阅读说明：本技术 一种高速开断断路器灭弧室 (Arc extinguish chamber of high-speed cut-off circuit breaker ) 是由 刘时 林莘 宋宇 庚振新 张佳 徐建源 张博 邢恩阳 宋佳霖 张帆 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高速开断断路器灭弧室,涉及高压开关设备技术领域。本装置包括外绝缘瓷套、动端部件、静端部件、上接线板、下接线板、阀座,所述动端部件包括动端拉杆、动主触头、压气缸、灭弧喷口、辅助喷口、喷口底座以及动弧触头；所述静端部件包括静弧触头、静主触头、动端屏蔽罩以及静端屏蔽罩。静弧触头刚接在灭弧室内部,压气缸同轴固定在动端拉杆上,压气缸连接灭弧喷口,辅助喷口、动弧触头以及大喷口固定连接,动弧触头另一端与阀座和拉杆相连。动弧触头拉杆处设有活塞,活塞外壁与灭弧喷口内壁轮廓相匹配且留有间隙。当动弧触头运动时,电弧产生的高压气体经导气通道流入活塞与灭弧喷口形成的封闭区域做为用来熄弧的气室。(The invention provides an arc extinguish chamber of a high-speed cut-off circuit breaker, and relates to the technical field of high-voltage switch equipment. The device comprises an external insulating porcelain bushing, a movable end part, a static end part, an upper wiring board, a lower wiring board and a valve seat, wherein the movable end part comprises a movable end pull rod, a movable main contact, a pressure cylinder, an arc extinguishing nozzle, an auxiliary nozzle, a nozzle base and a movable arc contact; the static end part comprises a static arc contact, a static main contact, a dynamic end shield cover and a static end shield cover. The static arc contact is rigidly connected inside the arc extinguish chamber, the air cylinder is coaxially fixed on the pull rod at the movable end, the air cylinder is connected with the arc extinguish nozzle, the auxiliary nozzle, the movable arc contact and the large nozzle are fixedly connected, and the other end of the movable arc contact is connected with the valve seat and the pull rod. And a piston is arranged at the moving arc contact pull rod, and the outer wall of the piston is matched with the contour of the inner wall of the arc extinguishing nozzle and a gap is reserved between the outer wall of the piston and the inner wall of the arc extinguishing nozzle. When the moving arc contact moves, high-pressure gas generated by electric arc flows into a closed area formed by the piston and the arc extinguishing nozzle through the gas guide channel to be used as a gas chamber for arc extinguishing.)

一种高速开断断路器灭弧室

技术领域

本发明涉及高压开关设备技术领域，尤其涉及一种高速开断断路器灭弧室。

背景技术

近些年，随着电力行业的不断发展，电网线路中敏感性电力元件的数量不断增加的同时也对电能质量提出了更高的要求。而高压断路器开断线路故障是引起电压变化、破坏电网电能质量的主要因素之一。传统高压断路器因其开断时间较长，难以满足电网对于减小线路扰动的要求。短路故障电流持续时间越长，对电网的冲击和设备的损坏程度就会越严重，很多敏感性负荷的停电时间延长1ms所造成的损失达数以百万计，甚至威胁到人民群众的生命财产安全。因此，如何尽快开断短路电流，减小短路电流对线路的扰动成为高压断路器研究的重点。

一般传统高压断路器的分闸速度大约在5m/s～10m/s之间，而高速断路器的平均分闸速度在14m/s左右，远大于一般传统高压断路器。过高的分闸速度对于断路器操动功的要求也十分严格。现阶段，高速断路器一般使用大功率液压操动机构作为其分合闸动力的来源。目前，对于高速断路器的研究还在初始阶段。随着研究的不断进行，高速断路器技术会逐渐走向成熟。高速断路器凭借高速开断故障相短路电流的优势，将会逐渐在高压领域取代传统断路器。

