CN104934265A - 用于断路器的模块化气体排放组件 - Google Patents

Abstract

一种用于断路器的模块化气体排放组件具有多个电弧隔板，每一个电弧隔板都具有相关联的排出位置。该模块化气体排放组件包括多个模块化排放外壳。还包括的是多个气体通道，每一个通道都由多个模块化排放外壳中的一个限定，这多个模块化排放外壳各自构造成可拆卸地联接至多个电弧隔板的电弧隔板排出位置中的至少一个，其中，这多个气体通道的数量等于该断路器的多个极的数量，每一个气体通道都与相应的极对齐并且构造成将电弧气体从该断路器的相应极单独地排放。

Description

用于断路器的模块化气体排放组件

技术领域

本文中公开的主题涉及断路器组件，并且更具体地涉及用于由这种断路器组件产生的电弧气体的模块化气体排放组件。

背景技术

诸如断路器之类的电气开关设备为电气系统提供保护，使其免受电气故障状况的影响，这些电气故障状况如例如为电流过载、短路、异常电压和其它故障状况。通常，断路器包括壳体和操作机构，该操作机构响应于特定的故障状况断开可分离电气触头以便中断流经电气系统的导体的电流。

一些断路器在壳体的诸如顶部部分之类的一部分上具有电弧隔板排气孔。当可分离电气触头响应于过载或短路状况而快速断开时，形成产生气体的电弧，这些气体经排气孔排出。这些气体可能是极热的、是至少部分被电离的、并且可能承载有诸如熔融金属颗粒之类的碎屑。此外，气体和碎屑可以是导电的并可在该断路器与位于该断路器附近的接地导电特征之间产生附加的不合乎要求的飞弧(arcing)，这些接地导电特征包括但不限于这种断路器通常安装在其中的金属罩壳。这些气体可还利用爆炸力被排出并且会损坏该罩壳的部件。

由于上述可能的不合乎要求的状况，因此开关设备罩壳通常被设计成包括一个或多个通道，在这一个或多个通道中，可对电弧气体进行引导以使其消散。一些开关设备罩壳还包括通常称之为电弧护罩(hood)的绝缘屏障，该绝缘屏障安装在断路器的通过其排放出电弧气体的电弧隔板排气孔的上方。该电弧护罩起作用以便管理电弧气体的效应并使该电弧护罩内的电弧气体冷却和消散。然而，在先排放组件存在局限性，并且这些局限性通常导致该断路器的并非最佳的介电性能并且在故障事件期间会易于出现接地保险丝故障。这些局限性例如阻碍了断路器在短路等级方面提升的能力。

发明内容

根据本发明的一方面，一种用于断路器的模块化气体排放组件具有多个电弧隔板，每一个电弧隔板都具有相关联的排出位置。该模块化气体排放组件包括多个模块化排放外壳。还包括的是多个气体通道，每一个通道都由这多个模块化排放外壳中的一个限定，这多个模块化排放外壳都构造成可拆卸地联接至这多个电弧隔板的电弧隔板排出位置中的至少一个，其中，这多个气体通道的数量等于该断路器的多个极的数量，每一个气体通道都与相应的极对齐并且构造成将电弧气体从该断路器的相应极单独地排放。所述多个气体通道彼此绝缘。

根据本发明的另一方面，一种断路器组件包括断路器和由该断路器限定的多个电弧隔板，这多个电弧隔板中的每一个都与该断路器的极对齐并具有排出位置以便从该断路器排放出电弧气体。还包括的是多个模块化排放外壳。进一步包括的是多个气体通道，每个通道都由这多个模块化排放外壳中的一个限定，这多个模块化排放外壳中的每一个都构造成可拆卸地联接在这多个电弧隔板中的至少一个的该排出位置的附近，这多个气体通道中的每一个都与该断路器的相应极对齐并具有排放出口侧以便将电弧气体从该断路器的相应极单独地排放。再进一步包括的是多个过滤器板，这多个过滤器板都具有多个孔口并垂直于气体流动方向排列，其中，这多个过滤器板中的每一个都放置在这多个气体通道中的每一个的排放出口侧的附近。

