CN210778462U - 一种大开距结构的高电压直流断路器 - Google Patents

Abstract

一种大开距结构的高电压直流断路器，包括基座1，以及设置在基座1上的触头系统、灭弧系统、操作系统2和过载/短路保护脱扣器，所述的触头系统包括动触头3和静触头4，所述高电压直流断路器的触头开距大于或等于38毫米。长臂的动触头3及其合理的让位圆弧31，使用较高的总支架21能实现更大的触头开距，确保电弧快速、可靠的被切断。高效能的引弧跑道，使断路器在断开时触头上的电弧可以快速转移弧根到灭弧室里去，更有效的保护了触头不被电弧烧蚀。长臂触头与机构四连杆的合理组合实现了开距大于38mm,提升临界负载电流和开断能力。

Description

一种大开距结构的高电压直流断路器

技术领域

本实用新型涉及高压直流断路器领域，特别是一种大开距结构的高电压直流断路器。

背景技术

目前，大型集中式并网电站用的DC（直流）1000V断路器，正在向DC1500V断路器发展，相应的光伏直流断路器的额定工作电压在不断提升，从DC500V、750V提高到DC1000、1500V；

为了降低成本，体积不升反降，性能技术指标不降反升，在这个条件下对断路器的可靠性，性能要求也越来越高。

现有DC1500V的塑料外壳式直流断路器在分断上还存在不少问题，如在灭弧系统上，因直流电流无自然过零，电弧能量不会自动衰减。弧隙中产生电弧后，如不满足直流电弧熄灭条件，电弧不会熄灭，实际上即使满足了熄灭条件，电弧也不会立即熄灭，而只是趋向熄灭。也就是说，直流电弧的熄灭需要一定时间。

其主要原因是：

a.电路存在电感，电感L越大，其中储能越多，电弧熄灭需要从弧隙中散发的能量也越多，电弧越难熄灭所以时间常数T对于直流电路开断影响显著；

b.弧柱具有热惯性，由于电弧中能量的泄放需要一定时间，因而电弧不能立即熄灭，必须等弧中能量泄放完或基本泄放完之后，电弧才能熄灭。

高电压直流灭弧的主要技术之一在于电弧在灭弧室中最终长度及栅片容量，其中电弧在灭弧室中最终长度受触头开距的影响。

所谓触头开距，指的的是断路器触头在开断情况下，动触头3与静触头4分闸后的最小距离，又称为触头间距。

一个可靠的触头开距数值，能使实现快速的拉长电弧。电弧越长，在电动力的作用下被推入灭弧室时，接触到的栅片数量越多，从而被切割成更多段数的小电弧，熄灭速度更快，灭弧效果更佳。

直流电弧在电动力作用下被推入灭弧室的效果，受动触头引弧角形壮及与灭弧栅片的距离影响甚大。动触头引弧角高度太小，电弧拉长切断电弧时间长，受电动力作用小；与灭弧栅片距离太大，电弧停留时间长，进入灭弧室时间过长；距离太小，容易引起电弧在动触头与栅片之间短路。

在同行业中的产品，开距一般为30、32毫米，灭弧效果不好或电弧烧到前端，会导致灭弧失败，更严重的会导致其它用电设备烧毁，造成严重损失。

发明内容

本实用新型为了解决上述技术的不足，提供了一种大开距结构的高电压直流断路器本实用新型的技术方案：一种大开距结构的高电压直流断路器，包括基座、触头系统、灭弧系统、操作系统和过载/短路保护脱扣器，所述的触头系统包括动触头和静触头，所述操作系统包括支架及转轴，所述动触头与转轴做旋转配合，所述操作系统驱动动触头相对静触头做闭合、分断运动，所述支架上设有分断限位轴，所述灭弧系统包括隔弧板、灭弧罩及若干灭弧栅片，该灭弧栅片上设有引弧槽，所述动触头朝向分断限位轴的端面上设有让位圆弧，该让位圆弧位置、形状与分断限位轴适配，所述动触头处于分断位置时，所述分断限位轴落入让位圆弧内。

