CN207743110U - 一种高压直流切断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高压直流切断装置，包括第一引脚和第二引脚，所述第一引脚包括第一端部与第二端部，所述第一端部与第二引脚之间设置切断点，所述第一端部与第二引脚之间的连线与第二端部在同一平面上。本实用新型提供的高压直流切断装置，能够切断高压直流供电过程中产生的电弧，保证高压直流供电的安全性。

Description

一种高压直流切断装置

技术领域

本实用新型涉及一种高压直流切断装置。

背景技术

长期以来，世界各国的住宅供电方式基本上均采用公共电网输送交流电力。从表面上看，家用电器的电源都是交流电，但从其内部电路来看，大部分电路的电源输入端都有整流滤波电路，把交流220V变换成直流300V左右的电压，然后再进一步变换出电器所需的各种直流或交流电压。

随着电力半导体技术的发展，直流电器在家庭生活中所占的比重越来越大。目前住宅用光源已普遍采用节能灯取代白炽灯，使用节能灯取代白炽灯可节电60％～80％。或是近年来广泛运用在空调、洗衣机、冰箱的变频电器。这一类的电器大多采用开关电源，都是对电能先进行交-直转换。

而近几年分布式发电的快速兴起，是资源可持续发展与技术进步的产物。分布式发电以其发电方式灵活、能源利用效率高、环境污染小等优点日益成为传统电网的重要补充，并最终取代一些效率低下、污染严重的传统发电方式。目前广泛使用的交流电网，分布式发电多以直流方式输出电能，需要电力电子设备接口将直流电通过逆变转换为交流电，再进行并网，在此转换过程中将损失5％～10％的电能；然后再将交流电经过整流后转换为电器内部电路所需的直流电，在此转换过程中也将损失5％～10％的电能。仅电能转换过程中的能耗就能达到10％～20％。

与此同时，在分布式发电无法输出电力的夜间或者不良气候条件下，如何将储存于汽车的电力引入家庭内使用，则是另外一个重要课题。随着蓄电池技术的发展，新型车用锂电池的安全性和可靠性得到显著提高，克服了以往用于移动电话等小型设备中的锂电池容易发热和着火的弱点，从而使得住宅调峰蓄电技术在不久的将来可以投入实际应用。住宅调峰蓄电技术实际上是在住宅中用蓄电池将电网负荷低谷时段的廉价电力转换为直流电后储存起来，在采用直流供电方式的住宅中，从电池输出的直流电不再需要通过逆变转换成为交流电，就可以直接向直流家用电器供电。

虽然直流供电备受关注，但是要想导入还需要解决诸多课题。难点就在于电压值和安全性能。如果电压较低，就会导致供电时电阻损耗增大、供电电缆变粗、布线作业难度增加以及电缆等构件成本上升的问题。但是如果提高电压值，今后就必须解决电弧及触电等问题。交流电供电时，即使有电弧产生，也会因交流电压周期性过零而消失。然而，直流电始终施加恒定电压，因此不能熄灭电弧，就有可能引燃周围的物体。

实用新型内容

基于以上不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种高压直流切断装置，能够切断高压直流供电过程中产生的电弧，保证高压直流供电的安全性。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：

一种高压直流切断装置，包括第一引脚和第二引脚，所述第一引脚包括第一端部与第二端部，所述第一端部与第二引脚之间设置切断点，所述第一端部与第二引脚之间的连线与第二端部在同一平面上。

所述第一端部与第二引脚之间的连线与第二端部平行。

在所述第一引脚的第二端部上也设置切断点。

所述第二引脚包括第三端部与第四端部，所述第三端部与所述切断点连接，所述第一端部与第二引脚之间的连线与所述第四端部在同一平面上。

还包括外壳，所述外壳包括左封口胶、壳体和右封口胶，所述切断点设置在所述壳体内，所述第一引脚与所述壳体之间设置右封口胶，所述第二引脚与所述壳体之间设置左封口胶；所述外壳的侧壁设置定位槽，所述第一引脚的第二端部设置在所述定位槽内。

还包括外壳，所述外壳内设置隔断，所述隔断设置在所述第一引脚与切断点之间。

所述隔断包括相互交叉的隔腔部与固定部，第一引脚和第二引脚位于隔腔部两侧；固定部位于外壳的口部，并与第一引脚和第二引脚注塑为一体；或所述隔断为绝缘套管，所述绝缘套管套设在所述第一引脚上。

