40.5kV SF6气体绝缘金属封闭开关新型夹板式断路器结构

202 EPEM 2021.
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专业论文
Research papers
40.5kV SF 6气体绝缘金属封闭开关
新型夹板式断路器结构
福建中能电气有限公司 宋宸彬 林艳艳
摘要：介绍一种用于40.5kV SF 6气体绝缘金属封闭开关新型夹板式断路器结构，其更加适合城市变电站、光伏发电站等应用场所，对于安装维护也更加方便。

关键词：SF 6气体绝缘金属封闭式开关；断路器结构
1 新型夹板式断路器功能
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0.5kV SF 6气体绝缘金属封闭开关新型夹板式断路器结构，板式断路器带有可靠的断路器操作机构，保证断路器的分、合，撑架和固定板用于安装在气箱体上，保证
了整体断路器安装强度，下两侧带有绝缘支撑板，可防止、保证电流爬电、电气绝缘等相关标准要求，定座连接在金属波纹管上可作为强度支撑及固定件，金属波纹管一端与断路器操作机构连接，外一端与绝缘拉杆连接，绝缘拉杆再连接上软连接、动端导电座以及真空灭弧室，连接处安有灭弧室手支撑架，用于电气绝缘，且真空灭弧室连接主母线、支撑板。

金属波纹管作为补偿元件，封闭的自由端可以伸长缩短，保证了开关的密封性和开关行程。

缘拉杆用于闭合或拉开断路器开关，保证了断路器分、合的机械性能。

空灭弧室可迅速的熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生。

真空灭弧室通过绝缘拉杆与波纹管组件连接，再借助操作机构的前后动作实现正常的分、合闸。

整体结构简单，配方便，段能力强、电寿命长、可靠性，空灭弧室部分免维护体积小[1]。

2 新型夹板式断路器设计结构内容
图1、图2中，10为架体；101为第一支撑板；102为第二支撑板；103为第三支撑板；104为夹板；11为真空灭弧室；12为绝缘拉杆单元；121为拉杆；122为动端导电座；123为金属波纹管；124为弹性
连接片；13为主母线；14为固定座；15为断路器操作机构。

40.5kV SF 6气体绝缘金属封闭开关新型夹板式断路器结构包括架体、真空灭弧室、绝缘拉杆单元和主母线；所述架体包括第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板和夹板，第一支撑板、第二支撑板和第三支撑板依次设置在夹板的两板之间，所述绝缘拉杆单元设置在第一支撑板与第二支撑板之间，真空灭弧室设置在第二支撑板与第三支撑板之间，绝缘拉杆单元的一端设置在第一支撑板上，绝缘拉杆单元的另一端设置在真空灭弧室的一端上，所述主母线设置在夹板上，且主母线位于真空灭弧室与第三支撑板之间。

所述主母线的横截面为矩形，所述架体为绝缘架体[2]。

图1 新型夹板式断路器结构
图2 新型夹板式断路器结构（局部视图）
2021.1 EPEM
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将真空灭弧室和绝缘拉杆单元固定在架体上，并且使得真空灭弧室的中心线与绝缘拉杆单元的中心线在同一个水平线上，通过主母线连接真空灭弧室和充气柜内的其它电气设备。

在使用时，为了保证断路器可靠的合、分功能，通过绝缘拉杆单元拉动真空灭弧室内的电路安全断开或合并，即通过真空灭弧室的真空管内真空优良的绝缘性，使中高压电路切断电源后能迅速熄弧并抑制电流，提高断路器在合、分闸电路机构的安全性，保证了断路器开断能力强、电路使用寿命长、可靠性高的性能，且断路器的真空灭弧室部分具有免维护、体积小的特点，因此可有效提高充气柜的使用寿命。

其中主母排是为:在开关柜中用来作为连接柜间以及柜内各电气设备进行汇集、分配和传送电能的导体，在发生短路故障时要承受短路电流造成的发热和电动力作用，是作为中、高压开关设备电器中重要的一次元件，且主母线的横截面还可以为圆形或槽型。

