專利名稱：一種基于體內(nèi)吸附的氟碳混合氣體絕緣開關(guān)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用含碳元素氣體作為絕緣介質(zhì)的開關(guān)設(shè)備，特別涉及一種氟碳混合氣體作為介質(zhì)的開關(guān)設(shè)備。
背景技術(shù)：
SF6氣體具有良好的絕緣能力、滅弧能力、化學(xué)穩(wěn)定性及無毒性，因而被廣泛的應(yīng)用于氣體絕緣設(shè)備中，如氣體絕緣變壓器、氣體絕緣斷路器、氣體絕緣輸電管道等。但是，純SF6氣體對(duì)電場(chǎng)不均勻性非常敏感，對(duì)設(shè)備加工精度要求高；而且SF6氣體的放電分解物，如SO2F2, SOF2, SF4, SF2, H2S, SOF4等，均為劇毒物質(zhì)，對(duì)人員健康威脅很大；另外，SF6氣體的溫室效應(yīng)非常大，它的全球溫暖化潛能值(GWP)大約是CO2氣體的23900倍，且在大氣中壽命約3200年，因此聯(lián)合國(guó)氣候變化公約締約方在1997年簽訂的《京都議定書》中，將SF6氣體列為六種限制性使用的溫室氣體之一。因此科研人員進(jìn)行了大量的研究，希望尋找到能夠替代SF6氣體用于電氣設(shè)備的新介質(zhì)。目前來看，用單一氣體來代替SF6氣體是十分困難的。所以，人們嘗試使用混合氣體來代替純SF6氣體。目前已有使用SF6/N2混合氣體或SF6/C02混合氣體替代純SF6氣體的報(bào)道，使用含SF6的混合氣體有以下優(yōu)點(diǎn):降低對(duì)電極表面缺陷敏感度，降低氣體液化溫度，降低成本，因此具有較好的應(yīng)用前景，特別是SF6含量在20% 40%的SF6/N2混合氣體。但是，使用含SF6的混合氣體不能從根本上解決SF6氣體的溫室效應(yīng)及其分解產(chǎn)物中含有的劇毒物質(zhì)對(duì)人身的威脅。因此，有必要尋找不含SF6的混合氣體用于高壓電力設(shè)備。在專利JP4119441B2中提到使用N2或O2或干燥空氣或CO2等氣體作為主要絕緣氣體成分，并且混合有20%以下的SF6氣體、C-C4F8 (八氟環(huán)丁烷)、CF3SF5X3F8或CF3OSF3等氣體作為氣體絕緣裝置的氣體絕緣介質(zhì)；專利JP2004236459A，JP2006014411A 等也提到使用 C-C4F8 (八氟環(huán)丁烷)、C3F8 與N2, CO2等的混合氣體作為電氣設(shè)備絕緣和滅弧介質(zhì)。以上幾個(gè)專利提到使用所述的這類混和氣體可以極大的降低絕緣氣體的全球溫暖化系數(shù)，同時(shí)可以完全避免SF6氣體的使用，從根本上解決SF6氣體分解產(chǎn)物中含有劇毒物質(zhì)對(duì)人身的危害。然而也存在以下問題:由于上述氣體中C-C4F8(八氟環(huán)丁烷)、C3F8等含有碳元素，所以在開斷電流時(shí)產(chǎn)生的電弧下，氣體發(fā)生離解和復(fù)合的過程中，存在產(chǎn)生游離碳的問題，產(chǎn)生的碳如果附著到絕緣隔離件等固體絕緣物的表面上時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致該部分的電絕緣性能顯著降低。目前，對(duì)于設(shè)備內(nèi)部的金屬微粒等導(dǎo)電微粒，有專利(日本實(shí)用新型實(shí)開昭62-57511號(hào)公報(bào))披露了一種在箱體底面設(shè)置波形的異物捕獲裝置、金屬導(dǎo)體落在低電場(chǎng)處，實(shí)現(xiàn)無害化。