CN102751147A

CN102751147A - 一种低压万能式断路器灭弧室

Info

Publication number: CN102751147A
Application number: CN2011104143621A
Authority: CN
Inventors: 陈德桂; 李兴文
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2031-12-12
Also published as: CN102751147B

Abstract

本发明公开了一种低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：所述灭弧室包括动触头、静触头、灭弧栅片组、两侧面带出气孔的灭弧室绝缘内壳或绝缘夹板、前端向上弯曲成园弧形的动触头引弧板和变截面的出气口导板。本发明提出的前端成园弧形的动触头引弧板和传统平板式引弧板不同，便于引导电弧进入栅片组的沿开断方向的后面部分，並且园弧形的头部有利于改善触头区电场分布，防止电弧电流过零后弧隙的重击穿，动引弧板上端与灭弧室内壳有间隙，它与灭弧室内壳侧面开出气孔的作用相同，都是把灭弧室内高温气流排到触头灭弧系统总外壳下部，以提高灭弧室内部介质强度；提出的变截面的排气口导板，让电弧电流过零瞬间灭弧室内部能保持一定剩余气压，使电弧不易重燃。

Description

一种低压万能式断路器灭弧室

技术领域：

本发明属于低压电器领域，涉及低压万能式断路器的栅片灭弧室，特别涉及一种前端向上弯曲成弧形的动触头引弧片；用于固定栅片的灭弧室内壳两侧绝缘板上端开有若干出气孔以让灭弧室内热气体逸出的结构；由变截面的排气口导板形成的前窄后宽的排气通道。

背景技术：

万能式低压断路器用于低压配电系统中作为主开关用，它能在额定负载下接通与开断配电线路，在故障情况下(例如过载和短路)自动断开电路，以及依靠动、静触头分离来实现负载与电源隔离。

现有技术中低压万能式断路器触头系统和灭弧室的结构包括：由多片铁栅片组成的灭弧栅片组；用于按装栅片並形成出气口通道的灭弧室内壳；平板式动触头引弧板；动触头和静触头；静触头引弧板；包括支架在内的触头灭弧系统外壳；带有出气孔的灭弧室顶盖。采用平板式引弧板引弧效果差，加上引弧板区域气流不畅，影响电弧进入该区域的栅片，导致栅片组有一部份栅片不能允分发挥作用，抑制了断路器开断性能的提高。

发明内容：

本发明灭弧室解决了如下技术问题：采用前端向上弯曲成园弧形的动触头引弧板，其形状易于引导电弧进入引弧板区域的栅片，並且引弧板前端的弧形可改善电弧电流过零瞬间的电场分布，提高击穿电压，引弧板的后端留有气隙，有助于使气流畅通，加上灭弧室内壳两侧面的上部开有出气孔，使灭弧室内热气流通过这些出气孔向灭弧室两侧排出至外壳内触头灭弧系统的下方，有利于增强灭弧室内介质强度，可提高断路器的开断性能。

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于低压万能式断路器栅片灭弧室，所述栅片灭弧室包括动触头、铁栅片组、固定栅片组用侧面上部开出气孔的灭弧室内壳和前端向上弯曲成园弧形的动触头引弧板；所述园弧形的动触头引弧板设置在动触头与栅片组之间，更靠近动触头，引弧板分两部分，与栅片平行或略有倾斜的后端板和设置在栅片与动触头之间前端板，前端板头部向上弯曲成园弧形，前端板位置在栅片与动触头之间，以便于引弧，前端板的倾斜角度及向前伸出的长度由动触头形状及行程决定，后端平板上部较栅片短以便与灭弧室内壳顶部留出一个间隙，可让灭弧室内带游离粒子的热气流向灭弧室背后空间排出。所述两侧面开排气孔的灭弧室内壳，是指在内壳侧面绝缘板的上部开出气孔，出气孔可以是各种形状，如园形、方形、矩形等，若孔径小也可排列成几排，出气孔的作用也是让热气流从灭弧室两侧排出至外壳内触头与灭弧系统的下部。万能式断路器动触头的引弧板的存在一方面有利于引导电弧进入栅片组的后面部分，但也会使栅片组后部气流不畅通，影响电弧的进入，上述两个措施能明显改善栅片后部气流，让电弧在气吹作用下顺利进入栅片。

