一种中压直流断路器小电流电弧磁吹装置及其吹弧方法

摘要

本发明公开了一种中压直流断路器小电流电弧磁吹装置及其吹弧方法。采用V型灭弧室栅片，在灭弧室外壳与栅片平行的侧面安设加励磁线圈，励磁线圈外接小电流检测判断系统。在灭弧室外壳两侧上对应动静触头和跑弧道的区域分别各安设一片Y型增磁引铁。本装置可有效增强触头及跑弧道区域的磁场，对于使触头区域的小电流电弧快速进入栅片，并最终成功开断电弧，减小设备故障概率有显著作用。此外，本装置结构紧凑，合理利用可优化断路器空间布局，减小其体积。

说明书

技术领域

本发明设计一种应用于直流断路器的快速脱扣装置，特别涉及一种中压直流断路器小电流电弧磁吹装置及其吹弧方法。 

背景技术

随着现代化进程不断推进，直流供电系统与工业发展和民众的日常生活的联系愈发紧密，目前我国城市轨道交通、太阳能发电、冶炼、化工、船电、矿山等许多重要行业中均采用了直流供电系统。其中，直流断路器具有可靠切断直流回路故障电流的保护功能，是直流供电系统安全运行的保证。在我国经济迅速发展以及工业交通部门逐步的现代化的同时，对供电系统可靠性的要求也愈发严格，由此对其开断性能提出了越来越高的要求。 

当线路出现故障电流时，要求断路器在最短时间内将其开断。断路器动静触头分离后，触头间的电弧一方面靠触头的分离而被切向拉长(平行弧轴方向)，另一方面会因导电回路电流所产生的磁场而被法向拉长(垂直弧轴方向)。其中，后者法向拉长电弧不仅使电弧长度增加，还使电弧产生横向运动，并使电弧迅速进入栅片进行切割并冷却，最终使电弧迅速熄灭，是断路器能成功分断故障电流的重要因素。此外，当分断的电流值较大时，触头及跑弧道区域磁场强度较大，磁吹电弧作用明显，因此大电流电弧较容易开断。但当开断小电流电弧时，磁吹作用明显减弱，小电流电弧受到的横向磁场电动力过小， 导致电弧将不能迅速进入栅片进行冷却和切割，却停留在触头之间长时间持续燃烧，造成动静触头严重烧蚀，材料损耗，触头表面局部集中金属液滴飞溅，最终导致开断失败。因此，断路器的小电流电弧分断一直是开关电器行业研究的重点和难点。 

发明内容

本发明的目的在于：利用磁吹线圈，设计并提供一种能够应用于直流断路器，能有效增强触头区域电磁场强度，并成功分断小电流电弧的磁吹装置及其吹弧方法。 

一种中压直流断路器小电流电弧磁吹装置，包括灭弧室栅片、励磁线圈、连接在励磁线圈上的小电流检测判断系统、在励磁线圈中间安装的铁芯、平行地固定于铁芯两侧并夹紧铁芯的Y型增磁引铁、跑弧道、动触头和静触头；所述励磁线圈安装在灭弧室平行于灭弧室栅片的一侧；所述Y型增磁引铁紧贴灭弧室外壳侧壁安装，在Y型增磁引铁之间对称设置有跑弧道，跑弧道的下方设置有动触头和静触头。 

所述灭弧室栅片为V型排列，V型排列的灭弧室栅片靠近中间的开槽低，长度长；靠近两边的开槽高，长度短。 

所述励磁线圈中间安设有一个铁芯，励磁线圈通过电流导线连接到外加直流激励。

基于所述中压直流断路器小电流电弧磁吹装置的吹弧方法，灭弧室栅片为V型排列，中间靠近动静触头栅片的开槽低，靠近两边的 开槽逐渐变高。由于栅片的材料为铁，对电弧有吸引作用。这种开槽及排列方法能最大程度利用铁磁材料对电弧的吸引作用，有利于使小电流电弧尽快进入栅片。 

在开断电流的过程中，断路器动静触头分离后，小电流检测判断控制装系统将测量并判断触头间的电弧电流值；若达到或低于小电流设定值，小电流检测判断控制装系统会发出信号，使励磁线圈通电，因此会在线圈铁芯和增磁引铁中产生磁通；由于两片Y型增磁引铁平行地固定于励磁线圈中的铁芯两侧，并夹紧铁芯；且两片增磁引铁之间的空间对应于断路器触头和跑弧道的区域，故断路器触头和跑弧道的区域的磁场会因增磁引铁对磁路的引导而局部明显加强；因此开断小电流电弧时，电弧在该磁场中受到指向栅片方向的较大电动力，小电流电弧在该力的作用下横向运动，并迅速进入栅片进行切割并冷却，最终使电弧快速熄灭。 

本发明采用V型灭弧室栅片，在灭弧室外壳与栅片平行的侧面安设加励磁线圈，励磁线圈外接小电流检测判断系统。在灭弧室外壳两侧上对应动静触头和跑弧道的区域分别各安设一片Y型增磁引铁。本装置可有效增强触头及跑弧道区域的磁场，对于使触头区域的小电流电弧快速进入栅片，并最终成功开断电弧，减小设备故障概率有显著作用。此外，本装置结构紧凑，合理利用可优化断路器空间布局，减小其体积。 

附图说明

图1是一种中压直流断路器小电流电弧磁吹装置立体图； 

图2是一种中压直流断路器小电流电弧磁吹装置立体分解图； 

图3是一种中压直流断路器小电流电弧磁吹装置主视图； 

图4是一种中压直流断路器小电流电弧磁吹装置剖视图； 

其中：1为灭弧室栅片；2为励磁线圈；3为铁芯；4为Y型增磁引铁；5为跑弧道；6为动触头；7为静触头。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

参见附图，这种运用于直流断路器中的小电流电弧磁吹装置，包括小电流检测判断系统，励磁线圈，增磁引铁，直流断路器灭弧室栅片、动触头、静触头、跑弧道等。其中灭弧室栅片为V型排列，中间靠近动静触头栅片的开槽低，靠近两边的开槽逐渐变高。由于栅片的材料为铁，对电弧有吸引作用。这种开槽及排列方法能最大程度利用铁磁材料对电弧的吸引作用，有利于使小电流电弧尽快进入栅片。励磁线圈安装在灭弧室平行于栅片的一侧。励磁线圈中间安设有一个铁芯，励磁线圈由电流导线连接到外加直流激励，且直流激励受小电流检测判断控制系统控制。Y型增磁引铁平行地固定于励磁线圈中的铁芯两侧，安装在灭弧室垂直与于栅片的两侧对应于断路器触头和跑弧道的区域，紧贴灭弧室外壳侧壁。 

在开断电流的过程中，断路器动静触头分离后，小电流检测判断控制装系统将测量并判断触头间的电弧电流值。若达到或低于小电流 设定值，小电流检测判断控制装系统会发出信号，使励磁线圈通电，因此会在线圈铁芯和增磁引铁中产生磁通。由于两片Y型增磁引铁平行地固定于励磁线圈中的铁芯两侧，并夹紧铁芯。且两片增磁引铁之间的空间对应于断路器触头和跑弧道的区域，故断路器触头和跑弧道的区域的磁场会因增磁引铁对磁路的引导而局部明显加强。因此开断小电流电弧时，电弧在该磁场中受到指向栅片方向的较大电动力，小电流电弧在该力的作用下横向运动，并迅速进入栅片进行切割并冷却，最终使电弧迅速熄灭。 

此外，本装置结构紧凑，合理利用可优化断路器空间布局，减小其空间体积。 

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。