自能式高压开关开断性能试验装置的制作方法

本发明涉及一种自能式高压开关开断性能试验装置。

背景技术：

在高压开关开断电弧的过程中，电弧电压、电弧形态、电弧温度、喷口内压力以及灭弧室压气缸的气体压力等都是影响开断性能的因素，研究这些影响因素与开断性能之间的关系对于高压开关结构的优化设计具有重要的指导意义。目前已知的大多数高压开关灭弧试验装置中，都在重点研究高压开关的喷口形状，以及喷口在开断过程中喷射灭弧气体对电弧形态的影响，而关于不同气吹压力对灭弧性能的影响却很少有人关注。

在采用气吹方式灭弧的高压开关中，自能式高压开关是一种利用电弧自身能量来吹断电弧的高压开关，例如授权公告号为cn2904248y，授权公告日为2007.05.23的中国实用新型专利公开的一种固体灭弧全自能式灭弧室，该灭弧室包括罐体，罐体内设置有动弧触头和静弧触头，其中动弧触头作为动端通过拉杆和操动机构相连，动端还设置有膨胀气室，膨胀气室上设有喷口。分闸时，操动机构通过拉杆带动动弧触头、喷口、膨胀气室等远离静弧触头，在动弧触头和静弧触头分开的一瞬间，动、静弧触头之间产生电弧，此时在喷口喉部电弧堵塞效应下，大量热膨胀气流进入膨胀气室中，对膨胀气室内的气体进行加热加压。当喷口运动到静弧触头完全从喷口中脱出时，膨胀气室中的高压气体快速喷出，将电弧熄灭，分闸过程结束。

如果对现有技术中的这种自能式高压开关进行气吹压力与开断性能关系的研究，就需要在膨胀气室中安装压力传感器，然而在分闸时，整个动端组件高速运动，这种瞬间的快速运动会对传感器用光纤造成瞬态冲击，从而对测量结果产生很大的影响，无法保证测量数据的准确性和稳定性。另外，灭弧室中动端部件较多、结构复杂，要安装一个随动端一起运动且又不影响灭弧室正常开断的压力传感器，在具体实施上存在较大的技术难度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够研究自能式高压开关的开断性能与气体压力之间关系的试验装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

自能式高压开关开断性能试验装置，包括压力容器和设置在压力容器中的动弧触头和静弧触头，静弧触头传动连接有操动机构，动弧触头通过触座安装在压力容器中，触座上设置有带有喷口的且容积固定的膨胀气室，膨胀气室设置有用于检测膨胀气室中气体压力的第一传感器。

触座内固定有呈筒状结构的固定筒，所述喷口固定在固定筒的筒口处，所述膨胀气室由固定筒和喷口围成。

所述动弧触头固定在固定筒的筒底上。

固定筒的筒底上连接有朝背向动弧触头一侧方向延伸的拉杆模拟件，拉杆模拟件的内孔与动弧触头的内孔连通，触座上设置有用于将拉杆模拟件排出的气体排入到压力容器中的排气孔。

膨胀气室设置有体积可变部件。

所述体积可变部件包括螺纹连接在膨胀气室的气室壁上的螺栓、连接在螺栓端部的伸缩块、以及固定在所述气室壁上且位于伸缩块外部的供伸缩块导向移动的导向套。

喷口的出气端设置有用于检测出气压力的第二传感器。

所述第一传感器和第二传感器均为可同时检测压力和温度的传感器。

本发明的有益效果在于：压力容器模拟的是自能式高压开关的灭弧室的罐体，动弧触头、触座、喷口、容积固定的膨胀气室模拟的是灭弧室中的动端组件，并且模拟了自能式高压开关的气室结构。而本试验装置中的静弧触头传动连接有操动机构，也就是说整个动端组件是不运动的，这与真实产品刚好相反，这样设置的好处是：方便了传感器的设置，传感器不会再发生瞬时运动，从而可以稳定的测量膨胀气室内的气体压力，避免了瞬态冲击现象，保证了测量结果的可靠性。

在分闸过程中，传感器记录下膨胀气室的气体压力变化，通过电弧的熄灭特性就可以得出该气室的气体压力与开断性能之间的关系，从而为真实产品中气室的结构优化提供数据支持，并为后期试制量产样机的设计提供指导数据。

附图说明

图1为本发明中自能式高压开关开断性能试验装置的主视图；

图2为图1中体积可变部件处的放大图。

图中：1.拉杆模拟件；2.筒底板；3.第一传感器；4.固定筒；5.喷口；6.第二传感器；7.压力容器；8.操动机构；9.静弧触头；10.动弧触头；11.触座；12.排气孔；13.膨胀气室；14.体积可变部件；141.螺栓；142.伸缩块；143.导向套。

具体实施方式

自能式高压开关开断性能试验装置的一个实施例如图1~图2所示，包括压力容器7，压力容器7的上端内壁上固定有向下延伸的触座11，触座11的内壁上焊接固定有呈筒状结构的固定筒4，固定筒4包括上部的筒底板2，筒底板2的中心设置有中心孔。筒底板2的朝下的一侧面上固定有动弧触头10，筒底板2的中心孔内固定有朝上延伸的拉杆模拟件1，拉杆模拟件1和动弧触头10的内孔相连通，构成排气通孔，触座11的上部壁上开设有排气孔12，排气孔12可以将拉杆模拟件1排出的气体排入到压力容器7中。

