CN107342198B - 一种具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器 - Google Patents

Abstract

一种具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，构成中包括外壳、静触头、动触头和绝缘灭弧装置，所述绝缘灭弧装置包括磁轭、支撑座、扭簧、衔铁和没有前壁的绝缘屏蔽罩，所述磁轭固定在静触头上；所述支撑座固定在磁轭的下部；所述绝缘屏蔽罩的顶板与动、静触头之间的间隙相对应，绝缘屏蔽罩的两个侧壁通过贯穿扭簧的转轴与支撑座转动连接；所述扭簧的一端挂在绝缘屏蔽罩的侧壁上，另一端压在支撑座上；所述衔铁固定在绝缘屏蔽罩的后壁上。本发明的绝缘屏蔽罩可在断路器分断短路电流时迅速将静触头罩住，使动、静触头之间的电弧熄灭，这样就缩短了电弧能量的放大时间，实现了断路器的短飞弧或无飞弧，从而大大提高了断路器分断短路电流的能力。

Description

一种具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器

技术领域

本发明涉及一种具有强短路电流分断能力的塑壳断路器，属于开关技术领域。

背景技术

塑料外壳式断路器(MCCB)是工业与民用低压配电设备中的重要电器元件，多用作低压配电***保护的支路开关。其中短路故障保护是其最重要的功能，由于短路故障时线路的短路电流非常大，断路器在分断短路电流时其动、静触头之间会产生能量很大的等离子体电弧，只有通过预设的灭弧部件才能快速地将电弧熄灭，断路器才能完成分断短路电流的任务。

目前，国内外MCCB均采用灭弧室技术对分断短路电流时所产生的高温高压电弧进行冷却和熄灭，这种技术的灭弧原理是：分断短路电流时，待动、静触头之间产生电弧并拉长到一定长度、能量相应放大后，采用磁场电动力或其它方式驱动高能电弧进入灭弧室，使其在灭弧室内金属栅片的冷却作用下熄灭。这种方法的灭弧效果受到诸如灭弧室材料、触头开断速度、触头开距、触头材料等因素的影响，特别是对于单断点结构的断路器，其分断短路电流的能力比较差，一般不超过交流400V，50kA，且直流短路电流由于没有过零过程更不易分断。

随着电网的建设和发展及人们对电网可靠性要求的提高，客观上需要一种新的灭弧方案，以大幅提高MCCB分断短路电流的能力。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，以提高短路电流的分断能力。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，包括外壳、静触头、动触头、脱扣机构和灭弧室，构成中还包括绝缘灭弧装置，所述绝缘灭弧装置包括磁轭、支撑座、扭簧、衔铁和没有前壁的绝缘屏蔽罩，所述磁轭固定在断路器的静触头上并位于动、静触头接触面的下方；所述支撑座固定在静触头上并位于磁轭的下部；所述绝缘屏蔽罩与动、静触头之间的间隙相对应，绝缘屏蔽罩通过贯穿扭簧中心孔的转轴与支撑座转动连接；所述扭簧的一端压在绝缘屏蔽罩上，另一端压在支撑座上的固定销上；所述衔铁固定在绝缘屏蔽罩上并与磁轭相对应。

上述具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，所述绝缘屏蔽罩为半封闭结构，由顶板、两个侧壁和后壁连接在一起构成，前端开口，所述绝缘屏蔽罩的顶板与动、静触头之间的间隙相对应，所述衔铁固定在绝缘屏蔽罩的后壁上并与磁轭相对应。

上述具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，所述转轴的轴线与动、静触头接触面的中垂线垂直相交。

上述具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，所述绝缘屏蔽罩的后壁上设有通风孔。

上述具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，所述磁轭与静触头之间设有绝缘垫板。

上述具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，所述扭簧和转轴均设置两个，它们对称安装在支撑座的两侧。

