[發明專利]一種基于窄縫拉弧的限流型空氣式直流斷路器

有效

• 申請號: 201810164339.3
• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN108400073B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 何海龍;吳翊;朱曉楠;朱明良;霍騰宇;榮命哲;紐春萍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01H73/18
• 分類號: H01H73/18;H01H73/04;H01H71/42;H01H71/68
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本發明公開了一種基于窄縫拉弧的限流型空氣式直流斷路器，其包括導電觸頭系統、滅弧室、快速斥力機構及斜坡式絕緣抽板；當出現短路故障時，快速斥力機構帶動斜坡式絕緣抽板進行運動，實現導電觸頭系統的分閘，并將產生的直流電弧推進窄縫結構中，快速充分地擠壓、拉長、冷卻電弧；且其利用對稱的連桿觸頭結構，提高分閘速度，并采用限位彈簧為觸頭提供充足的保持力，提高了斷路器的短時耐受能力；此外，其使用斥力金屬盤作為絕緣抽板和觸頭運動的驅動器件，明顯提高斷路器動作速度，極大縮短開斷時間；特別適用于要求快速可靠開斷低壓大容量直流電流場合。

技術領域

本發明屬于直流斷路器領域，特別涉及一種基于窄縫拉弧的限流型空氣式直流斷路器。

背景技術

近年來，直流電力系統以其獨特的優勢在軌道交通、艦船供電、新能源發電等領域得到了快速應用與發展。

直流斷路器具有切斷系統故障電流的功能，作為直流電力系統重要的保護與控制設備得到了越來越多的重視。與交流系統不同，直流電流沒有自然過零點。在開斷直流電流過程中，如果直流電弧的電壓高于系統電壓，系統電流就會在電弧電壓的強迫下逐漸減小過零。這種開斷方法稱為限流式開斷，通常可采用空氣作為滅弧介質，即，實現空氣式限流開斷。

空氣式限流開斷技術，由于原理簡單、工作可靠、控制難度小、成本低，在中低壓直流系統中得到了廣泛應用。其關鍵點在于盡可能高地提升電弧電壓，一般而言，為了達到這個目的，需要在斷路器中施加吹弧磁場和滅弧柵片。而利用磁場將電弧引入滅弧柵片中，提升近極壓降、冷卻電弧，這本身就增加了斷路器設計的結構復雜度和電弧調控難度。

在現有技術中，由于直流電弧能量大，如何盡快、可靠地引導電弧進入滅弧柵片，并冷卻電弧、提高弧壓，避免長時間燃弧帶來的觸頭嚴重燒蝕、和弧壓過低帶來的緩慢開斷或開斷失敗，是空氣式直流開斷技術的一大難點。此外，如何設計觸頭系統具有一定的短時耐受能力，可承受較大斷路電流不被斥開，這也是空氣式直流開斷技術的技術難點之一。

發明內容

為了解決上述電弧調控的技術難點，本發明提出了一種基于窄縫拉弧的限流型空氣式直流斷路器，極大精簡了常規空氣式直流斷路器的組成結構，其不需要滅弧柵片和吹弧磁場，就能可靠有效的冷卻電弧、快速提高弧壓，從根本上解決了電弧調控的難點問題。

優選的，其還設置了可對稱運動的觸頭系統，既可在高速斥力機構作用下快速分閘，又能在充足的保持力作用下保持合閘穩定性，有效提高了斷路器的短時耐受能力。

其具體技術方案如下：

一種基于窄縫拉弧的限流型空氣式直流斷路器，該斷路器包括導電觸頭系統、滅弧室、快速斥力機構及斜坡式絕緣抽板；

其中，所述導電觸頭系統固定于所述滅弧室的底部，其包括兩個可水平運動的電極，通過電極的相互接觸構成導電觸點；

所述快速斥力機構，基于該斷路器所在電路是否出現短路故障，來控制所述斜坡式絕緣抽板的向上或向下運動；

所述斜坡式絕緣抽板，固定在所述快速斥力機構的頂端，其向上和向下運動在所述滅弧室中進行；

當斷路器所在電路出現短路故障時，該斜坡式絕緣抽板在快速斥力機構的控制下向上運動，通過斜坡作用使所述導電觸頭系統中的兩個電極在水平方向上受力進行分閘運動，繼而，絕緣抽板穿過兩個電極的間隙繼續向上運動并與滅弧室配合形成空氣窄縫，將分閘產生的直流電弧擠壓進入該窄縫中進行拉伸、冷卻；當斷路器所在電路恢復正常工作時，所述斜坡式絕緣抽板在快速斥力機構的控制下向下運動，所述兩個電極進行合閘運動，相互接觸構成導電回路。

較佳的，所述導電觸頭系統包括兩組對稱設置的橋型銅電極、電極連桿、電極銷釘、電極座、電極運動室、以及電極限位彈簧；