一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器的制造方法

一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种六氟化硫高压断路器。一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，包括高压断路器的设备本体、设备本体内设有六氟化硫气室、密度继电器、传动机构，所述六氟化硫气室充有六氟化硫气体，所述的高压断路器还包括防止六氟化硫气体液化装置，该防止六氟化硫气体液化装置包括充有六氟化硫气体的储气罐和连接管，所述连接管的一端密封连接在高压断路器本体的补气口或专用连接口上，而另一端连接在储气罐上以使储气罐内部与六氟化硫气室相互连通，储气罐外面设有绝热层。本发明可防止六氟化硫气体液化或液化过多，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行。
【专利说明】—种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压电器设备，尤其涉及六氟化硫高压断路器。
【背景技术】
[0002]由于六氟化硫气体具有优异的绝缘和灭弧性能，是高压断路器中理想的绝缘和灭弧介质，在国内外得到广泛应用。六氟化硫气体的优异性能是在一定密度和压力下实现的，当温度降到一定程度时，高压断路器内部的六氟化硫气体将出现液化现象，其液化温度与密度和压力有关，密度越大，液化温度越高。由于高压断路器内部六氟化硫气体液化，部分气体变成液体，六氟化硫气体的密度和压力将逐渐减小，从而会造成高压断路器的绝缘性能和开断能力下降，严重影响了高压断路器的可靠运行。
[0003]户外用高压断路器使用范围大，可在纬度高于45度地区使用，比如在我国新疆、内蒙古、冀北及东北地区，冬季气候寒冷，户外温度达到-40°C，部分地区甚至到达-50°C，六氟化硫断路器在这种温度下会因六氟化硫气体液化，气体压力降低到闭锁压力值，六氟化硫断路器无法正常工作，不得不退出运行，严重时会造成大面积停电。
[0004]为解决六氟化硫高压断路器在超低温下可靠运行的问题，有关厂家和研究院(所)对此进行了大量的分析和试验，取得了如下几种解决方案，但均不理想，具体有:
1、采用混合气体(六氟化硫/N2;六氟化硫/CF4等)作为灭弧,绝缘介质,其缺点是:对于高压断路器的开断电源能力只有原来的80%左右，且制造技术要求较高，成本昂贵；混合气体的比例混合方法需合理的配比，否则混合气体的绝缘特性和灭弧特性将严重削弱，同时一旦漏气，但是由于两种高压力的气体混合在一起，其泄漏率不同，补充气体工艺很繁杂，达不到产品技术要求，给该产品的使用、检测、管理带来了许多不便，因此也不能得以推广。
[0005]2、采用降低六氟化硫气压来达到六氟化硫气体液化点降低，但是由于气体压力降低，气体密度随之亦降低，导致高压断路器的灭弧性能和绝缘性能降低。直接影响高压断路器的开断电流能力，满足不了需要正常开断容量用户的要求，使产品使用受到很大的局限。
[0006]3、采用对六氟化硫高压断路器内的六氟化硫气体直接进行加热的技术。采用直接加热的方法来提高六氟化硫高压断路器内部的六氟化硫气体温度，防止六氟化硫气体液化。目前现有技术，对罐式六氟化硫断路器，是在罐体外侧(如专利ZL200820150430.1 (CN201242969Y))或罐体上开设的拔口里(如专利ZL201020224456.3 (CN201796803U))加装电加热装置，为提高加热效率，在电加热带外部需加装保温层和防护层。此方法的缺点是:由于罐式六氟化硫断路器的六氟化硫气体是很好密封在罐体内，要对其加热，只能靠热传导方式传热，结构复杂，热效率低，同时由于直接加热，还会对罐式六氟化硫断路器的密封圈加速老化，造成漏气，带来严重安全问题；而对于瓷柱式六氟化硫断路器而言，高压开关制造厂目前采取了以下一些措施:即在高压断路器六氟化硫气室内部或外部设置加热器，并由智能温度控制器自动控制，当环境温度降低至一定温度以下时，温控器接通加热器电源对六氟化硫气室加热，使六氟化硫气室温度始终保持在一定温度以上。这些措施，对于户外瓷柱式断路器的使用效果很不理想，因为，如果把加热器放置在六氟化硫气室内部，一旦加热器损坏几乎是无法更换，所以这种方法很少采用。而如果把加热器放置在六氟化硫气室外部，目前的技术，要么加热效果很差，要么带来其它严重问题，如使密封圈快速老化，造成漏气问题。如专利ZL200610152005.1(CN1925084A)采用的技术就是在瓷柱式六氟化硫断路器的每相瓷柱的支柱瓷套下端设有加热装置，当温度低时，开启加热器，由于瓷柱式六氟化硫断路器的气体是密封在瓷柱内的，瓷柱是一种绝热材料，为了达到效果，选用很大的加热器，这样虽然达到了不让瓷柱式六氟化硫断路器的六氟化硫气体液化，可是由于支柱瓷套下端温度很高，造成支柱瓷套下端的密封圈快速老化，时间不长就失效，造成漏气。还有，如专利ZL200620086633.X(CN2927307Y)采用在在高压断路器底部底板上设有加热装置、ZL201120025943.1 (CN202013833U)采用一种加热保温外套包裹在高压断路器的操动机构箱和传动机构箱的横梁外的办法，由于六氟化硫断路器的气体是密封在瓷柱内的，瓷柱是一种绝热材料，其加热效果不好，不能根本解决问题。另外还有，如专利ZL201110360053.0(CN102436960A)的加温装置位于罐体外部，加热时直接对罐体内部气体加热。对于专业人员来说，从该专利说明书可以清楚知道:该专利所说的罐体实际上是气体绝缘的金属封闭电器设备(业内又简称为GIS)的罐体，在其罐体外加热，实际效果是不好的，为了提高效果，采用了风扇，将罐体内的冷气体从进气口抽入加热室，加热后变为热气体从出风口送回GIS罐体内，保证GIS罐体内电器运行的正常温度。