发明内容

针对现有技术存在的问题，提出一种高速开断断路器灭弧室，能够在开断大电流的过程中获得有效的气吹，合理的气缸容积也为小电流电弧的开断提供足够的气吹又不至于浪费操动功。其结构设计合理、使用效果好，无论是针对短路大电流还是容性小电流都具有快速良好的开断能力，达到了在保持开断能力的基础上加快了开断速度、减小开关尺寸、提高整体可靠性的目的。

本发明采用的技术方案：

一种高速开断断路器灭弧室，包括外绝缘瓷套、动端部件、静端部件、上接线板、下接线板、阀座；

所述动端部件包括动端拉杆、动主触头、压气缸、灭弧喷口、辅助喷口、喷口底座以及动弧触头；其中所述压气缸同轴固定在所述动端拉杆上，压气缸分别连接灭弧喷口、辅助喷口、动弧触头并与灭弧喷口固定连接，动弧触头另一端分别与阀座、动端拉杆固定连接，阀座的一端设置压气缸；动弧触头同轴设置于辅助喷口中，辅助喷口同轴设置于压气缸中，灭弧喷口同轴设置于喷口底座中，喷口底座与阀座轴向连接，动主触头同轴固定于阀座外侧，动主触头连接动端支撑；

所述静端部件包括静弧触头、静主触头、动端屏蔽罩以及静端屏蔽罩。所述静弧触头刚接在上接线板上，动弧触头拉杆处设有单向活塞，单向活塞外壁与灭弧喷口下游区的内壁轮廓相匹配且留有间隙。灭弧喷口5轴向圆周包裹静弧触头，静弧触头轴向接触动弧触头，单向活塞与下接线板之间同轴支撑活塞支架，单向活塞的外径同轴固定于动主触头的一端，下接线板的轴心设有通孔，动端拉杆由下接线板的通孔伸出。

所述的静弧触头与动弧触头同轴相对设置，动主触头与静主触头同轴相对设置；

所述动端部件和静端部件同轴装设于动端屏蔽罩和静端屏蔽罩中，外绝缘瓷套同轴设置于动端屏蔽罩和静端屏蔽罩外，外绝缘瓷套一端连接动端拉杆的一侧，由下接线板封口，下接线板轴心开有通孔，动端拉杆从下接线板通孔伸出，外绝缘瓷套的另一侧由上接线板封口。

所述压气缸内部一端设置单向活塞，动端拉杆同轴装设于单向活塞中间，所述动端拉杆为空心结构，动端拉杆的薄壁上设有排气孔，排气孔的半径与压气缸的半径相匹配，动端拉杆的轴心设有堵气塞。

本发明所产生的有益效果：

1、本发明采用辅助活塞与一定形状的喷口相结合的结构，通过结合分闸速度合理设置大喷口结构，达到快速开断电弧的能力。当短路大电流燃弧期间，压气缸压缩内部灭弧气体产生压强差，同时，大喷口喉部迅速经过静弧触头上部，高压高速灭弧气体迅速从压气缸内部涌出，冷却拉长并熄灭电弧。

2、动端拉杆上开有对称分布的排气孔，排气孔的长度要与活塞长度相匹配，当运动到一定开距时，排气孔会露出，进行泄气；这样设计有助于开断小电流时灭弧室压强的提高，减小重燃弧的可能，在大电流开断过程中，能够提供更加通畅的双向气吹效果。

3、高速开断的设计方式，相同燃弧时间内，触头间开距增大很多，有效提高介质恢复强度，降低重燃弧的可能。

4、触头分离的数毫秒时间内，由压气缸、辅助活塞与灭弧喷口形成的封闭区域总体积减小，造成该空间压强较大，能够有效降低小电流电弧重燃的风险。

5、特殊的静弧触头结构，从压气缸进入的气体通过辅助活塞作用在灭弧喷口下游区的壁面上，有助于弧隙热量散失，同时能够形成辅助气室，显著增强气吹效果。

附图说明

图1.一种压气式单动高速灭弧室的结构示意图；

其中，1-上接线板，2-静端屏蔽罩，3-静主触头，4-外绝缘瓷套，5-灭弧喷口，6-动主触头，7-压气缸，8-单向活塞，9-动端屏蔽罩，10-活塞支架，11-辅助喷口，12-动弧触头，13-静弧触头，14-动端支撑，15-排气孔，16-堵气塞，17-下接线板，18-动端拉杆，19-喷口底座、20-阀座。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