所述切断点为两引脚分离时的断开位或低熔点合金或可熔断导体元件。

所述低熔点合金为两根，并且并联连接，所述第一引脚包括第一分叉导体和第二分叉导体。

所述低熔点合金的动作温度不同。

所述外壳内填充石英砂；和/或；所述外壳内壁设有增加爬电距离的凸台。

采用以上技术方案，本实用新型取得了以下技术效果：

(1)第一引脚流经电流I，电流I对切断点产生了磁场，磁场可作用于切断点间运动电荷。此时，电弧的载流子是自由电子与正离子，其中自由电子的漂移速度方向与电流的方向相反，正离子的漂移方向与电流方向相同。电流I产生的磁场作用于自由电子与正离子，自由电子与正离子受到洛伦兹力的作用会发生偏转，向外拉伸，导致电弧被拉长，有利于电子与正离子的扩散与复合，使电弧瞬间熄灭；

(2)第二引脚还包括第四端部，第四端部通过的电流产生的洛伦兹力与第一引脚流经的电流产生的洛伦兹力叠加，可以获得更大的洛伦兹力；

(3)通过左封口胶将第二引脚固定，通过右封口胶将第一引脚固定，通过定位槽将第一引脚的第二端部固定在定位槽中，保证了切断点与第一引脚之间有固定间距，保证了流经第一引脚的电流所产生的磁场作用，可快速灭弧；

(4)隔断可以保证低熔点合金断开后，第一引脚与第二引脚间的电气强度；

(5)低熔点合金为两根，且并联连接，可以减小低熔点合金的截面积，增大低熔点合金的收缩速度；同时，将第一引脚分为第一分叉导体和第二分叉导体，保证磁场洛伦兹力的最大化；

(6)填充的石英砂可将电弧切割成多段，有利于电弧的熄灭。

附图说明

图1为本实用新型高压直流切断装置的实施例1的结构图；

图2为本实用新型高压直流切断装置的实施例2的结构图；

图3为本实用新型高压直流切断装置的实施例2的另一种隔断结构图；

图4为本实用新型高压直流切断装置的实施例3的结构图；

图5为本实用新型高压直流切断装置的实施例4的结构图；

图6为本实用新型高压直流切断装置的实施例5的结构图；

图7为本实用新型高压直流切断装置的实施例5的爆炸结构图；

图8为本实用新型高压直流切断装置的实施例6的结构图；

图9为本实用新型高压直流切断装置的实施例6的第一引脚的结构图；

图10为本实用新型高压直流切断装置的实施例6的隔断的结构图；

图11为本实用新型高压直流切断装置的实施例6的壳体内填充石英砂的结构图；

图12为本实用新型高压直流切断装置的具体应用示意图；

图13为本实用新型高压直流切断装置的另一具体应用示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例提供的高压直流切断装置包括第一引脚1与第二引脚2，第一引脚1包括第一端部11与第二端部12，第一端部11与第二引脚2之间设置切断点3，第一端部11与第二引脚2之间的连线与第二端部12在同一平面上，具体的本实施例中，第一端部11与第二引脚2之间的连线与第二端部12平行，保证了流经第一引脚1的电流所产生的磁场强度，起到快速灭弧的作用。

具体的，切断点为第一端部11与第二引脚2分离时的断开位。第一引脚1流经电流I，电流I对切断点3产生了由纸面向里的磁场，磁场可作用于切断点3上运动电荷的洛伦兹力，若第一引脚1与第二引脚2的截面积为S，则I＝nqus，n为单位体积中载流子数，q为载流子的电荷量，u为载流子的定向速度或漂移速度。此时电弧的载流子是自由电子与正离子，其中自由电子的漂移速度方向与电流的方向相反，正离子的漂移方向与电流方向相同。电流I产生的磁场作用于自由电子与正离子，磁场的磁感强度为B，方向垂直于纸面向里，电子受到洛伦兹力为F＝qu×B，方向向右，正离子同样受到洛伦兹力作用，方向向右。在洛伦兹力F的作用下，电子与正离子会发生偏转，向外拉伸，导致电弧被拉长，有利于电子与正离子的扩散与复合，使电弧瞬间熄灭。

实施例2

如图2所示，实施例2与实施例1的区别在于切断点为第一低熔点合金31，第一低熔点合金31表面包裹助熔断剂，切断装置的切断点设置在非金属外壳4的熔断腔内，非金属外壳4的熔断腔内还设置有隔断5，隔断5设置在切断点3与第二端部12之间，以保证包裹有助熔断剂的第一低熔点合金31在熔断后，第一引脚1与第二引脚2之间的电气强度，第一引脚1与第二引脚2的延伸端外露于外壳4。在其他具体实施方式中，如图3所示，隔断5也可以为绝缘套管，绝缘套管套设在所述第一引脚11上。

在外界温度异常升高时，温度达到包裹有助熔断剂的第一低熔点合金31的动作温度点时，包裹有助熔断剂的第一低熔点合金31开始收缩，当包裹有助熔断剂的第一低熔点合金31的单位通流截面积变小，接触处的电阻越来越大，电流密度也逐渐增大，断开点表面的温度剧增，第二引脚2侧的阴极表面形成热发射电子，并逐步撞击中性质点，产生更多的自由电子及正离子。第二引脚2对切断点产生的由纸面向外运动的磁场，对熔断过程中所产生的自由电子及正离子具有向左侧偏移的洛伦兹力，从而促使电弧被拉长，有利于电弧的温度降低，提高了电子与正离子的扩散与复合，使电弧瞬间熄灭。

