灭弧室、灭弧室罐体及使用该灭弧室的高压开关设备技术领域
本发明涉及灭弧室、灭弧室罐体及使用该灭弧室的高压开关设备。
背景技术
在开关设备中常用绝缘方式分为气体绝缘和固定绝缘，气体绝缘的方式是在灭弧
室中充入六氟化硫气体、氮气等，固体绝缘的方式是在灭弧室内设置聚四氟乙烯、电瓷材
料、玻璃纤维布、树脂材料等，而在金属封闭开关设备的对地绝缘上普遍采用气体绝缘的方
式，其优点是气体的形态不固定，尤其是采用吹气灭弧的开关设备，气体绝缘更是起到灭弧
的作用。但不管是六氟化硫还是氮气，其绝缘强度都低于固体绝缘材质，并且绝缘气体自身
的绝缘性能会根据罐体内的气温、压力、元件烧蚀的变化而改变，所以同等电压等级的气体
绝缘金属封闭开关设备的罐体内径要大于敞开式开关设备的罐体外径。
当金属封闭高压开关设备开断时，产生的高温电弧加热绝缘气体，使其压力上升，
绝缘能力下降，而灭弧室动端利用机械方式制造压力差，或者利用灭弧室自身压力差进行
灭弧，同时将高温绝缘气体吹向灭弧室静端进行冷却，在高温绝缘气体冷却的过程中，气体
会烧蚀灭弧室静端的元件，产生一定量的金属粉尘和电离分解物，这部分粉尘和分解物以
及未冷却彻底的绝缘气体，如果处理不好，就会造成灭弧室对地击穿或者放电，所以气体绝
缘金属封闭开关设备会通过延长灭弧室静端气流通道，以降低绝缘气体温度。
但是在有限的空间内延长气流通道，目前只能通过增加挡气罩这种方法解决，但
是挡气罩的作用也是有限的，当气体绝缘金属封闭开关设备的罐体内径缩小到一定程度
时，对地绝缘将变得十分敏感，只要有一点绝缘性能的降低，就会导致对地放电或者击穿。
随着社会的进步，人员的集中，对空间的利用也在增高，所以市场对金属封闭开关
设备的外形尺寸需求越来越高，如电网招标要求中，252kV三相分相金属封闭开关设备的宽
度已经从最初的2300mm降至1500mm。根据计算，以六氟化硫气体为绝缘介质的断路器，如果
灭弧室的自身直径不缩小，金属封闭开关设备的罐体直径已经降到一个极限，如果进一步
缩小罐体直径，只有增加罐体内绝缘气体压力，这一种办法。而这种方法不仅浪费气体，而
且还对金属封闭开关设备的安全有影响，毕竟提高设计压力，不仅要增加材料成本，而且还
需要更高等级的专业资格认证。
对于上述问题，授权公告号为CN 204243598 U的中国专利公开了一种罐体及使用
该罐体的灭弧室、封闭式开关装置，灭弧室包括罐体本体，罐体本体包括筒体部分和设置在
筒体部分的轴向两端的端盖部分，其内部装配有接电主体，接电主体由动、静端组件相对装
配而成，即由动端组件和静端组件相对装配而成。灭弧室的筒体部分内装配有用于隔设在
接电主体的外周面和罐体本体的内壁面之间的固体绝缘套，固体绝缘套的内壁面为用于阻
隔从接电主体的吹出侧喷防出的绝缘气体并折流换向的折流面，固体绝缘套的外壁面为与
罐体本体的内壁面配合的装配面，成筒体固体绝缘层，固体绝缘套采用耐烧蚀材料制成。在
使用时，从喷口喷射出的绝缘气体对断口中的高压电弧灭弧后从接电主体上的吹出侧喷
出，形成气流，此时气流不但流速和温度较高，而且夹杂着一些金属粉尘和电离分解物，而
筒体固体绝缘层能够对气流进行阻挡，从而避免从吹出侧喷出的混合气体对罐体本体的内
壁面的冲击侵蚀，同时筒体固体绝缘层本身具有较高的绝缘性能，从而能够避免灭弧室对
地击穿或者放电。
但是，由于高温气流能够流动，上述专利中的灭弧室虽然能够对罐体的筒体部分
