CN107452572B - 断路器灭弧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器灭弧装置，由灭弧室、跑弧道、位于灭弧室内的灭弧栅片组构成，所述灭弧栅片组包括若干灭弧栅片；所述跑弧道位于呈U形的第一引弧板和呈弧形的第二引弧板之间，所述第一引弧板的一端伸展到灭弧栅片组，其另一端伸展到断路器的静触头；所述第二引弧板的一端伸展到灭弧栅片组，其另一端朝向断路器的动触头延伸且与断路器的动触头的运动轨迹的部位相对应；位于灭弧栅片组中间的灭弧栅片朝跑弧道方向延伸形成触脚，所述触脚将靠近灭弧栅片组的跑弧道分隔成第一跑弧道和第二跑弧道共两部分。该灭弧装置可以缩短灭弧时间并提高断路器在短路大电流下的生存能力。

Description

断路器灭弧装置

技术领域

本发明涉及一种用于断路器上的灭弧装置，属于断路器技术领域。

背景技术

小型断路器的灭弧装置通常由连接动静触头对与灭弧室的跑弧道、灭弧栅片组和排气道组成。如图1所示，通常情况下跑弧道5由呈U形的第一引弧板1和呈弧形的第二引弧板2围成，第一引弧板1的一端伸展到灭弧栅片组3，另一端伸展到断路器的静触头11；第二引弧板2的一端伸展到灭弧栅片组3，另一端朝向断路器的动触头12延伸且与断路器的动触头12的运动轨迹的部位相对应。这样，在电路产生短路的情况下，短路电弧首先在静触头11和动触头12之间产生，随后在U型电流路径（与第一引弧板的形状相对应）产生的电磁力作用下往跑弧道5方向移动，电弧转移到跑弧道5后，在电磁力（如前所述，电磁力主要由通过U形的第一引弧板1的电流产生）和高温气压的作用下被加速并进入灭弧栅片组3内燃烧降温熄灭，这是小型断路器灭弧装置的基本工作过程。需要说明的是，图1中箭头即为电流的路径，从断路器的一个接线柱经动静触头对流向另外一个接线柱。

但是现有的灭弧装置往往容易产生以下两个缺陷：1、电弧无法顺利进入灭弧栅片组3，在跑弧道末段喇叭口21处持续燃烧直至把第一、第二引弧板1、2燃烧殆尽，从而使断路器损毁；2、电弧进入灭弧栅片组3后继续移动至栅片组末端22产生背后击穿现象，而背后击穿导致电弧持续燃烧，短路能量无法被抑制，断路器产生失效。这两种情况是现有断路器的主要短路失效模式，其实质就是短路电弧没有得到及时熄灭，燃弧时间太长超过断路器的极限而使断路器失效。

发明内容

本发明要解决技术问题是：提供一种可以缩短灭弧时间并提高断路器在短路大电流下的生存能力的灭弧装置。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种断路器灭弧装置，由灭弧室、跑弧道、位于灭弧室内的灭弧栅片组构成，所述灭弧栅片组包括若干灭弧栅片；所述跑弧道位于呈U形的第一引弧板和呈弧形的第二引弧板之间，所述第一引弧板的一端伸展到灭弧栅片组，其另一端伸展到断路器的静触头；所述第二引弧板的一端伸展到灭弧栅片组，其另一端朝向断路器的动触头延伸且与断路器的动触头的运动轨迹的部位相对应；位于灭弧栅片组中间的灭弧栅片朝跑弧道方向延伸形成触脚，所述触脚将靠近灭弧栅片组的跑弧道分隔成第一跑弧道和第二跑弧道共两部分；当动静触头对产生的电弧移动至跑弧道时，所述电弧被触脚分隔成两段后分别进入到第一、第二跑弧道中。

申请人发现，短路电流在跑弧道末端喇叭口处持续燃烧无法进入灭弧栅片组是因为电弧移动至此处时被突然急剧拉长，电弧电阻急剧增加、电磁力急剧减小导致电弧无法继续前行并产生回退，如此反复直至引弧板烧毁。为了解决这个问题，本发明在灭弧栅片组中的一片灭弧栅片设计了一个朝跑弧道方向延伸的触脚，并把这个带触脚的栅片至于栅片组的中间位置，这样此栅片的触脚就大致位于跑弧道喇叭口的中间位置。当短路电弧移动至喇叭口时，触脚把电弧分成两段，从而缩短了电弧的弧长，这样两段电弧的电阻均减小，两段电弧在各自的跑弧道形成了强磁场，保证了在电弧移动至喇叭口时使得驱动电弧运动的电磁力得到维持不被减弱，因此每段电弧均在这个强磁场的作用下继续分别移动进入灭弧栅片组的不同灭弧栅片进行灭弧，避免了引弧板烧毁。

