CN103794424B - 一种直流断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流断路器，包括静触头(1)、动触头(2)、静引弧道(3)、动引弧道(4)、和灭弧室，其特征在于：所述灭弧室内设置有多个灭弧栅片(9)，灭弧栅片(9)由金属栅片(5)和绝缘栅片(6)组合而成，各灭弧栅片(9)之间设置有绝缘支撑体(7)。通过将绝缘栅片加工成带有绝缘支撑结构式的，在电弧燃烧时达到抑制栅片形变的作用。

Description

一种直流断路器

技术领域

本发明涉及电力领域，特别涉及一种直流断路器。

背景技术

直流供电系统与人们日常生活的联系越来越紧密，目前我国城市无轨电车、地铁、冶炼、化工、轧材、船电、矿山等许多重要行业中均采用了直流供电系统。直流供电系统具有线路造价低、容量大、有功损耗小、调节迅速、运行可靠等优点。其中，直流断路器是直流供电系统安全运行的保证，具有可靠切断直流回路故障电流的保护功能。随着我国经济迅速发展以及工业交通部门逐步的现代化，对直流供电系统容量的要求越来越大，同时对安全可靠性的要求也越来越严格。由此对系统中起保护和控制作用的直流断路器的性能提出了更高的要求。

直流开断的首要任务是熄灭电弧。由于直流电路不存在自然过零点，目前在中低压直流系统中多采用增大电弧电压的方法来熄灭电弧，具体的灭弧方案常采用栅片切割电弧来实现。

对于大容量中压开断，直流电弧进入灭弧室后，被栅片切割成若干短弧，进而进行熄灭电弧。由于大容量直流开断的电弧能量巨大，导致灭弧室的体积相对较大。所以灭弧栅片尺寸大、跨度长，在电弧燃烧至熄灭的过程中，由电弧造成的栅片两侧气压差很大，金属栅片上的电动力也很大。然而，面对栅片两侧巨大的气压力和电动力，若像普通空气断路器采用单纯的侧面固定槽会造成栅片变形，进而影响气流通道，阻碍电弧运动，严重时甚至栅片断裂，脱落，影响熄弧过程，造成开断失败。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足或缺陷，本发明的目的在于提供一种直流断路器，其可以抑制栅片形变，保证熄弧过程中栅片间距在安全范围内，从而保证电弧运动通道通畅，进而安全熄灭电弧。

一种直流断路器，包括静触头1、动触头2、静引弧道3、动引弧道4、灭弧栅片9和灭弧室，其特征在于：

所述静引弧道3位于静触头1与灭弧栅片9之间；所述动引弧道4位于动触头2与灭弧栅片9之间；

所述静引弧道3和动引弧道4用于将电弧引导至灭弧栅片9处；

所述灭弧室内设置有多个灭弧栅片9，灭弧栅片9由金属栅片5和绝缘栅片6组合而成，各灭弧栅片9之间设置有绝缘支撑体7。

可选的，所述绝缘支撑体7设置于所述绝缘栅片6上。

可选的，所述设置于绝缘栅片6上的绝缘支撑体的数目为正整数。

可选的，所述绝缘支撑体7的长度等于灭弧栅片9之间的间距。

本发明，通过把绝缘栅片加工成带有支撑结构式的，在电弧进入灭弧室后，由于栅片间支撑装置的存在使栅片间产生支撑力，在熄灭电弧时可保证栅片间距在安全范围之内，从而保证电弧运动通道畅通，安全熄灭电弧。

附图说明

图1为本发明直流断路器的主视示意图；

图2为本发明直流断路器的侧视示意图；

图3为灭弧过程中灭弧栅片受力分析图；

图4为灭弧过程中灭弧栅片所受电动力示意图；

图5为本发明灭弧栅片的结构示意图；

图6为本发明所述绝缘栅片的结构示意图；

图7为本发明金属栅片的结构示意图；

图8、9为本发明所涉及的另两种灭弧栅片结构示意图。

附图中所用标记为静触头1、动触头2、静引弧道3、动引弧道4、金属栅片5、绝缘栅片6、绝缘支撑结构7、电弧8、灭弧栅片9。

具体实施方式

下面结合附图，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如附图1、2所示，本发明的直流断路器包括静触头1、动触头2、静引弧道3、动引弧道4、和灭弧室。在动、静触头与灭弧栅片间的引弧道，用于将电弧引导至灭弧栅片处。所述灭弧室内设置有多个灭弧栅片9，每个灭弧栅片9包括金属栅片5、绝缘栅片6，灭弧栅片9之间设置有绝缘支撑体7，绝缘支撑体7可以设置于绝缘栅片6上。绝缘支撑体7采用耐电弧烧蚀的绝缘材料，例如可以选用陶瓷等。其绝缘支撑体7的长度等于灭弧栅片9之间的间距。

