CN2909506Y - 一种带产气材料的框架断路器灭弧室 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于框架断路器的灭弧室，包括由塑料板制作的壳架、壳架内部沿触头运动方向均匀排列有由多片金属灭弧栅片组成的栅片堆，栅片堆的下方分别有动触头和静触头。栅片堆靠动触头的一边有L型的金属引弧板，L型引弧板前端、靠静触头第一片栅片处、灭弧室栅片堆入口处的两个侧壁内侧分别放置有产气绝缘材料薄片组，薄片组由两片绝缘片组成，分别放置于引弧板、栅片和栅片堆入口处的左右两侧。通过产气绝缘材料薄片的产气对电弧形成很大的气吹力，以驱动电弧进入灭弧栅片。加强电弧的去电离作用，降低电弧在灭弧栅片前端区域发生重击穿的几率，提高引弧板端头附近和静触头与栅片之间区域的介质恢复强度和框架断路器的电气寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种断路器灭弧室，特别是一种带产气材料的框架断路器灭弧室。
背景技术
框架断路器是一种容量较大的低压断路器，用于工业用低压电力系统中，通常用于变压器400V侧出线总开关、母线联络开关或大容量馈线开关和大型电动机控制开关等。在这些系统中，框架断路器能够确保各种使用者所要求的额定负载下的接通和断开、在任何异常状态自动断开电路(例如过载和短路)，以及通过将动、静触头分离来使负载完全与电源隔离。
框架断路器分断电流(额定、过载或者短路电流)的关键功能是通过所述断路器在断路器的灭弧室单元提供的。在所述断路器分断电流的过程中，机构动作从而带动动、静触头分离，加在动、静触头之间的电压导致空气介质放电从而形成电弧，产生的电弧会与周围的环境发生复杂的能量与物质交换关系。电弧在燃烧过程一方面电弧燃烧导致灭弧室空气的温度急剧升高从而加速空气的电离；另一方面，电弧在灭弧室中受到磁吹效应和流体动力学效应的推动，依靠金属灭弧栅片强化电弧的去电离效果。在上述两方面作用下，当电流过零后，在动、静触头之间形成一定的介质强度，并进行介质恢复和电压恢复两个暂态过程，电弧熄灭或者重燃取决于介质恢复过程是否强于电压恢复过程。
传统的框架断路器通过磁吹力驱动电弧运动，促使其进入灭弧栅片。当电流过零瞬间，依靠每一栅片阴极处形成的鞘层，获得初始介质恢复强度，然后随着间隙的冷却，进一步提高了介质恢复强度，从而电弧不再重燃而熄弧。
传统的采用磁吹驱动电弧的方式存在不足之处，具体表现为：电弧在灭弧栅片前面的区域燃烧的过程中，导致该区域存在大量的导电粒子，当电弧进入栅片燃烧后，由于该区域的温度仍很高，存在一定的导电粒子，因此电弧在该区域发生重击穿的几率很大，电弧很容易从栅片区域退出转而继续在栅片前的区域燃烧；另一方面随着栅片数量的增加，电弧在运动过程中所受到的阻力也随之增加，因此电弧很难在磁吹力的作用下顺利的进入栅片；此外，电弧燃烧产生的大量热量不能有效的传递或者转换为其它形式，从而降低了灭弧室的去电离效果。
发明内容
针对上述背景技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的是提供一种新的带产气材料的框架断路器灭弧室。该灭弧室在传统的框架断路器内放置了产气绝缘材料薄片，通过产气绝缘材料薄片的产气，低压框架断路器可以获得比采用传统灭弧室更高的开断性能和电气寿命。
为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：
一种用于低压框架断路器的灭弧室，包括由塑料板制作的壳架，壳架内部沿触头运动方向均匀排列有由多片金属灭弧栅片组成的栅片堆，栅片堆的一边有L型的金属引弧板，栅片堆的下方分别有动触头和静触头。其特征在于，在靠近静触头一端的第一片金属灭弧栅片的前表面，设置有第一产气绝缘材料薄片组；在栅片堆入口端头灭弧室两个侧壁内侧还分别放置有第二产气绝缘材料薄片组。在L型引弧板前端，面向栅片的内表面，放置有第三产气绝缘材料薄片组。
所述的第一产气绝缘材料薄片、第二产气绝缘材料薄片和第三产气材料薄片的厚度为接近或略小于栅片厚度。
上述的绝缘材料薄片可联合放置或者独立放置。
第一产气材料薄片组的特征在于，在靠近静触头的第一片灭弧栅片表面的两侧放置了尺寸相同的两片产气材料薄片，放置位置为靠近静触头的一面，产气绝缘材料薄片的宽度占灭弧栅片宽度的10～20％，长度为金属灭弧栅片长度的三分之二。
第二产气材料薄片组的特征在于，在栅片堆入口端头的灭弧室两个侧壁内侧表面放置有尺寸相同的两片产气绝缘材料薄片，产气绝缘材料薄片的长度略小于栅片堆的长度，宽度不超过从灭弧室侧壁下沿到栅片堆入口端头之间的宽度。
