灭弧栅片和包含该灭弧栅片的灭弧装置及包含该灭弧装置的开关的制作方法

本发明涉及电力设备领域，具体涉及一种灭弧栅片。

背景技术：

在电力开关领域，当开关的动静触头彼此分开时，会在动静触头之间形成电弧，电弧是具有危害性的，因此，开关中会配置用于熄灭电弧的灭弧装置，灭弧装置是一个栅片灭弧罩，利用将电弧分为多个串联的短弧的方法来灭弧。电弧会加热周围的气体，使气体迅速受热膨胀，膨胀的气体进入灭弧装置，最后从灭弧罩的出气口排出。电弧是一束游离的气体，质量极轻，容易变形，在气体或者液体的流动作用下或者电磁力的作用下，电弧能迅速移动，伸长或者弯曲。由于受到电磁力或者其他外力（气流、液流）的作用，电弧被引入到金属栅片内，一束长电弧就被多个金属栅片分割成多个串联的短电弧。如果所有串联短电弧阴极区的起始介质强度总和永远大于触头间的外施电压，电弧就不再重燃而熄灭，也就是说，若单个弧隙电压小于介质恢复强度，则单个弧隙的电弧就不再重燃，若每个弧隙的电弧都不再重燃，则整个灭弧装置内的电弧被熄灭。因此，一束长电弧若能被分割出更多的短电弧，则单个弧隙的电压也就越小，越不利电弧重燃。由于受到开关整体尺寸的限制，灭弧栅片的数量不会很多，因此，能分割出来的短电弧数量也不会很多，分割出来的短电弧总数量为灭弧栅片数量减去1。

如何增加分割出来的短电弧数量来提高灭弧装置的灭弧效果，但不增加灭弧栅片数量，进而不增大开关的整体尺寸。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种灭弧栅片以及包含给灭弧栅片的灭弧装置以增加分割出来的短电弧数量，进而提高灭弧装置的灭弧效果。

为此，本发明提供一种灭弧栅片，其具有用于安装的安装部和用于接纳电弧的接纳部，接纳部设置有用于分割电弧的分流部，分流部包括贯穿接纳部的通孔和凸出接纳部的斜舌，斜舌设置在通孔远离电弧入口端的一侧且朝电弧入口端延伸，斜舌与接纳部表面的夹角为锐角，斜舌的根部与接纳部连续，接纳部沿电弧的传播方向设置一个或者多个分流部。

本发明还提供一种包含上述灭弧栅片的灭弧装置，其具有多个灭弧栅片和用于安装灭弧栅片的绝缘支撑件，相邻的灭弧栅片相互隔开形成用于接纳电弧的电弧通道，灭弧栅片具有用于安装的安装部和用于接纳电弧的接纳部，接纳部设置有用于分割电弧的分流部，分流部包括贯穿接纳部的通孔和凸出接纳部的斜舌，斜舌设置在通孔远离电弧入口端的一侧且朝电弧入口端延伸，斜舌与接纳部表面的夹角为锐角，斜舌的根部与接纳部连续，接纳部沿电弧的传播方向设置一个或者多个分流部。

可选地，第一灭弧栅片的斜舌与第二灭弧栅片的斜舌交错且相向设置。

本发明还提供一种包含上述灭弧装置的开关，其具有动触头、静触头和用于接纳动、静触头分开时产生电弧的灭弧装置，所述的灭弧装置具有多个灭弧栅片和用于安装灭弧栅片的绝缘支撑件，相邻的灭弧栅片相互隔开形成用于接纳电弧的电弧通道，灭弧栅片具有用于安装的安装部和用于接纳电弧的接纳部，其特征在于，接纳部设置有用于分割电弧的分流部，分流部包括贯穿接纳部的通孔和凸出接纳部的斜舌，斜舌设置在通孔远离电弧入口端的一侧且朝电弧入口端延伸，斜舌与接纳部表面的夹角为锐角，斜舌的根部与接纳部连续，接纳部沿电弧的传播方向设置一个或者多个分流部。

