[发明专利]具有电弧熄灭装置的直流断路器

说明书

本发明的具有电弧熄灭装置的直流断路器包括：固定触点；可动触点，以与所述固定触点接触或分离的方式动作；动作部，驱动所述可动触点；以及灭弧装置，提供与所述可动触点的分离时产生的电弧交叉的方向上的磁场。所述灭弧装置包括：一对芯板，平行地配置在所述可动触点和所述固定触点的两侧；芯棒，与所述芯板连接为一体，并具有彼此对称的形状；以及灭弧线圈，与一侧芯棒结合。

技术领域

本发明涉及直流断路器，更加详细而言，涉及一种具有电弧熄灭装置的直流断路器。

背景技术

在相同的输电容量下，与交流AC相比，直流DC具有减小电线需求量和铁塔尺寸的优点。当输电容量相同时，如果使用直流，则与使用交流的情况相比，可以节约30％左右的电线需求量。由于如上所述的优势，直流配电市场正在逐步扩大。

根据这种趋势，直流断路器在配电级低压直流(LVDC：Low Voltage Di rectCurrent)、储能系统(ESS：Energy Storage System)以及新再生能源市场等各种领域中的需求正在增加。

直流断路器在设备内部设置故障检测部，当在直流电路产生异常电流时，在开极异常电流达到最大值之前，通过检测异常电流来快速切断。直流断路器在检测到短路和过电流等之后，具有短的响应时间。

这种直流断路器通常由可动触点、固定触点、驱动部、跳闸部以及灭弧部等构成。在驱动部的作用下，可动触点可以与固定触点接触或分离，当直流电路产生异常电流时，通过跳闸部来接触的两个触点可以分离。

在电流通电状态下，当接触着的两个触点分离时，在两个触点之间产生电弧(Arc)，随着电弧移动到灭弧部的同时进行切断。

直流断路器没有自然零点，因此，与交流断路器相比，相对较难切断，具有越是小于诸如短路电流和过电流的大电流的电流越难切断的缺点。

在触点分离时产生的电弧通过根据弗莱明的左手定则产生的力和内部压力来移动到灭弧部。此时的根据弗莱明的左手定则产生的使电弧移动的力与电流和磁通量的大小成正比。

当产生短路电流和过电流时，不仅电流大而且内部压力也大，因此，可以使电弧充分地移动到灭弧部，然而，当产生相对较小的电流时，不仅电流小而且内部压力也小，因此，电弧持续停留在固定触点和可动触点之间，其结果增加了切断失败的可能性。

图1是示出一般的直流断路器的触点部结构的图。

如图所示，直流断路器包括：固定触点10；以与所述固定触点10接触或解除接触的方式动作的可动触点20；以及使所述可动触点20动作的驱动部30。

在图示的实施例中，可动触点20沿着x轴方向往复动作并与固定触点10接触或分离，当分离时，将在x轴方向上产生电弧A。

此时，电流的方向是x轴方向，因此，当在y轴方向上施加磁场时，电弧A在z轴方向上受力。

灭弧部(未图示)配置于固定触点10和可动触点20的上部，因此，当在y轴方向上施加磁场时，在固定触点10和可动触点20之间产生的电弧A可以向灭弧部移动。

现有的电弧熄灭装置具有使用永久磁铁的情况和使用灭弧线圈的情况。

在使用永久磁铁的灭弧装置的情况下，磁场的方向被固定，因此，适用于仅处理单方向电流的直流断路器，而不适用于处理双向电流的直流断路器。这是因为，通过正向电流和永久磁铁的磁通量，力在正交线上作用于灭弧部侧，相反，当流动反向电流时，电流的方向改变，但是由永久磁铁产生的磁通量的方向固定，因此，根据弗莱明的左手定则，力的方向作用于灭弧部的相反方向，这反而防止电弧向灭弧部移动。

另外，在使用灭弧线圈的情况下，具有向灭弧线圈施加内部电源的类型和施加额外的外部电源的类型。