[实用新型]一种真空灭弧室及使用该灭弧室的真空断路器

说明书

本实用新型属于低压配电系统中真空断路器技术领域，具体涉及一种真空灭弧室及使用该灭弧室的真空断路器。

在现代配电系统中，断路器具有分配电能，保护电源及用电设备免受过载、欠电压、短路、接地等故障危害的作用。其中，真空断路器其开断故障电流，可避免传统的空气式断路器容易受所处周围环境的气压、温度、湿度、污染等影响问题，真正实现了分断全程的零飞弧，特别适用于矿井、隧道等有易燃易爆气体产生的场所使用，正越来越受到市场的重视和欢迎。

真空灭弧室是真空开关电器的核心部件，其主要作用是：通过密封在真空灭弧室中的一对动、静触头实现电力电路的接通与分断，并通过管内真空优良的绝缘性能，使电路切断电流后能迅速熄弧并抑制电流，从而能可靠断开正常电路和切断故障电路。

现有技术中，真空灭弧室的结构如图1、图2所示，该真空灭弧室5包括壳体51、导向套52、动电极53、静电极54和波纹管55，所述的壳体51包括上下设置的第一金属壳体511、第二金属壳体513以及连接在第一金属壳体511、第二金属壳体513之间的绝缘环512，真空灭弧室5内部形成有真空腔室514，所述的动电极53包括设置在真空腔室514内的动触头531以及一端与动触头531连接、另一端向上延伸至真空腔室514外的动触头杆532，所述的静电极54包括设置在真空腔室514内的用于与所述的动触头531对应的静触头541以及一端与静触头541连接、另一端向下延伸至真空腔室514外的静触头杆542，所述的导向套52套设在动触头杆532上且与所述的壳体51固定，用于对动触头杆532起导向作用。所述波纹管55的一端与动触头杆532连接（如采用焊接的方式），所述波纹管55的另一端与壳体51连接（如焊接），以保证真空腔室514内部的真空度，波纹管55的作用是保证动电极53在一定范围内运动。所述的绝缘环512位于壳体51上且靠近静触头541的位置，其作用是使第一金属壳体511与第二金属壳体513绝缘，保证动触头531、静触头541在分开状态下确保所连接的电路断开并能承受相应的电压；另外，绝缘环512的宽度不宜过大，其宽度以满足电路介电性能要求为准，以保证壳体51有足够大的导热和散热面积，这一点对于低压大电流真空灭弧室很重要。

当分断一定的电流时，在动触头531与静触头541分离的瞬间，电流收缩到触头刚分离的几个点上，使触头间的电阻迅速增大并引起温度迅速升高，直至发生触头表面金属的蒸发，同时形成极高的电场强度，强烈的电场导致发射和触头间间隙的击穿，产生真空电弧。电弧在磁场作用下向周边扩散，同时，炽热的粒子从触头间隙向真空区域扩散，在动触头531、静触头541的间隙中以及与触头接触面对应的壳体51上的区域内（大约30mm范围，沿触头接触面对称分布），高温粒子的浓度最高，成为开断热影响区a(如图2所示)。低压真空灭弧室在开断大电流的情况下，电弧扩散熄灭后，由于触头表面存在短时间的高温状态，形成电子热发射，回路中会存在极短时间的几十安培的电流，这种由于电子热发射而产生的电流称为弧后电流。通常情况下，当表面热量传递到深层后，电子热发射停止，弧后电流才会消失。现有技术的真空灭弧室5，由于绝缘环512与第一金属壳体511、第二金属壳体513之间的连接点处于开断热影响区a之内，而绝缘环512是热的不良导体，故连接点受到高温粒子的轰击后来不及将热量迅速地传导出去，使温度升高，导致热发射。因此，电弧引起的弧后电流除了沿动触头531、静触头541间的间隙即第一弧后电流路径b（如图2所示）直接放电，还存在另一种通路即第二弧后电流路径c（如图2所示）。同时，由于出于小型化的考虑，真空灭弧室内部的触头与壳体51之间不具备足够的电气间隙，因此在分断电流时，触头与壳体51之间易导通，从而使弧后电流经由静触头541→第一金属壳体511→波纹管55→动触头杆532构成的第二弧后电流路径c，使波纹管55上承受较大的电流，从而引起温度迅速升高。在正常工作中，动触头杆532的余热本身就会传递到波纹管55，使其温度升高，若弧后电流再有一分流沿上述路径进行，那么极易引起波纹管55的温升过高，从而影响其疲劳强度。由于波纹管55的厚度本身就很小（0.2mm以下），且其工作时相邻的层之间距离较小，因此流过的电流较大时，易引起相邻层之间的熔焊，进而导致波纹管55在机械外力作用下损坏、漏气，使真空灭弧室失效。

鉴于上述已有技术，有必要对现有的真空灭弧室结构加以改进，为此，本申请人作了积极而有效的探索，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。