可选地，第一灭弧栅片的斜舌与第二灭弧栅片的斜舌交错且相向设置。

有益效果

采用本发明公开的灭弧栅片及灭弧装置可带来如下有益效果：

1.相同的空间内，一束长电弧被分割出更多的短电弧，短电弧数量剧增。

2.电弧的总长度变长，增加电弧与周围介质的接触面积，加强冷却和扩散作用，有利于灭弧。

3.电弧的总长度变长，电阻变大，不利于电弧的重燃，有利于灭弧。

4.弧隙电压锐减，大大地降低了弧隙电弧重燃的机会。

5.只需在现有开关的灭弧栅片上加工分流部而无需增加其他的灭弧零件即可实现开关的高效灭弧性能。

6.分流部可以在灭弧栅片冲裁折弯工艺中一起完成，几乎不增加成本。

7.无需改变现有开关的整体尺寸即可完成开关灭弧性能的升级。

附图说明

在下面参照附图对作为非限制性实施例给出的实施方式的说明中，本发明及其优越性将得到更好的理解，附图如下：

图1是现有一种灭弧栅片的立体图；

图2是本发明公开的实施例一至实施例四中的第一灭弧栅片的立体图；

图3是本发明公开的实施例二和实施例四中的第二灭弧栅片的立体图；

图4是图2中沿a-a方向的局部剖视图；

图5是图1的剖切立体图；

图6是图2沿a-a方向的剖切立体图；

图7是图3的剖切立体图；

图8是现有一种灭弧装置的立体图；

图9是实施例二中的第二灭弧装置的立体图；

图10是图8中沿b-b方向的剖切立体图；

图11是图10的正视图；

图12是实施例一中的第一灭弧装置的剖切立体图；

图13是图12的正视图；

图14是实施例二中的第二灭弧装置的剖切立体图；

图15是图14的正视图；

图16是实施例三中的第三灭弧装置的剖切立体图；

图17是图16的正视图；

图18是实施例四中的第四灭弧装置的剖切立体图；

图19是图18的正视图；

图20是现有一种灭弧装置的立体图；

图21是现有一种灭弧栅片的立体图；

图22是本发明公开的实施例五和实施例六中的第三灭弧栅片的立体图；

图23是本发明公开的实施例六中的第四灭弧栅片的立体图；

图24是图21的剖切立体图；

图25是图22的剖切立体图；

图26是图23的剖切立体图；

图27是图20的局部剖切立体图；

图28是图27的正视图；

图29是实施例五中的第五灭弧装置的剖切立体图；

图30是图29的正视图；

图31是实施例六中的第六灭弧装置的剖切立体图；

图32是图31的正视图；

图33-40是实施例一中的第一灭弧装置对电弧的分段示意图；

图41-45是实施例一中的第一灭弧装置对电弧的分段后的数量统计示意图；

图45-51是实施例二中的第二灭弧装置对电弧的分段示意图；

图53-57是实施例二中的第二灭弧装置对电弧的分段后的数量统计示意图；

附图标记说明

1.分流部；2.斜舌；3.通孔；4.第一灭弧栅片；5.第二灭弧栅片；6.第三灭弧栅片；7.第四灭弧栅片。

具体实施方式

实施例一

图1所示的是现有一种灭弧栅片的立体图，其具有用于安装的安装部和用于接纳电弧的接纳部，安装部为四个凸出的且用于嵌入绝缘支撑件的凸耳，如图所示的左侧位置设置有电弧入口端，电弧从电弧入口端进入后在接纳部移动。

图2所示的是本发明公开的第一灭弧栅片4的立体图，其具有用于安装的安装部和用于接纳电弧的接纳部，安装部为四个凸出的且用于嵌入绝缘支撑件的凸耳，如图所示的左侧位置设置有电弧入口端，电弧从电弧入口端进入后在接纳部移动，接纳部设置有用于分割电弧的分流部1，接纳部沿电弧的传播方向设置，分流部1的数量根据接纳部的长度选取，本实施例设置3个分流部1。

图4所示的是分流部1的局部剖视图，分流部1包括贯穿接纳部的通孔3和凸出接纳部的斜舌2，斜舌2设置在通孔3远离电弧入口端的一侧且朝电弧入口端延伸，斜舌2与接纳部表面的夹角为锐角，本实施例的夹角采用35度，斜舌2的根部与接纳部连续，采用圆弧过渡连接，设置在斜舌2上用于分割电弧的端部在接纳部的投影到电弧入口端的距离小于通孔3边缘到电弧入口端的距离，这样的设置使得电弧先接触到斜舌2，进而被分割，最后进入通孔3。