I)由于把加热器放置在加热室内部，而其加热室与GIS罐体内的六氟化硫气室是连通的，显然存在一旦加热器损坏难以更换的问题，所以这种方法很少采用；2)从该说明书知道，该专利的加热器壳体实际上需要密封的，如进气口、出气口、风扇的电源进线口、风扇的放置口等等地方都需要密封，业内人员都知道，目前这种密封目前都是采用橡胶密封圈来密封的，同样在高温加热下，造成橡胶密封圈快速老化，时间不长就失效，造成漏气；3)最根本的、最重要的是该专利还不能根本解决六氟化硫电气设备的液化问题，因为，首先业内人员都知道，由于六氟化硫电气设备是高压电，其罐体周围是不能安装体积很大的金属物件的，否则是非常危险的，其绝缘能力就不能满足，而该专利的加热器壳体就直接安装在GIS罐体上，所以其加热器壳体外形不能大，其体积就小，而另外对于业内人员来说，众所周知，六氟化硫气体是一种传热性能很差的气体，由于其加热器壳体外形不能大，所以参与传热的气体就不多，加上六氟化硫气体传热性能差的特性，所以其传热范围就小，许多地方依旧处于低温状态，其气室的六氟化硫气体会液化，液化后的六氟化硫气体就流到气室的底部，而不能到加热器壳体进行加热，这样一来，其气室的六氟化硫气体会越来越少，其气室的六氟化硫气体密度就会下降，严重影响六氟化硫电气设备在寒冷地区的可靠运行。所以其加热器壳体是不能直接安装在GIS罐体上的；4)众所周知，最根本的就是对在全球寒冷地区变电站现场运行的几十万台六氟化硫电气设备而言，该专利无法实现，因为很简单，现场运行的六氟化硫电气设备只留有一个补气口，而根本没有留有该专利所要求的进气口和出气口，所以该专利技术是无法在现场运行的六氟化硫电气设备上实现的。
[0007]采用对高压断路器的六氟化硫气体直接进行加热的技术，从原理上很简单，但目前的技术实施起来却很困难，由于高压断路器的六氟化硫气体是密封在高压断路器本体中的六氟化硫气室里，加上高压断路器的电压很高，一般难以直接对六氟化硫气室加热。这样其加热效果还不是很理想，或者带来类似让密封圈快速老化而造成漏气的严重问题。
[0008]综上所述，当前的六氟化硫高压断路器在寒冷地区运行存在着六氟化硫气体液化的问题，给电网的安全运行带来隐患，所以急需需要创新。
[0009]_

【发明内容】

[0010]为了解决六氟化硫高压断路器现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种应用在寒冷地区的六氟化硫高压断路器，它具有在极寒地区其六氟化硫气体不会液化的优点，为保障电力的安全运行起到巨大作用。
[0011]本发明是这样实现的:一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，包括高压断路器的设备本体、设备本体内设有六氟化硫气室、传动机构、六氟化硫气体密度继电器，所述六氟化硫气室充有六氟化硫气体，所述的高压断路器还包括防止六氟化硫气体液化装置，该防止六氟化硫气体液化装置包括充有六氟化硫气体的储气罐和连接管，所述连接管的一端密封连接在高压断路器本体的补气口或专用连接口上，而另一端连接在储气罐上以使储气罐内部与六氟化硫气室相互连通。
[0012]所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器， 它还进一步包括加热装置，该加热装置和所述储气罐设置在一起。
[0013]所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，它还包括加热智能控制装置，该加热智能控制装置监控所述储气罐内和/或六氟化硫气室内的温度和气体密度以及环境温度并控制连接加热装置。
[0014]所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，所述加热智能控制装置还具有加热元件断路报警电路。
[0015]所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，所述的防止六氟化硫气体液化装置还设有六氟化硫密度继电器或密度表或压力开关，监控所述储气罐内部的六氟化硫气体的密度和压力。
[0016]所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，所述的防止六氟化硫气体液化装置外还设有保温套。
[0017]所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，所述储气罐由钢材焊接而成或钢瓶制成。
[0018]所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，所述的防止六氟化硫气体液化装置上还设有阀门。
[0019]所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，所述的连接管的外面设有绝热层。
[0020]所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，所述的储气罐和加热装置两者外面设有绝热层。
[0021]所述补气口或专用连接口设在所述六氟化硫高压断路器的六氟化硫气室下半部分，所述六氟化硫储气罐的体积V同所述补气口或专用连接口设置点所在平面到六氟化硫气室底部之间的体积Vl关系为:V ^ 30V1。
[0022]所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，所述六氟化硫高压断路器每相的进气孔为其位置最低部处。
