大容量断路器的磁场屏蔽装置

1.本实用新型涉及断路器屏蔽技术领域，尤其涉及一种大容量断路器的磁场屏蔽装置。


背景技术：

2.近年来，随着电力负荷越来越大，也就催生了对大容量断路器的需求，特别是大容量的发电机出口断路器，短路电流峰值已经达到数百千安。断路器周围必然存在许多的电子器件，特别是对于电力电子组件与机械断路器构成的混合式断路器，控制器、驱动器等各种电子元器件种类繁多，可靠性要求高。这些电子器件控制断路器的开合状态，监测断路器的运行状态。这些电子器件对其所处的环境，尤其是磁场环境有着很高的要求。由断路器通流电流引起的磁场扰动会严重干扰这些电子器件的正常运行，有可能酿成断路器失去控制的后果，从而造成巨大的损失。
3.传统断路器通过对电子器件加装电磁防护来抵消断路器产生的磁场干扰。当断路器的电流进一步提升之后，电子器件本身的防护就可能存在防护效果不足的问题。这个问题限制了大容量断路器的开发和应用，也使得其存在诸多的隐患。
4.在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本实用新型背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种大容量断路器的磁场屏蔽装置。能够有效削弱磁场，操作简便。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.本实用新型的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置包括：
8.三个屏蔽壳，其分别笼罩大容量三相断路器，其中，三相断路器包括a相断路器、b相断路器和c相断路器，三相断路器启动，三个屏蔽壳分别形成多个内循环的电流，在屏蔽壳两个面边界处电流流向与其中的断路器电流流向相同，在远离屏蔽壳两个面边界处的电流流向与所述断路器电流流向相反，在靠近屏蔽壳的终端和始端的边缘处，电流发生换向以连接两个不同方向的电流，所述始端和终端为屏蔽壳的两端，
9.多个支撑柱，其分别支撑三个屏蔽壳且接地，
10.多个连接件，其导电的连接a相断路器的屏蔽壳与b相断路器的屏蔽壳，以及连接b相断路器的屏蔽壳与c相断路器的屏蔽壳，三个屏蔽壳上的电流形成环流，a相断路器和c相断路器的电流通过连接件在屏蔽壳始端流入b相断路器，在终端从b相屏蔽壳流出。
11.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置中，所述三相断路器经由断路器支撑柱固定在地面，每个屏蔽壳的底部留设有供断路器支撑柱穿过的通孔。
12.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置中，断路器支撑柱支撑断路器的母排和真空泡，真空泡连接两端的母排。
13.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置中，所述母排为圆筒形。
14.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置中，所述母排加装散热片。
15.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置中，a相断路器、b相断路器和c相断路器依次排列分布。
16.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置中，所述连接件的形状为长方体，其位置在两个相邻屏蔽壳的相邻面的四个角落。
17.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置中，所述三个屏蔽壳垂直于所述三相断路器的电流方向的方向摆放。
18.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置中，所述屏蔽壳形状为两端开口的空心长方体壳体。
19.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置中，所述支撑柱的形状为实心长方体或圆柱。
20.大容量断路器指的是其短路电流峰值达到数百千安的断路器。
21.在上述技术方案中，本实用新型提供的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置，具有以下有益效果：本实用新型所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置有效削弱磁场。用三个壳子把三相断路器罩起来再连接起来，当三相交流电流通时，根据法拉第电磁感应原理和楞次定律，屏蔽壳上会产生和断路器相反方向的电流，从而削弱磁场。大容量断路器因其电流很大，对周围空间磁场扰动也很大，会严重威胁附近电子控制器、电力电子器件等设备的正常工作，采用本实用新型的屏蔽方法可以有效减少屏蔽壳外的磁场强度，使得电子控制器、电力电子器件等设备工作在低磁场的环境里。并且本实用新型无需外加激励和控制，在断路器流过电流时可以自发得产生反向电流，响应迅速，可靠性高。实现了屏蔽壳流通反向电流从而抵消磁场的作用，从而在断路器周围创造一个低磁场的环境，使得电力电子或者电子控制器部分可以配置在磁屏蔽壳体之外并正常运行。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型中大容量断路器的磁场屏蔽装置的各屏蔽壳布置示意图；