如图5-6所示，第一灭弧栅片4与现有灭弧栅片的区别在于接纳部，通过在现有灭弧栅片的接纳部加工分流部1即可获得第一灭弧栅片4，分流部1可通过但不限于冲裁折弯成型工艺形成。

图8，10，11所示的是一种现有灭弧装置，其具有8个灭弧栅片和2个用于安装灭弧栅片的绝缘支撑件，2个绝缘支撑件夹持着8个灭弧栅片，相邻的灭弧栅片相互隔开形成用于接纳电弧的电弧通道。灭弧栅片的安装部嵌入绝缘支撑件，并与绝缘支撑件紧固连接，各灭弧栅片之间相互绝缘且平行设置，相邻灭弧栅片之间的距离相同。一束长电弧从灭弧装置的入口端进入后，被8个灭弧栅片分割成7段小电弧，分割后的小电弧在各自的电弧通道内继续向前传播。

图12，13所示的是本发明公开的第一灭弧装置，其具有8个灭弧栅片和2个用于安装灭弧栅片的绝缘支撑件，2个绝缘支撑件夹持着8个灭弧栅片，其中6个为第一灭弧栅片4，另外2个为现有的灭弧栅片，2个现有的灭弧栅片之间设置6个第一灭弧栅片4，相邻的灭弧栅片相互隔开形成用于接纳电弧的电弧通道。灭弧栅片的安装部嵌入绝缘支撑件，并与绝缘支撑件紧固连接，各灭弧栅片之间相互绝缘且平行设置。当膨胀的气体进入电弧通道后，会被分流部1分流，一部分气体继续沿着当前的电弧通道移动，另一部分气体则在斜舌2的作用下被导入通孔3并进入到相邻的电弧通道。一束长电弧从灭弧装置的入口端进入后，被8个灭弧栅片分割成7段小电弧，分割后的小电弧在电弧通道内继续向前传播，当小电弧遇到分流部1时，由于电磁力或者气流的作用，小电弧被分流部1的斜舌2分割成两段，一段沿着斜舌2的上表面移动，继续在当前的电弧通道向前移动。另一段则沿着斜舌2的下表面穿过通孔3进入相邻的电弧通道向前移动。被分流后的电弧继续在电弧通道内移动，当电弧在移动过程中再次遇到分流部1时，电弧再次按照前述的分割规则被分割。

图33-40是第一灭弧装置对电弧的分段示意图，电弧通道从上到下依次命名为a，b，c，d，e，f，g。以黑色的短线表示电弧，其前后顺序不代表真实电弧的真实顺序，仅为方便统计短电弧的数量，先以一段电弧通过通道a为例。

图33所示，电弧位于通道a入口端。

电弧在通道a内第一次被分割成两段，一段继续在通道a内，另一段在通道b内，图34所示。

电弧在通道a内第二次被分割成两段，一段继续在通道a内，另一段在通道b内，如图35所示。

电弧在通道a内第三次被分割成两段，一段继续在通道a内，另一段在通道b内，如图36所示，此时，通道a内有1段电弧，通道b内有3段电弧。

图36中的通道b内的第二段电弧被分割成两段，一段继续在通道b内，另一段在通道c内，如图37所示。

图37中的通道b内的第一段电弧被分割成两段，一段继续在通道b内，另一段在通道c内，如图38所示。

图38中的通道b内的第一段电弧被分割成两段，一段继续在通道b内，另一段在通道c内，如图39所示。

图39中的通道c内的第一段电弧被分割成两段，一段继续在通道c内，另一段在通道d内，如图40所示，此时，起初位于通道a入口端的电弧被分割完毕，分割段数统计为，通道a内有1段电弧，通道b内有3段电弧，通道c内有1段电弧，通道d内有1段电弧。为了便于分析，用字母与数字的组合表示分割情况，前面的字母代表灭弧装置入口端的电弧所在的电弧通道，后面的数字代表当前通道的短电弧数量。