上述具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，所述外壳内还设有灭弧室和磁保护脱扣器。

上述具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，所述绝缘屏蔽罩与衔铁通过螺钉固定为一体。

本发明增设了绝缘屏蔽罩，绝缘屏蔽罩可在断路器分断短路电流的瞬间迅速动作、***动触头与静触头之间，使动、静触头之间刚刚产生的电弧熄灭或者减少，这样就缩短了电弧能量的放大时间，减少了电弧能量的集聚，实现了断路器的短飞弧或无飞弧。本发明采取了两级灭弧，经过初期绝缘屏蔽罩辅助灭弧后的电弧会被引入灭弧室继续后续的灭弧操作，从而大大提高了断路器的灭弧能力，也大大提高了断路器分断短路电流的能力。

附图说明

图1是本发明的合闸状态示意图；

图2是本发明的触头斥开时的状态示意图；

图3是本发明的分闸状态示意图；

图4是绝缘灭弧装置的结构示意图；

图5是C-C剖视图；

图6是支撑座的结构示意图；

图7是绝缘屏蔽罩和衔铁的结构示意图。

图中各标号清单为：1、静触头；2、动触头；3、绝缘屏蔽罩；3-1、衔铁；4、磁轭；5、支撑座；5-1、转轴；5-2、固定销；6、扭簧；7、螺钉；8、绝缘垫板；9、手柄；10、磁保护脱扣器；10-1、脱扣机构；11、灭弧室；12、外壳；A、销轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明是在原有MCCB的静触头部位安装一个由电磁力驱动的绝缘灭弧装置，在短路故障出现的瞬间，断路器动、静触头尚未完全打开的电弧停滞阶段(能量尚未放大)，动、静触头被电动斥力斥开的同时，将绝缘屏蔽罩罩在断路器的静触头上。采用绝缘屏蔽方式熄灭电弧，从而大幅提高了断路器分断短路电流的能力。

参看图1～图7，本发明主要包括安装在工程塑料外壳12内的静触头1、动触头2、磁保护脱扣器10、脱扣机构10-1、绝缘灭弧装置、灭弧室11以及手柄9。其中，绝缘灭弧装置包括设置在静触头1部位的绝缘屏蔽罩3、衔铁3-1、磁轭4、支撑座5、转轴5-1、固定销5-2、扭簧6和绝缘垫板8。

绝缘屏蔽罩3与衔铁3-1为一组合体，正常情况下，绝缘屏蔽罩3与衔铁3-1的组合体在扭簧6的作用下顺时针转到打开状态(图1位置)，绝缘屏蔽罩3在动、静触头接触处的右方，绝缘屏蔽罩3可以在外力作用下克服扭簧6的弹力以支撑座5上的转轴5-1为轴向左摆动。在线路出现短路故障电流时，由于静触头1与动触头2电流方向相反，因此产生电动斥力将静触头1与动触头2快速斥开(动触头2以销轴A为轴向上摆动)，同时磁轭4被电磁场磁化后对衔铁3-1产生很大的吸力，绝缘屏蔽罩3与衔铁3-1的组合体克服扭簧6的弹力以转轴5-1为轴逆时针转动，绝缘屏蔽罩3的顶板在动、静触头被电动斥力斥开的同时迅速***动、静触头之间(图2位置)，起到迅速绝缘屏蔽灭弧的作用，与此同时，MCCB的磁保护脱扣器10推动其开关脱扣机构10-1动作，开关的动触头2与静触头1完全打开，完成MCCB的短路分断过程。之后由于短路电流被切断，强电磁场消失，绝缘屏蔽罩3在扭簧6的弹力作用下回复原位(图3位置)。

静触头1和动触头2之间采用转动铰链式斥力结构。静触头1的金属条至少包含一段与动触头相平行的平直段，静触头1平直段和动触头2中的电流方向相反，静触头1平直段的长度大于等于动触头和静触头中流过短路电流时产生使动、静触头相斥开的斥力所需要的长度。绝缘垫板8防止电流直接从下端磁轭4短接流入。当故障发生时，方向相反的短路电流流过静触头平直段和动触头时，在静触头1和动触头2之间产生电动斥力，使得动触头2以销轴A为轴顺时针方向转动斥开。