采用上述技术方案，设置让位圆弧，并让动触头在分断时，分断限位轴落入让位圆弧，实现与其他断路器空间相同大小时，我方动触头可以进一步远离静触头，增大开距。

本实用新型的进一步设置：所述静触头包括底板、静触头端子、安装面、静银点及引弧角，所述底板呈水平设置并与基座固定连接，所述静触头端子与底板之间呈“R”型连接，该静触头端子包括静银点端面，该静银点端面相对底板方向倾斜，所述银点设置于静银点端面。

采用上述技术方案，银点焊接和引弧角为铆接。静银点端面相对底板方向倾斜，实现静银点下沉，相比常规设置，能够在相同的空间里，进一步增大开距。

本实用新型的进一步设置：所述静银点端面相对底板之间的夹角为25°。

本实用新型的进一步设置：所述转轴上设有轴杆，所述动触头上设有动银点及中心转孔，该动触头通过中心转孔套设于轴杆上做旋转配合，所述动银点32至中心转孔33的中心距离为50.9毫米至57.9毫米。

采用上述技术方案，该动银点32到到中心转孔33的距离就是动触头3的臂长，也是动银点的运动半径，该臂长能够决定动银点的运动路径。

本实用新型的进一步设置：所述动触头朝向灭弧栅片的端部设有过渡圆弧，该端部围绕轴杆旋转的运动轨迹，与灭弧栅片的引弧槽槽底之间设有2.0-3.5毫米的间距，所述过渡圆弧半径为18毫米，所述端部高度大于14毫米。

采用上述技术方案，将动触头朝向灭弧栅片的端部设为圆弧过渡，使得塑料外壳式断路器在触头断开时，高电压直流电弧能迅速从银点引出转移到灭弧室中去，并能有效的将电弧引入灭弧室中进行熄灭。

本实用新型的进一步设置：所述触头系统包括A相动触头及B相动触头，所述B相动触头设有退让圆弧，所述A相动触头设有限位端面，该A相动触头处于分断位置时，所述限位端面与断路器顶壳抵触限位。

本实用新型的进一步设置：所述A相动触头及B相动触头均包括尾端撞击面，该A相动触头及B相动触头处于分断位置时，尾端撞击面与基座抵触限位。

采用上述技术方案，设置的尾部撞击面，在A相动触头及B相动触头处于分断位置时，尾端撞击面与基座抵触限位。这样设计的目的在于，当动触头受到斥力与静触头断开时，如果没有尾部撞击面，冲击力集中在退让圆弧及限位端面一侧，冲击力过大没有分散，容易造成分断限位轴、断路器顶壳出现劳损。而通过设计的尾部撞击面，在动触头分断时，动触头的两个端部都有限位设置，冲击力被分散至两端，提高了产品的使用寿命。

本实用新型的进一步设置：所述轴杆至静银点的中心间距为19.51毫米至22.72毫米。

采用上述技术方案，通过轴杆相对静银点的高度设置，可以提高动触头分断位置，从而增大开距。

本实用新型的进一步设置：所述静触头的引弧角采用覆铜钢板材料制成，所述静触头还包括长臂连接板，所述长臂连接板呈U型,两端分别衔接底板及安装面，所述静触头端子还包括与静银点端面相对的支撑端面，该支撑端面上设有增磁块，所述基座上设有延伸至增磁块位置处并支撑增磁块的垫柱。

采用上述技术方案，在短路电流产生时，会产生电磁力，即洛伦兹力，这可以应用于熄弧过程。最简单的方法是用电磁力来影响电弧并将电弧导人特殊发散形状的引弧角，从而拉长电弧。电弧的运动和拉长有助于弧柱的冷却和消电离。

由于静触头端子结构细窄，受力性能有限，加上静银点焊接在静银点端面上时，退火造成局部变软。在动触头动银点往复撞击静触头静银点的过程中，容易造成静触头端子变形，向动触头方向翘起。该翘起造成额定的开距变小，影响了灭弧拉长。因此通过设置的增磁块及基座上的垫柱，对动触头端子部位进行支撑，提高其受力能力，避免变形，而且增磁块采用10号钢支撑，磁化后增强静银点磁场。

本实用新型的进一步设置：所述断路器开距大于或等于38毫米。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构图；