一种高速开断断路器灭弧室，如图1所示，包括外绝缘瓷套4、动端部件、静端部件、上接线板1、下接线板17、阀座20；

所述动端部件包括动端拉杆、动主触头6、压气缸7、灭弧喷口5、辅助喷口11、喷口底座以及动弧触头12；其中所述压气缸7同轴固定在所述动端拉杆上，压气缸7分别连接灭弧喷口5、辅助喷口11、动弧触头12并与灭弧喷口5固定连接，动弧触头12另一端分别与阀座、动端拉杆固定连接，阀座的一端设置压气缸7；动弧触头12同轴设置于辅助喷口11中，辅助喷口11同轴设置于压气缸7中，灭弧喷口5同轴设置于喷口底座中，喷口底座与阀座轴向连接，动主触头6同轴固定于阀座外侧，动主触头6连接动端支撑14；

所述静端部件包括静弧触头13、静主触头3、动端屏蔽罩9以及静端屏蔽罩2。所述静弧触头13刚接在上接线板1上，动弧触头12拉杆处设有单向活塞8，单向活塞8外壁与灭弧喷口5下游区的内壁轮廓相匹配且留有间隙。灭弧喷口5轴向圆周包裹静弧触头13，静弧触头13轴向接触动弧触头12，单向活塞8与下接线板17之间同轴支撑活塞支架10，单向活塞8的外径同轴固定于动主触头6的一端，下接线板17的轴心设有通孔，动端拉杆由下接线板17的通孔伸出。

所述的静弧触头13与动弧触头12同轴相对设置，动主触头6与静主触头3同轴相对设置；

所述动端部件和静端部件同轴装设于动端屏蔽罩9和静端屏蔽罩2中，外绝缘瓷套4同轴设置于动端屏蔽罩9和静端屏蔽罩2外，外绝缘瓷套4一端连接动端拉杆的一侧，由下接线板17封口，下接线板17轴心开有通孔，动端拉杆从下接线板17通孔伸出，外绝缘瓷套4的另一侧由上接线板1封口。

所述压气缸7内部一端设置单向活塞8，动端拉杆同轴装设于单向活塞8中间，所述动端拉杆为空心结构，动端拉杆的薄壁上设有排气孔15，排气孔15的半径与压气缸7的半径相匹配，动端拉杆的轴心设有堵气塞16。

压气缸7一端与灭弧室内部气体通过单向活塞8相连，当分闸时，压气缸7气压大于外部气压时，单向活塞8不动作；合闸时，压气缸7气压小于外部气压，单向活塞8打开，外部气体进入压气缸7内部，实现对压气缸7的充气。

所述静弧触头13和动弧触头12同轴安装于压气缸7内并同轴装配在外绝缘瓷套4中，由动端拉杆带动压气缸7、动弧触头12、辅助喷口11、灭弧喷口5和动主触头6实现分闸运动；

所述静弧触头13和动弧触头12分离的数毫秒时间内，由压气缸7与灭弧喷口5形成的封闭区域总体积减小，造成该空间压强较大，能够降低小电流电弧开断失败的风险。

本实施例中一种高速开断断路器灭弧室的使用说明如下所示：

以分闸过程为例，在操动机构的带动下，压气缸7与灭弧喷口5、辅助喷口11、动弧触头12、动主触头6以及动端拉杆18一同向右运动，静弧触头13、静主触头3保持静止状态；

燃弧时期，灭弧喷口5高速打开，压气缸7内部高压灭弧气体迅速涌向弧道，冷却拉长电弧，达到高速熄弧的目的；

静弧触头13在分闸过程中，触头端部的高温高压气体会进入压气缸7，进一步增大压气缸7内部压强，有助于弧隙散热过程；

整个分闸过程中，静端屏蔽罩2、动端屏蔽罩9、静弧触头13以及静主触头3保持不动，动端拉杆18下部堵气塞16与动端拉杆18无相对运动。