[发明专利]一种断路器的触头系统

说明书

技术领域

本发明属于低压电器技术领域，涉及一种断路器的触头系统，能够增强断路器短路时的瞬时耐受电流的能力，提高分断能力和通电能力，保证带电操作可靠分断。

背景技术

随着电力工业需求倍增、电网容量不断提高，从而导致短路事故大幅频频发生时,短路电流比以前有了成倍和几十倍的增加。要求配备超高的短路分断能力，瞬时耐受电流的能力、大额定通电电流、温升低、分段可靠、小型化、轻量化的要求的断路器。

目前，在动触头绝缘支撑架内布置多个隔离绝缘壁和动触头之间布置多个分立的绝缘夹片，进行隔热，这种绝缘夹片和隔离绝缘壁没有增加散热量和没有增加承载电流的能力，却占用了宝贵的空间，无法增加布置更多路数的动触头，并且现有这种技术根本无法克服长时间大的短路电流带来的断路器发热对其夹片和隔离绝缘壁的软化行为，使其无法保证动触头与静触头的垂直接触和接触面积。

例如1000-1600A的具有2档触头系统的大容量塑壳断路器5路并联的动触头系统，分三组分别装入U型支架中，三个U型支架安装在同一个支半板上，中间U型支架安装一个操作铰链，2档触头系统的每路并联的动触头系统之间增加一个1.2mm-2mm厚的弹片，在触头系统与U型支架的侧壁之间也布置有这种弹片，主要用于防止受热后触头系统的摆动，可是这种多个弹片带来温升的升高，弹片数量多，生产中容易造成少装或忘记装弹片的现象，易造成通电后触头系统的摆动，曾经发生过弹片飞出来，扎伤设备，有安全隐患，即使其它断路器中触头支架采用栅格，也会减少增加弧触头或主动触头的片数，限制短时耐受能力、分断能力的提高及可靠分断。

现有断路器触头系统的圆弧状动触头与平板长条静触头经一定时间工作后，由于压紧动触头的弹簧相对动触头圆弧状接触面为非中心对称或中心位置施压接触，造成非垂直接触造成的导电接触面积的窄小；联接动触头片的软联结自身面积有限，与母排及动触头片(导电板)联接面积有限等因素，是造成断路器通电能力低，温升升高的主要因素、断路器各相分闸同步性较差、一路触头烧损引发其它路触头烧损，断路器结构复杂、分合速度低、电寿命短的技术问题。

断路器的短时耐受能力是考核断路器的电动稳定性的重要指标，而改善断路器的电动稳定性的最佳办法是增加并联触头即动触头片的数量，使断路器在接通和分断过程中电弧对触头主接触面的烧蚀降至最低，从而大大提高断路器的分断能力和电寿命性能。为了有效提高断路器通断能力和降低温升，需增加触头系统的回路数，因此触头支持和触头软联结的安装槽也要相应增加间隔数或增大触头片的厚度所需的新增空间。

但是大容量断路器和万能式断路器一般都是连续工作制(24小时不间断工作)，长期通电，导致触头部分温度较高(触头表面温度可能超过100℃)。如果使用耐高温、耐电弧、结构强度较高的热固性塑料来制造隔离绝缘壁(绝缘夹片)，受制于热固性塑料成型工艺条件的限制，其厚度不可能做得很薄(一般要求≥1.2mm)，无法实现上述结构触头支持受DMC压塑料加工工艺限制，一般无法实现更多路数触头系统的回路数，限制了更大容量的断路器的发展；并且，由此使得触头支持加工难度增大后，产品的报废率将会大幅提高。目前触头支持设有多块隔离绝缘壁(绝缘夹片)，空间利用率低，使得触头系统回路数少，不利于降低温升

现有的一种万能式断路器，同一静触头母线上的长片静触头旁配置固连有长片静弧触头，与其配合的同一动触头中心连线的延长线上配置有动弧触头进行接触，解决多个触头片不被同时烧毁起到一定作用，但没有解决动静触头及动静弧触头被烧损及断路器寿命短的问题。另一个是同一动触头上前后设置弧触头被主触头高出1mm是常规设计，这种设计使弧触头和主触头分闸时产生的电弧对两者的触点产生烧损，当弧触头的高度小于实际1mm时，弧触头已经失去引弧作用，大大缩小了触头的工作超程，缩短了寿命。

现有技术的弹簧支持结构中，普遍采用弹簧直接压在动触头的导电板腹部前部和触头片的一侧，或导电板腹部后部，触头弹簧与动触头的距离只有约6～10mm。当触头系统的动、静触头承受短路电流产生的高热量时，导电板也会产生极高的温度，此时触头弹簧处于被导电板压紧状态，触头弹簧的表面温度会高于300℃，弹簧会被高温退火，导致触头压力降低，因此弹簧易过早因疲劳而失效，导致合闸位置时的触头弹簧对触指压力减小，即触头终压力减小，进而短时耐受电流减小，选择性保护的范围就变小、极差配合的精确度降低或失效，降低断路器的短路耐受性能；