第三产气材料薄片组的特征在于，在L型金属引弧板的前端，面向栅片的表面两侧放置有尺寸相同的两片产气绝缘材料薄片，每片气绝缘材料薄片的宽度占金属引弧板宽度的10～20％，长度为金属引弧板入口L型端头弯曲部分的总长度。
产气绝缘材料薄片选择尼龙6/6或聚甲醛或三聚氰胺，其厚度接近或略小于灭弧室栅片厚度。
本发明的框架断路器的灭弧室，由于设置了产气绝缘材料薄片，通过产气绝缘材料薄片的产气对电弧形成很大的气吹力，以驱动电弧进入灭弧栅片。产气绝缘材料薄片的产气还可以冷却电弧，从而加强电弧的去电离作用，降低电弧在灭弧栅片前端区域发生重击穿的几率，提高引弧板端头附近和静触头与栅片之间区域的介质恢复强度和框架断路器的电气寿命。
附图说明
图1为本实用新型的框架断路器触头灭弧室结构图；
图2为产气绝缘薄片安装示意图；其中图a和图b分别为不同形式的安装；
图3为在合成回路中对2000A的DW45型框架断路器采用传统灭弧室(图a)和本发明的灭弧室(图b)进行25kA的开断波形的对比图。
图中的符号分别表示：1、塑料板制作的壳架，2、灭弧栅片堆、3、一个L型的金属引弧板，4、第一产气绝缘材料薄片组，5、第二产气绝缘材料薄片组，6、第三产气绝缘材料薄片组，7、静触头，8、动触头。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的用于低压框架断路器的灭弧室，包括一塑料板制作的壳架1，壳架1内部沿触头运动方向均匀排列有由多片金属灭弧栅片组成的栅片堆2，栅片堆2的一边有L型的金属引弧板3，栅片堆2的下方分别有静触头7和动触头8；在靠近静触头7一端的第一片金属灭弧栅片的前面，设置有第一产气绝缘材料薄片组4；在灭弧室栅片堆2入口处端头的两个侧壁内侧还分别放置有第二产气绝缘材料薄片组5；在金属引弧板的前端放置第三产气绝缘材料薄片组6。每个绝缘薄片组由左右两片产气材料片组成，分别放置于栅片、引弧板和灭弧室器壁的两边。
在开断过程中，产气绝缘材料产气，能够大幅度提高框架断路器灭弧室的气压，高压气体通过灭弧室顶部的出气口方向以很快的速度流出，从而对电弧形成很大的气吹力，以驱动电弧进入灭弧栅片。该灭弧室通过产气材料产气从灭弧室吸收大量的热量，从而降低灭弧室的温度，冷却电弧，从而加强电流过零后电弧的去电离作用。
通过产气材料冷却和去电离作用，可以减少电弧对框架断路器灭弧系统(尤其是动静触头)的烧损，从而提高框架断路器的电气寿命。
图2a所示，在靠近静触头的第一片灭弧栅片表面的两侧放置了尺寸相同的两片产气材料薄片组成的薄片组4，放置位置为靠近静触头的一面，每片气绝缘材料薄片的宽度占金属引金属弧板宽度的10～20％，长度为金属灭弧栅片长度的三分之二。
在燃弧过程中，产气绝缘材料的产气可以加强静触头与栅片之间区域的冷却和去电离作用，从而提高该区域的介质恢复强度，有利于电弧的过零熄灭。
图2a所示，在灭弧室栅片堆2入口处灭弧室的两个侧壁内侧表面放置有尺寸相同的两片产气绝缘材料薄片组成的薄片组5，产气绝缘材料薄片的长度均略小于栅片堆的长度，宽度不超过从侧壁下沿到栅片组之间的宽度。
在燃弧过程中，产气材料产气可以吸收该区域的大量的热量，增强该区域的去电离。在开断较大短路电流时，电弧进入栅片燃烧后，对该部分的冷却与去电离作用可以防止电弧在该区域发生重击穿；在开断额定电流时，由于磁吹力较小，电弧主要集中在栅片前的区域燃烧，对该区域的冷却与去电离作用可以提高断路器的电气寿命。
图2b所示，在引弧板3的前端头两侧放置了尺寸相同的两片产气绝缘材料薄片组成的薄片组6，产气材料放置在金属引弧板3面向栅片的内表面，每片气绝缘材料薄片的宽度占金属引弧板宽度的10～20％，长度为金属引弧板入前端弯曲部分的总长度。
当电弧弧根在引弧板上移动时，该产气材料产气可以冷却该位置的电弧的弧柱与弧根，加强去电离作用，从而提高该区域的介质恢复强度，有利于电弧的过零熄灭以及电气寿命的提高。
上述产气绝缘材料薄片选择尼龙6/6(聚酰胺)或POM(聚甲醛)或三聚氰胺制备。其厚度接近或略小于灭弧室栅片厚度。
图3为采用本发明的灭弧室和传统灭弧室在合成回路中对额定电流为2000A的DW45型框架断路器进行25kA短路试验的开断电流与电弧电压波形，试验采用熔丝引弧。从试验结果看，传统灭弧室在电流过零后，发生重燃(图a)，而本发明的灭弧室，则在电流过零后，电弧熄灭(图b)。试验对比可以看出，使用本发明的用于框架断路器的灭弧室，可以提高框架断路器的开断性能。
Claims (9)
