CN219842947U - 用于断路器的灭弧室和断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于断路器的灭弧室和断路器。用于断路器的灭弧室包括：背衬结构；一对侧壁，安装在所述背衬结构的相对两侧并与所述背衬结构一起围设出灭弧空间；多个灭弧栅片，彼此间隔地安装在所述灭弧空间中；引弧片，位于所述灭弧空间的一侧并朝向所述灭弧空间的相对另一侧延伸且覆盖至少部分灭弧栅片，所述引弧片形成有通向所述灭弧空间的开口。根据本方案提供的灭弧室能实现快速灭弧，使得断路器具有较强的分断能力，可以大幅度节省成本并压缩断路器的安装空间。

Description

用于断路器的灭弧室和断路器

技术领域

本实用新型涉及电力设备中的开关装置，尤其涉及用于断路器的灭弧室和断路器。

背景技术

断路器(Circuit Breaker，简称CB)，广泛使用于工业生产和日常生活中，可以在新能源领域和电力系统中正常和非正常运行时接通或分断回路电路，有效的保护好回路中的电气设施。

近年来，我国以风电、光伏发电为代表的新能源发展成效显著，装机规模稳居全球首位，发电量占比稳步提升。但随之而来的对低压电器的分断能力越来越高，尤其在风能中对断路器的分断电压的要求更高，已经从当初的AC690V上升到AC1140V和AC1500V。为了应对如此高的分断电压要求，行业内对改进灭弧室的结构从而提高断路器本身的分断能力存在一定的需求。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种至少能解决上述部分技术问题的灭弧室。

本实用新型还旨在提供一种应用上述改进的灭弧室的断路器。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于断路器的灭弧室，包括：背衬结构；一对侧壁，安装在所述背衬结构的相对两侧并与所述背衬结构一起围设出灭弧空间；多个灭弧栅片，彼此间隔地安装在所述灭弧空间中；引弧片，位于所述灭弧空间的一侧并朝向所述灭弧空间的相对另一侧延伸且覆盖至少部分灭弧栅片，所述引弧片形成有通向所述灭弧空间的开口。

根据本方案提供的灭弧室适于安装在断路器中进行高效引弧和快速灭弧。引弧片在断路器中将面向动触头，在动触头与静触头分开而产生电弧时，引弧片的通向灭弧空间的开口使得电弧能够迅速且容易地被引向灭弧栅片进行灭弧。经过灭弧栅片灭弧后，残余的电弧将进一步被引向背衬结构。灭弧片从引弧空间的一侧向另一侧延伸，也有助于将电弧引向灭弧栅片实现电弧快速熄灭。

在一些实施例中，所述引弧片包括：第一区段，在所述灭弧空间的一侧安装在所述一对侧壁之间，所述开口形成于所述第一区段；第二区段，成角度地连接至所述第一区段并朝向所述灭弧空间的相对另一侧延伸。

根据本实施例提供的灭弧室，引弧片的第一区段可以沿大致平行于灭弧栅片的方向延伸，而引弧片的第二区段可以从灭弧空间的一侧向另一侧延伸并覆盖一部分灭弧栅片。一部分电弧可以沿第一区段的开口进入灭弧空间，并且由于有第二区段的遮挡而不会从灭弧空间逸出，而另一部分电弧可以沿第二区段在灭弧空间中前进，两部分电弧最终顺利经过灭弧栅片进行灭弧。

在一些实施例中，所述灭弧栅片在周向上包括面向所述一对侧壁的两个第一侧面以及连接两个第一侧面之间的两个第二侧面，其中背向所述背衬结构的一个第二侧面包括：连接所述两个第一侧面中的一个第一侧面的第一平面段；连接所述两个第一侧面中的另一个第一侧面的第二平面段；连接在所述第一平面段和所述第二平面段之间的内凹的曲面段。

根据本实施例提供的灭弧室，灭弧栅片的背向背衬结构的第二侧面即为灭弧栅片的相对靠近动触头的侧面。通过灭弧栅片的该第二侧面的设计，该侧面将更加的接近动触头，减少动触头与灭弧栅片之间的距离，有助于快速引导电弧和灭弧。

在一些实施例中，所述内凹的曲面段偏离所述两个第一侧面之间的中心线而靠近其中一个第一侧面，且所述多个灭弧栅片中，紧邻的两个灭弧栅片的所述曲面段彼此颠倒布置。

在一些实施例中，所述背衬结构形成有将所述灭弧空间与所述灭弧室外部相连通的弯折的排气通道。在断路器中，伴随着动触头与静触头的分离而产生的电弧，还会产生大量气体，这些气体随着电弧在灭弧空间中前进并通过排气通道排出。同时，在大部分的电弧被灭弧栅片熄灭之后，残余的电弧将被引入并容留在背衬结构的排气通道中。

在一些实施例中，所述排气通道具有位于所述灭弧空间的远离所述引弧片的一侧的进口以及位于所述灭弧空间的靠近所述引弧片的一侧的出口。电弧将在行经几乎整个灭弧空间并由多个灭弧栅片进行灭弧后，进入排气通道，并由排气通道容留和熄灭最终残余的少量电弧，防止其逸出灭弧室。

在一些实施例中，所述背衬结构包括：背板，具有通孔；第一板，在所述背板的面向所述灭弧空间的一侧连接至所述背板，所述第一板在靠近所述引弧片的一侧具有与所述通孔相连通的第一孔；第二板，连接至所述第一板并在远离所述引弧片的一侧具有第二孔；衬层，被夹在所述第一板与所述第二板之间并构造成具有允许气体通过但容留电弧的多孔结构。

本方案提供了优选的背衬结构，多层的背衬结构能够有效提高灭弧室的灭弧能力。

在一些实施例中，所述衬层由铁丝网形成。铁丝网能够有效容留并熄灭残余电弧，同时铁丝网的多孔结构又不会妨碍气体排出灭弧室。

在一些实施例中，所述灭弧室还包括一对产气结构，所述产气结构包括靠近所述引弧片的扁平构型的第一部段和远离所述引弧片的带有多个平行的齿的第二部段，所述产气结构安装至所述侧壁，而所述多个灭弧栅片各自穿设在所述产气结构中并抵压所述产气结构。产气结构在灭弧空间中布置在灭弧栅片的相对两侧，能够产生气体以使电弧更容易进入灭弧空间。产气结构产生的气体也可以经背衬结构的排气通道排出。本方案通过改善灭弧室的结构，增加了产气材料，并重新设计气流走道，从而提高断路器自身的分断能力，满足分断要求。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种断路器，包括：触头机构，包括静触头和动触头；灭弧室，为前述的灭弧室，其中所述灭弧室连接至所述静触头且所述引弧片面向所述动触头。

本实用新型的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例，其中：

图1是根据本实用新型的实施例的灭弧室的示意图；

图2是根据本实用新型的实施例的灭弧室的引弧片的示意图；

图3是根据本实用新型的实施例的灭弧室的灭弧栅片的示意图；

图4是根据本实用新型的实施例的灭弧室省去引弧片和侧壁的示意图；

图5是根据本实用新型的实施例的灭弧室的产气结构的示意图；

图6是根据本实用新型的实施例的灭弧室的背衬结构的示意图；

图7是图6的背衬结构的另一个角度的示意图。

附图标记说明：

1、灭弧室；2、侧壁；3、引弧片；31、第一区段；311、第一部

分；312、第二部分；32、第二区段；33、开口；34、凸起；4、

灭弧栅片；41、第一侧面；42、第二侧面；421、第一平面段；4

22、第二平面段；423、折弯段；424、曲面段；43、凸起；5、产

气结构；51、安装口；52、第一部段；53、第二部段；531、斜面

段；54、齿；55、凸起；56、产气结构的一侧；6、背衬结构；6

1、第一板；611、第一孔；62、第二板；621、第二孔；63、衬层；

64、背板；641、通孔；7、灭弧空间

具体实施方式

现参考附图，详细说明本实用新型所公开的灭弧室和应用该灭弧室的断路器的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本实用新型的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本实用新型的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。

本实用新型中所使用的术语“第一”、“第一个”、“第二”、“第二个”及其类似术语，在本实用新型中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。

电气系统中，断路器作为开关元件用于正常电路的分断与闭合，以及电路短路或超负荷时的安全分断。断路器通常包括外壳、安装至外壳的触头机构、操作结构以及脱扣机构等。在断路器的触头机构中，当动触头与静触头分断时会产生电弧。如果电弧不能被迅速熄灭，将会导致触头机构磨损，对断路器甚至整个电路产生极大的危害。为了能够实现快速引弧和灭弧，本实用新型提出了一种应用于断路器中的灭弧室。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的灭弧室。如图所示，灭弧室1包括背衬结构6和安装至背衬结构6的相对两侧的两个侧壁2，并且背衬结构6与这两个侧壁2共同围设出了灭弧空间7。多个金属灭弧栅片4安装在灭弧空间7中，用于与电弧进行反应以灭弧。在灭弧空间7的一侧，引弧片3安装在两个侧壁2之间，用于将在动触头与静触头之间产生的电弧迅速引入到灭弧空间7中并防止其外逸。

图2示例性地示出了引弧片3的构型。如图所示，引弧片3为薄片状，包括第一区段31和成角度与第一区段31连接的第二区段32。第一区段31与第二区段32之间的角度可以是90度甚至更大。第一区段31在相对两侧分别设有凸起34，而侧壁2具有相应的开口以容纳凸起34，由此将引弧片3安装在两个侧壁2之间。引弧片3的第一区段31可以大致平行于灭弧栅片4安装。第一区段31可以构造成具有基本上与灭弧空间7的横向宽度一致的宽度的第一部分311和相比于第一部分311在宽度上缩窄的第二部分312，其中该第二部分312从第一部分311延伸出并与第二区段32成角度地连接。第一部分311的横向宽度可以与第二区段32的横向宽度基本一致。

在断路器中，引弧片3朝向动触头安装。当动触头与静触头分开时，产生的电弧在引弧片3的引导下进入灭弧空间7。为了将电弧迅速引入灭弧空间7，在第一区段311的第二部分312形成有开口33。借助于该开口33，电弧可以很容易前进并穿过引弧片3进入灭弧空间7与灭弧栅片4接触，实现高效引弧和快速灭弧。图中示出了三角形的开口33，但是本领域技术人员将理解，开口可以采用任何合适的形状，例如方形、圆形、椭圆形等。

如图1所示，引弧片3的第二区段32从灭弧空间7的靠近动触头的一侧向相对的另一侧延伸并覆盖一部分的灭弧栅片4。第二区段32可以有效防止经开口33进入灭弧空间7的电弧逸出，使电弧最大限度地与灭弧栅片4接触并反应。此外，未穿过开口33的一部分电弧也可以沿着第二区段32的延伸方向经过灭弧空间7并与未被第二区段32覆盖的灭弧栅片4接触，从而被熄灭。这样可以提高灭弧效率以及灭弧栅片4的利用率，同时可以减少电弧与侧壁2的接触以及对侧壁2的尤其是靠近动触头一侧的烧蚀。

多个灭弧栅片4安装在由背衬结构6和两个侧壁2围出的灭弧空间7中。这些灭弧栅片4从灭弧空间7的靠近动触头的一侧向相对的另一侧顺次间隔布置。传统的灭弧栅片4的设计会导致其朝向动触头延伸的长度过短，产生的磁力不足以将电弧推入灭弧空间7中。为此，本实用新型对灭弧栅片4的构型进行了设计。图3示例性地示出了根据本实用新型的灭弧栅片4。

如图所示，灭弧栅片4包括上下两个端面和围绕这两个端面的周向连接在它们之间的周面，该周面包括相对的两个第一侧面41和相对且连接在两个第一侧面41之间的两个第二侧面42。两个第一侧面41各自面对一个侧壁2，而其中一个第二侧面42面对背衬结构6，另一个第二侧面42面对动触头。每个第一侧面41形成有凸起43，而侧壁2具有相应的开口用于容纳这些凸起43，由此将灭弧栅片4安装在侧壁2上。

在面对动触头的第二侧面42中，如图3所示，第一平面段421连接至其中一个第一侧面41并可以基本上与相对的另一个第二侧面42平行，而第二平面段422连接至另一个第一侧面42，并可以基本上与相对的另一个第二侧面42平行，或者可以朝着该相对的另一个第二侧面42稍微内凹。第一平面段421连接朝向相对的第二侧面42内凹的折弯段423，该折弯段423可以是平面段，也可以带有一定的弧度。在折弯段423与第二平面段422之间连接有曲面段424。该曲面段424可以从第二平面段422以较为缓和的弧度延伸，之后形成大概S构型并连接至折弯段423。这种构型的灭弧栅片4可以缩短与动触头之间的距离，从而产生足够的磁力将电弧引入灭弧空间7。