进行阻挡和绝缘而形成防护，可是无法对罐体的端盖部分进行防护，并且由于端盖部分处
设有法兰，会形成阶梯结构，可能造成金属粉尘沉积及和气流紊乱，导致端盖部分成为绝缘
薄弱环节，形成较大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种灭弧室、灭弧室罐体及使用该灭弧室的高压开关设备，
以解决现有技术中端盖部分绝缘能力薄弱的问题。
为实现上述目的，本发明中灭弧室采用的技术方案是：
方案1：灭弧室，包括罐体本体和设置在罐体本体内的动端组件、静端组件，所述罐体本
体包括筒体部分和和设置在筒体部分的轴向两端的端盖部分，所述筒体部分的内壁上覆盖
有筒体固体绝缘层，至少一端的端盖部分的内壁上覆盖有端盖固体绝缘层，所述筒体固体
绝缘层和端盖固体绝缘层相互连接而共同形成完整的阻隔层。
方案2：根据方案1所述的灭弧室，所述筒体固体绝缘层和端盖固体绝缘层是分体
设置，两者之间具有搭接配合结构。
方案3：根据方案2所述的灭弧室，所述筒体固体绝缘层靠近端盖固体绝缘层的一
端设有内翻沿，所述内翻沿的外侧面与所述端盖固体绝缘层的内侧面贴合配合而形成所述
搭接配合结构。
方案4：根据方案3所述的灭弧室，罐体本体的静端设有内法兰，所述端盖部分包括
设置在该端的静端端盖，所述端盖固体绝缘层设置在内法兰所围成的中空部分内，内翻沿
的外侧面同时与内法兰的内侧法兰面和端盖固体绝缘层的内侧面贴合配合，端盖固体绝缘
层的外侧面与端盖部分的内侧面贴合配合。
方案5：根据方案1—4的任意一项所述的灭弧室，所述端盖固体绝缘层粘接固定在
端盖部分的内侧面上或者通过绝缘材料制成的螺栓固定在端盖部分上或者通过卡接结构
固定在端盖部分上。
灭弧室的罐体采用的技术方案是：
方案1：灭弧室的罐体，包括罐体本体，所述罐体本体包括筒体部分和和设置在筒体部
分的轴向两端的端盖部分，所述筒体部分的内壁上覆盖有筒体固体绝缘层，至少一端的端
盖部分的内壁上覆盖有端盖固体绝缘层，所述筒体固体绝缘层和端盖固体绝缘层相互连接
而共同形成完整的阻隔层。
方案2：根据方案1所述的罐体，所述筒体固体绝缘层和端盖固体绝缘层是分体设
置，两者之间具有搭接配合结构。
方案3：根据方案2所述的罐体，所述筒体固体绝缘层靠近端盖固体绝缘层的一端
设有内翻沿，所述内翻沿的外侧面与所述端盖固体绝缘层的内侧面贴合配合而形成所述搭
接配合结构。
方案4：根据方案3所述的罐体，罐体本体的静端设有内法兰，所述端盖部分包括设
置在该端的静端端盖，所述端盖固体绝缘层设置在内法兰所围成的中空部分内，内翻沿的
外侧面同时与内法兰的内侧法兰面和端盖固体绝缘层的内侧面贴合配合，端盖固体绝缘层
的外侧面与端盖部分的内侧面贴合配合。
方案5：根据方案1—4的任意一项所述的罐体，所述端盖固体绝缘层粘接固定在端
盖部分的内侧面上或者通过绝缘材料制成的螺栓固定在端盖部分上或者通过卡接结构固
定在端盖部分上。
高压开关设备采用的技术方案是：
方案1：高压开关设备，包括灭弧室和操作机构，灭弧室包括罐体本体和设置在罐体本
体内的动端组件、静端组件，所述罐体本体包括筒体部分和和设置在筒体部分的轴向两端
的端盖部分，所述筒体部分的内壁上覆盖有筒体固体绝缘层，至少一端的端盖部分的内壁
上覆盖有端盖固体绝缘层，所述筒体固体绝缘层和端盖固体绝缘层相互连接而共同形成完
整的阻隔层。
方案2：根据方案1所述的高压开关设备，所述筒体固体绝缘层和端盖固体绝缘层
是分体设置，两者之间具有搭接配合结构。
方案3：根据方案2所述的高压开关设备，所述筒体固体绝缘层靠近端盖固体绝缘
层的一端设有内翻沿，所述内翻沿的外侧面与所述端盖固体绝缘层的内侧面贴合配合而形
成所述搭接配合结构。
方案4：根据方案3所述的高压开关设备，罐体本体的静端设有内法兰，所述端盖部
分包括设置在该端的静端端盖，所述端盖固体绝缘层设置在内法兰所围成的中空部分内，
内翻沿的外侧面同时与内法兰的内侧法兰面和端盖固体绝缘层的内侧面贴合配合，端盖固
体绝缘层的外侧面与端盖部分的内侧面贴合配合。
方案5：根据方案1—4的任意一项所述的高压开关设备，所述端盖固体绝缘层粘接
固定在端盖部分的内侧面上或者通过绝缘材料制成的螺栓固定在端盖部分上或者通过卡
接结构固定在端盖部分上。
有益效果：本发明采用上述技术方案，罐体本体至少一端的端盖部分的内壁上覆
盖有端盖固体绝缘层，所述筒体固体绝缘层和端盖固体绝缘层相互连接而共同形成完整的
阻隔层，如筒体固定绝缘层能够对筒体部分形成防护一样，端盖固体绝缘层能够对端盖部
分形成防护，避免高温气流对端盖部分形成损伤，并有利于缩短罐体的轴向尺寸，同时，由
于筒体固体绝缘层和端盖固体绝缘层相互连接而共同形成完整的阻隔层，因此改善金属粉
尘在端盖处的沉积情况，起到更好的防护效果，达到理想的绝缘性能。
附图说明
图1是本发明中灭弧室的一个实施例的结构示意图。
图中各附图标记对应的名称为：10-罐体，11-罐体本体，12-动端端盖部分，13-静
端端盖部分，14-动端组件，15-静端组件，16-绝缘法兰，17-外法兰，18-内法兰，20-气流，
31-筒体固体绝缘层，32-内翻沿，33-端盖固体绝缘层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明中灭弧室的一个实施例如图1所示，主要由罐体10、动端组件14、静端组件
15和设置在罐体10的进出线口处的绝缘法兰16构成。罐体10为金属材质，包括罐体本体11
和设置在罐体本体11的内壁上的固体绝缘层，罐体本体11包括沿左右方向延伸的筒体部分
和分别封盖在筒体部分的轴向两端的动端端盖部分12、静端端盖部分13，两端的端盖部分
通过法兰结构固定在筒体部分上，法兰结构包括设置在筒体部分左端的外法兰17和设置在
筒体部分右端的内法兰18。动端组件14和静端组件15设置在罐体本体11内，静端组件15的
底部为气流吹出侧。
固体绝缘层包括覆盖在筒体部分的内壁上的筒体固体绝缘层31，还包括覆盖在静
端端盖部分13的内壁上的端盖固体绝缘层33，筒体固体绝缘层31和端盖固体绝缘层33的材
质相同，均为多层材质复合而成，其目的就是利用不同材质的电介质不同造成的电容来改
善电场，但使用时与灭弧室内的六氟化硫接触的最内层必须为耐高温绝缘材料，例如瓷质
材料、聚四氟等高温绝缘材料等，此类材料在遇到高温的气流20后，不会因为温度的变化而
降低绝缘性能。
例如环氧树脂绝缘件、硫化硅橡胶、聚四氟乙烯、瓷质绝缘材料等。筒体固体绝缘
层31靠近端盖固体绝缘层33的右侧末端设有内翻沿32，在灭弧室装配好以后，端盖固体绝
缘层33位于内法兰18所围成的中空部分内，内翻沿32的外侧面同时与内法兰18的内侧法兰
面和端盖固体绝缘层33的内侧面贴合配合，端盖固体绝缘层33的外侧面与端盖部分的内侧