灭弧室顶盖上开有多个排气口，栅片组与排气口之间由多个排气口导板形成多亇排气通道，栅片中高温气体通过排气通道由顶盖上的排气口排出，由耐高温绝缘材料制作的排气口导板倾斜放置，以增加通道路径，让热气流经排气口导板冷却后，用较低温度排出，以减小喷弧距离。变截面的排气口导板使热气流进入处通道较窄，而出口的通道截面较宽，有利于当灭弧室内压力较低时，气流不易迅速排出，可让电弧电流过零瞬间灭弧室内保持一定剩余气压，提高过零后介质恢复强度和断路器开断性能。

所述前端向上弯曲成园弧形的动触头引弧板，其厚度等于或略厚于栅片，材料用导磁体与栅片相同。

本发明提出的前端成园弧形的动触头引弧板和传统平板式引弧板不同，便于引导电弧进入栅片组的沿开断方向的后面部分，並且园弧形的头部有利于改善触头区电场分布，防止电弧电流过零后弧隙的重击穿，动引弧板上端与灭弧室内壳有间隙，它与灭弧室外壳侧面开出气孔的作用相同，都是把灭弧室内高温气流排到总外壳下部，以提高灭弧室内部介质强度；提出的变截面的排气口导板，让电弧电流过零瞬间灭弧室内部能保持一定剩余气压，使电弧不易重燃。

附图说明：

图1为本发明的万能式断路器触头与灭弧系统结构图；其中1为固定在多片并联的动导电杆上的动触头；2为由操作机构带动的动触头支架；3为静触头；4为静触头引弧板；5动触头引弧板；6为灭弧栅片组；7为灭弧室绝缘内壳，它不但用于固定栅片组，並且顶部有排气通道，能把开断过程中热气流通过灭弧室顶盖上排气口排至外界，两侧面的上部也开有各种形状出气孔；8为变截面的排气口导板；9为动引弧板上端与灭弧室内壳顶端形成的气隙；万能式断路器的触头和灭弧系统按装在包括支架10形成的封闭绝缘外壳内；11为开有排气孔的灭弧室顶盖。

图2为前端成园弧形的动触头引弧板，其中a)为用于大规格断路器，b)用于小规格断路器。

图3为断路器灭弧室内壳两侧面开孔情况，图3a)用于大规格断路器，图3b)用于小规格断路器。

图4为灭弧室上部的排气通道与排气口导板，其中图4a)为排气通道，图4b)为变截面排气口导板。

图5为采用平板形动触头引弧板的试验模型。

图6方案一在振荡回路上，预期短路电流21000A时的开断波形。

图7方案二在振荡回路上，预期短路电流21000A时的开断波形。

图8方案三在振荡回路上，预期短路电流21000A时的开断波形。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如附图1本发明提出的前端成园弧形的动触头引弧板5和附图5中传统平板式引弧板14不同，便于引导电弧进入栅片组的沿开断方向的后面部分，並且园弧形的头部有利于改善触头区电场分布，防止电弧电流过零后弧隙的重击穿，动引弧板上端与灭弧室外壳有间隙9，它与灭弧室外壳侧面开出气孔的作用相同，都是把灭弧室内高温气流排到总外壳下部，以提高灭弧室内部介质强度；提出的变截面的出气口导板8，让电弧电流过零瞬间灭弧室内部能保持一定剩余气压，使电弧不易重燃。

