[发明专利]一种增强能量耗散的直流隔离开关灭弧室结构

说明书

本发明公开了，一种增强能量耗散的直流隔离开关灭弧室结构，为4级灭弧室串联组成，包括左右两个灭弧室间连通，上下灭弧室之间通过动触头导轨进行隔离；4级灭弧室内布置有栅片组，上下灭弧室之间分别带有静触头，动触头导轨穿过一侧静触头后连接动触头，动触头导轨止于另一侧静触头；动触头外端止于栅片组之间。采用以上结构设计，不仅增加了电弧所受洛伦磁力，促使电弧被多个栅片切割，提高栅片的利用率；而且增加了气吹作用，消除了直流电流的极性影响，增强电弧能量耗散，从而快速提高电弧电压，利于电弧的快速熄灭。

技术领域

本发明属于直流电弧灭弧装置技术领域，涉及一种增强能量耗散的直流隔离开关灭弧室结构。

背景技术

随着清洁能源的开发利用，光伏发电的装机容量和在电力系统中的比例逐年提升，为了提高光伏发电的综合效益，光伏发电直流侧电压也在逐渐增加，从1000V向1500V发展。而隔离开关作为光伏发电直流侧重要的控制保护元器件，其额定电压也要求进一步提高。隔离开关更多的是承担着开通和关断额定电流的任务，当关断额定电流时，动静触头分离，由于触头间的高电压将会击穿空气间隙，从而产生电弧，电弧能否快速熄灭直接决定了电路能否正常断开。由于直流电弧没有自然过零点，需要依靠电弧电压来强迫电弧电流过零，以达到熄灭电弧的目的。因此，通常通过在灭弧室布置多个栅片，使电弧快速进入栅片，一方面被栅片冷却，提高电弧电压；另一方面，电弧被栅片切割为多段短弧，形成多对栅片的近极压降，每对近极压降根据材料大概在20-30V之间，这样就会提高电弧电压，从而迫使电弧电流减小并过零，以达到熄灭电弧的目的。

隔离开关开断额定电流下的电弧时，与开断短路电流情况下的电弧不同，由于电流较小，电弧自身产生的磁场和电流回路产生的磁场较小，所以电弧所受到的洛伦磁力也较小，不足以使电弧快速进入栅片，从而被栅片冷却和切割。因此，需要通过对灭弧室的结构设计来加速气流场或者添加永磁体以增加磁吹作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种增强能量耗散的直流隔离开关灭弧室结构，具有加速电弧进入栅片，提高电弧电压，达到快速熄灭电弧的特点，保证直流配电网和光伏发电系统的供电安全性和可靠性。

本发明所采用的技术方案是，一种增强能量耗散的直流隔离开关灭弧室结构，为4级灭弧室串联组成，包括左右两个灭弧室间连通，上下灭弧室之间通过动触头导轨进行隔离；4级灭弧室内布置有栅片组，上下灭弧室之间分别带有静触头，动触头导轨穿过一侧静触头后连接动触头，动触头导轨止于另一侧静触头；动触头外端止于栅片组之间。

动触头导轨为绝缘材料，如陶瓷等。

应用于直流额定电压DC400V-DC1500V之间的直流配电网络和光伏发电系统。

左右两个灭弧室顶部采用软连接，底部分别连接接线端子。

栅片组包括第一组栅片和第二组栅片；第一组栅片包含6个栅片，为铁磁材料；第二组栅片包含3个栅片，为锌镍铁氧体材料。

第一组栅片的相对磁导率为2000-3000；第二组栅片相对磁导率为8000。

栅片靠近动触头一侧为喇叭口形，其内凹部分为圆弧面，深度5-10mm。

第一组栅片和第二组栅片的栅片厚度为1-1.5mm，间隔1.5-2mm设置。

动触头导轨上开有两个间隔设置的矩形动触头运动槽，通过动触头运动槽安装动触头。

静触头与动触头相对面均为圆弧面。

本发明的有益效果是：

1)目前隔离开关大多是单极的交流产品，对于直流的隔离开关额定电压基本在1000V以下，很少有1500V的直流隔离开关，而且高电压的隔离开关串并联级数较多，尺寸较大；或者是对于直流电弧开断有极性的影响。本发明从增强能量耗散的角度出发，设计了4级串联的灭弧室结构。