实施例3

如图4所示，本实施例与实施例2的区别在于在第一引脚1的第二端部12上也设置有切断点，切断点为第二低熔点合金32，第二低熔点合金32表面包裹助熔断剂，切断装置的切断点3部分设置在非金属外壳4的熔断腔内，非金属外壳4的熔断腔内还设置有隔断5，以保证包裹有助熔断剂的低熔点合金在熔断后，第一引脚1与第二引脚2之间的电气强度，第一引脚1与第二引脚2的延伸端外露于外壳4。

在外界温度异常升高时，两个低熔点合金在吸收与释放热量时，会存在差异性。当第二低熔点合金在实现收缩、断开，并产生电弧时，第一低熔点合金31只是处于截面积缩小的变化过程，阻值变大，温度剧增，从而产生部分压降，且第二引脚2通流产生磁场，磁场对第二低熔点合金在熔断过程中，所产生的自由电力与正离子有力的作用，更有利于第二低熔点合金安全断开。由洛伦兹力的公式可看出，R值越小，洛伦兹力对电荷的作用越大，为获得更小的间距，又必须保证两并行段的电气强度，因此在外壳4的熔断腔内设有一隔断5，以保证低熔点合金断开后，第一引脚1与第二引脚2间的电气强度。隔断5可采用带绝缘漆皮的导体。

实施例4

如图5所示，本实施例与实施例2的区别在于第二引脚2的形状发生了变化，本实施例中，第二引脚2包括第三端部21和第四端部22，第三端部21与切断点3连接，第一端部11与第二引脚2之间的连线与四端部22在同一平面上。在外壳4的熔断腔内，在第一引脚1与切断点3间设有第一隔断51，切断点3与第二引脚2间设有第二隔断52，第四端部22的电流也会产生洛伦兹力，并与第一引脚流经的电流产生的洛伦兹力叠加，以获得更大的洛伦兹力。

在第一低熔点合金31受热开始收缩、熔断时，第一低熔点合金31两侧所产生的磁场对电子及正离子的洛伦兹力的作用促使电子及正离子的运动方向发生偏转，加快了电子与正离子的扩散与复合，有利于电弧的熄灭。

实施例5

如图6和图7所示，本实施例与实施例2的区别在于，非金属外壳4由左封口胶41、壳体42和右封口胶43，壳体42内设空腔，两端开口，左封口胶41和右封口胶43分别设置在壳体42的两端开口处，壳体42的侧壁设置定位槽421，第一低熔点合金31设置在壳体42的空腔内，第一引脚1一端与第一低熔点合金31连接，另一端穿过右封口胶43并位于定位槽421内，右封口胶43将第一引脚1固定。第二引脚2与第一低熔点合金31连接，并穿过左封口胶41，左封口胶41将第二引脚2位置固定。左封口胶41和右封口胶43保证第一引脚1和第二引脚2平行并形成固定间距，保证了流经第一引脚1的电流所产生的磁场作用，可有效提高第一低熔点合金31熔断时的快速灭弧作用。其中第一引脚1和第二引脚2可为带绝缘漆皮的导线，以增加断开点的绝缘耐压能力。壳体42内壁还设有增加爬电距离的凸台421。

实施例6

如图8所示，本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中隔断5为十字型，包括相互交叉的隔腔部51与固定部52，第一引脚1和第二引脚2位于隔腔部51两侧，固定部52位于外壳4的口部，并通过注塑成型将第一引脚1与第二引脚2注塑为一体，外壳4与隔腔部采用封口胶进行封口，形成密闭的熔断腔。

由于截面积过大，影响第一低熔点合金31的收缩速度，可将第一低熔点合金31转换为两根截面积较小的低熔点合金并联，为保证磁场洛伦兹力的最大化，第一引脚1可分列为第一分叉导体13、第二分叉导体14与两根低熔点合金对应，如图9所示。

进一步，为提高低熔点合金的收缩速度，可将低熔点合金分列为粗细搭配、不同动作温度的结构，其中直径较粗为动作温度低的低熔点合金，直径较细的为动作温度高的低熔点合金。在保证通流的情况下，温度上升，直径较粗、动作温度低的低熔点合金较先动作，其后直径较细、动作温度高的低熔点合金在过电流及温度的作用下可迅速分断电流，过电流促使熔断时的电感强度增加，加快了电子及正离子的运动速度，有效地进行灭弧动作。