另有專利(日本實(shí)用新型實(shí)公平3-47323號(hào)公報(bào))披露一種使管道部件的端部的曲率增大、使電場(chǎng)緩解以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)絕緣的方法，由于管道部件的端部是電場(chǎng)易于集中的形狀，因此增大端部的曲率目的在于抑制從該部位產(chǎn)生放電。但是該方法只對(duì)少量導(dǎo)電微粒起作用，對(duì)于使用含碳元素混合氣體作為絕緣及滅弧介質(zhì)的氣體絕緣設(shè)備并不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種氣體絕緣電氣設(shè)備，本發(fā)明能夠降低電氣設(shè)備所用氣體絕緣介質(zhì)的全球溫暖化系數(shù)，而且不會(huì)因?yàn)闅怏w絕緣介質(zhì)的分解而使絕緣性能下降。本發(fā)明氣體絕緣電氣設(shè)備為一封裝有封入絕緣氣體的密封容器。所述的密封容器內(nèi)裝有至少一對(duì)電接觸電極，還裝有微粒吸附電極、微粒收集裝置及吸附裝置。所述的絕緣氣體是含有碳元素的氟碳?xì)怏w。所述電接觸電極包括靜觸頭和動(dòng)觸頭；所述的微粒吸附電極為一對(duì)除塵電極，分別固定在密封容器內(nèi)壁的兩側(cè)。除塵電極的中心線與電接觸電極中心線互相垂直；微粒收集裝置安裝在除塵電極中正極性電極的下方，收集正極性電極脫落的微粒；所述的氣體絕緣設(shè)備還安裝有吸附裝置。吸附裝置安裝在密封容器內(nèi)表面的頂部，用于吸附由于所述氟碳混合氣體的分解或密封容器內(nèi)反應(yīng)而產(chǎn)生的低分子量氣體。本發(fā)明氣體絕緣電氣設(shè)備通過所述電接觸電極保持接觸狀態(tài)來導(dǎo)電，在電流斷開時(shí)，使得上述電極分離而在上述絕緣氣體中發(fā)生電弧，通過熄滅電弧來開斷電流。所述的絕緣氣體是含有碳元素的氟碳?xì)怏w，如八氟環(huán)丁烷(c-C4F8)、八氟丙烷(C3F8)等與氮?dú)饣駽O2或空氣等的混合氣體。所述的氣體絕緣設(shè)備的特征在于安裝了微粒吸附電極及微粒收集裝置。所述的微粒吸附電極為一對(duì)除塵電極，除塵電極的中心線與電接觸電極中心線互相的垂直。一對(duì)除塵電極中的負(fù)極性電極為棒電極，正極性電極為一半圓筒電極；所述負(fù)極性電極安裝在密封容器內(nèi)壁的一側(cè)上，所述半圓筒狀的正極性電極安裝在密封容器內(nèi)壁一偵牝由安裝在所述正極性電極與密封容器內(nèi)壁之間的電磁鐵控制而產(chǎn)生振動(dòng)。所述正極性電極的下方安裝有微粒收集裝置，在除塵電極斷電后，吸附在正極性電極上的微粒落入微粒收集裝置中。同時(shí)為了保證對(duì)微粒的收集，電接觸電極開斷時(shí)，動(dòng)觸頭向微粒吸附電極正極性一側(cè)運(yùn)動(dòng)，使得電弧在正極性電極一側(cè)產(chǎn)生，保證微粒能被吸附到正極性電極上；同時(shí)出線套管安裝在電弧產(chǎn)生的另一側(cè)，避免產(chǎn)生的碳微粒落在出線套管的表面。另外在密封容器內(nèi)還安裝有吸附裝置，吸附上述氟碳混合氣體的分解或密封容器內(nèi)反應(yīng)而產(chǎn)生的低分子量氣體。所述吸附裝置由放置盒，網(wǎng)狀袋及吸附劑構(gòu)成。放置盒通過螺桿或焊接的方法固定在密封容器內(nèi)表面的頂部。所述的微粒收集裝置設(shè)計(jì)為微粒陷阱結(jié)構(gòu)，微粒一旦進(jìn)入，由于微粒陷阱局部場(chǎng)強(qiáng)低，使得微粒惰化，同時(shí)在微粒陷阱表面還涂有粘性物質(zhì)，以加強(qiáng)對(duì)微粒的惰化作用，使得其不能再危害絕緣。