CN1558439A - 一种带产气绝缘材料夹层的栅片灭弧室 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于各种低压断路器的带产气绝缘材料夹层的栅片灭弧室，包括传统断路器的栅片灭弧室；其特点是，在栅片灭弧室的相邻两片铁磁栅片之间插入有产气绝缘夹片，产气绝缘夹片分别放于每一层铁磁栅片的两侧，在中间形成一个缝隙；使动触头在缝隙之间。对塑壳断路器来说，可让动触头在中间运动，当断路器开断时，电弧接触绝缘材料薄片，使之气化而产生含氢气成分的气体，一方面冷却电弧，另一方面使灭弧室压力增大，产生一种气体驱动力，促使电弧顺利进入栅片而熄灭。在实验室中用模型灭弧室做带与不带绝缘薄片的栅片灭弧室的对比试验，当开断2kA电流时，前者可使电弧电流峰值降低15.3％，燃弧时间减少40％，因而大幅度提高了开断性能。

Description

一种带产气绝缘材料夹层的栅片灭弧室
技术领域
本发明属于低压电器领域，涉及低压断路器的灭弧室，特别涉及一种可以广泛用于低压断路器的带产气绝缘材料夹层的栅片灭弧室。
背景技术
我国低压断路器年产值已超过壹佰亿元，随着低压电网容量的增大，需求量飞速增长，特别是需要开发体积小，开断性能高的低压断路器，对微型断路器和塑壳断路器来说，更需要提高其限流特性。传统的栅片灭弧室已不能满足开断性能的要求。
低压断路器的结构如图1a和图1b所示，其结构包括，由多片铁栅片2组成的灭弧室1，动触头5和静触头6，机构8，脱扣器9，手柄10，塑料外壳11及上出线端12和下出线端13组成(参见附图1)，断路器的开断特性主要由触头及灭弧系统决定。
传统的栅片灭弧室当电弧进入栅片瞬间，由于电弧电压的骤增和其后方区域，即跑弧道和触头区的温度很高，所以会发生后方区域的热击穿，而使电弧从栅片中跑出来，这种现象称为电弧背后击穿，这种现象反复出现，使电弧电压出现多次跌落，因而延长了限流型断路器的燃弧时间。随着低压电网容量的增大，需要开发体积小，开断性能高的低压断路器，特别对微型断路器和塑壳断路器来说，更需要提高其限流特性。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种带产气绝缘材料夹层的新型栅片灭弧室。
实现上述目的的技术方案是，该带产气绝缘材料夹层的栅片灭弧室，包括传统断路器的栅片灭弧室；其特点是，在栅片灭弧室的相邻两片铁磁栅片之间插入有产气绝缘夹片，产气绝缘夹片分别放于每一层铁磁栅片的两侧。
本发明的其他一些特点是，所述铁磁栅片为U型，放置在铁磁栅片的两侧的产气绝缘夹片在中间形成一个缝隙；使动触头在缝隙之间运动。所述动触头在离开静触头而点燃电弧时，动触头在缝隙中运动，产生的电弧接触产气绝缘夹片，使之气化而产生含氢气成份的气体流。
产气绝缘夹片的材料为聚甲醛或尼龙。
本发明的带产气绝缘材料夹层的栅片灭弧室，由于设置了产气绝缘夹片，该产气绝缘夹片产生含氢气成份的气体流，冷却了跑弧道和触头区，因而可抑制电弧背后击穿现象。
附图说明
图1是低压断路器的结构图；其中图1a是剖视图，图1b是立体图；
图2是本发明的结构原理图；其中(a)是铁磁栅片与产气绝缘夹片叠放图，(b)是动触头离开静触头运动时产生拉弧状态图，(c)是铁磁栅片形状图，(d)是产气绝缘夹片叠放在铁磁栅片的示意图。
图3为不带产气夹片的电弧电压波形图；
图4为带产气夹片的电弧电压波形图；
图5、图6是绝缘夹片的两种结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细描述。参见图1，依照上述技术方案，带产气绝缘材料夹层的栅片灭弧室包括，传统断路器的铁磁栅片灭弧室1；在铁磁栅片灭弧室1内的相邻两片铁磁栅片2之间插入有产气绝缘夹片3，产气绝缘夹片3分别放于每一层铁磁栅片2的两侧。所述铁磁栅片2为U型，放置在铁磁栅片2的两侧的产气绝缘夹片3在中间形成一个缝隙4；使动触头5在缝隙4之间运动。对塑壳断路器来说，当动触头5离开静触头6，而点燃电弧7时，动触头5在间隙4中运动，产生的电弧7接触产气绝缘夹片3，使之气化，而产生含氢气成份的气体，这一气流既能冷却电弧，又能产生驱动电弧的驱动力(见图2)。
这种由一层产气绝缘薄片3，一层铁磁栅片2组成的栅片灭弧室1，是一
这种由一层产气绝缘薄片3，一层铁磁栅片2组成的栅片灭弧室1，是一种“三明治”式结构，它综合了绝缘器壁产气冷却电弧和栅片灭弧两种灭弧措施，产气绝缘夹层的作用表现在如下几个方面：
当触头打开点燃电弧，电弧需要在触头上停滞一段时间才会移动，这段时间称为电弧停滞时间。减少电弧停滞时间不但有利于减少电弧对触头的烧损，并且让电弧尽早进入灭弧室，有利于提高开断性能，前人的研究指出，器壁产气可以减小电弧停滞时间。
产气绝缘薄片形成的窄缝，使电弧紧密与其接触，并且薄片在电弧高温作用下气化而产气，用如聚甲醛(POM)或尼龙(Nylon)之类的材料产生的气体含有氢气的成份，能对电弧起良好的冷却作用，因而提高了电弧电压和限流性能，并且当电弧过零时提高了介质恢复强度。
由于产气绝缘材料3产气，使开断过程灭弧室压力增大，从灭弧室道出气口形成一股驱动电弧的气流和气吹力，促进电弧进入栅片灭弧室而快速熄灭。
铁磁栅片由本体和二条腿组成，腿部主要起增强磁场的作用，但当电弧与其接触时会产生金属蒸汽而影响灭弧，本申请所提出的栅片结构，铁磁栅片的腿部内侧利用产气绝缘薄片与电弧隔离，因而清除了这一缺陷。
传统的栅片灭弧室当电弧进入栅片瞬间，由于电弧电压的骤增其后方区域，即跑弧道和触头区的温度很高，所以会发生后方区域的热击穿，而使电弧从栅片中跑出来，这种现象称为电弧背后击穿，这种现象反复出现，使电弧电压出现多次跌落，因而延长了限流型断路器的燃弧时间。本发明提出的栅片灭弧室，由于产气绝缘夹层产气，冷却了跑弧道和触头区，因而可抑制电弧背后击穿现象。
为了证实新型栅片灭弧室的效果，申请人制作了一个模型灭弧室，以振荡回路为开断试验电源，当灭弧室用带与不带产气绝缘材料夹片条件下，取电容器充电电压为200V，预期短路电流为2011A时，进行开断试验，试验结果见表1。
表1带与不带产气材料夹片开断试验对比
灭弧室 限流峰值(A)  燃弧时间(ms)  热允通能量(A2S)  电弧能量(J)  电弧电压明显跌落次数
不带产气夹片 1380.98  2.584  2547.3  452.6  1
带产气夹片 1169.56  1.527  1971.6  376.7  6
由表一数据看出，采用了带夹层的栅片灭弧室厚，限流峰值降低了15.3％，燃弧时间减小了40％。
图3和图4分别为两种灭弧室开断试验的示波图，不带产气夹片的电弧电压波形(参见图3)有明显的反复多次的跌落现象，而带产气夹片的电弧电压波形(参见图4)则波形比较光滑。
图5和图6分别为产气绝缘夹片两种派生结构，附图5的产气绝缘夹片较短，有利于阻止热气流到达栅片顶端发生反射而进入间隙区，造成背后区域热击穿。附图6的结构是产气绝缘夹片形成的间隙在上部逐步加宽，有利于充分利用栅片上端对电弧的切割作用。

Claims (4)

1.一种低压断路器的带产气绝缘材料夹层的栅片灭弧室，包括传统断路器的铁磁栅片灭弧室【1】；其特征在于，在铁磁栅片灭弧室【1】的相邻两片铁磁栅片【2】之间插入有产气绝缘夹片【3】，产气绝缘夹片【3】分别放于每一层铁磁栅片【2】的两侧。
2.如权利要求1所述的带产气绝缘材料夹层的栅片灭弧室，其特征在于，所述铁磁栅片【2】为U型，放置在铁磁栅片【2】的两侧的产气绝缘夹片【3】在中间形成一个缝隙【4】；动触头【5】在缝隙【4】之间。
3.如权利要求2所述的带产气绝缘材料夹层的栅片灭弧室，其特征在于，所述动触头【5】在离开静触头【6】而点燃电弧时，动触头【5】在缝隙【4】中运动，产生的电弧【7】接触产气绝缘夹片【3】，使气绝缘夹片【3】气化产生含氢气成份的气体流。
4.如权利要求1或2所述的带产气绝缘材料夹层的栅片灭弧室，其特征在于，所述产气绝缘夹片【3】的材料为聚甲醛或尼龙。
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