔽罩101与静侧连接屏蔽罩102之间的距离以及动侧端部屏蔽罩105与动侧连接屏蔽罩104之间的距离分别大于等于中央主屏蔽罩103与静侧连接屏蔽罩102之间的距离以及中央主屏蔽罩103与动侧连接屏蔽罩104之间的距离的1.1倍。
[0010]所述外部静侧屏蔽环206、外部中央屏蔽环207以及外部动侧屏蔽环208采用实心金属环或者空心金属管或者金属卷边结构；所述外部静侧屏蔽环206、外部中央屏蔽环207以及外部动侧屏蔽环208的剖截面为圆形或者椭圆形；所述的实心金属环或者空心金属管或者金属卷边结构的半径大于等于1mm。
[0011]所述外部静侧屏蔽环206、外部中央屏蔽环207以及外部动侧屏蔽环208上还设置镂空结构。
[0012]所述的静端端部外屏蔽罩201和动端端部外屏蔽罩202结构采用环形薄壁金属卷边结构；所述的静端端部外屏蔽罩201和动端端部外屏蔽罩202结构的外部沿面具有3曲率特征，分别是上曲率、中间曲率和下曲率三部分，两端卷边曲率半径大于等于1mm，中间曲率大于等于5mm。
[0013]一种高电压真空断路器，包括所述的具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室，复合绝缘套管306，与静导杆304依次相连接的静侧滑动导流排303、静侧接线板302、散热帽301；与动导杆305相连接的绝缘拉杆307以及连接在绝缘拉杆307结构另一端与之配套的操动机构308。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0015]1.本专利技术对真空灭弧室结构进行了重新设计，主要是针对高电压等级真空灭弧室内部存在各类间隙以及会在屏蔽罩上感应出悬浮电位的特性，设计了真空灭弧室瓷壳数量大于等于4，内部屏蔽罩数量大于等于5，在真空灭弧室两端施加电压后，真空灭弧室瓷壳内部的电势分布数量大于等于5，有效地平滑了电位的下降速度，优化了真空灭弧室内部的电场分布，提高了真空灭弧室的绝缘耐压水平。
[0016]2.本专利技术对真空灭弧室瓷壳及真空间隙的分布进行了重新设计，针对高电压等级真空灭弧室内部感应的悬浮电位具有非对称分布的特性，设计了非对称分布的真空灭弧室瓷壳和屏蔽罩结构。根据试验与仿真结果归纳，得到真空灭弧室端部与连接屏蔽罩的电势差大于连接屏蔽罩与中央主屏蔽罩的电势差，为了平滑瓷壳封接环处以及内部屏蔽罩间隙的电势下降速度，设计位于真空灭弧室端部的瓷壳高度大于等于真空灭弧室中部瓷壳高度，并优选设计为1.1倍，位于真空灭弧室内的端部屏蔽罩和连接屏蔽罩的距离大于等于真空灭弧室中部中央主屏蔽罩和连接屏蔽罩之间的距离，并优选设计为1.1倍；非对称分布的真空灭弧室瓷壳和屏蔽罩结构有效优化了瓷壳外部封接环处以及内部屏蔽罩间隙的电场
分布，降低了瓷壳外部的沿面闪络放电以及内部真空间隙的击穿概率。
[0017]3.本专利技术在真空灭弧室瓷壳封接环外部设计增加了屏蔽环结构，屏蔽环结构采用实心金属环或者空心金属管或者金属卷边结构，对瓷壳封接环起屏蔽保护作用，进一步平滑了电场分布特性，有效降低了封接环处的电晕及瓷壳沿面闪络放电。
[0018]4.本专利技术在真空灭弧室端部两侧设计增加外屏蔽罩结构，端部外屏蔽罩结构采用环形薄壁金属卷边结构，有效减小了真空灭弧室端部盖板附近的曲率，改善了外部动端盖板处及静端盖板处电场分布特性。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室剖视图。
[0020]图2为本专利技术的具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室瓷壳高度和屏蔽罩间隙配比示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室，其特征在于：真空灭弧室瓷壳包括静侧端部瓷壳(106)和动侧端部瓷壳(109)以及中央主屏蔽罩(103)附近的静侧中部瓷壳(107)和动侧中部瓷壳(108)；真空灭弧室屏蔽罩包括中央主屏蔽罩(103)、静侧连接屏蔽罩(102)、静侧端部屏蔽罩(101)、动端连接屏蔽罩(104)、动端端部屏蔽罩(105)以及在真空灭弧室端部两侧增加的静端端部外屏蔽罩(201)和动端端部外屏蔽罩(202)；静侧连接屏蔽罩(102)和动侧连接屏蔽罩(104)分别焊接在静侧瓷壳封接环(203)与动侧瓷壳封接环(205)处；所述静侧瓷壳封接环(203)外部增加外部静侧屏蔽环(206)，动侧瓷壳封接环(205)外部增加外部动侧屏蔽环(208)，静侧中部瓷壳107和动侧中部瓷壳108经由中央主屏蔽罩处中央瓷壳封接环204连接，中央瓷壳封接环(204)外部设置外部中央屏蔽环(207)；所述真空灭弧室瓷壳具有非对称分布特性，静侧端部瓷壳(106)高度大于静侧中部瓷壳(107)；动侧端部瓷壳(109)高度大于动侧中部瓷壳(108)高度；所述真空灭弧室屏蔽罩具有非对称分布特性，静侧端部屏蔽罩(101)与静侧连接屏蔽罩(102)之间的距离大于中央主屏蔽罩(103)与静侧连接屏蔽罩(102)之间的距离；动侧端部屏蔽罩(105)与动侧连接屏蔽罩(104)之间的距离大于真空灭弧室中央主屏蔽罩(103)与动侧连接屏蔽罩(104)之间的距离。2.根据权利要求1所述的具有不对称瓷壳结构的高电压真空灭弧室，其特征在于：位于真空灭弧室端部两侧的静侧端部瓷壳(106)和动侧端部瓷壳(109)高度分别大于等于真空灭弧室的静侧中部瓷壳(107)和动侧中部瓷壳(108)高度的1.1倍；位于真空灭弧室端部两侧的静...

【专利技术属性】
技术研发人员：马慧，高玉龙，邓世臣，李元钊，刘志远，耿英三，王建华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：