一种灭弧系统及包含其的断路器的制作方法

本发明涉及断路器，具体是一种灭弧系统及包含其的断路器。

背景技术：

1、断路器是指能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流,也能在所规定的非正常电路下接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器。目前低压断路器一般利用灭弧栅片的消游离作用，提升介质恢复强度，使电弧熄灭并阻止电弧重燃。通过在灭弧室中堆叠栅片，切割电弧，将电弧分为电压更小的小段电弧，当电源电压小于各栅片间的最小燃弧电压总和时，电弧熄灭。因此，分断更高电压下电弧的能力，取决于可利用的栅片数量。

2、为了确保栅片的最佳利用效率，栅片厚度及栅片间的间隙需保证在一定范围内，因此，分断更高的电弧电压时，随着栅片数量增多，灭弧室高度更高，断路器的体积也随之增大，因而需更高的材料成本和空间成本。且常规的靠堆叠栅片数量方式，已无法满足交直流1500v系统的使用要求，常用多极串联方式替代，但此方式不具备单极分断全电压短路电流的能力，接线不便，对安装空间要求较高，不利于降低成本，且可靠性低，飞弧距离大。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了解决上述技术问题，本发明提供一种灭弧系统及包含其的断路器，可有效减小断路器体积，且具备单极分断全电压短路电流的能力，大幅降低飞弧距离。

2、本发明采取的技术方案如下：

3、一种灭弧系统，设置在断路器中，用于熄灭动触头和静触头在分断电流时的电弧，该灭弧系统包括结构外壳，所述结构外壳具有多个灭弧腔室，各灭弧腔室之间相对隔离；在各灭弧腔室内均间隔的层叠布置有若干灭弧栅片，所述灭弧栅片的最外层，即最顶层和最底层均连接引弧结构，所述引弧结构，包括一个延伸至静触头附近的静触头引弧栅片，一个延伸至动触头附近的动触头引弧栅片，以及连接相邻两灭弧腔室的引弧连接栅片，所述静触头引弧栅片和所述动触头引弧栅片分别位于不同的灭弧腔室；各所述灭弧腔室还具有开在结构外壳上的排气孔，各灭弧腔室的排气孔在横向及纵向上均留有电气间隙，且所述排气孔与所述灭弧栅片、所述静触头引弧栅片以及所述动触头引弧栅片末端留有适当空间，作为气体压力减压区域，有利气体排出，防止背后击穿。

4、可选的，位于同一灭弧腔室的所述灭弧栅片为相同形状的灭弧栅片，或两种不同形状的切割栅片交替布置。

5、可选的，所述切割栅片为对称切割栅片或非对称切割栅片所述灭弧栅片；根据电压或电流等级需求，可适当变更灭弧栅片形状；可采用无切割灭弧栅片，热容量高，消游离效果好，使电弧更易熄灭。也可采用非对称切割栅片交替布置，以起到拉长电弧，增大电弧电压，使电弧更易熄灭的作用。

6、可选的，所述结构外壳包括两个灭弧腔室，分别为第一灭弧腔室和第二灭弧腔室，所述第一灭弧腔室中的灭弧栅片与第二灭弧腔室的灭弧栅片并列排布；所述第一灭弧腔室内具有引弧连接栅片一，所述第二灭弧腔室具有引弧连接栅片二，所述引弧连接栅片一和所述引弧连接栅片二的初始端电气连接，使所述第一灭弧腔室的灭弧栅片与第二灭弧腔室的灭弧栅片形成串联型式。

7、可选的，所述引弧连接栅片一和/或所述引弧连接栅片二包括多段，各段之间形成折弯部，且主体段与水平方向成45°～85°夹角。

8、可选的，所述引弧连接栅片一的主体段与水平方向成70°夹角。

9、可选的，所述引弧连接栅片二的主体段与水平方向成70°夹角。

10、可选的，所述第一灭弧腔室具有下进弧口，所述第二灭弧腔室具有上进弧口，所述下进弧口和所述上进弧口具有引导气流方向的倾斜引导面，用以引导电弧进入灭弧腔室。

11、可选的，所述引弧连接栅片一和所述引弧连接栅片二的初始端位于所述下进弧口和所述上进弧口的交界处，所述引弧连接栅片一的末端位于所述第一灭弧腔室的最上侧，所述引弧连接栅片二的末端位于第二灭弧腔室的最下侧；所述引弧连接栅片一和所述引弧连接栅片二的初始端与末端之间采用多次平滑折弯结构，以引导电弧路径。

12、可选的，所述静触头引弧栅片的初始端位于下进弧口的下侧，初始端宽度覆盖整个灭弧系统宽度，并随下进弧口的斜面结构逐渐变化，直至末端与第一灭弧腔室的灭弧栅片宽度相同；所述静触头引弧栅片的末端位于第一灭弧腔室的灭弧栅片下侧；静触头引弧栅片与静触头电气连接，以引导电弧路径。

13、可选的，所述动触头引弧栅片的初始端位于动触头的上侧，初始宽度覆盖整个灭弧系统宽度，并随上进弧口的斜面结构逐渐变化，直至末端与所述第二灭弧腔室的灭弧栅片宽度相同；所述动触头引弧栅片与处于断开位置的动触头电气连接，以引导电弧路径。

14、可选的，该灭弧系统还包括分别位于第一灭弧腔室和第二灭弧腔室的铁芯，铁芯分别位于引弧连接栅片一和引弧连接栅片二的折弯位置，起到磁吹效果，增大电弧受力，促使电弧进入第一灭弧腔室及第二灭弧腔室的灭弧栅片。

15、一种断路器，包括灭弧系统，所述灭弧系统为上述任一项所述的灭弧系统。

16、进一步的，所述断路器的静触头包括静引弧角结构；所述动触头可相对所述静触头旋转实现线路电流接通和分断，分断电流时，所述静触头和所述动触头之间可产生电弧；所述静触头亦可为非完全固定的可动触头。

17、进一步的，所述断路器的动触头和静触头的两侧设有永磁体结构，并合理设置磁极方向，使磁吹方向无极性限制，加速电弧进入所述灭弧系统，减小电弧对所述动触头及静触头的烧蚀，提升分断能力。

18、本发明中的断路器的灭弧系统以及断路器，采用多个灭弧系统并列结构，在提升分断高电压下电弧能力的同时，降低了对空间的要求，可有效减小断路器体积，且具备单极分断全电压短路电流的能力，大幅降低飞弧距离。

技术特征：

1.一种灭弧系统，设置在断路器中，用于熄灭动触头和静触头在分断电流时的电弧，其特征在于，包括结构外壳，所述结构外壳具有多个灭弧腔室，各灭弧腔室之间相对隔离；在各灭弧腔室内均间隔的层叠布置有若干灭弧栅片（22），所述灭弧栅片（22）的顶层和底层连接有引弧结构，所述引弧结构包括一个延伸至静触头附近的静触头引弧栅片（232），一个延伸至动触头附近的动触头引弧栅片（231），以及连接相邻两灭弧腔室的引弧连接栅片，所述静触头引弧栅片（232）和所述动触头引弧栅片（231）分别位于不同的灭弧腔室；各所述灭弧腔室还具有开在结构外壳上的排气孔（214），各灭弧腔室的排气孔（214）在横向及纵向上均留有电气间隙，且所述排气孔（214）与所述灭弧栅片（22）、所述静触头引弧栅片（232）以及所述动触头引弧栅片（231）末端留有适当空间，作为气体压力减压区域，有利气体排出，防止背后击穿。

2.根据权利要求1所述的灭弧系统，其特征在于，位于同一灭弧腔室的所述灭弧栅片（22）为相同形状的灭弧栅片，或两种不同形状的切割栅片交替布置。

3.根据权利要求2所述的灭弧系统，其特征在于，所述切割栅片为对称切割栅片或非对称切割栅片。

4.根据权利要求1或2或3所述的灭弧系统，其特征在于，包括两个灭弧腔室，分别为第一灭弧腔室（20a）和第二灭弧腔室（20b），所述第一灭弧腔室（20a）中的灭弧栅片（22）与第二灭弧腔室（20b）的灭弧栅片（22）并列排布；所述第一灭弧腔室（20a）内具有引弧连接栅片一（233），所述第二灭弧腔室（20b）具有引弧连接栅片二（234），所述引弧连接栅片一（233）和所述引弧连接栅片二（234）的初始端电气连接，使所述第一灭弧腔室（20a）的灭弧栅片（22）与第二灭弧腔室（20b）的灭弧栅片（22）形成串联型式。

