CN107393777B - 一种具有高分断性能的塑壳断路器 - Google Patents

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Abstract

一种具有高分断性能的塑壳断路器，包括外壳、静触头、动触头、脱扣机构和灭弧室，改进后，增设绝缘灭弧装置，所述绝缘灭弧装置包括屏蔽闸板、磁轭、摇臂和扭簧，所述磁轭固定在静触头上；所述屏蔽闸板的前端与动、静触头之间的间隙相对应，屏蔽闸板的两条侧边分别与动、静触头两侧的滑轨滑动连接；所述摇臂的上端与屏蔽闸板的后端铰接，下端通过贯穿扭簧中心孔的固定销轴与固定在静触头侧部的支架铰接，在摇臂中部设有与磁轭相对应的衔铁；所述扭簧的两端分别压在摇臂和支架上。本发明的屏蔽闸板可在断路器分断短路电流时迅速插入动、静触头之间，使电弧熄灭，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

一种具有高分断性能的塑壳断路器
技术领域
本发明涉及一种具有强短路电流分断能力的塑壳断路器，属于电力开关技术领域。
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，多用作低压配电系统保护的支路开关。其中短路故障保护是其最重要的功能，由于短路故障时线路的短路电流非常大，断路器在分断短路电流时其动、静触头之间会产生能量很大的等离子体电弧，只有通过预设的灭弧部件才能快速地将电弧熄灭，断路器才能完成分断短路电流的任务。
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，50kA，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。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种高性能塑壳断路器，以提高短路电流发生时的灭弧能力。
本发明所述问题是以下述技术方案解决的：
一种具有高分断性能的塑壳断路器，包括外壳、静触头、动触头、脱扣机构和灭弧室，改进后，增设绝缘灭弧装置，所述绝缘灭弧机构包括屏蔽闸板、磁轭、摇臂和扭簧，所述磁轭固定在静触头上；所述屏蔽闸板的前端与动、静触头之间的间隙相对应，屏蔽闸板的两条侧边分别与动、静触头两侧的滑轨滑动连接；所述摇臂的上端与屏蔽闸板的后端铰接，下端通过贯穿扭簧中心孔的固定销轴与固定在静触头侧部的支架铰接，在摇臂的中部设有与磁轭相对应的衔铁；所述扭簧的两端分别压在摇臂和支架上。
上述具有高分断性能的塑壳断路器，所述屏蔽闸板的后端固定有闸板销轴，所述闸板销轴的中部位于摇臂上端的长圆孔内。
上述具有高分断性能的塑壳断路器，与屏蔽闸板的两条侧边相对应的滑轨为设置在基座上的槽型滑道，所述基座固定在静触头上。
上述具有高分断性能的塑壳断路器，所述屏蔽闸板为弧形板，所述滑轨的形状与屏蔽闸板的弧形侧边相匹配，在屏蔽闸板的两侧设有与滑轨和屏蔽闸板的配合间隙相对应的挡弧台。
上述具有高分断性能的塑壳断路器，所述外壳内还设有灭弧室和磁保护脱扣器。
本发明增设了屏蔽闸板，屏蔽闸板可在断路器分断短路电流的瞬间迅速动作、插入动触头与静触头之间，使动、静触头之间刚刚产生的电弧熄灭或者减少，这样就缩短了电弧能量的放大时间，减少了电弧能量的集聚，实现了断路器的短飞弧或无飞弧。本发明采取了两级灭弧，经过初始屏蔽闸板辅助灭弧后的电弧会被引入灭弧室继续后续的灭弧操作，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是本发明的合闸状态示意图；
图2是本发明的触头斥开状态示意图；
图3是本发明的分闸状态示意图；
图4是绝缘灭弧装置的结构示意图；
图5是C-C剖视图；
图6是静触头的结构示意图；
图7是图6的俯视图；
图8是基座的结构示意图；
图9是图8的左视图；
图10是支架的结构示意图；
图11是图10的俯视图；
图12是摇臂和衔铁的结构示意图；
图13是图12的左视图；
图14是屏蔽闸板的结构示意图；
图15是图14的俯视图。
图中各标号清单为：1、静触头；2、动触头；3、基座；3-1、滑轨；4、屏蔽闸板；4-1、挡弧台；4-2、轴孔；5、摇臂，5-1、衔铁；5-2、长圆孔；6、磁轭；7、扭簧；8、螺钉；9、支架；9-1、螺钉孔；9-2、销轴孔；10、磁保护脱扣器；10-1、脱扣机构；11、灭弧室；12、外壳；13、手柄；A、动触头转轴；B、闸板销轴；C、固定销轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
本发明是在原有MCCB的静触头部位安装一个由电磁力驱动的绝缘灭弧装置，在短路故障出现的瞬间，断路器动、静触头尚未完全打开的电弧停滞阶段(能量尚未放大)，动、静触头被电动斥力斥开的同时，将屏蔽闸板迅速插入动、静触头之间，起到迅速灭弧的作用。
参看图1～图15，本发明主要包括设置在断路器外壳12内的静触头1、动触头2、基座3、屏蔽闸板4、摇臂5、衔铁5-1、磁轭6、扭簧7、支架9、磁保护脱扣器10、脱扣机构10-1、灭弧室11以及手柄13。
摇臂5与衔铁5-1为一组合体，摇臂5和扭簧7通过固定销轴C安装在支架9上，支架9与基座3一起用螺钉8安装固定在静触头1上，摇臂5可以左右摆动，平时摇臂5和衔铁5-1由于扭簧7的作用处于图1中的位置，绝缘灭弧装置为打开状态。当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，因此产生电动斥力将静触头1与动触头2快速斥开，同时由于磁轭6在大电流产生的磁场作用下对衔铁5-1产生电磁吸力，衔铁5-1克服扭簧7作用带动摇臂5产生逆时针快速摆动，从而带动屏蔽闸板4在基座3上设置的槽型滑轨3-1内快速向左运动，并在动、静触头斥开的同时迅速插入动、静触头之间(图2位置)，起到快速灭弧的作用，与此同时，磁保护脱扣器10推动其开关脱扣机构10-1动作，断路器的动触头2与静触头1完全打开，完成MCCB的分断过程。由于短路电流被切断，强电磁场消失，绝缘屏蔽闸板4在扭簧7作用下回复原位(图3位置)。
屏蔽闸板4的两侧设有挡弧台4-1，使屏蔽闸板4的横截面呈马鞍形状，挡弧台4-1的作用是防止屏蔽闸板4与槽型滑轨3-1的配合间隙中形成电弧。挡弧台4-1的高度为3-5毫米。
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1的金属条至少包含一段与动触头相平行的平直段，静触头1平直段和动触头2中的电流方向相反，静触头1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1和动触头2之间产生电动斥力，使得动触头2以动触头转轴A为轴顺时针方向转动斥开。
屏蔽闸板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)。
本发明的动、静触头也可以是不具有平行相反电流的斥力结构，在MCCB的短路分断过程中，在磁保护脱扣器和脱扣机构动作时，屏蔽闸板也会迅速插入动、静触头之间，达到快速绝缘屏蔽灭弧的目的。
灭弧室11用于冷却熄灭残余电弧；手柄13安装于外壳12上端，用于正常合分闸操作。
绝缘灭弧装置与灭弧室11形成两级灭弧装置，绝缘灭弧装置在动、静触头尚未完全打开时灭弧，而灭弧室11则是在动、静触头完全打开后有良好的熄灭残余电弧作用。
由于MCCB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 (3)