其中，优选地，所述断路器组件还包括放置在所述多个气体通道中的每一个内并平行于所述气体流动方向排列的多个板，其中，所述多个板在其间限定多个气体流动通道。

优选地，所述多个过滤器板中的每一个的所述多个孔口设置成多个排，所述多个排中的每一个都与由所述多个板限定的所述多个气体流动通道中的相应通道对齐。

优选地，所述多个板和所述多个过滤器板由金属材料形成。

优选地，所述断路器组件还包括具有固定于其上的安装板的断路器箱体，其中，所述多个模块化排放外壳中的每一个都利用可拆卸地接合于所述安装板的多个机械紧固件可拆卸地安装至所述安装板。

优选地，所述安装板具有偏转器部分，所述偏转器部分构造成将来自所述多个电弧隔板的电弧气体引导至所述多个气体通道，以用于电弧气体在所述多个气体通道内的附加散热。

优选地，所述多个气体通道中的每一个彼此绝缘。

根据本发明的再一方面，提供了一种将电弧气体从断路器中排放出的方法。该方法包括利用定位在至少一个电弧隔板的排出位置附近的多个模块化排放外壳扩展该断路器的受保护的内部体积。该方法还包括允许对由这多个模块化排放外壳限定的多个气体通道内的电弧气体进行附加冷却和去电离。

优选地，所述方法还包括将所述多个模块化排放外壳的数量选择性地确定成等于所述断路器的极的数量。

这些和其它优点和特征将通过结合附图进行的下列说明而变得更为明白。

附图说明

视为本发明的主题被具体指出并在处于本说明书的结尾处的权利要求书中明确要求保护。本发明的前述和其它特征和优点通过下面结合附图进行的具体描述而变得明白，在附图中：

图1是具有安装于其上的模块化气体排放组件的断路器的透视图；

图2是该断路器组件和模块化气体排放组件的横断面视图；

图3是根据本发明的一方面的模块化气体排放组件的气体通道的透视图；

图4是根据本发明的另一方面的模块化气体排放组件的气体通道的透视图。

本详细说明参照附图借助示例连同优点和特征一起说明了本发明的实施例。

具体实施方式

参照图1，示出了断路器组件10。特别是，通常示出了断路器12、断路器箱体(cassette)14和模块化气体排放组件16。在所示实施例中，该断路器12是抽出式空气断路器，但将会理解的是，在本文中所述的模块化气体排放组件16的实施例的情况下，可利用替代的断路器类型。

该断路器箱体14构造成以滑动的方式接收该断路器12以使其至少部分地放置在该断路器箱体14内。该断路器箱体14包括箱体前部面板18和相关联的抽出式支承板，该支承板构造成接触该断路器12并有助于该断路器12的支承和滑动。该断路器箱体14包括第一侧壁20、第二侧壁22、后壁24、和基底壁25，这些壁结合起来容置该断路器12。

参照图2，示出了该断路器组件10的横断面视图。该断路器12包括多个触头，这多个触头构造成用于将电功率源连接至电气负载以及使其断开连接。该断路器12包括多个导体，其中，一个这种导体以附图标记26表示。这些导体构造成连接至电路(未详细示出)。当处于抽出位置中时，该断路器12位于抽出式支承板18上并且移动成与该电路处于连接中以及与该电路断开连接。导体允许电流流过该断路器12并且被传递至该电路和电气负载。

该断路器12包括用于该断路器12的每一个极的一个或多个电弧隔板28。在所示实施例中，由于该图的横断面性质而描绘了单个电弧隔板，但可了解的是，可包括任一数量的多级断路器，从而形成多个电弧隔板。例如，图1的所示实施例示出了具有三极结构的三相断路器。此外，四相实施例可以采用有对应于地线的极。