固定筒4的下部端口内固定有喷口5，固定筒4和喷口5围成了一个固定容积的膨胀气室13，膨胀气室13设置有体积可变部件14，该体积可变部件14包括螺纹连接在筒底板2上的螺栓141、固定在螺栓141端部的伸缩块142、固定在筒底板2上且位于伸缩块142外部的供伸缩块142上下导向移动的导向套143，旋转螺栓141，就可以调节伸缩块142伸出或缩回的位置，从而改变体积可变部件14的体积，进而间接改变储能气室13的容积。

为了检测膨胀气室13内的气体压力和温度，在触座11和固定筒4上固定有测量端伸入膨胀气室13中的第一传感器3，同样的为了检测喷口5的出气端内的气体压力和温度，在喷口5的出气端（即喉部）固定有测量端伸入喷口内的第二传感器6，第一传感器3和第二传感器6均是能够同时检测压力和温度的传感器。

压力容器7内位于喷口5的下方设置有静弧触头9，静弧触头9的下端穿出压力容器并传动连接有操动机构8，在操动机构8的作用下，静弧触头9可以上下移动，从而与动弧触头10接触或者分离，模拟分合闸的过程。

在本发明中，压力容器7模拟的是自能式高压开关的灭弧室的罐体，动弧触头10、触座11、喷口5、固定筒4、膨胀气室13模拟的是灭弧室中的动端组件，并且模拟了自能式高压开关的气室结构。而本试验装置中的静弧触头9传动连接有操动机构8，也就是说整个动端组件是不运动的，这与真实产品刚好相反，这样设置的好处是：方便了传感器的设置，传感器不会再发生瞬时运动，从而可以稳定的测量膨胀气室内的气体压力，避免了瞬态冲击现象，保证了测量结果的可靠性。

同时，本发明中的这种逆向思维不但解决了瞬态冲击的问题，还使得运动部件只剩下静弧触头，大大简化了运动部件，从而可以大幅减小操动机构的操作功，降低对操动机构的要求，降低试验成本。

本发明试验装置的工作原理是：试验前，旋转螺栓141，将伸缩块142伸出到合适的位置，得到一定体积大小的体积可变部件14，进而间接得到一定容积大小的膨胀气室13，然后控制操动机构8带动静弧触头9向上运动并与动弧触头10接触，实现合闸，完成初始调整。测试时，通过操动机构8带动静弧触头9向下运动，静弧触头9与动弧触头10分离后会产生电弧，在喷口5喉部的电弧阻塞效应下，大部分电弧能量从喷口上部进入膨胀气室13中，膨胀气室13利用电弧能量建立高压气体。

当静弧触头9继续随操动机构8向下移动至离开喷口喉部时，膨胀气室中的高压气体会迅速从喷口喷出，从而吹断电弧，同时会有一部分气体沿着动弧触头10和拉杆模拟件1的排气通孔向上运动，排入触座11内，然后再通过排气孔12排入压力容器7中。在这个分闸的过程中，第一传感器3和第二传感器6会分别记录下膨胀气室13和喷口5内的气体温度和压力，以及气体温度和压力的变化过程。

一次测量后，通过触座11上设置的手孔（图中未示出），就可以将手伸入触座中调节螺栓141的连接位置，即调整伸缩块142伸出或缩回的位置，从而改变体积可变部件14的体积，进而间接改变储能气室13的容积，由于螺栓141与筒底板2之间为螺纹连接，因此伸缩块142上下移动的距离是可以精确控制的，即体积可变部件14的体积是可以精确控制的，进而储能气室13的容积是可以精确控制的，气体压力可调范大，而且可控性好。通过测量不同容积的膨胀气室下电弧的熄灭特性，就可以得到开断性能与不同气体压力之间的关系，以及不同气体温度对于开断性能的影响规律，从而为真实产品中膨胀气室的结构优化提供数据支持，指导后期的结构改进。

此外，本发明的试验装置还可以通过操动机构8控制静弧触头9的运动速度，进而得到不同的分闸速度对于高压开关开断性能的影响，以及静弧触头9与动弧触头10的不同分闸距离，从而得到不同的开距对于开断性能的影响，因此本发明的试验装置对于高压开关结构的优化设计具有重要的指导意义。

在自能式高压开关开断性能试验装置的其他实施例中：第一传感器和第二传感器也可以是普通的只能够检测压力的传感器；第二传感器也可以不设置，此时只检测膨胀气室中的气体压力；体积可变部件也可以是耐高温气囊；膨胀气室也可以不设置体积可变部件，此时该试验装置可以研究一定容积的气室压力与开断性能之间的关系，或者当需要研究不同气室压力与开断性能之间的关系时，可以多准备几套试验装置，各试验装置中的膨胀气室容积不一样；固定筒的筒底上也可以不连接拉杆模拟件；动弧触头可以不是固定在筒底上，比如可以在动弧触头的外周上固定两个支撑杆，支撑杆的另一端直接与触座内壁焊接固定；触座内也可以不设置固定筒，比如可以在触座内壁上焊接固定一个隔板，并直接在触座上粘接固定一个喷口，此时膨胀气室由隔板、喷口以及触座的相应段一起围成；在上述实施例中，整个试验装置为立式，当然根据实际测量需要，整个试验装置也可以是卧式。