在所示出的实施例中，曲面段424相对于两个第一侧面41之间的中心线更加靠近其中一个第二侧面42，由此在灭弧栅片4中偏置。而多个灭弧栅片4中，上下紧邻的两个灭弧栅片4的曲面段424可以是彼此对置(或者说相对于两个第一侧面41之间的中心线镜像)的。

虽然图中示出了特定构型的灭弧栅片4，但是本领域技术人员将理解，灭弧栅片4，尤其是面对动触头的一侧构型可以适当改变，只要其与动触头之间的距离能够产生足以将电弧推入灭弧空间中的磁力即可。

当动触头与静触头分离时，除了会产生电弧，还会伴随地产生大量气体，这些气体需要从灭弧室中排出。为此，本实用新型的背衬结构6设计为多层结构，并在多层结构中形成将灭弧空间7与灭弧室1外部相连通的折弯的排气通道。该排气通道在能够排出气体的同时，还起到容留和熄灭残余电弧的作用，防止电弧从灭弧室中经排气通道逸出。

图6至图7从两个角度示出了根据本实用新型的实施例的背衬结构6，其中图6示出了背衬结构从灭弧室内部看过去的示意图，而图7示出了背衬结构从灭弧室外部看过去的示意图。

背衬结构6包括相叠置的背板64、第一板61、衬层63和第二板62。背板64形成有通孔641。第一板61安装至背板64的面向灭弧空间7的一侧，并在第一板61的靠近引弧片3的一侧形成有与背板64的通孔641对准的第一孔611。第二板62安装至第一板61的面向灭弧空间7的一侧，并在第二板62的远离引弧片3的一侧形成有第二孔621，从而第一孔611的位置与第二孔621的位置相互错开。衬层63形成有允许气体通过但将容留电弧的多孔结构。衬层63被夹在第一板61与第二板62之间。由此，夹带着气体的残余电弧从第二孔621(进口)进入背衬结构6的排气通道，在到达衬层63的多孔结构，此时气体可以继续前进并经过第一板61的第一孔611，最终从背板64的通孔641(出口)排出，而残余电弧与衬层63反应并被熄灭，防止电弧从灭弧室逸出。

衬层63可以选择任何能够灭弧的多孔材料，例如铁丝网或其他经编织的金属网。

为了进一步将电弧引入灭弧空间7，根据本实用新型的实施例，在灭弧室1中还布置有产气结构5。如图4和图5所示，一对产气结构5在灭弧栅片4的相对两侧布置，且每个产气结构5安装至相应侧的侧壁2。产气结构5受电弧侵蚀后产生气体，增大灭弧室1内压力，其与外界气压之差形成灭弧室通过出口的气流，该气流有助于推动电弧向灭弧栅片4方向运动并进入灭弧栅片，也能对电弧进行对流冷却。

在所示出的实施例中，产气结构5包括较为扁平的第一部段52和相较于第一部段52在横向上宽度增加的第二部段53，其中第一部段52靠近引弧片3，而第二部段53远离引弧片3。第一部段52和第二部段53都形成有用于容纳灭弧栅片4的至少一个凸起43的安装口51，该安装口51为长条形，灭弧栅片4的凸起43可以沿长条形的安装口51滑动，以便于两者的组装。图中所示灭弧栅片4具有两个凸起43，其中远离背衬结构6的凸起43插入安装口51中并抵靠至安装口51的靠近背衬结构6的侧面，从而整体上压住产气结构5的靠近背衬结构的一侧56。灭弧栅片4的插入安装口51的凸起43在穿过该安装口51后插接在侧壁2的开口中，而灭弧栅片4的其他凸起43可以直接插接在侧壁2的开口中。而产气结构5自身也形成有凸起55(图中所示为两个)以插接在侧壁2的对应开口中，由此，产气结构5和灭弧栅片4安装在侧壁2上。

