CN107359093B - 一种断路器触头的屏蔽灭弧方法 - Google Patents

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Abstract

一种断路器触头的屏蔽灭弧方法，所述方法是在断路器的静触头上加装由电磁力驱动的钳式屏蔽灭弧装置，当线路出现短路故障时，钳式屏蔽灭弧装置在短路电流所产生的电磁场的作用下动作，迅速在断路器的静触头与动触头之间钳入绝缘屏蔽层，由绝缘屏蔽层将动、静触头可靠隔离，从而使电弧在产生的初期熄灭；待短路电流消失后，钳式屏蔽灭弧装置自动恢复到原来的打开状态，准备进入下一工作循环。本发明利用由电磁力驱动的钳式屏蔽灭弧装置在电弧产生的初期使断路器的动、静触头可靠隔离，迫使电弧迅速熄灭，这样就缩短了电弧能量的放大时间，实现了断路器的短飞弧或无飞弧，从而大大提高了断路器分断短路电流的能力。

Description

一种断路器触头的屏蔽灭弧方法
技术领域
本发明涉及一种可有效防止断路器分断短路电流时，其动、静触头之间产生较大电弧的方法，属于紧急保护装置技术领域。
背景技术
塑料外壳式断路器(MCCB)是工业与民用低压配电设备中的重要电器元件，多应用于低压配电系统的末端。目前，国内外MCCB均采用灭弧室技术对分断短路电流时所产生的高温高压电弧进行冷却和熄灭，这种技术的灭弧原理是：分断短路电流时，待动、静触头之间产生电弧并拉长到一定长度、能量相应放大后，采用磁场电动力或其它方式驱动高能电弧进入灭弧室，使其在灭弧室内金属栅片的冷却作用下熄灭。这种方法的灭弧效果受到诸如灭弧室材料、触头开断速度、触头开距、触头材料等因素的影响，特别是对于单断点结构的断路器，其分断短路电流的能力比较差，一般不超过交流400V，30～50kA，如果再提高这个性能参数，制造成本将大幅提高,且直流短路电流由于没有过零过程更不易分断。
随着电网的建设和发展及人们对电网可靠性要求的提高，客观上需要一种新的灭弧方案，以大幅提高MCCB分断短路电流的能力，并实现交、直流灭弧装置的通用化。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种断路器触头的屏蔽灭弧方法，以提高断路器分断短路电流的能力。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种断路器触头的屏蔽灭弧方法，所述方法是在断路器的静触头上加装由电磁力驱动的钳式屏蔽灭弧装置，当线路出现短路故障时，钳式屏蔽灭弧装置在短路电流所产生的电磁场的作用下动作，迅速在断路器的静触头与动触头之间钳入绝缘屏蔽层，由绝缘屏蔽层将动、静触头可靠隔离，从而使电弧在产生的初期熄灭；待短路电流消失后，钳式屏蔽灭弧装置自动恢复到原来的打开状态，准备进入下一工作循环。
上述断路器触头的屏蔽灭弧方法，所述钳式屏蔽灭弧装置包括基座、两块绝缘屏蔽板、两片衔铁和扭簧，所述基座固定在断路器的静触头上并位于静触头与动触头的接触面下方；两块绝缘屏蔽板分别位于断路器的静触头两侧，二者的下端通过铰接轴与基座铰接，上端向内侧弯折并与断路器的动触头和静触头之间的间隙相对应；两片衔铁分别固定在两块绝缘屏蔽板的内侧面上；所述扭簧套装在绝缘屏蔽板下端的铰接轴上，扭簧的两端分别压在两块绝缘屏蔽板的内侧面上。
上述断路器触头的屏蔽灭弧方法，两块绝缘屏蔽板的上端面结构不同，其中一块绝缘屏蔽板的上端面中部有沿该端面长度方向开设的凹槽，另一块绝缘屏蔽板的上端面上设有与该凹槽相匹配的凸台。
本发明利用由电磁力驱动的钳式屏蔽灭弧装置在电弧产生的初期使断路器的动、静触头可靠隔离，迫使电弧迅速熄灭，这样就缩短了电弧能量的放大时间，实现了断路器的短飞弧或无飞弧，从而大大提高了断路器分断短路电流的能力。
本发明利用钳式屏蔽灭弧装置灭弧，将其作为辅助灭弧机构与断路器原有的灭弧室相配合，就可以形成两级灭弧，这样，经过初始辅助灭弧后的电弧会被引入灭弧室继续后续的灭弧操作。辅助灭弧机构在动、静触头尚未完全打开时灭弧，而灭弧室则是在动、静触头完全打开后具有良好的熄灭残余电弧作用，从而大大提高了断路器的灭弧能力，也大大提高了断路器分断短路电流的能力。
附图说明
图1是钳式屏蔽灭弧装置在断路器动、静触头闭合时的状态；
图2是图1中的A向视图；
图3是钳式屏蔽灭弧装置在断路器动、静触头斥开时的状态；
图4是图3中的B向视图；
图5是钳式屏蔽灭弧装置在断路器动、静触头断开时的状态；
图6是图5中的C向视图；
图7是静触头的结构示意图；
图8是图7的俯视图；
图9是基座的结构示意图；
图10是图4的局部放大图；
图11是左侧绝缘屏蔽板的结构示意图；
图12是图11的左视图；
图13是右侧绝缘屏蔽板的结构示意图；
图14是图13的左视图。
图中各标号清单为：1、静触头；2、动触头；3、基座；4、绝缘屏蔽板；5、扭簧；6、铰接轴；7、衔铁；8、销轴；9、短路瞬时脱扣器和动作机构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
本发明是在断路器静触头上安装一个由电磁力驱动的钳式屏蔽灭弧装置，当线路出现短路故障电流时，在断路器动、静触头被电动斥力斥开的同时(没有斥力结构的断路器也可以是短路瞬时脱扣器动作打开的同时)，钳式屏蔽灭弧装置在电磁力驱动下迅速在动、静触头之间建立绝缘屏蔽层，将静触头表面部分全部屏蔽，起到迅速灭弧的作用。
参看图1-图14，钳式屏蔽灭弧装置主要包括基座3、绝缘屏蔽板4、衔铁7、扭簧5和铰接轴6。
两块绝缘屏蔽板4分别安装在静触头2的两侧，两片衔铁7分别安装在两绝缘屏蔽板4的内侧，带有衔铁7的绝缘屏蔽板4通过铰接轴6和扭簧5铰接于基座3上，基座3安装在静触头1上并位于静触头与动触头的接触面下方。基座3上有限位，用于限制绝缘屏蔽板4及衔铁7在扭簧5作用下打开的角度，平时钳式结构的屏蔽灭弧装置为打开状态。在线路出现短路故障电流时，由于静触头1与动触头2电流方向相反(图中箭头为电流方向)，因此产生电动斥力将静触头1与动触头2斥开，同时由于在静触头1周围强电磁场作用下，两侧衔铁7相互产生很大的吸力，两块绝缘屏蔽板4在衔铁7的带动下克服扭簧5的弹力同时向静触头1中心靠拢，并在动、静触头被电动斥力斥开的同时(没有斥力结构的断路器也可以是短路瞬时脱扣器动作打开的同时)，从两侧同时迅速钳入(插入)动、静触头之间，将静触头表面部分全部屏蔽，从而达到在产生电弧的初期，即电弧停滞阶段就迅速熄灭电弧的目的。之后断路器的短路瞬时脱扣器和动作机构9动作，从而使MCCB完成分断过程。由于短路电流被切断，强电磁场消失，屏蔽灭弧装置回复原位。
本发明可用于多种形式的断路器，如小型断路器(MCB)等产品。静触头1和动触头2之间采用转动铰链式斥力结构，静触头的金属条至少包含一段与动触头相平行的平直段，平直段中的电流与动触头中的电流方向相反，平直段的长度大于等于动触头和静触头中流过短路电流时产生使动、静触头相斥开的斥力所需要的长度。当短路故障发生时，方向相反的短路电流流过静触头平直段和动触头时，在静触头和动触头之间产生斥力，使得动触头2以销轴8为轴顺时针方向转动斥开。静触头也可以是不具有与动触头相平行的平直段的斥力结构。
由于在正常电流情况下，导体周围不会产生强电磁场，本屏蔽灭弧装置也不会动作。只有在配电线路出现短路故障时，其足够大的短路电流所产生的强电磁场才能驱动本屏蔽灭弧装置快速动作，所以在正常使用(分闸、合闸)过程中，本装置是不动作的。
绝缘屏蔽板4采用高强度、耐高温的工程塑料材料。可保证产品标准规定的有效分断短路电流的次数(最多3次)。
由于MCCB或MCB的灭弧装置采用以上技术方案，可取得如下的技术进步：
1能够大幅提高产品分断短路电流的能力；
2.可以达到交、直流通用的目的；
3.在分断故障短路电流时，可限制电弧能量的进一步扩大，从而可实现产品的短飞弧或无飞弧。

