专利名称：用于断路器的绝缘喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于断路器的绝缘喷嘴。本发明特别适用于电压等于或大于300kV，并且每极仅包括一个断路室的高压断路器。
喷嘴必须在整个要求的中断窗内，以及对于升高到短路断路容量的电流，能够执行断路。
由于在这样每极仅有一个断路室的非常高电压的断路器中，存在高值的暂态恢复电压，因而引起问题发生。
已知许多类型的绝缘喷嘴，但是它们不适合这样的应用。
为了使气体能够恢复其介电容量，气体温度必须在约2000℃的临界值之下，而且喷气的密度也必须足够。
欧洲专利EP 0 028 039叙述一种压缩气体断路器，它包括一个绝缘喷嘴，具有一种内部分布，其包括一个圆筒形部分，随后一个圆锥形部分，然后另一个圆筒形部分。
经验表明这样成形的喷嘴不是最优的，因为在喷嘴的下游部分中气体的温度太高，而且其介电容量在断路之后由于紊流而退化。
本发明提出一种绝缘喷嘴，它保证其下游部分中较好的气体流，以及改进的温度范围，因此使断路器能够在中断电流之后耐受较高的电压。
本发明因此提供一种用于断路器的绝缘喷嘴，该断路器具有一个第一燃弧触头和一个第二燃弧触头，它们在先前永久触头分开之后断路器断开时，相互分开，所述绝缘喷嘴固定在永久触头中的一个上，并且一般为喇叭形，它具有一个喉管，并且限定一个回转容积，其具有一个上游部分和一个下游部分，由喉管接合在一起，其中内部容积是圆筒形，并且当断路器闭合时，以及在燃弧触头已经分开之后的几毫秒内，由第二燃弧触头封闭，在其限定所述回转容积的上游部分的部分中，喷嘴的壁环绕所述第一燃弧触头，所述容积的下游部分包括一个第一圆锥形部分，该喷嘴的特征在于所述第一圆锥形部分后面是一个第二圆锥形部分，它具有一个比所述第一圆锥形部分的张角更张开的张角。
实际中，第一圆锥形部分的角位于8°到17°范围内，并且优选地在10°到12°范围内，而第二圆锥形部分的角位于12°到25°范围内，并且优选地在14°到17°范围内。
根据另一个特征，并且考虑到燃弧触头的分开速度，第一圆锥形部分和第二圆锥形部分的所述喉管的长度这样定尺寸，以便在位于最小燃弧持续时间与平均燃弧持续时间之间的燃弧持续时间期间，第二燃弧触头的端部位于第一圆锥形部分内部，而在位于平均燃弧持续时间与最大燃弧持续时间之间的燃弧持续时间期间，位于第二圆锥形部分内部。
根据另一个特征，在所述圆筒形部分以大于圆筒形部分内部的内径开始之后，第一圆锥形部分开始，从而在圆筒形部分的出口形成一个突然台阶。
这样使得第二燃弧触头一离开称为“喷喉”的所述圆筒形部分，就能够实现强喷，并且能够使燃弧的可能持续时间较短。
以下参考附图给出本发明的实施例的叙述，其中
图1是曲线图，表示50Hz电网的电流波形，并且表示触头分开与熄灭之间的燃弧的可能持续时间所对应的断路窗，所述持续时间依赖于波形之内发生所述分开的瞬间而变；图2、图3和图4是高压断路器中本发明的喷嘴的片断图，分别表示断路器的触头部分在闭合位置和在两个中间断开位置；以及图5表示本发明的绝缘喷嘴就其本身的一个不同实施例。
图1表示电流波形，指示依赖于断路器的燃弧触头在电流波形之内分开的瞬间的最小燃弧持续时间Dmin＝9ms，和最大燃弧时间Dmax＝18ms(对于50Hz电网)。
因此，如果触头分开发生在时间t2，即在电流通过0之前至少9ms，则中断最终将在下一次电流通过0的时间，即在点t3。然而，如果触头分开发生在电流下一次通过0之前不到9ms(例如在时间t1，电流通过0之前8ms)，则电弧将在t’1之后再触发，并且中断最终将只在t3。燃弧的持续时间因此能在9ms到18ms范围内变化，而且如果分开在位于t’1之前9ms的t0之后立即发生，甚至达到19ms-e。
图2是表示断路器，更具体地说其触头部分，以及本发明的绝缘喷嘴的片断图。
该图因此表示了称为“移动燃弧触头”的第一燃弧触头1，它与称为“移动永久触头”的第一永久触头2固定地连接。另外，该图还表示了称为“固定燃弧触头”的第二燃弧触头3，和称为“固定永久触头”的第二永久触头4。最后，喷嘴5与移动永久触头2连接。
触头2和4称为“永久”触头，因为如图2所示，当断路器在闭合位置时，电流主要通过它们。当断路器断开时，在燃弧触头1和3分开之前，永久触头2和3首先分开，在燃弧触头1和3之间在分开的瞬间形成电弧，并且直到最后中断。
在所示例子中，触头1和2也称为“移动”触头，而触头3和4称为“固定”触头，因为在断开的时刻，仅触头1和2向图的右侧位移。然而，喷嘴，即本发明的主题，也能应用于称为“双移动触头”断路器的断路器。
如所能看见，绝缘喷嘴5一般为圆锥形，限定一个回转容积。喷嘴5具有一个喉管6，它把回转容积分成上游部分7和下游部分8。在喉管6的位置，内部容积为圆筒形，并且如图2所示，当断路器在闭合位置时，以及在燃弧触头1和3分开之后的几毫秒内两种情况下，它由固定燃弧触头3封闭。