在产气结构5的第二部段53形成为梳子状，具体来说，第二部段53可以形成多个相互平行的齿54。齿54的位置可以对应于安装口51的下侧。另外，这些齿54中，最外侧的两个齿54朝向背衬结构6伸出的长度可以大于其他齿54伸出的长度。

根据本实用新型的灭弧室1，可以有效且快速地将电弧引入/推入灭弧空间7并与灭弧栅片4接触进行灭弧。即使经过灭弧栅片4后仍有少量电弧残余，也可以被背衬结构6所捕获并熄灭，降低电弧从灭弧室逸出的可能性。在快速灭弧的同时，产生的气体可以从灭弧室排出，不会对断路器产生影响。配设了这种灭弧室的断路器具有较强的分断能力，2P的断路器能达到4P断路器的分断效果，可以大幅度节省成本并压缩断路器的安装空间。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于断路器的灭弧室，其特征在于，包括：

背衬结构(6)；

一对侧壁(2)，安装在所述背衬结构(6)的相对两侧并与所述背衬结构(6)一起围设出灭弧空间(7)；

多个灭弧栅片(4)，彼此间隔地安装在所述灭弧空间(7)中；

引弧片(3)，位于所述灭弧空间(7)的一侧并朝向所述灭弧空间(7)的相对另一侧延伸且覆盖至少部分灭弧栅片(4)，所述引弧片(3)形成有通向所述灭弧空间(7)的开口(33)。

2.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述引弧片(3)包括：

第一区段(31)，在所述灭弧空间(7)的一侧安装在所述一对侧壁(2)之间，所述开口(33)形成于所述第一区段(31)；

第二区段(32)，成角度地连接至所述第一区段(31)并朝向所述灭弧空间(7)的相对另一侧延伸。

3.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述灭弧栅片(4)在周向上包括面向所述一对侧壁(2)的两个第一侧面(41)以及连接两个第一侧面(41)之间的两个第二侧面(42)，其中背向所述背衬结构(6)的一个第二侧面(42)包括：

连接所述两个第一侧面(41)中的一个第一侧面(41)的第一平面段(421)；

连接所述两个第一侧面(41)中的另一个第一侧面(41)的第二平面段(422)；

连接在所述第一平面段(421)和所述第二平面段(422)之间的内凹的曲面段(424)。

4.根据权利要求3所述的灭弧室，其特征在于，所述内凹的曲面段(424)偏离所述两个第一侧面(41)之间的中心线而靠近其中一个第一侧面(41)，且所述多个灭弧栅片(4)中，紧邻的两个灭弧栅片(4)的所述曲面段(424)彼此颠倒布置。

5.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述背衬结构(6)形成有将所述灭弧空间(7)与所述灭弧室外部相连通的弯折的排气通道。

6.根据权利要求5所述的灭弧室，其特征在于，所述排气通道具有位于所述灭弧空间(7)的远离所述引弧片(3)的一侧的进口以及位于所述灭弧空间(7)的靠近所述引弧片(3)的一侧的出口。

7.根据权利要求6所述的灭弧室，其特征在于，所述背衬结构(6)包括：

背板(64)，具有通孔(641)；

第一板(61)，在所述背板(64)的面向所述灭弧空间(7)的一侧连接至所述背板(64)，所述第一板(61)在靠近所述引弧片(3)的一侧具有与所述通孔(641)相连通的第一孔(611)；

第二板(62)，连接至所述第一板(61)并在远离所述引弧片(3)的一侧具有第二孔(621)；

衬层(63)，被夹在所述第一板(61)与所述第二板(62)之间并构造成具有允许气体通过但容留电弧的多孔结构。

8.根据权利要求7所述的灭弧室，其特征在于，所述衬层(63)由铁丝网形成。

9.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述灭弧室还包括一对产气结构(5)，所述产气结构(5)包括靠近所述引弧片(3)的扁平构型的第一部段(52)和远离所述引弧片(3)的带有多个平行的齿(54)的第二部段(53)，所述产气结构(5)安装至所述侧壁(2)，而所述多个灭弧栅片(4)各自穿设在所述产气结构(5)中并抵压所述产气结构(5)。

10.一种断路器，其特征在于，包括：

触头机构，包括静触头和动触头；

灭弧室(1)，为权利要求1至9中任一项所述的灭弧室，其中所述灭弧室(1)连接至所述静触头且所述引弧片(3)面向所述动触头。