[发明专利]一种复合式交直流通用空气断路器及其灭弧方法

说明书

技术领域

本发明属于断路器领域，涉及一种复合式交直流通用的空气断路器及其灭弧方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，电力系统容量和规模不断扩大，人们对电能质量、供电的安全性与可靠性等方面提出了更高的要求。空气断路器主要应用于各级配电系统中，在电网中起控制和保护的作用。控制就是根据运行需要，通过断路器的分合闸将电网中的部分设备或线路投入或退出运行；当电网或电力设备发生故障，如过载或短路时，断路器还可以及时将故障线路切除，以防止故障的扩大并保护其他电力设备。

另一方面，风能、太阳能等新能源及轨道交通运输行业的迅速发展，使得直流系统的应用日益广泛，对直流断路器的需求也更加迫切。交流系统中的电流在每周波都有两个自然过零点，交流断路器就是充分利用电流过零的时机完成介质恢复，将电弧熄灭的。然而直流系统不存在自然过零点，使得开断直流电路要困难得多。直流断路器需要满足的要求有：

(1)及时检测出故障电流；

(2)机构动作迅速，在故障电流上升到峰值之前将电弧切断，达到限流的目的；

(3)保证性能基础上降低成本。

为了节约成本，提高断路器的通用性，一种结构简单，能有效、可靠地应用于交直流系统的空气断路器是非常必要的。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种复合式交直流通用的空气断路器及其灭弧方法，无论在交流或直流电路中，当短路故障发生时，均能利用磁场和气流场的作用驱动电弧进入灭弧栅片，将故障电流限制过零。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种复合式交直流通用空气断路器，主要包括：由动触头和静触头构成的触头系统、跑弧道、永久磁铁、励磁线圈和灭弧栅片，其中，跑弧道上开设有缺口，该缺口将跑弧道分为上下两部分，所述励磁线圈的一根导线与上跑弧道连接，另外一根导线与下跑弧道连接，所述静触头设置在下跑弧道上；所述跑弧道包括两个，灭弧栅片位于两个跑弧道之间；所述永久磁铁包括两对，分别位于两对触头的两侧，且两对永久磁铁的极性相反；当触头系统之间产生电弧时，电弧在永久磁铁和励磁线圈产生磁场的共同作用下进入灭弧栅片，引起电弧电压升高，从而限制电流过零。

所述触头系统采用桥式双断点结构。

所述永久磁铁外部用产气材料层包裹，产气材料采用PA66或POM。

所述上跑弧道与静触头不连接。

所述励磁线圈的上方导线与上跑弧道连接在跑弧道的缺口处，下方导线与下跑弧道的连接处在静触头外侧。

所述跑弧道为U形结构，U形结构开口向上，灭弧栅片位于U形开口中间，使电弧在跑弧道上燃烧时自身磁场对其产生向上的驱动力。

一种基于以上所述的空气断路器的灭弧方法，当动触头和静触头之间产生电弧时，在永久磁铁产生的磁场作用下电弧发生移动，其中，一侧的电弧朝向跑弧道的端部移动，另外一侧的电弧沿着跑弧道向上移动直至上弧根越过跑弧道的缺口到达上跑弧道，此时，电流将流过励磁线圈，励磁线圈产生与永久磁铁同向的磁场，进一步促进电弧的移动，直至下弧根跳跃至另外一个跑弧道上，使该电弧在两个跑弧道之间燃烧，此时，另外一段电弧消失，同时，电流流过两个励磁线圈，两个励磁线圈绕向相反，产生更强的同向磁场，共同驱动电弧移动，进入灭弧栅片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的空气断路器，采用永久磁铁与励磁线圈分别作用于电弧运动的不同阶段，同时结合产气材料增强气吹作用，驱动电弧进入灭弧栅片，既可用于交流系统，也可用于直流系统。此外，该断路器结构简单，可靠性高，适用范围广。

附图说明

图1为本发明的复合式交直流通用空气断路器结构示意图；

图2为本发明的空气断路器开断短路故障电流过程示意图，其中，（a）、（b）、（c）为三个不同阶段的示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，一种空气断路器，主要包括触头系统、跑弧道8、永久磁铁5、励磁线圈7、灭弧栅片9等。