无论该断路器12的极/相的精确数量如何，响应于诸如短路跳闸事件之类的电路故障，由在该断路器12的每一个极的每一个电流通路中并列行进的高电流产生磁推斥力。响应于这种跳闸事件，当可移动触头与固定触头分离开时，可在触头之间产生电弧。该电弧隔板28构造成熄灭可在这种事件期间形成的电弧。与该电弧的产生相关联的是热量的产生，该热量使环绕电弧的电弧气体30在触头的附近膨胀。电弧气体30在触头的附近开始并穿过该电弧隔板28朝向该断路器箱体14的上部部分32继续行进，以便被排出该断路器组件10。

再次参照图1，继续参照图2，该模块化气体排放组件16操作性地联接至安装板34，该安装板34在电弧隔板28的上部部分32的附近固定至该断路器箱体14。由该断路器箱体14的上部部分32限定的多个孔35构造成使电弧气体30能够引导至该模块化气体排放组件16的内部区域(在本文中称之为气体通道)。尽管上本文被示出和描述成可拆卸地联接至该安装板34，但将会明白的是，该模块化气体排放组件16能够以可反复拆卸的方式直接或间接联接至该断路器12，使得将该模块化气体排放组件16的多个气体通道36设置到有助于电弧气体30从电弧隔板28直接引导至这多个气体通道36的位置中。特别地，电弧气体30被发送至该模块化气体排放组件16的至少一个、但通常为多个的气体通道36。这多个气体通道36的数量对应于(即，等于)该断路器12的极的数量，如上文中详细所述。在所示实施例中，示出了三个气体通道。这多个气体通道36由至少一个、但通常为多个的模块化排放外壳37限定。这多个模块化排放外壳37可具有任一几何构造。在所示实施例中，外壳被形成为大致呈矩形的形状，然而，将会了解的是，可使用任一适用的替代几何结构。

该模块化气体排放组件16的这多个模块化排放外壳37中的每一个以使操作者能够易于将这多个模块化排放外壳37安装至该安装板34并易于将其移除的方式可拆卸地安装至该安装板34。在一个实施例中，可将诸如螺钉、螺栓等之类的机械紧固件用于反复地安装和移除这多个模块化排放外壳37。以该方式进行的安装促进了下列能力，即反复地重新构造该模块化气体排放组件16以便将这多个气体通道36的数量定制成对应于该断路器12的极的数量。

该模块化气体排放组件16以及更具体地这多个气体通道36有效地增大了为电弧气体30提供的用于在最终排放至环绕该断路器组件10的外部的大气之前进行冷却和去电离的空间。此外，如上所述，由于将这多个气体通道36的组件可反复拆卸地安装至该安装板34或位于该断路器12的电弧隔板28附近的任一其它安装结构，因此可按照需要调整这多个气体通道36的数量。

这多个气体通道36中的每一个均彼此隔离开以便在电路跳闸事件期间引导用于该断路器12的相应极的电弧气体，从而将电弧气体30隔离开，这些电弧气体30具有用于处于各个相中的每一种相应的电离气体的不同电势。这有利地降低了在短路事件期间出现接地故障的可能性。电弧气体30被经过该电弧隔板28并朝向该电弧隔板28的上部部分32引导。固定至该断路器箱体14的安装板34包括偏转器部分38，该偏转器部分38构造成将电弧气体30朝向该模块化气体排放组件16的相应气体通道重新定向。

现在参照图3和图4，更为详细地示出了该模块化气体排放组件16的多个气体通道36中的一个。该气体通道包括至少一类板，这至少一类板放置在该气体通道的内部部分内以便提高来自电弧气体30的散热并经由散热从它们移除电势。板可由相同或相异的材料形成，但通常由金属材料形成。下文中将详细地描述两类板。将会了解的是，这些类的板可独立于其它类使用或彼此结合使用。

该气体通道内的第一类板(图4)包括多个板40，这多个板40在相对于电弧气体30的主要流动方向41(图2)大致平行的取向上排列。这多个板40在其间限定多个气体流动通道42，每一对相邻的板限定单个气体流动通道。这多个板40的数量及这多个气体流动通道42的对应数量可根据具体应用而改变。这多个板40为沿其平行流动的电弧气体30提供了大表面接触面积。