[0023]所述六氟化硫储气罐的体积V最终能够满足一个动态平衡:储气罐给高压断路器本体内补充的六氟化硫气体可以抵消高压断路器本体内液化的六氟化硫气体。
[0024]所述的任一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，所述加热装置还具有智能控制系统，该智能控制系统包括根据环境温度、防液化装置内部温度、储气罐的温度、高压电气设备本体内的压力或密度实现加热器的投运或切断的控制模块。
[0025]所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，所述防液化装置还包括气体循环机构，该气体循环机构包括能使六氟化硫储气罐的六氟化硫气体和高压断路器的六氟化硫气体快速循环交换的高压泵。
[0026]所述高压断路器本体内的六氟化硫气室里的元件专门设计有通孔或间隙，或其形状设计成不易积留液态六氟化硫，利于使所有液化的液态六氟化硫能够最大限度的流到六氟化硫储气罐，使液态六氟化硫没有在高压断路器本体内的六氟化硫气室积留。
[0027]本发明的创新点I是:在传统的六氟化硫高压断路器上加装防止六氟化硫气体液化装置，防止六氟化硫气体液化装置设有六氟化硫储气罐，六氟化硫储气罐外面设有绝热层，有良好的保温作用，六氟化硫储气罐充有六氟化硫气体，与六氟化硫气室的六氟化硫气体相连通。这样其六氟化硫气体总量就多了，由于六氟化硫气体总量多了，而液化是有一个过程的，它需要时间，需要吸收能量。而六氟化硫储气罐的气体由于有很好的保温作用，它温度降低慢，液化也慢，温度也高，其气体就补给高压断路器的六氟化硫气室，使六氟化硫气室的密度延缓下降，不会出现报警或闭锁现象。而当气温就升高，停止继续往下液化了，那么此时就不会误报警，高压断路器依然可以可靠工作。
[0028]创新点2是:在传统的六氟化硫高压断路器上加装防止六氟化硫气体液化装置，防止六氟化硫气体液化装置设有六氟化硫储气罐，还可以设有加热装置。当高压断路器本体的环境温度低时，加热装置就开始对储气罐加热，储气罐内的六氟化硫气体得到加热，其温度将升高，与六氟化硫气室的六氟化硫气体将形成对流，快速把热量直接传递到六氟化硫气室，使六氟化硫气室的六氟化硫气体的温度得到升高，防止液化或液化过多，即始终让高压断路器本体内的六氟化硫气室的六氟化硫气体的温度高于其液化零界温度，或确保高压断路器本体内的六氟化硫气室的六氟化硫气体的密度高于高压断路器的报警值，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行。由于六氟化硫储气罐是通过连接管与高压断路器连接的，而六氟化硫储气罐是采用钢材焊接而成的，通过一细长的连接接头与连接管连接，所有连接处已经远离加热元件，其连接处的密封圈的温度完全在正常工作范围内，不会使密封圈老化，不会发生气体泄漏现象。总之，本发明的核心创新之处是通过在传统的六氟化硫高压断路器上加装六氟化硫储气罐，以及加热装置。通过加热装置对六氟化硫储气罐加热，先使储气罐内的六氟化硫气体得到加热，使其温度升高，与六氟化硫气室的六氟化硫气体形成热对流，快速把热量直接传递到六氟化硫气室，使六氟化硫气室的六氟化硫气体的温度得到升高，防止高压断路器本体内的六氟化硫气室的六氟化硫气体液化或液化过多，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行，克服了现有技术加热装置直接对高压断路器的六氟化硫气室加热的诸多问题(具体见【背景技术】介绍)，很好的解决了电力系统多年来一直存在的问题:六氟化硫高压电气设备在严寒天气时的可靠安全运行问题。通过这样的创新，使六氟化硫高压断路器在极寒地区其六氟化硫气体不会发生液化，确保六氟化硫高压断路器安全运行。本发明可以直接应用在新设计的六氟化硫高压断路器上，也可以对现有已经运行的六氟化硫高压断路器进行改造。
[0029]并且本发明最大的创新点还有:六氟化硫储气罐的体积要足够大到:储气罐内所充的六氟化硫气体和高压断路器的六氟化硫气体，一方面要满足液态的六氟化硫能够填满高压断路器本体内的底部，直至溢出而能通过补气口或专用连接口和连接管流到储气罐内，另一方面还要满足最终的动态平衡:储气罐给高压断路器本体内补充的六氟化硫气体可以抵消高压断路器本体内液化的六氟化硫气体，而整个过程中，体积足够大的储气罐的六氟化硫气体始终使高压断路器本体内的六氟化硫气体的密度大于高压断路器所要求的六氟化硫气体密度的报警值，防止高压断路器的密度继电器出现报警，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行。由于六氟化硫气体的导热性能很差的特性，把热量直接传递到高压断路器内部是非常困难的，也是难以实现的。而本发明的最大创新，突破了传统通过把热量直接传递到高压断路器内部而防止六氟化硫气体液化的思路，而是开创了全新的思路:储气罐内所充的六氟化硫气体和高压断路器的六氟化硫气体，一方面能够满足高压断路器本体内液化后的液态六氟化硫能够流到储气罐内进行加热，另一方面还能够满足最终的动态平衡:储气罐给高压断路器本体内补充的六氟化硫气体可以抵消高压断路器本体内液化的六氟化硫气体。在整个过程中，体积足够大的储气罐的六氟化硫气体始终使高压断路器本体内的六氟化硫气体的密度大于高压断路器所要求的六氟化硫气体密度的报警值，防止高压断路器的密度继电器出现报警，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行。
[0030]备注:所述的六氟化硫高压断路器包括六氟化硫高压瓷柱式断路器、六氟化硫高压罐式断路器、六氟化硫GIS、六氟化硫电流互感器、六氟化硫电压互感器、六氟化硫变压器等电气设备。另外，六氟化硫辅助储气罐还可以由其它金属材料焊接而成，或其它材料密封制成。为了提高效果，连接管和六氟化硫高压电气设备的进气管采用内径大于Ilmm的管道。
【专利附图】

【附图说明】
[0031]图1为本发明的第一种六氟化硫高压断路器外形图；
图2为本发明的第一种六氟化硫高压断路器的防止六氟化硫气体液化装置的结构示意图；
图3为本发明的第二种六氟化硫高压断路器外形图；
图4为本发明的第二种六氟化硫高压断路器的防止六氟化硫气体液化装置的结构示意图；
图5为本发明第二种六氟化硫高压断路器的防止六氟化硫气体液化装置的加热装置的控制示意图；
图6为本发明的第三种六氟化硫高压断路器外形图；
图7为本发明的第三种六氟化硫高压断路器的防止六氟化硫气体液化装置的结构示意图；
图8为本发明第三种六氟化硫高压断路器的防止六氟化硫气体液化装置的加热装置的控制示意图； 图9为本发明的第四种六氟化硫高压电气设备外形图；
图10为本发明的第五种六氟化硫高压电气设备外形图。
[0032]
【具体实施方式】
[0033]为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例并结合附图对本发明进行详细地说明:
请参阅图1、图2，本发明的第一种六氟化硫高压断路器，包括高压断路器本体11、设置在高压断路器本体内的六氟化硫气室12、密度继电器13、传动机构15、防止六氟化硫气体液化装置。防止六氟化硫气体液化装置包括六氟化硫储气罐1、连接管2、绝热层4、壳体5、阀门6、接头7、绝热层8等组成。其中防止六氟化硫气体液化装置安装在高压断路器旁，连接管2的一端密封连接在高压断路器本体的补气口 9或专用连接口上，而另一端连接在阀门6的出气口上，阀门6的进气口连接在六氟化硫储气罐I上，同时六氟化硫储气罐I上还连接有接头7，作为补气等用途。六氟化硫储气罐I的外面装有保温效果良好的绝热层4。六氟化硫储气罐1、绝热层4、阀门6、接头7等都安装在防止六氟化硫气体液化装置的壳体5内。安装好后，把六氟化硫补气装置与接头7相连接，对六氟化硫储气罐I抽真空，充高纯氮气，再充六氟化硫气体，直至六氟化硫储气罐I的六氟化硫气体大约充到六氟化硫高压断路器的额定压力为止。
[0034]在寒冷季节时，温度下降很低时，打开阀门6。当打开阀门6时，六氟化硫储气罐I的六氟化硫气体就与高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体相连通。由于有绝热层4的保温作用，六氟化硫储气罐I内部的六氟化硫气体得到很好的保温。由于六氟化硫储气罐充有六氟化硫气体，与六氟化硫气室的六氟化硫气体相连通，这样其六氟化硫气体总量就多了，而液化是有一个过程的，它需要时间，需要吸收能量。而六氟化硫储气罐的气体由于有很好的保温作用，它温度降低慢，液化也慢，温度也高，其气体就补给高压断路器的六氟化硫气室，使六氟化硫气室的密度延缓下降，不会出现报警或闭锁现象。举个例子来帮助说明此问题，在冬天，我们如果在脸盘上只放少许水而放在野外，第二天起来就发现全结成冰；同在冬天，我们如果在脸盘上放满水而放在野外，第二天起来就发现脸盘的上面结成冰，下面还有很多水。所以当六氟化硫气体的总容量大了，其密度下降就慢，而一天的温度是波动变化的，当最低点温度时，没有误报警，就可以保证可靠工作。而当气温就升高，停止继续往下液化了，压力维持在额定压力，那么此时气体密度继电器也不会误报警，高压断路器依然可以可靠工作。
[0035]在高寒地区，防止六氟化硫气体液化装置可再设有保温套，保温套覆盖在储气罐外表面，保温套中可以有热源，如密封的高温气体或热水，进一步提高和稳定储气罐的温度，使储气罐的气体更多到补给高压断路器的六氟化硫气室，同时把储气罐的热量传递到高压断路器的六氟化硫气室，保证高压断路器的六氟化硫气室气体的温度和密度，使其密度不低于报警值，保障高压断路器可靠工作。
[0036]请参阅图3、图4、图5，本发明的第二种六氟化硫高压断路器，包括高压断路器本体11、设置在高压断路器本体内的六氟化硫气室12、密度继电器13、传动机构15、防止六氟化硫气体液化装置。防止六氟化硫气体液化装置包括六氟化硫储气罐1、连接管2、加热装置3、绝热层4、壳体5、阀门6、接头7、绝热层8等组成。而加热装置3主要由加热元件31、开关32、控制器33、温度传感器34、温度传感器35、智能控制元件36、压力传感器37等组成。其中防止六氟化硫气体液化装置安装在高压断路器旁，连接管2的一端密封连接在高压断路器本体的补气口 9或专用连接口上，而另一端连接在阀门6的出气口上，阀门6的进气口连接在六氟化硫储气罐I上，同时六氟化硫储气罐I上还连接有接头7，作为补气等用途。六氟化硫储气罐I的外面装有加热元件31，加热元件31的外面装有保温效果良好的绝热层4。六氟化硫储气罐1、加热元件31、开关32、控制器33、智能控制元件36、压力传感器37、绝热层4、阀门6、接头7等都安装在防止六氟化硫气体液化装置的壳体5内。温度传感器34安装在六氟化硫储气罐I上，而温度传感器35安装在壳体5的外面，能够测量到室外温度。安装好后，把六氟化硫补气装置与接头7相连接，对六氟化硫储气罐I抽真空，充高纯氮气，再充六氟化硫气体，直至六氟化硫储气罐I的六氟化硫气体大约充到六氟化硫高压断路器的额定压力为止。
[0037]在寒冷季节时，温度下降很低时，打开阀门6，开启加热装置3。当打开阀门6时，六氟化硫储气罐I的六氟化硫气体就与高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体相连通。通过温度传感器35检测到大气温度，当大气温度下降到预先设定值时，智能控制元件36就启动控制器33，控制器33开启加热元件31，加热元件31就开始给六氟化硫储气罐I及内部的六氟化硫气体加热。由于有绝热层4的保温作用，六氟化硫储气罐I内部的六氟化硫气体的温度很快得到升高，而高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体的温度很低，两处的六氟化硫气体存在温差。因为两处六氟化硫气体不同的温度导致引起系统的密度差，造成对流。而对流传导因为牵扯到动力过程，所以比直接传导迅速，所以传热速度快，效率高，效果好。这样，储气罐I的六氟化硫气体与六氟化硫气室12的六氟化硫气体通过循环流动，造成热对流，快速把热量直接传导到六氟化硫气室12，使六氟化硫气室12的六氟化硫气体的温度得到升高，就可以防止液化或液化过多，即始终让高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体的温度高于其液化临界温度,或确保高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体的密度高于高压断路器的报警值，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行。而当大气温度上升到另一预先设定值时，智能控制元件36就关断控制器33，控制器33关断加热元件31，加热元件31就停止给六氟化硫储气罐I及内部的六氟化硫气体加热，节约电能，同时可以延长加热元件的使用寿命。同时为了保障系统的可靠运行，加热装置还设有加热元件断路报警功能，即当加热元件由于使用寿命或损坏，造成断路时，智能控制元件36将会发出报警信号，通知工作人员及时处理，保障可靠工作。
[0038]本发明还可通过控制器33、温度传感器34、温度传感器35、智能控制元件36、压力传感器37等可以组成加热智能控制装置，监控所述六氟化硫气室和储气罐内的温度和气体密度以及环境温度并控制连接加热装置，实现防止六氟化硫气体液化装置的智能化。即通过温度传感器34、温度传感器35、智能控制元件36、压力传感器37的作用，检测到大气环境温度、六氟化硫储气罐I内部的六氟化硫气体温度、高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体的压力和密度,甚至六氟化硫气室12的六氟化硫气体的温度,进而依据六氟化硫气体压力温度特性，以及六氟化硫高压断路器运行要求，由智能控制元件36实现对控制器33和加热元件31的智能自动控制，实现高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体的温度高于其液化临界温度，保证六氟化硫高压断路器在极寒温度下安全运行，同时又确保节约电能。
[0039]在非寒冷季节时，关闭阀门6，此时六氟化硫储气罐I的六氟化硫气体与高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体是不相通。同时切断加热装置3的开关32，使加热元件31不工作，此时，由于是非寒冷季节，六氟化硫高压断路器中的六氟化硫气体是不会液化的，六氟化硫高压断路器能够安全工作。
[0040]对于新制造的六氟化硫高压断路器，其六氟化硫储气罐可以直接与六氟化硫气室相连通。防止六氟化硫气体液化装置可以直接设置在六氟化硫高压断路器本体上。例如，防止六氟化硫气体液化装置可以直接设置在六氟化硫高压断路器的机构箱14上或横梁上，即使防止六氟化硫气体液化装置与六氟化硫高压断路器融为一体。
[0041]请参见图6、图7、图8，本发明的六氟化硫高压断路器的第三种实施例，包括高压断路器本体11、设置在高压断路器本体内的六氟化硫气室12、密度继电器13、机构箱14、传动机构15、防止六氟化硫气体液化装置。防止六氟化硫气体液化装置包括六氟化硫储气罐
1、连接管2、加热装置3、绝热层4、壳体5、阀门61、阀门62、接头7、绝热层8、密度继电器10等组成。而加热装置3主要由加热元件31、开关32、自动恒温控制器38等组成。
[0042]在寒冷季节时，温度下降很低时，打开阀门61和阀门62，开启加热装置3。当打开阀门61和阀门62时，六氟化硫储气罐I的六氟化硫气体就与高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体相连通。通过自动恒温控制器38的温度传感器381检测到大气温度，当大气温度下降到预先设定值时，自动恒温控制器38就启动控制器33，控制器33开启加热元件31，加热元件31就开始给六氟化硫储气罐I及内部的六氟化硫气体加热。储气罐I的六氟化硫气体与六氟化硫气室12的六氟化硫气体通过循环流动，造成热对流，快速把热量直接传导到六氟化硫气室12，使六氟化硫气室12的六氟化硫气体的温度得到升高，就可以防止液化或液化过多，即始终让高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体的温度高于其液化临界温度，或确保高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体的密度高于高压断路器的报警值，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行。而当大气温度上升到另一预先设定值时，自动恒温控制器38就关断控制器33，控制器33关断加热元件31，加热元件31就停止给六氟化硫储气罐I及内部的六氟化硫气体加热，节约电能，同时可以延长加热元件的使用寿命。同时为了保障系统的可靠运行，加热装置还设有加热元件断路报警功能，即当加热元件由于使用寿命或损坏，造成断路时，自动恒温控制器38将会发出报警信号，通知工作人员及时处理，保障可靠工作。
[0043]请参阅图9，本发明的六氟化硫高压断路器的第四种实施例，包括高压断路器本体
I1、设置在高压断路器本体内的六氟化硫气室12、密度继电器13、传动机构15、防止六氟化硫气体液化装置。防止六氟化硫气体液化的装置包括六氟化硫储气罐1、连接管2、加热装置3、绝热层4、壳体5、阀门6、接头7、绝热层8、智能控制系统16等组成。
[0044]六氟化硫储气罐I的外形为圆形，采用铝合金材料焊接而成。加热装置3主要由3个加热元件31、气体密度传感器(压力传感器)37、开关、控制器等组成。壳体5采用不锈钢材料制成，智能控制系统16主要由温度传感器、环境温度传感器、智能控制元件等组成。其中六氟化硫储气罐I安装在高压断路器旁，连接管2的一端密封连接在高压断路器本体的补气口 9或专用连接口上，而另一端连接在阀门6的出气口上，阀门6的进气口连接在六氟化硫储气罐I的出气口上并安装在储气罐上，同时六氟化硫储气罐I上还连接有接头7，作为补气等用途。3个加热元件31可以装在六氟化硫储气罐I的外面，加热元件31的外面装有保温效果良好的绝热层4。六氟化硫储气罐1、加热元件31、开关、控制器、密度(压力)传感器37、绝热层4、阀门6、接头7、智能控制系统16等都安装在壳体5内。智能控制系统16的内温度传感器安装在六氟化硫储气罐1，而外温度传感器安装在壳体5的外面，能够测量到室外温度。安装好后，把六氟化硫补气气源与接头7相连接，对六氟化硫储气罐I抽真空，充高纯氮气，再充六氟化硫气体，直至六氟化硫储气罐I中的六氟化硫气体压力达到六氟化硫高压断路器要求或者规定的额定压力为止。
[0045]在寒冷季节时，温度下降很低时，打开阀门6，开启加热装置3和智能控制系统16。当打开阀门6时，六氟化硫储气罐I的六氟化硫气体就通过补气口 9与高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体相连通。智能控制系统16通过温度传感器检测到大气温度，当大气温度下降到预先设定值时，或压力下降到预先设定值时，智能控制系统16就启动加热装置3，开启加热元件31，加热元件31即对给六氟化硫储气罐I及内部的六氟化硫气体加热。由于六氟化硫储气罐I的体积足够大，当储气罐I内的六氟化硫气体与高压断路器本体内的六氟化硫气体连接后，在环境温度降低到一定程度时，储气罐I内的六氟化硫气体开始加热，而高压断路器本体内的六氟化硫气体出现液化，这时储气罐I内的六氟化硫气体不断给高压断路器本体内补充六氟化硫气体，同时随着环境温度的降低，高压断路器本体内的六氟化硫气体不断液化，当高压断路器本体内的六氟化硫气体液化成液体时，液态的六氟化硫就会流到高压断路器本体内的底部，直至溢出流到高压断路器本体的补气口 9或专用连接口，然后通过连接管2流到储气罐I内，流到储气罐I内的液态六氟化硫通过储气罐的加热装置3的加热，又变成气态的六氟化硫气体，储气罐I依然可以持续不断地给高压断路器本体内补充六氟化硫气体。这样一来，高压断路器本体内液化的液态六氟化硫通过连接管2流到储气罐I内，而储气罐I又不断地给高压断路器本体内补充六氟化硫气体，最终达到一个动态平衡:储气罐I给高压断路器本体内补充的六氟化硫气体可以抵消高压断路器本体内液化的六氟化硫气体，使高压断路器本体内的六氟化硫气体的密度大于高压断路器所要求的六氟化硫气体密度的报警值，防止高压断路器的密度继电器出现报警，即确保高压断路器本`体内的六氟化硫气室的六氟化硫气体的密度高于高压断路器的报警值，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行。即在常温下当储气罐内所充的六氟化硫气体的额定密度值与六氟化硫高压断路器的额定密度值一样时，由于六氟化硫高压电气设备的额定压力值与其报警压力值有一定的范围，例如LW36-126型六氟化硫断路器，其额定压力P20=0.6MPa，报警压力Pl=0.55MPa，闭锁压力P2=0.5MPa，又因为高压断路器的六氟化硫气体液化是有一过程的，它逐步液化的，而不是马上液化的，所以六氟化硫高压断路器的六氟化硫气体出现液化时，不会马上就报警。由于六氟化硫储气罐I的体积足够大，具体要求是六氟化硫储气罐的体积V同所述补气口或专用连接口设置点所在平面到六氟化硫气室底部之间的体积Vl关系为:V ^ 30V1。本案例设计为六氟化硫储气罐的体积V=70V1，这样可以用在更寒冷的地区。例如对于应用在LW36-126型六氟化硫断路器的防止六氟化硫气体液化的装置，其储气罐I的体积约设计为0.8m3，其内径为850_，高度为1450mm。其储气罐I内所充的六氟化硫气体足够多，加上高压断路器的六氟化硫气体，在温度下降时，高压断路器的六氟化硫气体出现液化，变成液态的六氟化硫，液态六氟化硫的密度是气态六氟化硫的密度3(T40倍,所以液态六氟化硫比六氟化硫气体要重很多，液态的六氟化硫自然就流到高压断路器本体内的底部，不断积累，能够填满高压断路器本体内的底部，直至溢出流到高压断路器本体的补气口 9 (或专用连接口)和连接管2而流到储气罐I内，这个过程需要一定的时间才能完成，也只需要液化一部分六氟化硫气体就能够完成，而这个过程中，六氟化硫高压断路器的六氟化硫气体部分的密度始终大于报警值，六氟化硫高压断路器始终处于安全运行状态。另外流到储气罐I内的液态六氟化硫通过储气罐I的加热装置3的加热，又变成气态的六氟化硫气体，储气罐I内的气体压力比高压断路器的气体压力高，储气罐I就可以持续不断地给高压断路器本体内补充六氟化硫气体。温度低时，高压断路器本体内的六氟化硫气体不断液化，液化后的液态六氟化硫就流到储气罐I内，假如每单位时间内液化的液态六氟化硫的质量用Ml表示，那么从高压断路器本体内通过连接管2流到储气罐I内的液态六氟化硫质量也是Ml。同时，流到储气罐I内的液态六氟化硫通过储气罐I的加热装置3的加热，又变成气态的六氟化硫气体，储气罐I内的气体压力比高压断路器的气体压力高，储气罐I就可以持续不断地给高压断路器本体内补充六氟化硫气体。假如每单位时间内储气罐I给高压断路器本体内补充的六氟化硫气体的质量用M2表示，这样一来，当某一时刻M1=M2时，高压断路器就会最终达到一个动态平衡:液化的六氟化硫气体和补充的六氟化硫气体相等，或者说储气罐I给高压断路器本体内补充的六氟化硫气体可以抵消高压断路器本体内液化的六氟化硫气体，使高压断路器本体内的六氟化硫气体的密度大于高压断路器所要求的六氟化硫气体密度的报警值，防止高压断路器的密度继电器出现报警，即确保高压断路器本体内的六氟化硫气室的六氟化硫气体的密度高于高压断路器的报警值，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行。
[0046]由于有绝热层4的保温作用，六氟化硫储气罐I内部的六氟化硫气体的温度很快得到升高，压力同步上升，就可以给高压断路器补充六氟化硫气体。而当大气温度上升到另一预先设定值时，或压力升高到另一预先设定值时，智能控制系统16就关断加热元件31，加热元件31就停止给六氟化硫储气罐I及内部的六氟化硫气体加热，节约电能，同时可以延长加热元件的使用寿命，保障六氟化硫储气罐I的安全。同时为了保障系统的可靠运行，加热装置还设有加热元件断路报警功能，即当加热元件由于使用寿命或损坏，造成断路时，智能控制系统16将会发出报警信号，通知工作人员及时处理，保障可靠工作。由智能控制系统16实现对加热元件31的智能自动控制，实现高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体的温度高于其液化临界温度，保证六氟化硫高压断路器在极寒温度下安全运行，同时又确保节约电能。
[0047]在非寒冷季节时，关闭阀门6，此时六氟化硫储气罐I的六氟化硫气体与高压断路器本体内的六氟化硫气室12的六氟化硫气体是不相通。同时切断加热装置3的开关，使加热元件31不工作，此时，由于是非寒冷季节，六氟化硫高压断路器中的六氟化硫气体是不会液化的，六氟化硫高压断路器能够安全工作。
[0048]请参阅图10，本发明的第五种六氟化硫高压断路器，与本发明的第四种六氟化硫高压断路器相比，主要是对新制造的六氟化硫高压电气设备而言，六氟化硫高压断路器每相的进气孔17改为其位置最低部A处，目的是避免大量的液态六氟化硫积累在高压断路器的底部，使高压断路器液化的液态六氟化硫最大化的流到储气罐I内，这样可以减少储气罐I的体积，可以减少六氟化硫气体的使用量，大大的降低成本。因为这样储气罐只要能够最终达到一个动态平衡:储气罐给高压电气设备本体内补充的六氟化硫气体可以抵消高压电气设备本体内液化的六氟化硫气体，使高压电气设备本体内的六氟化硫气体的密度大于高压电气设备所要求的六氟化硫气体密度的报警值，防止高压电气设备的密度继电器出现报警，所以可以减少储气罐I的体积，可以减少六氟化硫气体的使用量，大大的降低成本。
[0049]综上所述，本发明由于采用了在传统的六氟化硫高压断路器上加装防止六氟化硫气体液化装置。防止六氟化硫气体液化装置设有六氟化硫储气罐，以及还可以设置加热装置，通过加热装置加热六氟化硫储气罐的气体，形成对流。通过对流的传热方式，把热量快速传递到高压断路器内的六氟化硫气室的原理，防止六氟化硫气体液化或过多液化，确保高压断路器在寒冷天气可靠运行。
[0050]并且首创的、最为重要的、最大的创新点还有:本发明突破了传统通过把热量直接传递到高压断路器内部而防止六氟化硫气体液化的思路，而是开创了全新的思路:储气罐内所充的六氟化硫气体和高压断路器的六氟化硫气体，一方面能够满足高压断路器本体内液化后的液态六氟化硫能够流到储气罐内进行加热，另一方面还能够满足最终的动态平衡:储气罐给高压断路器本体内补充的六氟化硫气体可以抵消高压断路器本体内液化的六氟化硫气体，即高压断路器就会最终达到一个动态平衡:液化的六氟化硫气体和补充的六氟化硫气体相等，或者说储气罐I给高压断路器本体内补充的六氟化硫气体可以抵消高压断路器本体内液化的六氟化硫气体，使高压断路器本体内的六氟化硫气体的密度大于高压断路器所要求的六氟化硫气体密度的报警值，防止高压断路器的密度继电器出现报警，即确保高压断路器本体内的六氟化硫气室的六氟化硫气体的密度高于高压断路器的报警值，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行。由于六氟化硫储气罐是通过连接管与高压断路器连接的，而六氟化硫储气罐是采用钢材焊接而成的，通过一细长的连接接头与连接管连接，所有连接处已经远离加热元件，其连接处的密封圈的温度完全在正常工作范围内，不会使密封圈老化，不会发生气体泄漏现象。总之，本发明的核心创新之处是通过在传统的六氟化硫高压断路器上加装六氟化硫储气罐。通过加热装置对六氟化硫储气罐加热，先使储气罐内的六氟化硫气体得到加热，使其温度升高，与六氟化硫气室的六氟化硫气体形成热对流，快速把热量直接传递到六氟化硫气室，使六氟化硫气室的六氟化硫气体的温度得到升高，防止高压断路器本体内的六氟化硫气室的六氟化硫气体液化或液化过多，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行，克服了现有技术加热装置直接对六氟化硫气室加热的诸多问题(具体见【背景技术】介绍)，很好的解决了电力系统多年来一直存在的问题:六氟化硫高压断路器在严寒天气时的可靠安全运行问题。试想，如果没有实行在传统六氟化硫高压断路器上加装六氟化硫储气罐的创新，就不能实现通过热对流的传热方式，把热量快速高效地传递到六氟化硫气室。所以，通过这样的创新，使六氟化硫高压断路器在极寒地区其六氟化硫气体不会发生液化，同时也不会降低六氟化硫高压断路器的使用寿命，确保六氟化硫高压断路器安全运行。特别是，本发明可以直接应用在新设计的六氟化硫高压断路器上，也可以对现有已经运行的六氟化硫高压断路器进行改造。
[0051]同时是首创的、最为重要的、最大的创新点:本发明突破了传统通过把热量直接传递到高压断路器内部而防止六氟化硫气体液化的思路，而是开创了全新的思路:为高压断路器的六氟化硫气体最终实现一个动态平衡:液化的六氟化硫气体和补充的六氟化硫气体相等，或者具体说储气罐I给高压断路器本体内补充的六氟化硫气体可以抵消高压断路器本体内液化的六氟化硫气体，使高压断路器本体内的六氟化硫气体的密度大于高压断路器所要求的六氟化硫气体密度的报警值，防止高压断路器的密度继电器出现报警，即确保高压断路器本体内的六氟化硫气室的六氟化硫气体的密度高于高压断路器的报警值，确保六氟化硫高压断路器在严寒天气时的安全运行。
[0052]另外至关重要的是:高压断路器本体内的整个六氟化硫气室(包含灭弧室)里的元件要专门设计，如设计有通孔或间隙，如其形状设计成不积留液态六氟化硫，利于使所有液化的液态六氟化硫能够最大限度的流到六氟化硫储气罐I，使液态六氟化硫没有在高压断路器本体内的六氟化硫气室积留。可以减少储气罐I的体积，可以减少六氟化硫气体的使用量，大大的降低成本。
[0053]为了提高效果，连接管和六氟化硫高压断路器的进气管采用内径大于Ilmm的管道。
[0054]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，包括高压断路器的设备本体、设备本体内设有六氟化硫气室、传动机构、六氟化硫气体密度继电器，所述六氟化硫气室充有六氟化硫气体，其特征在于:所述的高压断路器还包括防止六氟化硫气体液化装置，该防止六氟化硫气体液化装置包括充有六氟化硫气体的储气罐和连接管，所述连接管的一端密封连接在高压断路器本体的补气口或专用连接口上，而另一端连接在储气罐上以使储气罐内部与六氟化硫气室相互连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:它还进一步包括加热装置，该加热装置和所述储气罐设置在一起。
3.根据权利要求2所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:它还包括加热智能控制装置，该加热智能控制装置监控所述储气罐内和/或六氟化硫气室内的温度和气体密度以及环境温度并控制连接加热装置。
4.根据权利要求3所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述加热智能控制装置还具有加热元件断路报警电路。
5.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述的防止六氟化硫气体液化装置还设有六氟化硫密度继电器或密度表或压力开关，监控所述储气罐内部的六氟化硫气体的密度和压力。
6.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述的防止六氟化硫气体液化装置外还设有保温套。
7.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述储气罐由钢材焊接而成或钢瓶制成。
8.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述的防止六氟化硫气体液化装置上还设有阀门。
9.根据权利要求1所述的一种`用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述的连接管的外面设有绝热层。
10.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述的储气罐和加热装置两者外面设有绝热层。
11.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述补气口或专用连接口设在所述六氟化硫高压断路器的六氟化硫气室下半部分，所述六氟化硫储气罐的体积V同所述补气口或专用连接口设置点所在平面到六氟化硫气室底部之间的体积Vl关系为:V ^ 30V1。
12.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述六氟化硫高压断路器每相的进气孔为其位置最低部处。
13.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述六氟化硫储气罐的体积V最终能够满足一个动态平衡:储气罐给高压断路器本体内补充的六氟化硫气体可以抵消高压断路器本体内液化的六氟化硫气体。
14.根据权利要求2-4所述的任一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述加热装置还具有智能控制系统，该智能控制系统包括根据环境温度、防液化装置内部温度、储气罐的温度、高压电气设备本体内的压力或密度实现加热器的投运或切断的控制模块。
15.根据权利要求1至4所述的任一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述防液化装置还包括气体循环机构，该气体循环机构包括能使六氟化硫储气罐的六氟化硫气体和高压断路器的六氟化硫气体快速循环交换的高压泵。
16.根据权利要求1至4所述的任一种用于寒冷地区的六氟化硫高压断路器，其特征在于:所述高压断路器本体内的六氟化硫气室里的元件专门设计有通孔或间隙，或其形状利于使所有液化的液态六氟化硫能够最大限度的流到六氟化硫储气罐，使液态六氟化硫没有在高压断路器本体内 的六氟化硫气室积留。
【文档编号】H01H33/53GK103779132SQ201410023496
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2013年1月22日
【发明者】金海勇, 赵德凡 申请人:上海乐研电气科技有限公司