[发明专利]一种断路器灭弧装置

说明书

技术领域

本发明属于高压开关领域，特别涉及一种断路器灭弧装置。

背景技术

目前断路器主要采用自能式或压气与自能相结合的灭弧装置，而现有的灭弧装置大都采用单个膨胀室101，如图1所示。当开断电流时，电弧电流的能量产生热量，使膨胀室101内的气压升高，当电流过零时，电弧能量短暂消失，膨胀室内的热气体向喷口19外喷出，带走形成电弧的导电粒子，从而实现电流开断。采用热气流吹走导电粒子尽管可以实现开断，但由于热气流不利于电弧区域温度的降低，这为电弧的热击穿重燃提供了有利条件。大量文献研究表明，加强冷却，增加电弧区域的散热，可以有效避免电弧的热击穿重燃。再者，现有的灭弧装置采用单个膨胀室，由于电弧过程极短（20毫秒左右），在如此短的时间内，很难使膨胀室内的冷热气体混合均匀，这样在吹走导电粒子的气流中，因为冷热气体混合不均匀，容易形成气泡，这不利于电弧的开断。

另一方面，现有结构不管是开断何种大小的电流，压气缸100都压气，如图1所示，而实际情况是，开断小电流时需要压气以在膨胀室中建立压强，而开断大电流主要是利用电弧的自身能力在膨胀室中建立压强（不需要压气或仅需较少的压气），因此现有的压气与自能相结合的灭弧装置的压气不能自适应开断电流的大小而作相应的调整，即可能在不需要压气时，灭弧装置压气了，因此造成了操作功的浪费。

发明内容

本发明的目的在于一种断路器灭弧装置，以进一步提高开断性能并减少操作功、减小断路器体积。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种断路器灭弧装置，包括活塞杆、活塞、气缸、静止触头、运动触头和喷口；气缸、静止触头、运动触头和喷口沿轴线旋转对称布置；气缸布置于静止触头的外侧；气缸被活塞隔离形成热气室和冷气室；活塞杆上设有第一限位面和第二限位面，活塞套于活塞杆外周，且位于第一限位面和第二限位面之间；冷气室的侧壁上设有第一气孔，第一气孔上安装有第一单向阀；第一单向阀在当冷气室中的气压小于外围气压时打开，否则关闭；热气室的侧壁上设有第二气孔，第二气孔上安装有第二单向阀；第二单向阀在开断的时候关闭而在关合或开关正常通流的时候打开；喷口上设有分别连通热气室和冷气室的第一气道和第二气道，第一气道和第二气道上分别安装有第三单向阀和第四单向阀；第三单向阀在当电弧区域气压大于热气室气压时打开，否则关闭；第四单向阀在当电弧区域气压小于冷气室气压时打开，否则关闭。

本发明进一步的改进在于：活塞杆穿过气缸；第一气道和第二气道的出口正对产生电弧的电弧区域。

本发明进一步的改进在于：开断电流过程中，第四单向阀在当电弧区域气压小于冷气室气压时打开，始终都使冷气流吹向灭弧区域；活塞能根据开断电流大小自适应地选择是由电弧在热气室中产生的膨胀压力驱动、活塞杆作为主要动力源驱动、还是由二者共同驱动。

本发明进一步的改进在于：开断电流过程中，电弧能量在热气室中产生的膨胀压力驱动活塞运动的方向始终与活塞杆驱动活塞运动的方向一致。

本发明进一步的改进在于：将活塞压气在冷气室中形成压强与电弧加热膨胀在冷气室中形成压强这两个功能集成在一起，有利于减少灭弧装置的大小。

本发明进一步的改进在于：所述活塞杆和运动触头都由同一操动机构带动。

本发明进一步的改进在于：开断小电流时，第二单向阀关闭；活塞杆与运动触头沿轴线向远离静止触头的方向移动，当运动触头脱离静止触头后，产生电弧，并在电弧区域产生高温高压，此时第三单向阀打开，高温气流从第一气道流入热气室，使热气室中产生膨胀压力；由于是开断小电流，其电弧能量较小，热气室中的膨胀压力推动活塞的速度小于活塞杆运动速度，则活塞将贴紧活塞杆上的第一限位面，此时活塞由活塞杆的第一限位面和热气室中的膨胀压力共同驱动压缩冷气室，其中活塞杆的第一限位面是活塞的主要驱动源，而热气室中的膨胀压力则是次要的驱动源；冷气室压强升高，第一单向阀关闭；当电流过零点时，电弧短暂熄灭，冷气室中的压强大于电弧区域的压强，第四单向阀打开，冷气流从第二气道流入电弧区域，将电弧燃烧后残留的导电粒子从第一通道和第二通道带走，实现电流的开断；所述小电流为断路器额定电流或小于额定电流的电流。