24.图2为本实用新型中大容量断路器的磁场屏蔽装置的屏蔽壳内部示意图；
25.图3为本实用新型中大容量断路器的磁场屏蔽装置的一个屏蔽壳的电流方向示意图；
26.图4为本实用新型中大容量断路器的磁场屏蔽装置的一个屏蔽壳的电流方向示意图；
27.图5为本实用新型中大容量断路器的磁场屏蔽装置的一个屏蔽壳的电流方向示意图；
28.图6为本实用新型中大容量断路器的磁场屏蔽装置的连接的三个屏蔽壳的电流方向示意图。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图图1至图6，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
30.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。
37.如图1至图6所示，一种大容量断路器的磁场屏蔽装置包括，
38.三个屏蔽壳1，其分别笼罩大容量三相断路器，其中，三相断路器包括a相断路器、b相断路器和c相断路器，三相断路器启动，三个屏蔽壳1分别形成多个内循环的电流，在屏蔽壳两个面边界处电流流向与其中的断路器电流流向相同，在远离屏蔽壳1两个面边界处的电流流向与所述断路器电流流向相反，在靠近屏蔽壳1的终端和始端的边缘处，电流发生换
向以连接两个不同方向的电流，所述始端和终端为屏蔽壳的两端，
39.多个支撑柱3，其分别支撑三个屏蔽壳1且接地，
40.多个连接件2，其导电的连接a相断路器的屏蔽壳与b相断路器的屏蔽壳，以及连接b相断路器的屏蔽壳与c相断路器的屏蔽壳，三个屏蔽壳1上的电流形成环流，a相断路器和c相断路器的电流通过连接件在屏蔽壳始端流入b相断路器，在终端从b相屏蔽壳流出。
41.三个屏蔽壳1分别将大容量的三相断路器分别笼罩，其中，三相断路器包括a相断路器、b相断路器和c相断路器，三个屏蔽壳1均为导电材料制成且均具有导电材料制成的用于支撑且接地的支撑柱3，
42.三相断路器启动，三个屏蔽壳1分别形成多个内循环的电流，在屏蔽壳1两个面边界处电流流向与其中的断路器电流流向相同，在远离屏蔽壳1两个面边界处的电流流向与所述断路器电流流向相反，在靠近屏蔽壳1的终端和始端的边缘处，电流发生换向以连接两个不同方向的电流，所述始端和终端为屏蔽壳1的两端，
43.采用导电的连接件2连接a相断路器的屏蔽壳1与b相断路器的屏蔽壳1，以及连接b相断路器的屏蔽壳1与c相断路器的屏蔽壳1，三个屏蔽壳1上的电流形成环流，a相断路器和c相断路器的电流通过连接件2在屏蔽壳1始端流入b相断路器，在终端从b相屏蔽壳1流出，在每个屏蔽壳1上，沿着垂直电流方向切向屏蔽壳1，流过切面的电流不为0，且与其中的断路器电流相反以产生相反的磁场以抵消三相断路器电流产生的磁场。
44.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置的优选实施例中，所述三相断路器经由断路器支撑柱6固定在地面，每个屏蔽壳1的底部留设有供断路器支撑柱6穿过的通孔。
45.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置的优选实施例中，断路器支撑柱6支撑断路器的母排和真空泡5，真空泡5连接两端的母排，所述真空泡5内的触头在流通电流时处于闭合状态，在电流断开时处于断开状态，在动作时依靠动作机构执行闭合或断开的操作。
46.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置的优选实施例中，所述断路器支撑柱6由绝缘材料制成。
47.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置的优选实施例中，三个屏蔽壳1垂直于所述三相断路器的电流方向的方向摆放。
48.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置的优选实施例中，a相断路器、b相断路器和c相断路器依次排列分布。
49.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置的优选实施例中，第一步骤中，用于连接屏蔽壳1的所述连接件2的形状为长方体，其位置在两个相邻屏蔽壳1的相邻面的四个角落。
50.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置的优选实施例中，所述屏蔽壳1的材料是铝合金。
51.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置的优选实施例中，所述屏蔽壳1形状为两端开口的空心长方体壳体。
52.所述的一种大容量断路器的磁场屏蔽装置的优选实施例中，所述连接件2采用铜、铝或者铜合金、铝合金制成。
53.在一个实施例中，屏蔽方法包括至少一组的三个屏蔽壳及其三相大容量断路器。
54.在一个实施例中，屏蔽方法以包围断路器母线4和真空泡5的屏蔽壳1来实现，多个
屏蔽壳1需相互连接。本实用新型所用材料为常见的金属材料，形状结构简单，加工方便。
55.在一个实施例中所述大容量断路器的磁场屏蔽装置包括屏蔽壳1、连接件2、支撑柱3、断路器四大部分组成。所述屏蔽壳1由金属材料经过铸造焊接等方式加工而成。该种材料具有很好的导电性能，适用于通流大电流且拥有较高的导热、散热能力。它同时具有结构强度大，不易变形弯曲的特性。所述屏蔽壳1的材料可以是铝合金但不限于铝合金，形状为两端开口的空心长方体壳子，壳子厚度较小，由于断路器支撑柱6需要固定在地面，所以屏蔽壳1下部留出了几个小洞供断路器支撑柱6穿过。所述屏蔽壳1的摆放方式由断路器的摆放方式确定，包括但不限于三相屏蔽壳1垂直于电流方向以此摆放。所述屏蔽壳1适用于交流电系统。所述屏蔽壳1在内部有交流电流过时，由法拉第电磁感应定律会产生电动势，进而产生电流。当三相屏蔽壳1连接起来后，屏蔽壳1上的电流可以形成环流，从而在每一相屏蔽壳1上产生和该相断路器流通电流方向相反的电流，进而一定程度上抵消每一相断路器电流产生的磁场，起到磁场屏蔽的效果。
56.优选的，可以通过改变屏蔽壳1厚度来使得屏蔽壳1和断路器温升满足要求的情况下减少物料使用，降低成本。所述连接件2用于连接三个屏蔽壳1。所述连接件2具有高导电性的特点，可以通流很大的电流，可以选用铜、铝或者铜合金、铝合金等高导电系数的金属材料等。所述连接件2的形状为长方体，用于连接屏蔽壳1，其位置在两个相邻屏蔽壳1的相邻面的四个角落。所述连接件2的具体位置可以调整，当屏蔽壳1的摆放发生变化时，连接件2的位置和形状也会发生变化，其作用是连接三个屏蔽壳1，使其上的电流可以产生环流，从而削弱磁场。
57.所述屏蔽壳1支撑柱3分布在各个屏蔽壳1的四角，用来支撑屏蔽壳1和起到接地作用。所述屏蔽壳1支撑柱3的形状为实心长方体或圆柱，拥有很高的机械强度。所述支撑柱3的材料可以是铝合金或者钢但不限于某一种特定材料。
58.所述母排为连接断路器断口两端的用于通流电流和给断路器降温的母排。所述母排可由各种形状组成，包括但不限于圆筒形、长方体母排形等。所述母排的材料为高导电性高导热性材料，且具有一定的机械强度，可使用铝合金或者铜，但材料不限于此。
59.优选的，母排上可加装散热片，增强散热效果。
60.所述真空泡5连接了两端的母排，其中包含有导电杆、触头、动作机构等结构。所述真空泡5内的触头在流通电流时处于闭合状态，在电流断开时处于断开状态，在动作时依靠动作机构执行闭合或断开的操作。所述真空泡5可以是各种形状各种尺寸，数量也可以不止一个，也可以不使用真空泡5而是用其他断口连接模式。
61.所述断路器支撑柱6用于支撑断路器的母排和真空泡5。所述断路器支撑柱6具有很好的机械强度和绝缘能力，由高强度的绝缘材料构成。所述断路器支撑柱6一端支撑断路器一端位于地面，所以其存在会使得屏蔽壳1下面的部分留出几个洞供断路器支撑柱6穿过。所述断路器支撑柱6的数量和位置由断路器来决定，只要满足断路器的稳定性即可。
62.优选的，断路器母线4采用高强度结构或者材料，可以减少断路器支撑柱6的数量。
63.参照图1，本实用新型的实例为通过三个屏蔽壳1把三个并排放置的断路器罩起来，然后用八个连接件2把三个屏蔽壳1连接起来。在断路器流通三相交流电时，该结构可以削弱屏蔽壳1外的磁场。
64.参照图2，屏蔽壳1的制作方式简单，可以通过浇铸热处理得到金属板，再将四片金
属板焊接起来即可。屏蔽壳1下方的用于使断路器支撑柱6穿过的小洞可以在焊接前由线切割的方式提前加工好。连接件2和支撑屏蔽支撑柱3均为金属长方体，可以直接浇铸而成。母线4、真空泡5和断路器支撑柱6为断路器的结构，由断路器本身的型号参数确定。
65.参照图3、4、5，给每一项断路器分别套上屏蔽壳，三个屏蔽壳不连接。选定某个时刻，此时每个屏蔽壳上产生的电流如图所示，选定的时刻为断路器上b相电流最大的时刻，此时a相和c相断路器的电流与b相相反，大小均为b相的一半。屏蔽壳上每相电流形成多个内循环，在靠近屏蔽壳两个面边界的地方电流流向与断路器电流流向相同，在远离屏蔽壳两个面边界的地方电流流向与断路器电流流向相反，在靠近屏蔽壳终端和始端的边缘处，电流发生换向，从而连接前述两个不同方向的电流。若沿着垂直于电流的方向将屏蔽壳切开，流经切面的电流和为0，故此时单个屏蔽壳不能很好得屏蔽内部断路器产生的磁场。将三个屏蔽壳连接起来后，三个屏蔽壳之间的电流回路就能被导通，参考图6，此时屏蔽壳上的电流形成了大环流，a相和c相的电流通过连接件，在屏蔽壳始端流入b相，在终端从b相屏蔽壳流出。这样一来，在每一相屏蔽壳上，沿着垂直电流方向切开屏蔽壳，流过切面的电流不为0，且正好与其包裹的断路器电流相反，从而产生一个相反的磁场，抵消断路器电流产生的磁场，削弱屏蔽壳外区域的磁场。
66.最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
67.以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。