1.一种用于低压框架断路器的灭弧室，包括由塑料板制作的壳架，壳架内部沿触头运动方向均匀排列有由多片金属灭弧栅片组成的栅片堆，栅片堆的下方分别有动触头和静触头，栅片堆靠动触头的一边有L型的金属引弧板；其特征在于，在靠近静触头一端的第一片金属灭弧栅片的前面设置有第一产气绝缘材料薄片组；在灭弧室栅片堆入口处的两个侧壁内侧放置有第二产气绝缘材料薄片组；在L型引弧板前端放置有第三产气绝缘材料薄片组。
2.如权利要求1所述的用于低压框架断路器的灭弧室，其特征在于，所述的第一产气绝缘材料薄片组、第二产气绝缘材料薄片组和第三产气材料薄片组由两片绝缘薄片组成，分别放置于引弧板、栅片和栅片堆入口处的左右两侧。
3.如权利要求2所述的用于低压框架断路器的灭弧室，其特征在于，所述的产气绝缘材料薄片选择尼龙6/6或聚甲醛或三聚氰胺，其厚度接近或略小于灭弧室栅片厚度。
4.一种用于低压框架断路器的灭弧室，包括由塑料板制作的壳架，壳架内部沿触头运动方向均匀排列有由多片金属灭弧栅片组成的栅片堆，栅片堆的下方分别有动触头和静触头，栅片堆的一边有L型的金属引弧板；其特征在于，在靠近动触头的第一片灭弧栅片表面的两侧放置了尺寸相同的两片产气绝缘材料薄片，放置位置为靠近静触头的一面，每片薄片的宽度是栅片宽度的10～20％，长度为金属灭弧栅片长度的三分之二。
5.如权利要求4所述的用于低压框架断路器的灭弧室，其特征在于，所述的产气绝缘材料薄片选择尼龙6/6或聚甲醛或三聚氰胺，其厚度接近或略小于灭弧室栅片厚度。
6.一种用于低压框架断路器的灭弧室，包括由塑料板制作的壳架，壳架内部沿触头运动方向均匀排列有由多片金属灭弧栅片组成的栅片堆，栅片堆的下方分别有动触头和静触头，栅片堆的一边有L型的金属引弧板。其特征在于，在灭弧室栅片堆入口端头的两个侧壁内侧表面放置有尺寸相同的两片产气绝缘材料薄片，产气绝缘材料薄片的长度略小于栅片堆的长度，宽度不超过从侧壁下沿到栅片堆之间的宽度。
7.如权利要求6所述的用于低压框架断路器的灭弧室，其特征在于，所述的产气绝缘材料薄片选择尼龙6/6或聚甲醛或三聚氰胺，其厚度接近或略小于灭弧室栅片厚度。
8.一种用于低压框架断路器的灭弧室，包括由塑料板制作的壳架，壳架内部沿触头运动方向均匀排列有由多片金属灭弧栅片组成的栅片堆，栅片堆的下方分别有动触头和静触头，栅片堆的一边有L型的金属引弧板。其特征在于，引弧板的前端，面向栅片的表面两侧放置有尺寸相同的两片产气材料薄片，长度为L型引弧板前端弯曲部分长度，宽度为引弧板宽度的10～20％。
9.如权利要求8所述的用于低压框架断路器的灭弧室，其特征在于，所述的产气绝缘材料薄片选择尼龙6/6或聚甲醛或三聚氰胺，其厚度接近或略小于灭弧室栅片厚度。
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Assignee: Changshu Switchgear Manufacturing Co., Ltd. (Former Changshu Switchgear Factory) Assignor: Xi'an Jiaotong University Contract record no.: 2013610000020 Denomination of utility model: Frame circuit breaker arc-chutes with gas production material Granted publication date: 20070606 License type: Common License Record date: 20130423 Assignee: Shanghai Liangxin Electrical Co., Ltd. Assignor: Xi'an Jiaotong University Contract record no.: 2013610000026 Denomination of utility model: Frame circuit breaker arc-chutes with gas production material Granted publication date: 20070606 License type: Common License Record date: 20130425 |
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Granted publication date: 20070606 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |