一种优化的断路器布局结构
阅读说明：本技术 一种优化的断路器布局结构 (Optimized circuit breaker layout structure ) 是由 孙吉升 张森林 于 2018-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种优化的断路器布局结构,包括灭弧系统、静触头、动触头、机构、脱扣器及转轴,其特征在于,还包括左盖及右盖,左盖及右盖在左、右方向上相互对接形成整体结构,脱扣器及机构设于整体结构外,灭弧系统、静触头、动触头及转轴位于整体结构内。本发明的另一个技术方案是提供了一种优化的N级结构的断路器布局结构,2≤N≤4,其特征在于,包括N个上述的整体结构,所有整体结构并排布置,上述的脱扣器及所述的机构设于任意一个整体结构外。本发明具有以下优点：良好的隔离性能；优良的相间及进出线间的绝缘能力；高电压等级下分断能力较高；解决了粒子反吹的问题。(The invention discloses an optimized circuit breaker layout structure, which comprises an arc extinguishing system, a static contact, a moving contact, a mechanism, a release and a rotating shaft, and is characterized by also comprising a left cover and a right cover, wherein the left cover and the right cover are mutually butted in the left direction and the right direction to form an integral structure, the release and the mechanism are arranged outside the integral structure, and the arc extinguishing system, the static contact, the moving contact and the rotating shaft are positioned in the integral structure. The invention also provides an optimized circuit breaker layout structure with an N-level structure, wherein N is more than or equal to 2 and less than or equal to 4. The invention has the following advantages: good isolation performance; excellent insulation capacity between phases and between inlet and outlet lines; the breaking capacity under high voltage level is high; the problem of particle blowback is solved.)
本申请是基于申请号为201810626277.3，申请日为2018年06月15日，申请人为上海电器科学研究所(集团)有限公司，上海电器科学研究院，发明名称为“一种优化的断路器布局结构”的发明提出的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种塑壳断路器各器件的布局结构。
背景技术
随着市场不断发展，越来越多的场合需要用到高电压等级的塑壳断路器，例如AC1150V、DC1500V等。业内大多数厂家的做法是，直接基于现有成熟的塑壳断路器衍生出产品，然而并不能很好地应用到这些场合，因为这些派生品或多或少存在着一些质量问题，例如：绝缘能力不够、分断能力低(在现有结构形式下，无法排布足够容量的灭弧室)，甚至连最基础的隔离性能都打折扣。
目前市面上常见的单断点塑壳断路器的结构如图1、图2及图3所示，整体结构为上下形式安装，即上盖1与基底2上、下对接，灭弧系统3、静触头4、动触头5、机构6、脱扣器7、转轴8全部在一起，放置于上盖1与基底2之间的腔体中。如图4所示，在上盖1与基底2内，灭弧系统3、静触头4、动触头5、机构6、脱扣器7、转轴8呈左、中、右布置，灭弧系统3的安装空间有限。
类似图1至图3所示的派生产品，除了前面提到的问题点，还存在一些其他问题，例如：机构6、转轴8与灭弧系统3在同一个腔体，而断路器的排气口，都设置在断路器接线端子附近(如图3)，因此当电弧气体在其前进方向的排气口难以迅速泄放时，就会向其他排气口运动或者窜入壳体的缝隙中，电弧粒子反吹附着后烧毁或卡死机构6或转轴8，而在大短路电流情况下，电弧反吹烧毁转轴8更加严重，更有甚者电弧反吹进热磁脱扣器7，导致断路器丧失基本的分合功能。
发明内容
本发明的目的是：塑壳断路器各器件的新型布局，确保其在高电压等级应用下拥有优良的隔离性能，较高且可靠的分断能力，并解决电弧粒子反吹问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种优化的断路器布局结构，包括灭弧系统、静触头、动触头、机构、脱扣器及转轴，其特征在于，还包括左盖及右盖，左盖及右盖在左、右方向上相互对接形成整体结构，脱扣器及机构设于整体结构外，灭弧系统、静触头、动触头及转轴位于整体结构内，其中：
整体结构内形成有上部安装空间及下部安装空间，下部安装空间的体积约为整个产品体积的1/2；转轴腔体位于上部安装空间；静触头及相对密闭的灭弧室腔体位于下部安装空间；同时转轴腔体与灭弧室腔体彼此独立，仅有供动触头运动的缝隙；
转轴设于转轴腔体；灭弧室设于灭弧室腔体；静触头被左盖及右盖的材料包裹，仅有静触点外露，静触头非连接或接触部分被左盖及右盖的绝缘材料有效包裹，保证良好的绝缘性能，同时保护静触头不被电弧灼伤。
优选地，在所述左盖与右盖对接后的上部设有与所述灭弧室腔体相通的上出气通道，在所述左盖与右盖对接后的下部设有与所述灭弧室腔体相通的下出气通道，使得上下出气通道的连通路径上除了灭弧室，没有其他断路器部件，这样在单断点形式下，实现双侧出气，快速泄压，转移电弧速度迅速。
优选地，所述动静触头接触位置设置于断路器灭弧室腔体中部，以获得最大的灭弧室体积，且在动触头打开时，电弧可同时向断路器上下转移。
本发明的另一个技术方案是提供了一种优化的N级结构的断路器布局结构，2≤N≤4，其特征在于，包括N个上述的整体结构，所有整体结构并排布置，上述的脱扣器及所述的机构设于任意一个整体结构外。
与现有的塑壳断路器相比，本发明具有以下优点：1、良好的隔离性能；2、优良的相间及进出线间的绝缘能力；3、高电压等级下分断能力较高；4、解决了粒子反吹的问题。
附图说明
图1为现有的塑壳断路器的示意图，图中，上盖1与基底2已上下对接；
图2为现有的塑壳断路器的示意图，图中，上盖1与基底2未对接；
图3为现有的塑壳断路器的内部示意图；
图4为现有的塑壳断路器的整体布局简图；
图5为本发明的总体结构示意图；
图6为本发明的整体布局简图；
图7为本发明的整体结构的示意图，图中，左盖9与右盖10已左右对接；
图8为本发明的整体结构的示意图，图中，左盖9与右盖10未对接；
图9为本发明的内部结构示意图；
图10为本发明的上下出气的示意图，图中虚线箭头为气流运动示意图；
图11为本发明提供的两极结构的塑壳断路器的示意图；
图12为本发明内部分未显示盖的示意图；
图13为本发明内部分未显示灭弧室的示意图，图中，13为窄隙外壁。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图4所示，本发明提供的一种优化的断路器布局结构包括机构6、脱扣器7及整体结构，整体结构内有灭弧系统3、静触头4、动触头5及转轴8。结合图5，本发明整体布局既呈内、外两个部分(位于外部的机构6、脱扣器7及位于内部的灭弧系统3、静触头4、动触头5及转轴8)，又呈上、下两个部分(位于上部的机构6、脱扣器7、转轴8及位于下部的灭弧系统3、静触头4)，灭弧系统具有两块气吹侧板11，气吹侧板11构成了仅容动触头穿过的窄缝12。
本发明将灭弧系统3、静触头4及转轴8设置为内部分，将机构6与脱扣器7设置为外部分，两者完全隔开，同时转轴8与静触头4、灭弧系统3又呈相对隔开状态(与派生产品相比，本发明提出产品的转轴腔体10-1较小，没有供气体泄漏的较大孔洞，分断发生时，避免了大量带电粒子反喷的可能)。
同时，灭弧系统3与静触头4为下半部分，转轴8、机构6及脱扣器7为上半部分，灭弧系统3的灭弧室完全占据下半部分，在不增加产品整体外观尺寸条件下，获得最多片数栅片排布方案，灭弧室容量最大化，提升高压分断可靠性，而且这样的设计带来另一个好处就是，使得上下出气通道的连通路径上除了灭弧室，没有其他断路器部件，可以实现双出气口同时出气，快速泄压，既能使拉长的电弧均匀进入灭弧室，同时还能加快电弧的转移速度。
具体而言，结合图7及图8，整体结构采用左、右形式安装，包括左盖9及右盖10。左盖9及右盖10在左、右方向上相互对接形成整体结构。灭弧系统3、静触头4、动触头5及转轴8位于整体结构内；机构6、脱扣器7则位于整体结构外。同时，整体结构内形成有上部安装空间及下部安装空间，下部安装空间的体积约为整个产品体积的1/2。上部安装空间主要用于容纳转轴腔体10-1，其体积较小，下部安装空间主要用于容纳灭弧室腔体9-1及静触头4，其体积较大，上部安装空间与下部安装空间由仅容动触头穿过的窄缝连通，因此动触头一部分位于上部安装空间，一部分位于下部安装空间。更优化的，如果让上部安装空间与下部安装空间相互密闭，可以上、下两个安装空间之间设置夹层，夹层之间放一块可以随动触头一同运动的挡护板(未示出)，来遮住窄缝。本发明还将机构6与脱扣器7设置于整个结构外面，保证绝缘的同时可靠保护机构6不被分断产生的高温粒子损坏。
这样本发明转轴腔体10-1与机构6、脱扣器7在单极电流路径上形成前后布置，三者大体处于等高的位置，位于灭弧室腔体9-1的同侧。
结合图9及图10，采用密闭的转轴腔体10-1放置转轴8，同时采用密闭的灭弧室腔体9-1放置灭弧系统3，当短路发生时，触点间产生的电弧在电磁力和气压作用下只能向上下两端的出气口转移(也就是灭弧室的方向)。这样就可靠保护转轴系统与软连接线不被分断产生的高温粒子损坏。同时，本发明采用完全密闭的腔体设计，有效包裹分断产生的电弧粒子，具备优良的相间绝缘性能力。并且灭弧室腔体9-1密闭设计，最大化灭弧系统，形成极致的灭弧室容量方案。
如图8及图9所示，静触头4被左盖9及右盖10包裹，仅有静触点外露，分断时静触头4不会被电弧灼伤，且在断路器断开位置时，产品整体拥有较大的开距，进出线间具有良好且可靠的绝缘能力。如图10所示，本发明采用上下出气，快速转移高温高压气体，如图10虚线箭头所示。具体而言，在产品的上部设有与灭弧室腔体9-1相通的上出气通道9-2，在产品的下部设有与灭弧室腔体9-1相通的下出气通道9-3，且由于转轴腔体10-1与灭弧室腔体9-1之间仅由窄缝连通或通过挡护板遮住窄缝，这样两个腔体之间的缝隙非常小，远远小于出气通道上的出气口，而灭弧室腔体9-1为占据断路器下部的一个大空间，因此电弧气体不会进入转轴腔体10-1。
以上给出了单级结构的断路器布局方式。本发明的布局方式还适用于二极、三极甚至四极结构的断路器。以二级结构的断路器而言，如图11所示，只需采用两个上述的整体结构即可实现，两个整体结构并排布置，脱扣器7及机构6设于任意一个整体结构外。
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