图2所示前端成园弧形的动触头引弧板5，其中2a)用于大规格断路器，2b)用于小规格断路器，两者区别是前者多了一个成斜面的中间段。

断路器灭弧室侧两面开孔情况，图3a)用于大规格断路器，出气孔开在灭弧室内壳7上部，图中为一长方形孔12，也可采用小规格方式，开许多小孔，图3b)用于小规格断路器，小规格断路器沒有灭弧室绝缘内壳，固定栅片和动引弧板是用两块侧面绝缘夹板13，因而在侧板上开灭弧室出气孔12，出气孔必须开在两块栅片的间隙处，以保证气流畅通，出气孔可以是各种形状，如园形、方形、矩形等，若孔径小也可排列成几排，出气孔应开在栅片上部。

图4中多块出气口导板形成多条出气口通道，导板8倾斜放置，可在通道高度一定下，增加通道长度，变截面排气口通道板，厚的部分放在下方，与栅片组相接，簿的部分放在上面，与出气口相接，厚簿部分长度可各占一半左右，通道板下方厚度尺寸可较上方尺寸大1至2倍左右，视变截面通道需要而定。

为了证实新型灭弧室的效果，申请人制作了相当于额定电流为1600A的万能式断路器触头和灭弧室模型，图5为采用平板形动触头引弧板的模型，灭弧室采用如下三种方案：

方案一：引弧板前端头部为平板状，引弧片后端较短与顶盖间形成较大间隙，固定栅片组的两侧绝缘板上沒有出气孔。

方案二：引弧板前端头部向上弯曲成园弧形，引弧片后端较长与顶盖间无较大间隙，固定栅片组的两侧绝缘板上沒有出气孔。

方案三：引弧板前端头部向上弯曲成园弧形，引弧片后端较短与顶盖间形成较大间隙，固定栅片组的两侧绝缘板上部有出气孔。

表1实验数据汇总(21000A)

三种方案在振荡回路上作21千安的短路开断试验，所得开断电流与电压示波如图6、7、8所示，试验数据汇总见表1。表中燃弧电压峰值U₁是指电弧电压波形中的最大值，熄弧电压峰值U₂是指电流到零电弧熄灭瞬间的电压，这两个电压表征灭弧室的开断性能，特别是后者意味着电流过零后的介质恢复强度，这一电压越高，电弧电流过零后，弧隙不易击穿而重燃，使故障电路顺利开断。从这些要求来看，方案三的电弧电压波形最隹，U₁和U₂值最高，方案二次之，而方案一最差。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：

所述灭弧室包括动触头、静触头、灭弧栅片组、两侧面带出气孔的灭弧室绝缘内壳或绝缘夹板、前端向上弯曲成园弧形的动触头引弧板和变截面的出气口导板。

2.如权利要求1所述低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：

所述园弧形的动触头引弧板设置在动触头与栅片组之间，其更靠近动触头；该动触头引弧板由金属导板构成。

3.如权利要求1所述低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：

所述动触头引弧板分为前端和后端两部分，后端板与栅片平行或略有倾斜、前端板设置在栅片与动触头之间，前端板头部向上弯曲成园弧形，前端板位置在栅片与动触头之间，前端板的倾斜角度及向前伸出的长度由动触头形状及行程决定，后端平板上部较栅片短以便与灭弧室内壳顶部留出一个间隙，使灭弧室内带游离粒子的热气流向灭弧室背后空间排出。

4.如权利要求1所述低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：

所述两侧面带出气孔的灭弧室绝缘内壳或绝缘夹板，是在灭弧室绝缘内壳或绝缘夹板两侧面的上部开有出气孔。

5.如权利要求1所述低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：

所述灭弧室绝缘内壳或绝缘夹板两侧面出气孔是一个或多个；该出气孔的形状是园形、方形、矩形或菱形。

6.如权利要求1所述低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：

所述变截面的出气口导板是一组倾斜放置的平行绝缘扳，位置在栅片组的上端和灭弧室顶盖下部，两片斜板之间形成一个排气通道，变截面的出气口导板是下部宽上部窄的形状，使形成进口窄而出口宽的排气通道。

7.如权利要求1所述低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：所述出气口导板采用产气阻燃绝缘材料或非产气阻燃绝缘材料制作。