Claims (2)

1.一种断路器触头的屏蔽灭弧方法，其特征是，所述方法是在断路器的静触头(1)上加装由电磁力驱动的钳式屏蔽灭弧装置，当线路出现短路故障时，钳式屏蔽灭弧装置在短路电流所产生的电磁场的作用下动作，迅速在断路器的静触头(1)与动触头(2)之间钳入绝缘屏蔽层，由绝缘屏蔽层将动、静触头可靠隔离，从而使电弧在产生的初期熄灭；待短路电流消失后，钳式屏蔽灭弧装置自动恢复到原来的打开状态，准备进入下一工作循环；
所述钳式屏蔽灭弧装置包括基座(3)、两块绝缘屏蔽板(4)、两片衔铁(7)和扭簧(5)，所述基座(3)固定在断路器的静触头(1)上并位于静触头(1)与动触头(2)的接触面下方；两块绝缘屏蔽板(4)分别位于断路器的静触头(1)两侧，二者的下端通过铰接轴(6)与基座(3)铰接，上端向内侧弯折并与断路器的动触头(2)和静触头(1)之间的间隙相对应；两片衔铁(7)分别固定在两块绝缘屏蔽板(4)的内侧面上；所述扭簧(5)套装在绝缘屏蔽板(4)下端的铰接轴(6)上，扭簧(5)的两端分别压在两块绝缘屏蔽板(4)的内侧面上。
2.根据权利要求1所述的断路器触头的屏蔽灭弧方法，其特征是，两块绝缘屏蔽板(4)的上端面结构不同，其中一块绝缘屏蔽板(4)的上端面中部有沿该端面长度方向开设的凹槽，另一块绝缘屏蔽板(4)的上端面上设有与该凹槽相匹配的凸台。
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