CN115172095B - 一种多触点灭弧室结构 - Google Patents

Abstract

本发明适用于断路器领域，提供了一种多触点灭弧室结构，所述灭弧室结构包括：设置在灭弧室内的静触头内圆环、多个静触头半圆环以及动触头；所述多个静触头半圆环沿静触头内圆环圆周方向布设，所述静触头内圆环与静触头半圆环之间有间隙，所述动触头与静触头内圆环对正设置，所述动触头的一侧设置有多个凸起。通过在灭弧室内增加静触头半圆环以及动触头上凸起的数量，以此来增加在灭弧室内产生的电弧的数量，其中每个凸起的两侧至少产生两个电弧，电弧数量随着凸起以及静触头半圆环的数量的增加而增加，同心圆环间通过动触头形成桥式接触，使得机械开关分闸时产生电弧的数量成倍增加，从而大幅提高弧压。

Description

一种多触点灭弧室结构

技术领域

本发明属于断路器领域，特别涉及一种多触点灭弧室结构。

背景技术

柔性直流电网因其系统主接线结构、运行方式更加复杂多样，进而导致直流系统故障方式多、故障发展快、影响范围广。因此，迫切需要柔性直流电网的故障隔离技术，以保障柔性直流电网的安全可靠运行。直流断路器是直流输配电系统中实现直流故障隔离最为理想的选择。

由于柔性直流电网的低阻抗特性，故障电流上升率较高，对直流断路器的开断速度提出了极高的要求，而开断速度快的固态式断路器通态损耗较大，因此工程中广泛采用混合式直流断路器。自然换流式直流断路器利用弧压将电流从主通流支路转移到转移支路，是混合式直流断路器成本最低，且最为简单的换流方式，但目前直流断路器中常用的单断口真空开关弧压较低，通常不超过30V，其转移速度慢，转移可靠性低，难以满足直流系统的大容量短路开断要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种多触点灭弧室结构，所述灭弧室结构包括：

设置在灭弧室内的静触头内圆环、多个静触头半圆环以及动触头；

所述多个静触头半圆环沿静触头内圆环圆周方向布设，所述静触头内圆环与静触头半圆环之间有间隙，所述动触头与静触头内圆环对正设置，所述动触头的一侧设置有多个凸起；灭弧室合闸时，多个所述凸起与静触头内圆环以及静触头半圆环接触。

其中，所述灭弧室的两端分别设置有灭弧室上导电面和灭弧室下导电面。

其中，所述静触头半圆环和静触头内圆环通过连接件与灭弧室上导电面连接。

其中，所述连接件的材质为绝缘材料。

其中，所述静触头半圆环的数量为偶数。

其中，所述静触头内圆环外围的两个静触头半圆环中，一个静触头半圆环上安装有上导电柱，所述上导电柱与灭弧室上导电面接触，另一个人静触头半圆环上安装有下导电柱，所述下导电柱与灭弧室下导电面接触。

其中，所述动触头的另一侧上安装有拉杆，所述拉杆的一端贯穿灭弧室下导电面，并在灭弧室下导电面上滑动。

其中，所述凸起与静触头半圆环和静触头内圆环接触的表面为光滑曲面。

其中，在所述静触头半圆环和静触头内圆环中，与凸起接触的位置为光滑曲面。

其中，当灭弧室分闸时，每个动触头上的凸起与其接触的静触头内圆环以及静触头半圆环之间均产生电弧。

其中，所述动触头的材质为绝缘材质，所述静触头内圆环和静触头半圆环的材质为导电材质。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种多触点灭弧室结构，通过在灭弧室内增加静触头半圆环以及动触头上凸起的数量，以此来增加在灭弧室内产生的电弧的数量，其中每个凸起的两侧至少产生两个电弧，电弧数量随着凸起以及静触头半圆环的数量的增加而增加，同心圆环间通过动触头形成桥式接触，使得机械开关分闸时产生电弧的数量成倍增加，从而大幅提高弧压。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例中四触点灭弧室结构剖视图；

图2示出了图1中E-E处剖视图；

图3示出了本发明实施例中四触点灭弧室电流走向示意图；

图4示出了本发明实施例中八触点灭弧室结构剖视图；

图5示出了图1中G-G处剖视图。

附图标记说明：

1、灭弧室上导电面；2、灭弧室；3、静触头半圆环；4、下导电柱；5、灭弧室下导电面；6、静触头内圆环；7、凸起；8、动触头；9、拉杆；10、连接件；11、上导电柱。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例中四触点灭弧室结构剖视图，所述灭弧室结构包括：设置在灭弧室2内的静触头内圆环6、多个静触头半圆环3以及动触头8。所述多个静触头半圆环3沿静触头内圆环6圆周方向布设，所述静触头半圆环3的个数为偶数，并且静触头半圆环3与静触头内圆环6同心、在同一个平面上且互不接触。所述静触头内圆环6与静触头半圆环3之间有间隙，所述动触头8与静触头内圆环6对正设置，所述动触头8的一侧设置有多个凸起7；灭弧室合闸时，多个所述凸起7与静触头内圆环6以及静触头半圆环3接触。当灭弧室分闸时，每个动触头8上的凸起7与其接触的静触头内圆环6以及静触头半圆环3之间均产生电弧。如图2所示，在四触点灭弧室中，所述静触头半圆环3的数量为两个，所述凸起7的数量为四个，且对称分布在静触头内圆环6两侧。

其中优选的，所述凸起7与静触头半圆环3和静触头内圆环6接触的表面为曲面。在所述静触头半圆环3和静触头内圆环6中，与凸起7接触的位置为曲面。除此之外，所述凸起7的表面形状还可以为具有棱角的表面。所述动触头8的材质为绝缘材质，所述静触头内圆环6和静触头半圆环3的材质为导电材质。

所述灭弧室2的两端分别设置有灭弧室上导电面1和灭弧室下导电面5。所述静触头半圆环3和静触头内圆环6通过连接件10与灭弧室上导电面1连接。所述连接件10的材质为绝缘材料。

在本发明的一种实施例中，所述静触头内圆环6外围的两个静触头半圆环3中，一个静触头半圆环3上安装有上导电柱11，所述上导电柱11与灭弧室上导电面1接触，另一个人静触头半圆环3上安装有下导电柱4，所述下导电柱4与灭弧室下导电面5接触。所述动触头8的另一侧上安装有拉杆9，所述拉杆9的一端贯穿灭弧室下导电面5，并在灭弧室下导电面5上滑动。当静触头内圆环6为一个金属圆盘的时候，与上导电柱11和下导电柱4相连的静触头半圆环3均分布在静触头内圆环6的最外围，且不位于静触头内圆环6的同一侧；当静触头内圆环6为一个金属条的时候，与上导电柱11和下导电柱4相连的静触头半圆环3分别分布在静触头内圆环6的两端。所述上导电柱11和下导电柱4均为金属导电柱。

灭弧室合闸时，静触头半圆环3以及静触头内圆环6的下表面与动触头8上端额凸起7相接触，导通电流。分闸时，在拉杆9的拉动下，动触头8向下移动，灭弧室产生多个串联的断口。

图3示出了本发明实施例中四触点灭弧室电流走向示意图，四触点灭弧室产生多段电弧的工作原理为：

设电流从灭弧室上导电面1流入，电流将流经上导电柱11，然后流经与上导电柱11接触的最右侧的静触头半圆环3，随后流向合闸时接触的动触头8表面的第一个凸起7，随后流向内部的静触头内圆环6右侧，然后在静触头内圆环6流动，从静触头内圆环6的左侧流出，再经过合闸时接触的动触头8表面的另一个凸起7，然后流向另一侧最左侧的静触头半圆环3，最后从与静触头半圆环3相连的下导电柱4、最后经过灭弧室下导电面5流出。根据电流路径可以看出，当灭弧室分闸时，可以产生串联A、B、C、D四段电弧，从而大幅提升弧压。

图4示出了本发明实施例中八触点灭弧室结构剖视图，在八触点灭弧室中，静触头内圆环6的周围分布有四个静触头半圆环3，并且四个静触头半圆环3最好位于静触头内圆环6的一侧，即第一个和最后一个静触头半圆环3之间的分布夹角为180°，另外两个静触头半圆环3分布在该分布夹角之间。另外。除此之外，静触头内圆环6周围分布的静触头半圆环3，作为与上导电柱11和下导电柱4相连的静触头半圆环3，这两个静触头半圆环3应该为对称分布在静触头内圆环6的周围，其余静触头半圆环3可以部分在这两个静触头半圆环3之间的任一位置，但是优先的方式是，如图5，这两个静触头半圆环3连成的直线两侧分布的静触头半圆环3的数量最好相等。这样电流从一个静触头半圆环3流经到另一个静触头半圆环3的时候，经过的静触头半圆环3数量相等，两侧电流损耗相等，从起始点到达最终点所需的时间也相等。

在八触点灭弧室中，所述静触头半圆环3的数量与动触头8上的凸起7数量相等。让凸起7与静触头半圆环3的数量相等，是为了让凸起7与更多的静触头半圆环3接触，使得电弧产生的数量尽可能多，另外，让一个凸起7与两个静触头半圆环3接触或者与一个静触头半圆环3以及静触头内圆环6接触，能够保证电流从凸起7的一侧向另一侧传递，保证电流传递的单向性，避免电流无序传递。另外，当凸起7位具有棱角的表面上，电流容易在棱角尖端产生，尤其是在与静触头半圆环3以及静触头内圆环6距离最近的棱角处产生；因此如果为了控制电弧产生的位置和方向，可以在凸起7表面设置相应的棱角以及棱角与静触头半圆环3以及静触头内圆环6的距离。另外，还可以将凸起7设计成光滑曲面，将凸起7设计成光滑的曲面时，电弧产生的位置就在凸起7距离静触头半圆环3以及静触头内圆环6最近的位置；但是当凸起7的表面为球面，静触头半圆环3以及静触头内圆环6的拐角处也做圆角处理，此时能够保证凸起7上有多个点距离静触头半圆环3或静触头内圆环6的距离相等，能够更多的产生电弧，电弧数量增多，使得弧压增大。

在八触点灭弧室中，产生多段电弧的工作原理为：

设电流从灭弧室上导电面1流入，电流将流经上导电柱11，然后流经与上导电柱11接触的最右侧第一个静触头半圆环3，随后流向合闸时与第一个静触头半圆环3接触的动触头8表面的第一个凸起7，由于相邻两个凸起7之间不相连，所以电流随后流向右侧第二个静触头半圆环3的一侧，然后经过右侧第二个静触头半圆环3的另一侧流出，流入右侧第二个凸起7的一侧，从右侧第二个凸起7另一侧流出，随后流入内部的静触头内圆环6右侧，然后在静触头内圆环6流动，从静触头内圆环6的左侧流出，再经过合闸时接触的动触头8表面的左侧第二个凸起7，从左侧第二个凸起7的另一侧流向左侧第二个静触头半圆环3一侧，从左侧第二个静触头半圆环3另一侧流入左侧第一个凸起7，从左侧第一个凸起7的另一侧流向左侧第一个静触头半圆环3，从左侧第一个静触头半圆环3通过与其相连的下导电柱4，最后经过灭弧室下导电面5流出。根据电流路径可以看出，当灭弧室分闸时，可以产生八段电弧，凸起7与静触头半圆环3或静触头内圆环6之间均产生电弧，每个凸起7的两侧均产生电弧，从而大幅提升弧压。

由于电弧电压与电弧数量成正比，因此，本发明提出一种多触点灭弧室结构，通过在灭弧室内增加静触头半圆环3以及动触头8上凸起7的数量，以此来增加在灭弧室内产生的电弧的数量，其中每个凸起7的两侧至少产生两个电弧，电弧数量随着凸起7以及静触头半圆环3的数量的增加而增加，同心圆环间通过动触头形成桥式接触，使得机械开关分闸时产生电弧的数量成倍增加，从而大幅提高弧压。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种多触点灭弧室结构，所述灭弧室结构包括：

设置在灭弧室（2）内的静触头内圆环（6）、多个静触头半圆环（3）以及动触头（8），其中，所述动触头（8）的材质为绝缘材质，所述静触头内圆环（6）和静触头半圆环（3）的材质为导电材质；

所述多个静触头半圆环（3）沿静触头内圆环（6）圆周方向布设，所述静触头内圆环（6）与静触头半圆环（3）之间有间隙，所述动触头（8）与静触头内圆环（6）对正设置，所述动触头（8）的一侧设置有多个凸起（7）；灭弧室合闸时，多个所述凸起（7）与静触头内圆环（6）以及静触头半圆环（3）接触，其中，当灭弧室分闸时，每个动触头（8）上的凸起（7）与其接触的静触头内圆环（6）以及静触头半圆环（3）之间均产生电弧；凸起（7）表面设置相应的棱角以及棱角与静触头半圆环（3）以及静触头内圆环（6）的距离；在所述静触头半圆环（3）和静触头内圆环（6）中，与凸起（7）接触的位置为光滑曲面；

所述灭弧室（2）的两端分别设置有灭弧室上导电面（1）和灭弧室下导电面（5），所述静触头内圆环（6）外围的两个静触头半圆环（3）中，一个静触头半圆环（3）上安装有上导电柱（11），所述上导电柱（11）与灭弧室上导电面（1）接触，另一个人静触头半圆环（3）上安装有下导电柱（4），所述下导电柱（4）与灭弧室下导电面（5）接触。

2.根据权利要求1所述的多触点灭弧室结构，其中，所述静触头半圆环（3）和静触头内圆环（6）通过连接件（10）与灭弧室上导电面连接。

3.根据权利要求2所述的多触点灭弧室结构，其中，所述连接件（10）的材质为绝缘材料。

4.根据权利要求1所述的多触点灭弧室结构，其中，所述静触头半圆环（3）的数量为偶数。

5.根据权利要求1所述的多触点灭弧室结构，其中，所述动触头（8）的另一侧上安装有拉杆（9），所述拉杆（9）的一端贯穿灭弧室下导电面（5），并在灭弧室下导电面（5）上滑动。

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