由于主母线的横截面积相同时矩形形状的主母线的周长要比圆形主母线的周长长，因此其散热效果好、冷却条件好，而且主母线的温度增加，矩形主母线所通过的电流要比圆形主母线的大，且矩形主母线的集肤效应比较均匀，因此本实施例中优选主母线的横截面为矩形[3]。

所述架体还包括固定座，所述固定座设置在第一支撑板上。

所述绝缘拉杆单元包括拉杆、动端导电座和金属波纹管；所述金属波纹管一端设置在拉杆的一端面上，金属波纹管的另一端设置在固定座上，拉杆的另一端设置在动端导电座上，真空灭弧室的一端穿过第二支撑板的通孔设置在动端导电座上。

绝缘拉杆还包括弹性连接片，弹性连接片的一端设置在夹板上，弹性连接片的另一端设置在拉杆上，且弹性连接片位于动端导电座的一侧。

在第一支撑板上安装固定座，因此从左至右依次在夹板上安装第一支撑板、弹性连接片、第二支撑板、主母线和第三支撑板，当通过金属波纹管拉动拉杆，使得动端导电座带动真空灭弧室内的中、高压电源线触头断开，并通过真空灭弧室的真空管熄灭电弧，达到安全快速断电灭弧的效果。

同理合闭则将真空灭弧室内的中高压电源线触头相互接通，并使得主母线的电路导通。

弹性连接片可以为片状弹簧，因此当金属波纹管在进行开断、合闭时，弹性连接片为拉杆提供弹性力，进而为真空灭弧室内的中、高压电路触头提供合闭方向的力，提高夹板
式断路器机构的稳定性。

其中金属波纹管是作为补偿元件，其与固定座连接的一端为固定端，封闭式的自由端可以使得金属波纹管伸长缩短，保证了绝缘拉杆单元的密封性和行程。

绝缘拉杆单元的拉杆具有绝缘性，拉杆通过金属波纹管的拉动用于闭合或拉开断路器的开关，即断路器的真空灭弧室开断或合闭，保证了断路器分、合的机械性能。

从而通过真空灭弧室可迅速的熄弧并抑制电流，避免电弧对断路器的其它器件造成损伤，有效的防止事故和意外的发生。

金属波纹管是传动部位密封，作为补偿件可保证其直线动作的产品使用寿命和传动密封性，拉杆用于传动闭合、拉开断路器开关，同样保证了断路器分、合的机械性能，有效的提高了新型夹板式断路器机构的使用寿命。

断路器操作机构设置在固定座上，断路器操作机构用于驱动绝缘拉杆移动。

断路器操作机构为金属波纹管提供动能，即推动金属波纹管移动，进而带动拉杆、弹性连接片、动端导电座和真空灭弧室，达到了提供动能的目的。

由于断路器操作机构为现有技术，即现有的气体绝缘金属封闭开关内的断路器采用操作机构进行提供动能，在此不进行详细赘述。

3 结语
40.5kV SF 6气体绝缘金属封闭开关新型夹板式断路器整体结构简单，装配方便，绝缘支撑板保证了电气绝缘性等，断路器操作机构用来实现断路器可靠的合、分，金属波纹管是传动部位密封，作为补偿件可保证一直使用直线动作的产品寿命和传动密封性，绝缘拉杆用于传动闭合、拉开断路器开关，同样保证了断路器分、合的机械性能，真空灭弧室可迅速的熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生。

断路器操作机构一次连接波纹管、绝缘拉杆、软连接、动端导电座、主母线等，保证了开断能力、使用寿命、可靠性，并且真空灭弧室部分免维护体积小。

参考文献
[1]李建基.高压开关设备实用技术[J].江苏电器, 2005,2.
[2]徐国政.高压断路器原理和应用[M].清华大学出版社,2000.
[3]丁毓山,金开宇.配电网新设备与新技术[M].中国水利水电出版社,2006.。