本发明通过在绝缘栅片6上设置支撑体7从而达到抑制灭弧栅片形变的目的。具体的灭弧过程为：静触头1与静引弧道3为等势体，动触头2与动引弧道4为等势体，当动触头2与静触头1分离时，两触头间将产生电弧。设电流由静触头1流向动触头2，则触头间的感应磁场的方向为垂直于纸面向里，电弧将受到向上的安培力。随即电弧在气压与磁场的作用下进入灭弧室，电弧被金属栅片5分割成若干短弧。灭弧室的金属栅片5在电弧燃烧至熄灭过程中受气体压力、电动力等力的作用。绝缘栅片6在电弧燃烧至熄灭过程中受气体压力等力的作用。如图3所示，为灭弧室灭弧栅片9两侧所受气体压力示意图。当电弧进入灭弧室以后，灭弧栅片9区域A由电弧产生的压力F1远大于区域B产生的压力F2，从而在灭弧栅片9上产生巨大压力差。如图4所示为灭弧时灭弧栅片9上电流i的流向示意图，从而根据毕奥-沙伐尔定律可得垂直于栅片的电动力。在电动力的作用下，在熄弧过程中，灭弧栅片9受到巨大的力的作用将会导致栅片形变，影响气流通道，阻碍电弧运动，严重时甚至导致栅片断裂，脱落，影响熄弧过程，造成开断失败。针对此问题，在本发明中，当电弧进入灭弧室后，由于灭弧栅片9间存在绝缘支撑体7，这样加强了灭弧栅片9的结构强度，绝缘支撑体7的存在会抑制栅片的形变。从而保证气流通道畅通，保证电弧运动顺畅，安全熄灭电弧，使开断过程快速顺利完成。

请参阅图5、图6、图7，本发明灭弧栅片9由绝缘栅片6和金属栅片5组合而成，绝缘栅片6上设置有多个绝缘支撑体7，图5中的绝缘支撑体7为圆柱体，绝缘支撑体为4个，两行两列。绝缘支撑体7可以固设于绝缘栅片6上，这样在灭弧栅片的安装过程中可以不用单独安装绝缘支撑体7，方便灭弧栅片9的安装。

本发明的灭弧栅片的结构还可以如图8、9所示，其中图8中的灭弧栅片上设置有6个绝缘支撑体，圆柱形绝缘支撑体两行三列设置，图9为立方体形绝缘支撑柱中间开孔形两行两列设置。

本领域技术人员应当明了，本发明中的绝缘支撑体的形状和数目并非限于上述实施例中所给出的形式，绝缘支撑体的形状还可以是长方形、圆台形等，或以上形状的组合使用等，绝缘支撑体的数目可以为任意正整数，本发明并非意在限制绝缘支撑体的形状和数目，只要绝缘支持体能实现灭弧栅片间的绝缘与支撑作用即可。

以上所示，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

以上对本发明所提供的断路器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种直流断路器，包括静触头(1)、动触头(2)、静引弧道(3)、动引弧道(4)、灭弧栅片(9)和灭弧室，其特征在于：

所述静引弧道(3)位于静触头(1)与灭弧栅片(9)之间；所述动引弧道(4)位于动触头(2)与灭弧栅片(9)之间；

所述静引弧道(3)和动引弧道(4)用于将电弧引导至灭弧栅片(9)处；

所述灭弧室内设置有多个灭弧栅片(9)，每一片灭弧栅片(9)均由金属栅片(5)和绝缘栅片(6)组合而成，各灭弧栅片(9)之间设置有绝缘支撑体(7)；

所述绝缘支撑体(7)设置于所述绝缘栅片(6)上。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述设置于绝缘栅片(6)上的绝缘支撑体的数目为正整数。

3.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述绝缘支撑体(7)的长度等于灭弧栅片(9)之间的间距。