在其限定内部容积的上游部分7的部分9，喷嘴5的壁环绕第一或移动燃弧触头1。
由喷嘴5限定的内部容积的下游部分8，包括紧在喉管6之后的第一圆锥形部分8a，它具有位于8°到17°范围内，优选地10°到12°范围内的角。这个圆锥形部分8a后面是第二部分8b，它也为圆锥形，并且具有位于12°到25°范围内，优选地14°到17°范围内的角。
在考虑触头的分开速度下，计算不同部分，即喉管6和第一圆锥形部分8a及第二圆锥形部分8b的长度，以便在位于触头分开之后的最小燃弧持续时间与平均燃弧持续时间之间的时限内，即如图1所示，对于50Hz电网，约在位于触头分开之后的9ms到13.5ms或14ms范围内的时限内，第二燃弧触头3的端部位于第一圆锥形部分8a之内，如图3所示，而且以便在位于触头分开之后的平均燃弧持续时间与最大燃弧持续时间之间的时限内，因此约在位于触头分开之后的13.5ms到18ms或19ms范围内的时限内，第二燃弧触头3的所述相同端部位于第二圆锥形部分8b之内，如图4所示。
因此，借助于这样的喷嘴，在喷嘴的下游部分中获得可接受的气体温度和足够的高压场，以便足够地冷却触头，并且散除热。
在触头分开之后的几毫秒内，在喉管6的圆筒部分由触头3封闭。因此传递喷气容积中电弧的能量，而无气体能够通过喷嘴漏出。因此实现压力的增加。
于是，第一圆锥形部分8a在保持可接收气体温度的同时，以及在避免紊流的同时，能够保存足够的额外压力，而且更打开的第二圆锥形部分8b防止喷嘴出口处的压力过高，因此防止由于从喷嘴的分叉处散除热气体的不足而引起的电介质的破坏。
图5表示本发明的一种变型的绝缘喷嘴。在这种变型中，第一圆锥形部分8a紧在喉管6之后开始，它以大于喉管6的内径的内径开始。因此在喉管6的出口处有一个突然台阶10。这样触头3一离开喷嘴的喉管6，就能够实现强烈的喷气，因此能够使燃弧的可能持续时间较短。
权利要求
1.一种用于断路器的绝缘喷嘴(5)，该断路器具有一个第一燃弧触头(1)和一个第二燃弧触头(3)，它们在永久触头(2，4)先前分开之后，当断路器断开时，相互分开，所述绝缘喷嘴(5)固定在永久触头(2)中的一个上，并且一般为圆锥形，它具有一个喉管(6)，并且限定一个回转容积，具有一个上游部分(7)和一个下游部分(8)，由喉管(6)接合在一起，其中内部容积为圆筒形，并且当断路器闭合时，以及在燃弧触头分开之后的几毫秒内，由第二燃弧触头(3)封闭，在其限定所述回转容积的上游部分(7)的部分(9)，喷嘴的壁环绕所述第一燃弧触头(1)，所述容积的下游部分(8)包括一个第一圆锥形部分(8a)，该喷嘴的特征在于，所述第一圆锥形部分(8a)后面是一个第二圆锥形部分(8b)，它具有一个比所述第一圆锥形部分的张角更张开的张角。
2.根据权利要求1的绝缘喷嘴，其特征在于所述第一圆锥形部分(8a)的角位于8°到17°范围内，以及在于所述第二圆锥形部分(8b)的角位于12°到25°范围内。
3.根据权利要求2的绝缘喷嘴，其特征在于第一圆锥形部分(8a)的角位于10°到12°范围内。
4.根据权利要求2或3的绝缘喷嘴，其特征在于所述第二圆锥形部分(8b)的角位于14°到17°范围内。
5.根据权利要求1至4中任何一项的绝缘喷嘴，其特征在于，考虑燃弧触头(1，3)的分开速度，以这样方式对所述喉管(6)、第一圆锥形部分(8a)和第二圆锥形部分(8b)的长度定尺寸，以便在位于最小燃弧持续时间与平均燃弧持续时间之间的燃弧持续时间期间，第二燃弧触头(3)的端部位于第一圆锥形部分(8a)的内部，而在位于平均燃弧持续时间与最大燃弧持续时间之间的燃弧持续时间期间，位于第二圆锥形部分(8b)的内部。
6.根据上述权利要求的任一项的绝缘喷嘴，其特征在于在所述喉管(6)开始之后，所述第一圆锥形部分(8a)以比所述喉管(6)的内径大的内径开始，从而在喉管(6)的内圆筒部分的出口形成一个突然台阶(10)。
全文摘要
一种用于断路器的绝缘喷嘴(5),该断路器具有第一燃弧触头(1)和第二燃弧触头(3),所述绝缘喷嘴(5)固定在永久触头中的一个上,限定一个回转容积,具有上游部分(7)和下游部分(8),由喉管(6)接合在一起,在其限定所述回转容积的上游部分的部分(9),喷嘴的壁环绕所述第一燃弧触头(1),所述容积的下游部分(8)包括一个第一圆锥形部分(8a),所述第一圆锥形部分(8a)后面是一个第二圆锥形部分(8b),它具有一个比所述第一圆锥形部分的张角更张开的张角。
文档编号H01H33/70GK1326206SQ0111918
公开日2001年12月12日 申请日期2001年5月23日 优先权日2000年5月25日
发明者丹妮斯·杜佛尼特, 沃尔夫冈·格里沙博, 米歇尔·伯乐特 申请人:阿尔斯托姆公司