图2为本实用新型实施例的爆炸图1；

图3为本实用新型实施例的爆炸图2；

图4为本实用新型实施例的剖视图1；

图5为本实用新型实施例的剖视图2；

图6为本实用新型实施例的剖视图3；

图7为本实用新型实施例的静触头结构图；

图8为本实用新型实施例的转轴结构图;

图9为本实用新型实施例的剖视图4。

具体实施方式

如图1-9所示，一种大开距结构的高电压直流断路器，包括基座1、触头系统、灭弧系统、操作系统2和过载/短路保护脱扣器，所述的触头系统包括动触头3和静触头4，所述操作系统2包括支架21及转轴22，所述动触头3与转轴22做旋转配合，所述操作系统2驱动动触头3相对静触头4做闭合、分断运动，所述支架21上设有分断限位轴23，所述灭弧系统包括隔弧板、灭弧罩及若干灭弧栅片9，该灭弧栅片上设有引弧槽91，所述动触头3朝向分断限位轴23的端面上设有让位圆弧31，该让位圆弧31位置、形状与分断限位轴23适配，所述动触头3处于分断位置时，所述分断限位轴23落入让位圆弧31内。

设置让位圆弧31，并让动触头3在分断时，分断限位轴23落入让位圆弧31，实现与其他断路器空间相同大小时，我方动触头3可以进一步远离静触头4，增大开距。

所述静触头4包括底板41、静触头端子42、安装面43、静银点44及引弧角45，所述底板41呈水平设置并与基座1固定连接，所述静触头端子42与底板41之间呈“R”型连接，该静触头端子42包括静银点端面421，该静银点端面421相对底板41方向倾斜，所述银点设置于静银点端面421。

银点焊接和引弧角为铆接。静银点端面421相对底板41方向倾斜，实现静银点44下沉，相比常规设置，能够在相同的空间里，进一步增大开距。

所述静银点端面421相对底板41之间的夹角为25°。

所述转轴22上设有轴杆221，所述动触头3上设有动银点32及4中心转孔33，该动触头3通过中心转孔33套设于轴杆221上做旋转配合，所述动银点32至中心转孔33的中心距离为50.9毫米至57.9毫米。

该动银点32到到中心转孔33的距离就是动触头3的臂长，也是动银点的运动半径，该臂长能够决定动银点的运动路径。

所述动触头3朝向灭弧栅片9的端部301设有过渡圆弧，该端部301围绕轴杆221旋转的运动轨迹，与灭弧栅片9的引弧槽91槽底之间设有2.0-3.5毫米的间距，所述过渡圆弧半径为18毫米，所述端部301高度大于14毫米。

将动触头朝向灭弧栅片的端部301设为圆弧过渡，使得塑料外壳式断路器在触头断开时，高电压直流电弧能迅速从银点引出转移到灭弧室中去，并能有效的将电弧引入灭弧室中进行熄灭。

所述触头系统包括A相动触头A3及B相动触头B3，所述B相动触头B3设有退让圆弧31，所述A相动触头A3设有限位端面39，该A相动触头A3处于分断位置时，所述限位端面39与断路器顶壳抵触限位。

所述A相动触头A3及B相动触头B3均包括尾端撞击面38，该A相动触头A3及B相动触头B3处于分断位置时，尾端撞击面38与基座抵触限位。

设置的尾部撞击面38，在A相动触头及B相动触头处于分断位置时，尾端撞击面与基座抵触限位。这样设计的目的在于，当动触头受到斥力与静触头断开时，如果没有尾部撞击面，冲击力集中在退让圆弧及限位端面一侧，冲击力过大没有分散，容易造成分断限位轴、断路器顶壳出现劳损。而通过设计的尾部撞击面，在动触头分断时，动触头的两个端部都有限位设置，冲击力被分散至两端，提高了产品的使用寿命。

所述轴杆221至静银点44的中心间距为19.51毫米至22.72毫米。

通过轴杆相对静银点的高度设置，可以提高动触头分断位置，从而增大开距。

所述静触头4的引弧角45采用覆铜钢板材料制成，所述静触头4还包括长臂连接板46，所述长臂连接板46呈U型,两端分别衔接底板41及安装面43，所述静触头端子42还包括与静银点端面421相对的支撑端面422，该支撑端面上设有增磁块49，所述基座1上设有延伸至增磁块49位置处并支撑增磁块的垫柱19。