因此，一段电弧通过通道a后的分段情况为：a1，a3，a3，a1。如图41所示，为了便于观察分析，用虚线框将这组数组围住，如图42所示。

同样地，一段电弧通过通道b后的分段情况为：b1，b3，b3，b1，如图42所示。

同样地，一段电弧通过通道c后的分段情况为：c1，c3，c3，c1，如图43所示。

同样地，一段电弧通过通道d后的分段情况为：d1，d3，d3，d1，如图43所示。

同样地，一段电弧通过通道e后的分段情况为：e1，e3，e3，e1，如图43所示。

同样地，一段电弧通过通道f后的分段情况为：f1，f3，f3，f1，如图43所示。

同样地，一段电弧通过通道g后的分段情况为：g1，g3，g3，g1，如图43所示。

由于，通道g下面没有其他通道，所以将位于通道外的字母数字组合去除，保留位于通道内的字母数字组合，如图44所示。

最后，将每个通道内的数字相加，即可得到每个通道内的短电弧总数量，如图45所示，再将每个通道的短电弧总数量汇总，即可得到整个灭弧装置最终的短电弧数量。

通过上述分析统计可知，一束长电弧通过第一灭弧装置后将被分割成44段短电弧。而现有的灭弧装置，只能将一束长电弧分割成7段短电弧，第一灭弧装置分割出的短电弧数量是现有灭弧装置分割出的短电弧数量的6倍多，分割出的短电弧的数量剧增可带来如下有益效果。1.短电弧的数量越多，电弧的总长度越长，电阻越大，越不利于电弧的重燃，越有利于灭弧。2.短电弧数量越多，电弧的总长度越长，增加电弧与周围介质的接触面积，加强冷却和扩散作用，有利于灭弧。3.短电弧数量越多，弧隙电压越小，大大地降低了弧隙电弧重燃的机会。第一灭弧装置的灭弧性能是现有灭弧装置的灭弧性能的6倍多。

如果所有串联短电弧阴极区的起始介质强度总和永远大于触头间的外施电压，电弧就不再重燃而熄灭，也就是说，若单个弧隙电压小于介质恢复强度，则单个弧隙的电弧就不再重燃，若每个弧隙的电弧都不再重燃，则整个灭弧装置内的电弧被熄灭。因此，一束长电弧若能被分割出更多的短电弧，则单个弧隙的电压也就越小，越不利电弧重燃。

第一灭弧装置是将现有灭弧装置中位于首尾两片灭弧栅片之间的灭弧栅片替换成第一灭弧栅片4，总的灭弧栅片和电弧通道数量保持不变，灭弧栅片数量是8个，电弧通道数量是7个，整个灭弧装置的外形尺寸保持不变。一束长电弧通过第一灭弧装置后被分割成44段短电弧，而现有的灭弧装置只能分割成7段短电弧。

由于磁场分布不均匀或者说电弧受到非匀强磁场的作用，因此，灭弧装置的入口端的各段短电弧所受到的电磁力不同，各段短电弧的移动速度也不同，有利于避免电弧通道内的电弧被分流部1分割后的短电弧与相邻电弧通道内被分流部1分割后的短电弧融合。

实施例二

图3和图7所示的是本发明公开的第二灭弧栅片5的立体图和局部剖切立体图，第二灭弧栅片5是将实施例一中的第一灭弧栅片4上的3个分流部1往电弧传播方向移动一定距离得到的，移动的距离约为半个相邻分流部1之间的距离，目的是为了使第一灭弧栅片4与第二灭弧栅片5相对设置时，第一灭弧栅片4上的分流部1与第二灭弧栅片5上的分流部1相互交错。

图9所示的是本发明公开的第二灭弧装置的立体图，第二灭弧装置是将实施例一中的第一灭弧装置中的3个第一灭弧栅片4替换成第二灭弧栅片5，使第一灭弧栅片4和第二灭弧栅片5交替设置。

图14，15所示的第二灭弧装置，第一灭弧栅片4的斜舌2与第二灭弧栅片5的斜舌2交错且相向设置。

图46-57是第二灭弧装置对电弧的分段示意图，电弧通道从上到下依次命名为a，b，c，d，e，f，g。以黑色的短线表示电弧，其前后顺序不代表真实电弧的真实顺序，仅为方便统计短电弧的数量，先以一段电弧通过通道a及一段电弧通过通道b为例。

