CN216311705U - 自激气吹灭弧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力断路器灭弧器，特别是利用电弧热量推动气体灭弧的自激气吹灭弧器。灭弧基座内设置有多个灭弧腔，每个灭弧腔内由静触头，动触头，复位弹簧，弹簧座组成灭弧单元。每个灭弧单元由导线串联。灭弧腔内静触头，动触头之间依靠隔离环隔离。动触头中间有喷气孔，依靠复位弹簧支撑与静触头保持电弧导通间隙。动触头在灭弧室中把灭弧室分割成上下两部分。电路断开时，上灭弧室电弧把绝缘气体加热，气体膨胀，上灭弧室气压增大，推动动触头向下移动。随着动触头，静触头之间间隙增大，电弧能量减弱，上灭弧室气压减小。动触头回程的同时，下灭弧室中的冷却气体通过动触头喷孔对电弧进行冷却，致使电弧熄灭，从而达到迅速熄灭电弧的目的。

Description

自激气吹灭弧器

(一)技术领域

本实用新型涉及电力断路器灭弧器，特别是利用电弧热量推动气体灭弧的自激气吹灭弧器。

(二)背景技术

在电力系统中，各式断路器是行业的基础设备。灭弧是断路器的首要任务，电弧不仅会对设备构成损坏，还会引发火灾，影响人身安全。常用的灭弧办法有：机械灭弧，磁吹灭弧，气吹灭弧，窄缝(纵缝) 灭弧，栅片灭弧，真空灭弧，固体介质灭弧等。

使用气吹灭弧原理的断路器有压缩空气断路器和六氟化硫断路器。

压缩空气断路器是以压缩空气作为灭弧介质，靠压缩空气吹动电弧使之冷却，在电弧达到零值时，迅速将弧道中的离子吹走或使之复合而实现灭弧。空气断路器开断能力强，开断时间短，但结构复杂，工艺要求高，有色金属消耗多。

六氟化硫断路器是采用惰性气体六氟化硫(SF6)作为灭弧和绝缘介质的一种断路器。断路器分闸时，动触头与静触头分离后，电弧在动触头与静触头间燃烧。电弧燃烧产生的大量热能使上部小室的气体压力骤增，当动触头移动到某一位置时，动触管的下部开放，气流由喷口向下部的低压室内排放，在绝缘喷口附近气流将电弧吹灭。现代的六氟化硫断路器结构采用单压式。单压式灭弧室分闸时靠动触头带动压气活塞，产生瞬时压缩气体吹弧，所以又称为压气式断路器。单压式六氟化硫断路器一般带有压气活塞，所以要求的操动功率较大，常需采用气动或液压操动机构。

以上两种气吹灭弧方式因为结构复杂，主要应用在高压断路器中。低压家用断路器还是以机械灭弧，栅片灭弧为主。

机械灭弧就是简单的断开灭弧，一般闸刀开关就是这种灭弧方式。

栅片灭弧，其基本原理是利用金属栅片产生的感应磁场形成电磁动力(磁吹弧力)，将电弧吸入灭弧室，然后分割成若干小段，利用交流电的“过零”及电弧的“近阴极效应”达到快速熄灭电弧的目的。另外灭弧栅还有降温、散热、通风等功能。家用小型断路器通常采用这种灭弧方式。

以上两种灭弧方式的开断能力很低，电弧直接暴漏在空气中，不具备防爆性能，为了保证防爆性能往往把断路器进行密封。

近年来有关六氟化硫灭弧相关专利如下：

专利号为：2017200150309的名为《一种六氟化硫灭弧室结构》专利。此专利提供一种六氟化硫灭弧室结构，包括筒形的气密壳体，气密壳体上、下端筒口密封盖合连接有静、动端盖板，气密壳体内充入有六氟化硫气体，静端盖板上设有静端导电块，静端导电块下端静端导电杆伸入气密壳体内并连接有静端触头，动端盖板中竖向滑动安装有动端导电杆，动端导电杆上端穿入气密壳体内并连接有动端触头，气密壳体两对称侧分别设有多个气孔，气密壳体外套有罩住各个气孔的气室，气室内充入有六氟化硫气体，气室一侧安装有抽气泵，抽气泵进气口与气密壳体一侧的多个气孔连接，气室另一侧安装有送气泵，送气泵的出气口与气密壳体另一侧的多个气孔连接。