另外微粒收集裝置設(shè)置了微粒隔離板，所述微粒隔離板為一長(zhǎng)方形絕緣板，所述微粒隔離板的一邊與靜觸頭支座相連，所述微粒隔離板另一邊與密封容器內(nèi)隔板相連，微粒隔離板的作用是避免固體微粒吸附在下出線套管的表面。所述的下出線套管安裝在密封容器內(nèi)的隔板上。所述的氣體絕緣設(shè)備所述的氣體絕緣設(shè)備還安裝有吸附裝置。吸附裝置安裝在密封容器內(nèi)表面的頂部，用于附由于所述氟碳混合氣體的分解或密封容器內(nèi)反應(yīng)而產(chǎn)生的低分子量氣體。本發(fā)明為一種低溫室效應(yīng)絕緣氣體的氣體絕緣開關(guān)設(shè)備，可以防止氣體絕緣性能的惡化。


圖1為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的氣體絕緣開關(guān)裝置的局部剖視圖；圖2為本發(fā)明開關(guān)裝置處于隔離和接地狀態(tài)的局部示意圖，圖2a為開關(guān)裝置處于隔離狀態(tài)的局部示意圖，圖2b為開關(guān)裝置處于接地狀態(tài)的局部示意圖；圖3為本發(fā)明所用微粒吸附電極俯視圖；圖4為本發(fā)明所用吸附裝置剖視及俯視圖，圖4a為剖視圖，圖4b為俯視圖；圖5為本發(fā)明所用網(wǎng)狀微粒收集裝置俯視圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說明本發(fā)明。本發(fā)明氣體絕緣開關(guān)裝置為一封裝有封入絕緣氣體的密封容器。所述的密封容器內(nèi)裝有至少一對(duì)電接觸電極，還裝有微粒吸附電極、吸附裝置及微粒收集裝置。圖1為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的氣體絕緣開關(guān)裝置的局部剖視圖。圖1所示為一負(fù)荷開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)。密封容器I內(nèi)封裝有含碳兀素的氟碳混合氣體，密封容器I內(nèi)有上出線套管2，下出線套管3，動(dòng)觸頭座4，接地觸頭5，動(dòng)觸頭12，動(dòng)觸頭操作轉(zhuǎn)軸13，靜觸頭及滅弧柵片10，微粒隔離板7，網(wǎng)狀的微粒收集裝置6，以及吸附裝置15 ;此外還包括由負(fù)極性電極14和正極性電極8構(gòu)成的微粒吸附電極。所述的微粒吸附電極中的負(fù)極性電極14為棒電極，正極性電極8為一半圓筒電極；所述負(fù)極性電極14安裝在密封容器I內(nèi)壁的一側(cè)上，所述正極性電極安裝在密封容器I內(nèi)部另一側(cè)，正極性電極8通過固定彈簧11固定在密封容器I內(nèi)壁的一側(cè)，正極性電極8與密封容器I之間還裝有電磁鐵9，電磁鐵9位于正極性電極8的中心位置，電磁鐵9斷電時(shí)，電磁鐵9的動(dòng)作桿頂在正極性電極8上，固定彈簧11處于拉伸狀態(tài)；電磁鐵9通電時(shí)，電磁鐵9的動(dòng)作桿動(dòng)作回縮，受固定彈簧11的拉伸作用，正極性電極8回縮，即通過對(duì)電磁鐵9通電/斷電并配合固定彈簧11可以使正極性電極8發(fā)生振動(dòng)。本發(fā)明開關(guān)設(shè)備動(dòng)作時(shí)，動(dòng)觸頭操作轉(zhuǎn)軸13操作動(dòng)觸頭12逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，滅弧柵片熄滅電弧。電弧熄滅后，外接直流電源給微粒吸附電極14和8供電，由電弧產(chǎn)生的微粒由于靜電的作用被吸附到正極性電極8上。經(jīng)過幾次開斷吸附后，給電磁鐵9供電使正極性電極8產(chǎn)生振動(dòng)，使得吸附在正極性電極8上面的固體微粒落入裝在正極性電極8下方的微粒收集裝置6中。所述下出線套管3安裝在動(dòng)觸頭12運(yùn)行方向的另一側(cè)；微粒隔離板7安裝在靜觸頭支座17與密封容器I的隔板16之間，其作用是避免固體微粒吸附在下出線套管3的表面。吸附裝置15吸附上述氟碳混合氣體的分解或密封容器內(nèi)反應(yīng)而產(chǎn)生的低分子量氣體。上出線套管2位于密封容器I上表面，下出線套管3位于密封容器I內(nèi)部的隔板16上。所述上、下出線套管用于帶電體與密封容器I的絕緣及將密封容器I內(nèi)外的導(dǎo)體連接起來。圖2為本發(fā)明開關(guān)裝置處于隔離和接地狀態(tài)的局部示意圖，圖2a為開關(guān)處于隔離狀態(tài)示意圖，圖2b為開關(guān)處于接地狀態(tài)示意圖；開關(guān)開斷過程中在靜觸頭及滅弧柵片10和動(dòng)觸頭12之間產(chǎn)生電弧；開關(guān)斷開時(shí)，動(dòng)觸頭12向右上方向運(yùn)動(dòng)。圖3為所述的微粒吸附電極俯視圖。如圖3所示，負(fù)極性電極14為一棒狀電極，在較低電壓下可以產(chǎn)生較高的場(chǎng)強(qiáng)，正極性電極8為半圓筒電極，可以吸附固體微粒，為保證電極均勻，所述半圓筒電極兩端外形為圓角面18。圖4為所述的吸附裝置剖視圖。如圖4所示，吸附裝置15由放置盒151，網(wǎng)狀袋153及吸附劑152構(gòu)成。放置盒151通過螺桿或焊接的方法固定在密封容器I內(nèi)表面的頂部；吸附劑152裝入網(wǎng)狀袋153中。吸附劑152的材料可以為活性氧化鋁，分子篩，硅膠等；裝有吸附劑的網(wǎng)狀袋153放入放置盒151。放置盒151是由薄鐵皮或鋼板制成的多孔盒。圖5為所述的微粒收集裝置俯視圖。如圖5所示，微粒收集裝置6是一帶有微粒陷阱61的薄鋼板，固定在密封容器I的隔板16上；微粒收集裝置6的左半邊微粒陷阱較小，右半部分的微粒陷阱深度及寬度都較大。固體微粒落入微粒陷阱61后，由于陷阱內(nèi)局部場(chǎng)強(qiáng)降低，使得陷入其中的固體微粒不易再運(yùn)動(dòng)，同時(shí)微粒陷阱61表面還涂有粘性物質(zhì)，使得固體位置被黏住不能運(yùn)動(dòng)，起到收集和固定微粒的作用。
權(quán)利要求
1.一種基于體內(nèi)吸附的氟碳混合氣體絕緣開關(guān)設(shè)備，其特征在于:所述絕緣開關(guān)裝置為一封入絕緣氣體的密封容器(I);所述的密封容器(I)內(nèi)裝有至少一對(duì)電接觸電極，還裝有微粒吸附電極(8、14)、微粒收集裝置(6)及吸附裝置(15);所述的絕緣氣體是含有碳元素的氟碳?xì)怏w；所述的微粒吸附電極(8、14)為一對(duì)除塵電極，分別固定在密封容器(I)內(nèi)壁的兩側(cè)；除塵電極的中心線與電接觸電極中心線互相垂直；微粒收集裝置(6)安裝在除塵電極中的正極性電極的下方，收集正極性電極脫落的微粒；所述的氣體絕緣設(shè)備還安裝有吸附裝置；吸附裝置安裝在密封容器內(nèi)表面的頂部，用于吸附由于所述氟碳混合氣體的分解或密封容器內(nèi)反應(yīng)而產(chǎn)生的低分子量氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