1.一种具有高分断性能的塑壳断路器，包括外壳（12），其特征是，所述外壳（12）内设有灭弧室（11）、磁保护脱扣器（10）、静触头（1）和动触头（2）；增设绝缘灭弧装置，所述绝缘灭弧装置包括屏蔽闸板（4）、磁轭（6）、摇臂（5）和扭簧（7），所述磁轭（6）固定在静触头（1）上；所述屏蔽闸板（4）的前端与动、静触头之间的间隙相对应，屏蔽闸板（4）的两条侧边分别与动、静触头两侧的滑轨（3-1）滑动连接；所述摇臂（5）的上端与屏蔽闸板（4）的后端铰接，下端通过贯穿扭簧（7）中心孔的固定销轴（C）与固定在静触头（1）侧部的支架（9）铰接，在摇臂（5）的中部设有与磁轭（6）相对应的衔铁（5-1）；所述扭簧（7）的两端分别压在摇臂（5）和支架（9）上；
所述屏蔽闸板（4）为弧形板，所述滑轨（3-1）的形状与屏蔽闸板（4）的弧形侧边相匹配，在屏蔽闸板（4）的两侧设有与滑轨（3-1）和屏蔽闸板（4）的配合间隙相对应的挡弧台（4-1）；
当线路出现短路故障电流时，磁轭（6）在大电流产生的磁场作用下对衔铁（5-1）产生电磁吸力，衔铁（5-1）克服扭簧（7）作用带动摇臂（5）产生逆时针快速摆动，带动屏蔽闸板（4）在基座（3）上设置的槽型滑轨（3-1）内快速向左运动，并在动、静触头斥开的同时迅速插入动、静触头之间，起到快速灭弧的作用；与此同时，磁保护脱扣器（10）推动其开关脱扣机构（10-1）动作，断路器的动触头（2）与静触头（1）完全打开，完成分断过程。
2.根据权利要求1所述的具有高分断性能的塑壳断路器，其特征是，所述屏蔽闸板（4）的后端固定有闸板销轴（B），所述闸板销轴（B）的中部位于摇臂（5）上端的长圆孔（5-2）内。
3.根据权利要求1或2所述的具有高分断性能的塑壳断路器，其特征是，与屏蔽闸板（4）的两条侧边相对应的滑轨（3-1）为设置在基座（3）上的槽型滑道，所述基座（3）固定在静触头（1）上。
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