在短路电流产生时，会产生电磁力，即洛伦兹力，这可以应用于熄弧过程。最简单的方法是用电磁力来影响电弧并将电弧导人特殊发散形状的引弧角45，从而拉长电弧。电弧的运动和拉长有助于弧柱的冷却和消电离。

由于静触头端子42结构细窄，受力性能有限，加上静银点44焊接在静银点端面421上时，退火造成局部变软。在动触头动银点往复撞击静触头静银点的过程中，容易造成静触头端子42变形，向动触头3方向翘起。该翘起造成额定的开距变小，影响了灭弧拉长效果。因此通过设置的增磁块49及基座1上的垫柱19，对动触头端子42部位进行支撑，提高其受力能力，避免变形，而且增磁块采用10号钢支撑，磁化后增强静银点磁场。

所述断路器开距大于或等于38毫米。

Claims (10)

1.一种大开距结构的高电压直流断路器，包括基座、触头系统、灭弧系统、操作系统和过载/短路保护脱扣器，所述的触头系统包括动触头和静触头，所述操作系统包括支架及转轴，所述动触头与转轴做旋转配合，所述操作系统驱动动触头相对静触头做闭合、分断运动，所述支架上设有分断限位轴，所述灭弧系统包括隔弧板、灭弧罩及若干灭弧栅片，该灭弧栅片上设有引弧槽，其特征在于：所述动触头朝向分断限位轴的端面上设有让位圆弧，该让位圆弧位置、形状与分断限位轴适配，所述动触头处于分断位置时，所述分断限位轴落入让位圆弧内。

2.根据权利要求1所述的一种大开距结构的高电压直流断路器，其特征在于：所述静触头包括底板、静触头端子、安装面、静银点及引弧角，所述底板呈水平设置并与基座1固定连接，所述静触头端子与底板之间呈“R”型连接，该静触头端子包括静银点端面，该静银点端面相对底板方向倾斜，所述银点设置于静银点端面。

3.根据权利要求2所述的一种大开距结构的高电压直流断路器，其特征在于：所述静银点端面相对底板之间的夹角为25°。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种大开距结构的高电压直流断路器，其特征在于：所述转轴上设有轴杆，所述动触头上设有动银点及中心转孔，该动触头3通过中心转孔套设于轴杆上做旋转配合，所述动银点至中心转孔的中心距离为50.9毫米至57.9毫米。

5.根据权利要求4所述的一种大开距结构的高电压直流断路器，其特征在于：所述动触头朝向灭弧栅片的端部设有过渡圆弧，该端部围绕轴杆旋转的运动轨迹，与灭弧栅片的引弧槽槽底之间设有2.0-3.5毫米的间距，所述过渡圆弧半径为18毫米，所述端部高度大于14毫米。

6.根据权利要求4所述的一种大开距结构的高电压直流断路器，其特征在于：所述触头系统包括A相动触头及B相动触头，所述B相动触头设有退让圆弧，所述A相动触头设有限位端面，该A相动触头处于分断位置时，所述限位端面与断路器顶壳抵触限位。

7.根据权利要求6所述的一种大开距结构的高电压直流断路器，其特征在于：所述A相动触头及B相动触头均包括尾端撞击面，该A相动触头及B相动触头处于分断位置时，尾端撞击面与基座抵触限位。

8.根据权利要求4所述的一种大开距结构的高电压直流断路器，其特征在于：所述轴杆至静银点的中心间距为19.51毫米至22.72毫米。

9.根据权利要求8所述的一种大开距结构的高电压直流断路器，其特征在于：所述静触头的引弧角采用覆铜钢板材料制成，该静触头还包括长臂连接板，所述长臂连接板呈U型,两端分别衔接底板及安装面，所述静触头端子还包括与静银点端面相对的支撑端面，该支撑端面上设有增磁块，所述基座上设有延伸至增磁块位置处并支撑增磁块的垫柱。

10.根据权利要求6所述的一种大开距结构的高电压直流断路器，其特征在于：所述断路器开距大于或等于38毫米。

Images