本发明在绝缘屏蔽罩的后壁上设有通风孔，目的是在保证隔绝动静触头之间电弧的同时，尽量减少绝缘屏蔽罩运动中的阻力。各通风孔的总面积占后壁总面积的30％-50％。绝缘屏蔽罩的壁厚为2-5毫米。在绝缘屏蔽罩的侧壁下部和后壁下部靠近灭弧室的方向开有通孔，以引导电弧通向灭弧室。

绝缘屏蔽罩3采用高强度、耐高温的工程塑料材料。可保证产品标准规定的有效分断短路电流的次数(最多3次)。

改进并减小灭弧室11容量设计，用于冷却熄灭残余电弧；手柄9安装于外壳12上端，用于正常合分闸操作。

绝缘灭弧装置与灭弧室11形成两级灭弧装置，绝缘灭弧装置在动、静触头尚未完全打开时灭弧，而灭弧室11则是在动、静触头完全打开后有良好的熄灭残余电弧作用。

由于MCCB采用以上技术方案，可取得如下的技术进步：

1能够大幅提高产品分断短路电流的能力；

2.可以达到交、直流通用的目的；

3.在分断故障短路电流时，可限制电弧能量的进一步扩大，从而可实现产品的短飞弧或无飞弧。

Claims (7)

1.一种具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，其特征是，所述断路器设有外壳、静触头、动触头、磁保护脱扣器(10)、脱扣机构(10-1)、灭弧室(11)、以及安装在外壳(12)内的绝缘灭弧装置，在静触头部位安装一个由电磁力驱动的绝缘灭弧装置，在短路故障出现的瞬间，断路器动、静触头尚未完全打开的电弧停滞阶段，能量尚未放大，动、静触头被电动斥力斥开的同时，将绝缘屏蔽罩罩在断路器的静触头上，采用绝缘屏蔽方式熄灭电弧；所述绝缘灭弧装置包括磁轭(4)、支撑座(5)、扭簧(6)、衔铁(3-1)和没有前壁的绝缘屏蔽罩(3)，所述磁轭(4)固定在静触头(1)上并位于动、静触头接触面的下方；所述支撑座(5)固定在静触头(1)上并位于磁轭(4)的下部；所述绝缘屏蔽罩(3)与动、静触头之间的间隙相对应，绝缘屏蔽罩(3)通过贯穿扭簧(6)中心孔的转轴(5-1)与支撑座(5)转动连接；所述扭簧(6)的一端挂在绝缘屏蔽罩(3)上，另一端压在支撑座(5)上的固定销(5-2)上；所述衔铁(3-1)固定在绝缘屏蔽罩(3)上并与磁轭(4)相对应。

2.根据权利要求1所述的具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，其特征是，所述绝缘屏蔽罩(3)为半封闭结构，由顶板、两个侧壁和后壁连接在一起构成，前端开口，所述绝缘屏蔽罩的顶板与动、静触头之间的间隙相对应，所述衔铁(3-1)固定在绝缘屏蔽罩(3)的后壁上并与磁轭(4)相对应。

3.根据权利要求2所述的具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，其特征是，所述转轴(5-1)的轴线与动、静触头接触面的中垂线垂直相交。

4.根据权利要求3所述的具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，其特征是，所述磁轭(4)与静触头(1)之间设有绝缘垫板(8)。

5.根据权利要求4所述的具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，其特征是，所述绝缘屏蔽罩(3)的后壁上设有通风孔。

6.根据权利要求5所述的具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，其特征是，所述扭簧(6)和转轴(5-1)均设置两个，它们对称安装在支撑座(5)的两侧。

7.根据权利要求6所述的具有强大分断短路电流能力的塑壳断路器，其特征是，所述绝缘屏蔽罩(3)与衔铁(3-1)通过螺钉固定为一体。

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