于:所述微粒吸附電極中，負(fù)極性電極(14)為棒電極，正極性電極(8)為半圓筒狀電極；所述負(fù)極性電極安裝在密封容器內(nèi)壁的一側(cè)，所述半圓筒狀的正極性電極安裝在密封容器(I)內(nèi)壁的另一側(cè)，由安裝在所述正極性電極與密封容器內(nèi)壁之間的電磁鐵控制而產(chǎn)生振動(dòng)；所述微粒吸附電極由外接直流電源供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于:所述的正極性電極(8)通過固定彈簧(11)固定在密封容器(I)上，正極性電極(8)與密封容器(I)之間還裝有電磁鐵(9)，電磁鐵(9)位于正極性電極(8)的中心位置；電磁鐵(9)斷電時(shí)，電磁鐵(9)的動(dòng)作桿頂在正極性電極(8)上，固定彈簧(11)處于拉伸狀態(tài)；電磁鐵(9)通電時(shí)，電磁鐵(9)的動(dòng)作桿動(dòng)作回縮，受固定彈簧(11)的拉伸作用，正極性電極(8)回縮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體絕緣開關(guān)設(shè)備，其特征在于:所述的吸附裝置(15)由放置盒(151)，網(wǎng)狀袋(153)及吸附劑(152)構(gòu)成；放置盒(151)固定在密封容器(I)內(nèi)表面的頂部；吸附劑(152)裝入網(wǎng)狀袋(153)中；網(wǎng)狀袋(153)放入放置盒(151)內(nèi)。放置盒(151)是由薄鐵皮或鋼板制成的多孔盒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體絕緣開關(guān)設(shè)備，其特征在于:所述的微粒收集裝置(6)固定在隔板(16)上；微粒收集裝置(6)是一塊帶有微粒陷阱(61)的薄鋼板；微粒收集裝置(6)的左半邊微粒陷阱較小，右半邊的微粒陷阱深度及寬度較大；所述的微粒陷阱(61)表面涂有粘性物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體絕緣開關(guān)設(shè)備，其特征在于:所述的密封容器(I)中裝有微粒隔離板(7)，微粒隔離板(7)安裝在靜觸頭支座(17)與密封容器(I)的隔板(16)之間，防止固體微粒吸附在下出線套管(3)的表面。
全文摘要
一種基于體內(nèi)吸附的氟碳混合氣體絕緣開關(guān)設(shè)備，所述絕緣開關(guān)裝置為一封裝有封入絕緣氣體的密封容器(1)。所述的密封容器(1)內(nèi)裝有至少一對(duì)電接觸電極，還裝有微粒吸附電極(8、14)、微粒收集裝置(6)及吸附裝置(15)。所述的絕緣氣體是含有碳元素的氟碳?xì)怏w；所述的微粒吸附電極(8、14)為一對(duì)除塵電極，分別固定在密封容器(1)內(nèi)壁的兩側(cè)；除塵電極的中心線與電接觸電極中心線互相垂直。微粒收集裝置(6)安裝在除塵電極中的正極性電極的下方，收集正極性電極脫落的微粒。所述的氣體絕緣設(shè)備還安裝有吸附裝置；吸附裝置安裝在密封容器內(nèi)表面的頂部，用于吸附由于所述氟碳混合氣體的分解或密封容器內(nèi)反應(yīng)而產(chǎn)生的低分子量氣體。
文檔編號(hào)H02B13/035GK103151724SQ201310041329
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者張國(guó)強(qiáng), 李康 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所