此专利气吹灭弧是靠抽气泵和送气泵实现的，无法实现灭弧室的微型化。

专利号为：2019110561927的名为《一种自能旋弧复合式六氟化硫灭弧室》专利。此专利提供一种自能旋弧复合式六氟化硫灭弧室，包括灭弧筒、线圈、引弧板、绝缘筒、引弧筒和连接件；所述引弧板嵌入灭弧筒内，引弧板的中部设置通孔，通孔内设置第一铜钨环；所述绝缘筒为绝缘材质，其一端与灭弧筒的端部固定，另一端内侧设置环形的凸起部；所述引弧筒套设在绝缘筒内且与凸起部固定；所述引弧筒的底部设置与第一铜钨环平行的第二铜钨环；所述连接件设置在绝缘筒的侧面，其下端与引弧筒相接；所述线圈缠绕在灭弧筒和绝缘筒的外表面，其一端与灭弧筒焊接，另一端与连接件连接。

此专利利用线圈产生的磁场使电弧旋转消耗电弧能量，以及依靠电弧自身热量膨胀灭弧的，没有强制气吹灭弧能力。

(三)实用新型内容

针对以上不足，本实用新型由动触头把灭弧腔分成上下两部分，上部很小，只需要保证常态绝缘间隙距离。动触头静触头触点是中间凸起部分，电弧在此形成，动触头中间是喷孔。断路时上部膨胀推动动触头下移，随后在喷孔处形成冷却气流，对电弧进行冷却从而达到快速灭弧的目的。

本实用新型的目的是这样实现的：

灭弧基座内设置有多个灭弧腔，每个灭弧腔内由静触头，动触头，复位弹簧，弹簧座组成灭弧单元。每个灭弧单元由导线串联，以此增加灭弧速度，减少单个灭弧腔长度。

灭弧腔内静触头，动触头之间依靠隔离环隔离，隔离间隙保证在常态下绝缘，在电路切断时能够形成电弧导通。动触头中间有喷气孔，依靠复位弹簧支撑与静触头保持电弧导通间隙。动触头在灭弧室中把灭弧室分割成上下两部分。电路断开时，上灭弧室电弧把绝缘气体加热，气体膨胀，上灭弧室气压增大，推动动触头向下移动，上下灭弧室气体压力平衡。随着动触头，静触头之间间隙增大，电弧能量减弱，上灭弧室气压减小。动触头回程的同时，下灭弧室中的冷却气体通过动触头喷孔对电弧进行冷却，致使电弧熄灭，从而达到迅速熄灭电弧的目的。以上过程在多个灭弧腔中进行，使得灭弧速度得以倍速。

(四)附图说明

本实用新型的具体结构由以下的实施方式及其附图给出：

附图1是本实用新型的常态剖视图。附图2是本实用新型的灭弧状态剖视图。

其中(1)断路器静触头连接板、(2)灭弧基座、(201)隔离环、(202)上灭弧室、(203)下灭弧室、 (3)静触头、(4)动触头、(401)动触头喷孔、(402)动触头凹环、(5)复位弹簧、(6)弹簧座、(7) 导线、(8)断路器动触头连接板、(9)电弧、(10)冷却气流。

(五)具体实施方式

按照附图及附图说明安装：

断路器静触头连接板(1)、灭弧基座(2)、静触头(3)、动触头(4)、复位弹簧(5)、弹簧座(6)、导线(7)、断路器动触头连接板(8)。参照附图1：灭弧基座(2)内设置有2个灭弧腔，这2个灭弧腔由导线(7)连接。灭弧基座(2)是绝缘体，各个灭弧腔内由静触头(3)，动触头(4)，复位弹簧(5)，弹簧座(6)及灭弧腔组成灭弧单元。灭弧单元为密封单元，由静触头(3)以及弹簧座(6)密封灭弧腔。动触头(4)可以在灭弧腔内上下滑动。灭弧腔内设置有隔离环(201)，隔离动触头(4)和静触头(3)。由动触头(4)分割灭弧腔形成上灭弧室(202)和下灭弧室(203)。静触头(3)由断路器静触头连接板 (1)与断路器静触头联通。静触头(3)的下部凸起为引弧点。动触头(4)中间凸起为引弧点，在动触头(4)中心开有喇叭形动触头喷孔(401)上面有动触头凹环(402)组成上灭弧室的一部分。动触头(4) 镶嵌在复位弹簧(5)上，复位弹簧(5)下部插在弹簧座(6)上，动触头(4)复位弹簧(5)以及弹簧座(6)是导体，联通电弧电流。断路器动触头连接板(8)连接着灭弧腔的弹簧座(6)和断路器动触头。参照附图2：动触头(4)由电弧(9)热量促使上灭弧室(202)内气体膨胀驱动，向下移动，复位弹簧(5) 被压缩，电弧(9)被拉长，电弧能量减弱，上灭弧室(202)压强减少与下灭弧室(203)形成压力差，从而在动触头喷孔(401)内形成冷却气流(10)加速吹灭电弧(9)。以上附图只是为了叙述方便，标识断路器静触头连接板(1)，断路器动触头连接板(8)，其实这两个连接板可以互换。附图给出灭弧腔的两级串联，其实可以单级使用，也可以三级，四级等多级设置。本实用新型不限于应用在家用断路器以及空气断路器，六氟化硫断路器，也可应用在油断路器中。上灭弧室(202)、下灭弧室(203)中的介质可以是空气，六氟化硫等气体，也可以是绝缘气体和绝缘油等气体和液体介质。