上述技术方案的进一步改进是：所述触脚远离灭弧栅片组的一端向回弯折延伸形成朝第二引弧板方向凸起的月牙形折弯部，所述折弯部远离跑弧道的一端与触脚、设有触脚的灭弧栅片均不接触。通常情况下，电磁力主要由U形的第一引弧板产生，本发明在触脚的作用下电弧分成两段，但位于触脚与第二引弧板之间的电弧由于距离第一引弧板较远，电磁力的强度可能无法保证，从而使得电弧很可能无法进入于触脚与第二引弧板之间，进而无法充分利用灭弧栅片组，造成浪费。因此，本发明将所述触脚远离灭弧栅片组的一端向回弯折延伸形成朝第二引弧板方向凸起的月牙形折弯部，这样就在折弯部形成一个小的U形引弧板（电弧会形成沿该小U形板路径流动的电流，并产生相应的电磁力），可以增加位于触脚与第二引弧板之间的电磁力，将部分电弧引向设有触脚的灭弧栅片附近，从而更充分地利用灭弧栅片。

优选的，除了设有触脚的灭弧栅片外，灭弧栅片朝向跑弧道的一端均设有第一V形槽口；所述折弯部远离跑弧道的一端位于第一V形槽口的槽底位置并靠近设有触脚的灭弧栅片的侧面。这样电弧在第一V型槽口内产生的电磁场将帮助电弧拉入到灭弧栅片组内，而将所述折弯部远离跑弧道的一端延伸至第一V形槽口的槽底也是充分基于利用灭弧栅片的目的。

在现有技术中，背后击穿是最常见的失效模式之一，所谓背后击穿就是电弧进入灭弧栅片组后，被栅片组分割的电弧移动至灭弧栅片组背面重新连成一个或若干个电弧，电弧在灭弧栅片组背后连成一体后电弧电压下降，电弧能量难以得到抑制，电弧难以被冷却熄灭。现有技术容易产生背后击穿的原因有多种，但是其中一个很重要的原因就是现有的灭弧栅片设计无法使电弧停留在栅片组内。为了避免背后击穿，上述技术方案的进一步改进是：所述灭弧栅片设有多个通孔，相邻两个灭弧栅片上的通孔的位置交错设置。通过在灭弧栅片上设置若干个小孔，并且相邻栅片上的小孔位置错开，由于电弧的边缘效应（尖端放电效应使得电弧喜欢停留在导电体的边缘或其他有尖角的地方）容易停留在栅片间的小孔间燃烧，又由于相邻栅片的小孔是错开的，这无形中就把电弧拉长了（电弧长度大于栅片间距），电弧拉长后维持电弧的电压提高，电弧更容易被熄灭。所以栅片间错开的小孔不但能使电弧停滞在灭弧栅片组内，还能拉长电弧长度加快灭弧速度。

上述技术方案的进一步改进是：所述灭弧栅片远离跑弧道的一端均设有第二V形槽口。这样若电弧在灭弧栅片组背后连成一体，电弧在第二V型槽口内产生的电磁场将把电弧再次拉回到灭弧栅片组内。

通过上述改进，本发明使得短路电弧能顺利进入灭弧栅片组并停留在灭弧栅片组内，实现电弧进得去、停得住、拉得回，从而提升了小型断路器特别是大规格小型断路器的短路电流分断能力，提升了断路器性能的可靠性，保障了电网的用电安全。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是现有技术中断路器灭弧装置的结构示意图。

图2是本发明实施例的结构示意图。

图3是图2中不设触脚的灭弧栅片的示意图。

图4是图2中设有触脚的灭弧栅片的示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例的断路器灭弧装置，如图2所示，由灭弧室6、跑弧道5、位于灭弧室6内的灭弧栅片组3构成，灭弧栅片组3的背后设有排气道4，跑弧道5位于断路器的动静触头对和灭弧室之间，用于将电弧引入至灭弧栅片组3内，灭弧栅片组3包括若干灭弧栅片。

