阅读说明：本技术 一种新型高压sf6自能助吹式断路器灭弧室 (Novel high-pressure SF6Self-energy blowing-assistant type circuit breaker arc extinguish chamber ) 是由 林莘 张博 徐建源 谭盛武 钟建英 段晓辉 庚振新 林一泓 宋宇 魏登峰 张佳 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种新型高压SF-(6)自能助吹式断路器灭弧室,涉及输变电设备技术领域。该新型高压SF-(6)自能助吹式断路器灭弧室,在现有灭弧室结构的基础上,将大喷口、小喷口、静弧触头和单向阀修改为带有喉部凸起的大喷口和改进的小喷口结构、空心结构的静弧触头以及带有弹簧定位珠的单向阀；大喷口喉部设置多个波纹状凸起,减小大喷口与静弧触头间的缝隙；带有弹簧定珠位的单向阀在膨胀室与压气缸通道中设置多个弹簧定位珠,加长单向阀长度,并在单向阀开槽,使单向阀闭合后弹簧定位珠滑进单向阀开槽处锁住单向阀,从而防止单向阀闭合后打开。该灭弧室增大了电弧能量的利用率,提升了触头前端电弧弧根的吹弧效果,增强了断路器熄弧能力。(The invention provides a novel high-voltage SF 6 Self-energy blowing-assisting type circuit breaker arc extinguish chamber relates to the technical field of power transmission and transformation equipment. The novel high-pressure SF 6 A self-energy blowing-assisted circuit breaker arc extinguish chamber is characterized in that a large nozzle, a small nozzle, a static arc contact and a one-way valve are modified into a large nozzle with a throat bulge, an improved small nozzle structure, a static arc contact with a hollow structure and a one-way valve with a spring positioning ball on the basis of the existing arc extinguish chamber structure; the throat part of the large nozzle is provided with a plurality of corrugated bulges so as to reduce the gap between the large nozzle and the static arc contact; the one-way valve with spring positioning ball is characterized by that several spring positioning balls are placed in the channels of expansion chamber and air-pressing cylinder, the length of said one-way valve is extended, and said one-way valve is openedAnd the groove enables the spring positioning ball to slide into the grooving part of the one-way valve to lock the one-way valve after the one-way valve is closed, so that the one-way valve is prevented from being opened after being closed. The arc extinguishing chamber increases the utilization rate of arc energy, improves the arc blowing effect of the arc root at the front end of the contact, and enhances the arc extinguishing capability of the circuit breaker.)

一种新型高压SF6自能助吹式断路器灭弧室

技术领域

本发明涉及输变电设备技术领域，尤其涉及一种新型高压SF₆自能助吹式断路器灭弧室。

背景技术

压气式SF₆断路器因其优良的开断性能与绝缘性能，在高压开关市场占据主导地位。由于压气式断路器在开断过程中需要气缸持续对缸内气体做功，尤其对于特高压开关设备，需要配备大功率操动机构才能完成开断任务，这就对高压开关设备的可靠性提出了较高要求。而SF₆自能式断路器凭借其体积小、操作功低等优点，可以弥补这一不足。高压SF₆自能式断路器是利用其电弧自身能量开断短路电流，当断路器接收到分闸指令，断路器各部件在操动机构的作用下运动，压气缸内气体压缩，压强增大；当动触头分开后，电弧在大电流的作用下稳定燃烧，电弧产生的高温环境使触头间压强高于膨胀室，在压力差的作用下，热气进入膨胀室，使单向阀运动，膨胀室内压强增大；当电流逐渐接近并达到过零点时，电弧能量减小，触头间压强小于膨胀室，膨胀室内高压高温气体流出进行吹弧，不断降低电弧温度，使电弧熄灭；在开断小电流时，电弧能量不足使单向阀关闭，主要是压缩压气缸内气体，进行吹弧，使电弧熄灭。

但自能式断路器在开断电流时仍存在着开断失败的风险，开断失败的影响因素很多，例如喷口处吹弧面积小能量耗散慢、触头间散热性差和向阀抖动影响膨胀室内压强建立，进而影响吹弧时气体流动速度等，都可能导致触头间弧后温度高，影响介质恢复速度，从而发生弧后热击穿或电击穿，进而电弧重燃，开断失败，降低SF₆自能式断路器开断短路电流的可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种新型高压SF₆自能助吹式断路器灭弧室，提高SF₆自能式断路器开断短路电流的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种新型高压SF₆自能助吹式断路器灭弧室，在现有灭弧室结构的基础上，将大喷口、小喷口、静弧触头和单向阀修改为带有喉部凸起的大喷口和改进的小喷口结构、空心结构的静弧触头以及带有弹簧定位珠的单向阀；所述大喷口喉部设置多个波纹状凸起，减小大喷口与静弧触头间的缝隙；所述带有弹簧定珠位的单向阀在膨胀室与压气缸通道中设置多个弹簧定位珠，加长单向阀长度，并在单向阀开槽，使单向阀闭合后弹簧定位珠滑进单向阀开槽处锁住单向阀，从而防止单向阀闭合后打开。

优选地，所述改进的小喷口结构将原有小喷口结构带孔部分削掉，进而减小小喷口的尺寸，来增大喷口和小喷口之间缝隙。

优选地，所述大喷口和小喷口之间缝隙大小根据实际断路器的需求而定。

优选地，所述大喷口喉部波纹凸起个数、尺寸根据实际断路器的需求而定。

优选地，所述静弧触头开孔半径的长度根据实际断路器的需求而定。

优选地，所述单向阀阀片结构的长度、高度和开槽尺寸根据实际断路器的需求而定。

优选地，所述弹簧定位珠包括弹簧以及与弹簧连接的钢珠，弹簧定位珠的高度、直径和弹簧弹性系数根据实际断路器的需求而定。

优选地，所述弹簧定位珠的数量根据实际需求而定。

优选地，所述多个弹簧定位珠在膨胀室与压气缸通道内均匀排布。

本发明的一种新型高压SF₆自能助吹式断路器灭弧室的工作原理为：通过带有喉部凸起的大喷口和改进的小喷口结构，增大喷口和小喷口之间缝隙，在电弧燃烧时，使更多热气进入膨胀室，增大电弧能量的利用率，同时在大喷口喉部添加波纹状凸起，减小大喷口与静弧触头间的缝隙，在电弧堵塞阶段，能让更多的电弧能量进入到膨胀室有利于膨胀室内压强建立从而提高吹弧能力；空心结构的静弧触头，增强了触头间散热性；在小电流开断时，由于电弧能量低，燃弧时间短，主要是压气缸内气体压缩进行吹弧，空心弧触头更有利于排出弧区热气，提高介质恢复能力；在大电流开断时，通过空心结构的静弧触头排出弧区热气，从而减小弧区压强，增大喷口气吹速度，更有利于电弧熄灭；带有弹簧珠定位的单向阀解决了因单向阀受膨胀室与压气室两侧气体作用无法形成完全闭合，而影响膨胀室压强建立，导致电弧开断失败的问题，通过设计单向阀阀片结构和膨胀室与压气缸通道结构，使之结构相互配合，达到单项阀闭合后不再打开的效果，能够显著帮助膨胀室内压强建立，提高SF₆自能式断路器开断能力，提升系统运行的工作可靠性。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种新型高压SF₆自能助吹式断路器灭弧室，增大大喷口和小喷口之间缝隙可提高电弧能量的利用率，使更多热气在压力差的作用下进入膨胀室内；将喷口喉部设计为波纹凸起和防抖单向阀可实现单向阀关闭后，提高单向阀打开条件，可以使膨胀室内压强更好建立；通过空心结构的静弧触头，在吹弧时可以更多的排出弧区热气，提升了触头前端电弧弧根的吹弧效果，增强了断路器熄弧能力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种新型高压SF₆自能助吹式断路器灭弧室的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的带有喉部凸起的大喷口的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的改进的小喷口的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的的空心结构的静弧触头的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的单向阀阀片结构示意图；

图6是本发明实施例提供的膨胀室与压气缸通道结构示意图。

图中：1、SF₆气体区域；2、静主触头，3、动主触头；4、膨胀室；5、单向阀；6、压气缸；7、屏蔽罩；8、大喷口；9、小喷口；10、动弧触头；11、静弧触头；12、弹簧定位珠。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例中，高压SF₆自能助吹式断路器灭弧室如图1所示，包括SF₆气体区域1，静主触头2，动主触头3，膨胀室4，单向阀5，压气缸6，屏蔽罩7，大喷口8，小喷口9，动弧触头10和静弧触头；本发明的一种新型高压SF₆自能助吹式断路器灭弧室，在现有灭弧室结构的基础上，将大喷口、小喷口、静弧触头和单向阀修改为如图2所示带有喉部凸起的大喷口和如图3所示改进的小喷口结构、如图4所示空心结构的静弧触头以及如图5所示带有弹簧定位珠12的单向阀；大喷口喉部设置多个波纹状凸起，减小大喷口与静弧触头间的缝隙；改进的小喷口结构将原有小喷口结构带孔部分，进而减小小喷口的尺寸，来增大喷口和小喷口之间缝隙；带有弹簧定位珠的单向阀在如图6所示膨胀室与压气缸通道中设置多个弹簧定位珠，加长单向阀长度，并在单向阀开槽，使单向阀闭合后弹簧定位珠滑进单向阀开槽处锁住单向阀，从而防止单向阀闭合后打开；大喷口和小喷口之间缝隙大小根据实际断路器的需求而定；大喷口喉部波纹凸起个数、尺寸根据实际断路器的需求而定。空心结构的静弧触头开孔半径的长度根据实际断路器的需求而定；单向阀阀片结构的长度、高度和开槽尺寸根据实际断路器的需求而定；弹簧定位珠包括弹簧以及与弹簧连接的钢珠，弹簧定位珠的高度、直径和弹簧弹性系数以及数量根据实际断路器的需求而定；多个弹簧定位珠应在膨胀室与压气缸通道内均匀排布。

本发明的一种新型高压SF₆自能助吹式断路器灭弧室的工作原理为：通过带有喉部凸起的大喷口和改进的小喷口结构，增大喷口和小喷口之间缝隙，在电弧燃烧时，使更多热气进入膨胀室，增大电弧能量的利用率，同时在大喷口喉部添加波纹状凸起，减小大喷口与静弧触头间的缝隙，在电弧堵塞阶段，能让更多的电弧能量进入到膨胀室有利于膨胀室内压强建立从而提高吹弧能力；空心结构的静弧触头，增强了触头间散热性；在小电流开断时，由于电弧能量低，燃弧时间短，主要是压气缸内气体压缩进行吹弧，空心结构的静弧触头更有利于排出弧区热气，提高介质恢复能力；在大电流开断时，通过空心结构的静弧触头排出弧区热气，从而减小弧区压强，增大喷口气吹速度，更有利于电弧熄灭；带有弹簧定位珠的单向阀解决了因单向阀受膨胀室与压气室两侧气体作用无法形成完全闭合，而影响膨胀室压强建立，导致电弧开断失败的问题，通过设计单向阀阀片结构和膨胀室与压气缸通道结构，使之结构相互配合，达到单项阀闭合后不再打开的效果，能够显著帮助膨胀室内压强建立，提高SF₆自能式断路器开断能力，提升系统运行的工作可靠性。

SF₆自能式断路器在开断短路小电流时，由于电弧能力小，不足使单向阀关闭，通过压气缸压缩气体进行吹弧，空心结构的静弧触头可以更好的将高温气体排出，提高恢复能力；SF₆自能式断路器在开断短路大电流时，电弧产生的高温环境使触头间压强高于膨胀室，在压力差的作用下，热气进入膨胀室，由于增大大喷口和小喷口之间缝隙，更多热气进入膨胀室，因大喷口喉部设计为波纹凸起，在喷口堵塞阶段，能更好的的憋气，更有利于膨胀室内压强建立，膨胀室压强增大，使单向阀运动，膨胀室与压气缸通道内弹簧定位珠滑进单向阀槽内，固定单向阀；如图1所示，单向阀在膨胀室侧受力面积大于压气缸侧，同时在弹簧定位珠的作用下，单向阀闭合后，压气缸需要更大的压力才能打开单向阀，防止单向阀在两侧压力下抖动从而无法完全闭合；当电流逐渐接近并达到过零点时，电弧能量减小，触头间压强小于膨胀室，膨胀室内高压高体流出进行吹弧，通过空心弧触头排出弧区热气，提高其介质恢复能力，增强了断路器熄弧能力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。