5.根据权利要求4所述的灭弧系统，其特征在于，所述引弧连接栅片一（233）和/或所述引弧连接栅片二（234）包括多段，各段之间形成折弯部，且主体段与水平方向成45°～85°夹角。

6.根据权利要求4所述的灭弧系统，其特征在于，所述第一灭弧腔室（20a）具有下进弧口（24），所述第二灭弧腔室（20b）具有上进弧口（25），所述下进弧口（24）和所述上进弧口（25）具有引导气流方向的倾斜引导面，用以引导电弧进入灭弧腔室。

7.根据权利要求6所述的灭弧系统，其特征在于，所述引弧连接栅片一（233）和所述引弧连接栅片二（234）的初始端位于所述下进弧口（24）和所述上进弧口（25）的交界处，所述引弧连接栅片一（233）的末端位于所述第一灭弧腔室（20a）的最上侧，所述引弧连接栅片二（234）的末端位于第二灭弧腔室（20b）的最下侧；所述引弧连接栅片一（233）和所述引弧连接栅片二（234）的初始端与末端之间采用多次平滑折弯结构，以引导电弧路径。

8.根据权利要求7所述的灭弧系统，其特征在于，所述静触头引弧栅片（232）的初始端位于下进弧口（24）的下侧，初始端宽度覆盖整个灭弧系统宽度，并随下进弧口（24）的斜面结构逐渐变化，直至末端与第一灭弧腔室（20a）的灭弧栅片（22）宽度相同；所述静触头引弧栅片（232）的末端位于第一灭弧腔室（20a）的灭弧栅片（22）下侧；静触头引弧栅片（232）与静触头电气连接，以引导电弧路径。

9.根据权利要求7所述的灭弧系统，其特征在于，所述动触头引弧栅片（231）的初始端位于动触头的上侧，初始宽度覆盖整个灭弧系统宽度，并随上进弧口（25）的斜面结构逐渐变化，直至末端与所述第二灭弧腔室（20b）的灭弧栅片（22）宽度相同；所述动触头引弧栅片（231）与处于断开位置的动触头电气连接，以引导电弧路径。

10.根据权利要求4所述的灭弧系统，其特征在于，还包括分别位于第一灭弧腔室（20a）和第二灭弧腔室（20b）内的铁芯（26），所述铁芯（26）分别位于所述引弧连接栅片一（233）和所述引弧连接栅片二（234）的折弯位置，起到磁吹效果，增大电弧受力，促使电弧进入第一灭弧腔室（20a）及第二灭弧腔室（20b）的灭弧栅片（22）。

11.一种断路器，包括灭弧系统，其特征在于，所述灭弧系统为权利要求1～10中任一项所述的灭弧系统。

12.根据权利要求11所述的断路器，其特征在于，所述断路器的动触头与静触头两侧设有永磁体（4），所述永磁体（4）的磁吹方向无极性限制，用于加速电弧进入灭弧系统，减小电弧对动触头及静触头的烧蚀，提升分断能力。

技术总结
本发明属于断路器技术领域，具体公开了一种灭弧系统及包含其的断路器，包括结构外壳，并具有多个灭弧腔室，各灭弧腔室之间相对隔离；在各灭弧腔室内均间隔的层叠布置有若干灭弧栅片，灭弧栅片的最外层均连接引弧结构，引弧结构包括一个延伸至静触头附近的静触头引弧栅片，一个延伸至动触头附近的动触头引弧栅片，以及连接相邻两灭弧腔室的引弧连接栅片；各灭弧腔室还具有开在结构外壳上的两组排气孔，两组排气孔在横向及纵向上均留有电气间隙，且与各栅片末端留有空隙。本发明采用多个灭弧腔室并列的结构，在提升分断电弧能力的同时，降低了对空间的要求，可有效减小断路器体积，且具备单极分断全电压短路电流的能力，大幅降低飞弧距离。

技术研发人员：王定宇,孟磊,李浩,王文超,吴培,李江华
受保护的技术使用者：河北宝凯电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12