本实用新型的工作过程如下：

1.由静触头(3)，动触头(4)，复位弹簧(5)，弹簧座(6)及灭弧腔组成灭弧单元。

2.当断路器切断电流时，静触头(3)，动触头(4)之间产生高电动势，引发电弧(9)。

3.电弧(9)的热量使上灭弧室(202)的介质膨胀，推动动触头(4)压缩复位弹簧(5)以及下灭弧室(203)。

4.电弧(9)因为距离拉长而能量减弱，从而热量降低，上灭弧室(202)压强减少，与下灭弧室(203)形成压力差，因此在动触头喷孔(401)内形成冷却气流(10)加速吹灭电弧(9)。

5.以上过程在两个灭弧单元内同时进行，使得灭弧速度倍速。

6.电弧(9)熄灭后，上灭弧室(202)下灭弧室(203)内气体冷却，气体压强由于动触头喷孔(401)的流体导通而相等，动触头(4)在复位弹簧(5)的推动下恢复到初始位置，等待下一次灭弧。

本实用新型和现有灭弧器相比具有以下特点：

1.灭弧器是气吹灭弧，与自熄灭弧相比，可以熄灭较大断路电流。

2.灭弧器内没有动力元件，可以做成微型灭弧器，因而可以在微型断路器及家用断路器上使用。

3.灭弧单元串联使用，使得灭弧时间很短。

4.灭弧单元内只有静触头(3)、动触头(4)，复位弹簧(5)以及弹簧座(6)，结构简单，可靠性高。

5.各部件所用材料都是一般材料，使用一般的加工精度就可以完成，经济性好。

Claims (6)

1.一种断路器气吹灭弧器，其特征是该气吹灭弧器有：

断路器静触头连接板(1)、灭弧基座(2)、隔离环(201)、上灭弧室(202)、下灭弧室(203)、静触头(3)、动触头(4)、动触头喷孔(401)、动触头凹环(402)、复位弹簧(5)、弹簧座(6)、导线(7)、断路器动触头连接板(8)；

灭弧基座(2)内设置有2个灭弧腔，这2个灭弧腔由导线(7)串联；

灭弧基座(2)是绝缘体；

各个灭弧腔内由静触头(3)，动触头(4)，复位弹簧(5)，弹簧座(6)及灭弧腔组成灭弧单元；

灭弧单元为密封单元，由静触头(3)以及弹簧座(6)密封灭弧腔；

动触头(4)可以在灭弧腔内上下滑动；

灭弧腔内设置有隔离环(201)，隔离动触头(4)和静触头(3)，由动触头(4)分割灭弧腔形成上灭弧室(202)和下灭弧室(203)；

静触头(3)由断路器静触头连接板(1)与断路器静触头联通，静触头(3)的下部凸起为引弧点，动触头(4)中间凸起为引弧点，在动触头(4)中心开有喇叭形动触头喷孔(401)上面有动触头凹环(402)组成上灭弧室的一部分；

动触头(4)镶嵌在复位弹簧(5)上，复位弹簧(5)下部插在弹簧座(6)上，动触头(4)复位弹簧(5)以及弹簧座(6)是导体，联通电弧电流；

断路器动触头连接板(8)连接着灭弧腔的弹簧座(6)和断路器动触头。

2.根据权利要求1所述的气吹灭弧器，其特征在于：灭弧基座(2)内设置有1个灭弧腔。

3.根据权利要求1所述的气吹灭弧器，其特征在于：灭弧基座(2)内设置有3个及以上个灭弧腔，这些灭弧腔由导线串联。

4.根据权利要求1所述的气吹灭弧器，其特征在于：上灭弧室(202)、下灭弧室(203)中的介质是空气。

5.根据权利要求1所述的气吹灭弧器，其特征在于：上灭弧室(202)、下灭弧室(203)中的介质是六氟化硫。

6.根据权利要求1所述的气吹灭弧器，其特征在于：上灭弧室(202)、下灭弧室(203)中的介质是绝缘气体和绝缘油。

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