面贴合配合，内翻沿32与端盖固体绝缘层33形成搭接配合结构，能够延长爬电距离。
装配时，由于固体绝缘层为硬质一体绝缘耐烧蚀材料，安装过程中不能产生形变，
所以可以将筒体形式的筒体固体绝缘层31从罐体10左端的外法兰17处装入，而端盖固体绝
缘层33直接固定到右侧端盖部分上即可。筒体固体绝缘层31的固定方式为轴向边缘固定或
者边缘粘接，固定方式可以是螺栓固定或者卡接，卡接结构例如可以是：在端盖部分的内侧
面上设置卡钩或卡槽，在端盖固体绝缘层33上设置卡槽或卡钩，依靠相应的卡钩和卡槽实
现卡接。采用螺栓固定或者卡接结构时，固定和卡接材料均应为绝缘材料；采用粘接结构
时，粘接面积可以是局部粘接，也可以全部粘接。由于常规断路器的进出线端口的直径要远
远小于断路器自身直径，所以在本发明中没有在进出线端口中设置相应的固体绝缘层。这
样，固体绝缘层基本覆盖了整个灭弧室的内壁关键部分，最大限度地阻挡高温气流20直接
喷到断路器的金属罐体10上。此技术可以通过固体绝缘介质自身高于气体绝缘介质的绝缘
强度，在不降低设备绝缘强度基础上，进一步缩小设备的外形尺寸。
在设定固体绝缘套的厚度时，由于固体绝缘套的绝缘强度取决于其材质和厚度，
为此特设定以下步骤来计算固体绝缘套的厚度：
计算方式一：1、按照绝缘气体在热气流20的影响下，完全失去绝缘能力为计算依据。
2、通过计算或者试验方式，获知灭弧室在未加装固体绝缘套前，灭弧室能通过对
地雷电和工频绝缘试验的最低绝缘距离。
3、依据步骤2中的最低绝缘距离，计算出罐体本体11内需要的固体绝缘套的厚度，
但由于固体绝缘材质的绝缘强度不同，所以依据步骤2中绝缘距离所计算出的固体绝缘套
的厚度会随着材质的不同而发生改变。
计算方式二：1、通过计算或者试验方式，获知灭弧室在未加装绝缘耐烧蚀层前，灭
弧室能通过型式试验的绝缘距离。
2、依据步骤1中最低绝缘距离，与方式一中未加装绝缘耐烧蚀层的最低绝缘距离，
进行比较，计算出断路器内需要的固体绝缘套的厚度。通过方式二可以最大限度缩小罐体
本体11的直径。
厚度参考：因为所有固体绝缘材料依据生产工艺不同，自身绝缘强度也有很大变
化，所以本实施例只规定一些常见固体绝缘材料的参考数值，假设，六氟化硫的绝缘强度为
1，根据计算和试验，环氧树脂的绝缘强度是4-6，硫化硅橡胶的绝缘强度是3-4，聚四氟的绝
缘强度是2-3，瓷质绝缘材料的绝缘强度是5-7。
通过上述计算，可以在断路器的设计阶段尽量缩小自身直径，同时可以用在断路
器改进领域，如断路器在型式试验中出现对地绝缘强度不足的问题而通过改进气流通道仍
然无法解决时。
本发明中灭弧室罐体的一个实施例即上述灭弧室的实施例中的罐体10；本发明中
高压开关设备的一个实施例包括灭弧室和操作机构，其中灭弧室即上述实施例中的灭弧
室，操作机构为现有技术，具体结构此处均不再赘述。
在上述实施例中，罐体本体11的筒体部分和端盖部分是分体结构，而筒体固定绝
缘层和端盖固体绝缘层33也是分体结构，在其他实施例中，筒体固体绝缘层31和端盖固体
绝缘层33也可以一体连接而形成完整的阻隔层，如果筒体固体绝缘层31和端盖固体绝缘层
33采用分体结构，两者之间也可以以其他方式连接，例如使端盖固体绝缘层33的内侧面贴
合在筒体固体绝缘层31的对应端面上，或者两者之间设置成迷宫式配合结构。另外，在其他
实施例中，还可以在动端端盖部分设置端盖固体绝缘层33。