该气体通道内的第二类板(图3)包括过滤器板44，该过滤器板44设置在该气体通道的排放出口侧46的附近。该过滤器板44在相对于电弧气体30的该主要流动方向41(图2)大致垂直取向上排列。尽管本文中示出并描绘了单个过滤器板，但将会了解的是，可包括多于一个过滤器板。该过滤器板44包括多个孔口48。这多个孔口48可呈多种设想到的结构设置。在所示实施例中，这多个孔口48设置成多个排50。在这种实施例中，这多个排50与多个气体流动通道42中的至少一个通道对齐。无论这多个气体流动通道42和多个孔口48的精确结构如何，这些特征均构造成减小电弧气体30的流动限制。在一个实施例中，这多个气体流动通道42的总面积大致等于这多个孔口48的总面积。

有利地，上文中详细描述的板无论是单独使用还是结合使用均使电弧气体30减压、从它们移除电势并仅使热气离开这多个气体通道36。该模块化气体排放组件16通常提供了电弧隔板28的扩展部并使该组件能够与各种断路器进行灵活定制。这实现了例如在短路等级方面提升。

尽管已经仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但应该易于明白的是，本发明并不限于这种公开的实施例。相反，本发明可被改变以结合迄今为止并未描述但与本发明的精神和范围相称的任意数量的变化、改变、替代或等效结构。此外，尽管已经描述了本发明的多种实施例，但将会明白的是，本发明的多个方面可仅包括所述实施例中的一些。因此，本发明并不被视为受限于前述说明，而是仅由所附权利要求的范围进行限制。

Claims (10)

1.一种用于断路器的模块化气体排放组件，所述模块化气体排放组件具有多个电弧隔板，每一个电弧隔板都具有相关联的排出位置，所述模块化气体排放组件包括：

多个模块化排放外壳；和

多个气体通道，每一个通道都由所述多个模块化排放外壳中的一个限定，所述多个模块化排放外壳每一个都构造成可拆卸地联接至所述多个电弧隔板的所述电弧隔板排出位置中的至少一个，其中，所述多个气体通道的数量等于所述断路器的多个极的数量，每一个气体通道都与相应的极对齐并且构造成单独地将电弧气体从所述断路器的相应极排放。

2.根据权利要求1所述的模块化气体排放组件，其特征在于，所述模块化气体排放组件还包括放置在所述多个气体通道中的每一个内的至少一个板。

3.根据权利要求2所述的模块化气体排放组件，其特征在于，所述至少一个板包括多个孔口并垂直于气体流动方向排列。

4.根据权利要求2所述的模块化气体排放组件，其特征在于，所述至少一个板平行于气体流动方向排列。

5.根据权利要求4所述的模块化气体排放组件，其特征在于，所述至少一个板包括在其间限定多个气体流动通道的多个板。

6.根据权利要求1所述的模块化气体排放组件，其特征在于，所述模块化气体排放组件还包括：

放置在所述多个气体通道中的每一个内并平行于气体流动方向排列的多个板，其中，所述多个板在其间限定多个气体流动通道；和

多个过滤器板，所述多个过滤器板中的每一个都具有多个孔口并垂直于所述气体流动方向排列，所述多个气体通道中的每一个都具有排放出口侧，其中，所述多个过滤器板中的一个设置在所述多个气体通道中的每一个的排放出口侧的附近。

7.根据权利要求6所述的模块化气体排放组件，其特征在于，所述多个过滤器板的所述多个孔口设置成多个排，所述多个排中的每一个都与所述多个气体流动通道中的相应的通道对齐。

8.根据权利要求6所述的模块化气体排放组件，其特征在于，所述多个板和所述多个过滤器板由金属材料形成。

9.根据权利要求1所述的模块化气体排放组件，其特征在于，所述模块化气体排放组件还包括断路器箱体和固定至所述断路器箱体的安装板，其中，所述多个模块化排放外壳中的每一个都利用多个机械紧固件可拆卸地安装至所述安装板。

10.根据权利要求9所述的模块化气体排放组件，其特征在于，所述安装板具有偏转器部分，所述偏转器部分构造成将来自所述多个电弧隔板的电弧气体引导至所述多个气体通道，以用于电弧气体在所述多个气体通道内的附加散热。