跑弧道5位于呈U形的第一引弧板1和呈弧形的第二引弧板2之间，第一引弧板1的一端伸展到灭弧栅片组3，其另一端伸展到断路器的静触头11；第二引弧板2的一端伸展到灭弧栅片组3，其另一端朝向断路器的动触头12延伸且与断路器的动触头12的运动轨迹的部位相对应；位于灭弧栅片组3中间的灭弧栅片朝跑弧道5方向延伸形成触脚31，触脚31位于跑弧道5喇叭口的中间位置，触脚31将靠近灭弧栅片组3的跑弧道5分隔成第一跑弧道51和第二跑弧道52共两部分。当动静触头对产生的电弧移动至跑弧道5时，电弧被触脚31分隔成两段后分别进入到第一、第二跑弧道51、52中。此时，触脚31把电弧分成两段，从而缩短了电弧的弧长，这样两段电弧的电阻均减小，两段电弧在各自的跑弧道5形成了强磁场，保证了在电弧移动至跑弧道喇叭口时使得驱动电弧运动的电磁力得到维持不被减弱，因此每段电弧均在这个强磁场的作用下继续分别移动进入灭弧栅片组3的不同灭弧栅片进行灭弧，避免了引弧板烧毁。

如图1所示，本实施例中电流从断路器的一个接线柱71沿箭头方向流向另一个接线柱72。

本实施例还可以作以下改进：1）如图2和图4所示，触脚31远离灭弧栅片组3的一端向回弯折延伸形成朝第二引弧板2方向凸起的月牙形折弯部32，折弯部32远离跑弧道5的一端与触脚31、设有触脚31的灭弧栅片均不接触。在触脚31的作用下电弧分成两段，但位于触脚31与第二引弧板2之间的电弧因为远离第一引弧板，因此电磁力下降使得不能进入设有触脚31的灭弧栅片与第二引弧板2之间的灭弧栅片内，从而无法充分利用灭弧栅片组。本实施例中月牙形折弯部32的电流方向如图2中箭头所示，折弯部32相当于一个小的U形引弧板，折弯部32的电流产生相应的电磁力，可以将部分电弧引向设有触脚31的灭弧栅片附近，防止电弧不能进入设有触脚的灭弧栅片与其邻近的灭弧栅片之间的空间，从而更充分地利用灭弧栅片组3。

进一步的，如图3和图4所示，除了设有触脚31的灭弧栅片外，灭弧栅片朝向跑弧道6的一端均设有第一V形槽口91；折弯部32远离跑弧道5的一端延伸至第一V形槽口91的槽底位置并靠近设有触脚的灭弧栅片的侧面。这样电弧在第一V型槽口91内产生的电磁场将帮助电弧拉入到灭弧栅片组3内，而将折弯部32远离跑弧道5的一端延伸至第一V形槽口91的槽底也是充分基于利用灭弧栅片的目的。

3）为了防止背后击穿，如图3和图4所示，灭弧栅片设有多个通孔8，相邻两个灭弧栅片上的通孔8的位置交错设置。栅片间错开的通孔8不但能使电弧停滞在灭弧栅片组内，还能拉长电弧长度加快灭弧速度。

4）灭弧栅片远离跑弧道的一端均设有第二V形槽口92。这样若电弧在灭弧栅片组3背后连成一体，电弧在第二V型槽口92内产生的电磁场将把电弧再次拉回到灭弧栅片组3内。

本发明不局限于上述实施例，本发明的上述各个实施例的技术方案彼此可以交叉组合形成新的技术方案，另外凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种断路器灭弧装置，由灭弧室、跑弧道、位于灭弧室内的灭弧栅片组构成，所述灭弧栅片组包括若干灭弧栅片；所述跑弧道位于呈U形的第一引弧板和呈弧形的第二引弧板之间，所述第一引弧板的一端伸展到灭弧栅片组，其另一端伸展到断路器的静触头；所述第二引弧板的一端伸展到灭弧栅片组，其另一端朝向断路器的动触头延伸且与断路器的动触头的运动轨迹的部位相对应；其特征在于：位于灭弧栅片组中间的灭弧栅片朝跑弧道方向延伸形成触脚，所述触脚将靠近灭弧栅片组的跑弧道分隔成第一跑弧道和第二跑弧道共两部分；当动静触头对产生的电弧移动至跑弧道时，所述电弧被触脚分隔成两段后分别进入到第一、第二跑弧道中；所述触脚远离灭弧栅片组的一端向回弯折延伸形成朝第二引弧板方向凸起的月牙形折弯部，所述折弯部远离跑弧道的一端与触脚、设有触脚的灭弧栅片均不接触。

2.根据权利要求1所述的断路器灭弧装置，其特征在于：除了设有触脚的灭弧栅片外，灭弧栅片朝向跑弧道的一端均设有第一V形槽口；所述折弯部远离跑弧道的一端位于第一V形槽口的槽底位置并靠近设有触脚的灭弧栅片的侧面。

3.根据权利要求1或2所述的断路器灭弧装置，其特征在于：所述灭弧栅片设有多个通孔，相邻两个灭弧栅片上的通孔的位置交错设置。

4.根据权利要求1或2所述的断路器灭弧装置，其特征在于：所述灭弧栅片远离跑弧道的一端均设有第二V形槽口。