如图10所示，本实施例的隔断5以及第一引脚1的也可以用于实施例3，第一引脚1和第二引脚2位于隔腔部51两侧，固定部52位于外壳4的口部，并通过注塑成型将第一引脚1与第二引脚2注塑为一体，外壳4与隔腔部采用封口胶进行封口，形成密闭的熔断腔。为提高更高的通流量，在不影响第一低熔点合金31和第二低熔点合金的收缩速度时，可将第一低熔点合金31、第二低熔点合金分别转换为两根截面积较小的低熔点合金并联，为保证磁场洛伦兹力的最大化，第一引脚1与第二引脚2也分别开有分列为第一分叉导体13和第二分叉导体14。

如图11所示，在隔断5隔开的两个空腔中，可以填充石英砂6。在第一低熔点合金31、第二低熔点合金32执行过电流切断时，第一低熔点合金31、第二低熔点合金32收缩、熔断，产生电弧，填充的石英砂可将电弧切割成多段，有利于电弧的熄灭。

如图12所示，为本实用新型高压直流切断装置的具体应用示意图，图中，第一引脚1设有静触点15，第二引脚2设有动触点23，为获得更强的磁场作用力，应缩短第一引脚1与第二引脚2之间的间距，同时为保证第一引脚1与第二引脚2之间的电气间隙，可增加一绝缘材料的隔断5，以保证断开点的电气安全性能。静触点15在脱离过程中会产生一定的电弧，但电弧由于第一引脚1通以电流而产生的磁场对其产生的洛伦兹力而被拉长。在拉长电弧，提高电子与正离子的扩散与复合能力的同时，也提高了断开的压降，更有利于电弧的切断。

如图13所示，为本实用新型高压直流切断装置的另一具体应用示意图，图中，第一引脚1、左静触点16、左动触点71、桥式连接片7、右动触点72、右静触点81、第三引脚8形成电气连接，并在第一引脚1与桥式连接片7间以及第三引脚8与桥式连接片7间均设有隔断5，隔断5为绝缘块，以增加其断开后的电气强度。

初始状态下，桥式连接片7由弹簧提供触点闭合的压力，电磁线圈通电后，带动桥式连接片7脱离左静触点16、右静触点72的方向运动，左静触点16在脱离过程中会产生一定的左电弧、左静触点72在脱离过程中会产生一定的右电弧，但左电弧由于第一引脚1通以电流而产生的磁场对其产生的洛伦兹力，向右拉长电弧；右电弧由于第三引脚8通以电流而产生的磁场对其产生的洛伦兹力，向右拉长电弧。在拉长电弧，提高电子与正离子的扩散与复合能力的同时，也提高了断开的压降，更有利于电弧的切断。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种高压直流切断装置，其特征在于：包括第一引脚和第二引脚，所述第一引脚包括第一端部与第二端部，所述第一端部与第二引脚之间设置切断点，所述第一端部与第二引脚之间的连线与第二端部在同一平面上。

2.根据权利要求1所述的高压直流切断装置，其特征在于：所述第一端部与第二引脚之间的连线与第二端部平行。

3.根据权利要求1所述的高压直流切断装置，其特征在于：在所述第一引脚的第二端部上也设置切断点。

4.根据权利要求1所述的高压直流切断装置，其特征在于：所述第二引脚包括第三端部与第四端部，所述第三端部与所述切断点连接，所述第一端部与第二引脚之间的连线与所述第四端部在同一平面上。

5.根据权利要求1所述的高压直流切断装置，其特征在于：还包括外壳，所述外壳包括左封口胶、壳体和右封口胶，所述切断点设置在所述壳体内，所述第一引脚与所述壳体之间设置右封口胶，所述第二引脚与所述壳体之间设置左封口胶；所述外壳的侧壁设置定位槽，所述第一引脚的第二端部设置在所述定位槽内。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的高压直流切断装置，其特征在于：还包括外壳，所述外壳内设置隔断，所述隔断设置在所述第一引脚与切断点之间。

7.根据权利要求6所述的高压直流切断装置，其特征在于：所述隔断包括相互交叉的隔腔部与固定部，第一引脚和第二引脚位于隔腔部两侧；固定部位于外壳的口部，并与第一引脚和第二引脚注塑为一体；或所述隔断为绝缘套管，所述绝缘套管套设在所述第一引脚上。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的高压直流切断装置，其特征在于：所述切断点为两引脚分离时的断开位或低熔点合金或可熔断导体元件。

9.根据权利要求8所述的高压直流切断装置，其特征在于：所述低熔点合金为两根，并且并联连接，所述第一引脚包括第一分叉导体和第二分叉导体。

10.根据权利要求9所述的高压直流切断装置，其特征在于：所述低熔点合金的动作温度不同。

11.根据权利要求5所述的高压直流切断装置，其特征在于：所述外壳内填充石英砂；和/或；所述外壳内壁设有增加爬电距离的凸台。