图46所示，电弧位于通道a入口端，电弧位于通道b入口端。

通道a内的电弧没有被分割直接通过，通道b内电弧第一次被分割成两段，一段继续在通道b内，另一段在通道c内，图47所示。

通道c内的电弧没有被分割直接通过，通道b内的电弧被地二次被分割成两段，一段继续在通道b内，另一段在通道a内，如图48所示。

通道a内的电弧没有被分割直接通过，通道b内的电弧被地三次被分割成两段，一段继续在通道b内，另一段在通道c内，如图49所示。

通道c内的电弧没有被分割直接通过，通道b内的电弧被地四次被分割成两段，一段继续在通道b内，另一段在通道a内，如图50所示。

通道a内的电弧没有被分割直接通过，通道b内的电弧被地五次被分割成两段，一段继续在通道b内，另一段在通道c内，如图51所示。

通道c内的电弧没有被分割直接通过，通道b内的电弧被地六次被分割成两段，一段继续在通道b内，另一段在通道a内，如图52所示，此时，起初位于通道b入口端的电弧被分割完毕，分割段数统计为，通道a内有3段电弧，通道b内有1段电弧，通道c内有3段电弧。而起初位于通道a入口端的电弧由于没有被分割而直接通过通道a，所以最后通道a内有1段通道a未经分割的电弧和3段由通道b分割后的电弧。为了便于分析，用字母与数字的组合表示分割情况，前面的字母代表灭弧装置入口端的电弧所在的电弧通道，后面的数字代表当前通道的短电弧数量。

因此，一段电弧通过通道a及一段电弧通过通道b后的分段情况为：a1，b3，b1，b3，如图53所示。为了便于观察分析，用虚线框将这组数组围住，如图54所示。

同样地，一段电弧通过通道c及一段电弧通过通道d后的分段情况为：c1，d3，d1，d3，如图54所示。

同样地，一段电弧通过通道e及一段电弧通过通道f后的分段情况为：e1，f3，f1，f3，如图55所示。

同样地，一段电弧通过通道g及一段电弧通过通道h后的分段情况为：g1，h3，h1，h3，如图55所示。

由于，通道g下面没有其他通道，所以将位于通道外的字母数字组合去除，保留位于通道内的字母数字组合，如图56所示。

最后，将每个通道内的数字相加，即可得到每个通道内的短电弧总数量，如图57所示，再将每个通道的短电弧总数量汇总，即可得到整个灭弧装置最终的短电弧数量。

通过上述分析统计可知，一束长电弧通过第二灭弧装置后将被分割成25段短电弧。而现有的灭弧装置，只能将一束长电弧分割成7段短电弧，第二灭弧装置分割出的短电弧数量是现有灭弧装置分割出的短电弧数量的3倍多，分割出的短电弧的数量剧增可带来如下有益效果。1.短电弧的数量越多，电弧的总长度越长，电阻越大，越不利于电弧的重燃，越有利于灭弧。2.短电弧数量越多，电弧的总长度越长，增加电弧与周围介质的接触面积，加强冷却和扩散作用，有利于灭弧。3.短电弧数量越多，弧隙电压越小，大大地降低了弧隙电弧重燃的机会。第二灭弧装置的灭弧性能是现有灭弧装置的灭弧性能的3倍多。

实施例三

图16，17所示的是本发明公开的第三灭弧装置，第三灭弧装置是将实施例一中的第一灭弧装置中的第一灭弧栅片4的数量由6个减少为4个，同时使相邻灭弧栅片之间的距离不同。由于相邻灭弧栅片之间的距离不同，所以电弧进入第三灭弧装置的电弧入口端后就会被分割成5段不同长度的短电弧。由于各段短电弧的长度不同，所以每段电弧受到的电磁力也不同，造成每段短电弧的移动速度也不同，有利于避免电弧通道内的电弧被分流部1分割后的短电弧与相邻电弧通道内被分流部1分割后的短电弧融合。

实施例四

图18，19所示的是本发明公开的第四灭弧装置，第四灭弧装置是将实施例三中的第三灭弧装置中的2个第一灭弧栅片4替换成第二灭弧栅片5，使第一灭弧栅片4和第二灭弧栅片5交替设置，第一灭弧栅片4的斜舌2与第二灭弧栅片5的斜舌2交错且相向设置。

实施例五

图20所示的是另一种现有的灭弧装置，其用于大电流开关，多片动触头共同完成一相电流的开断或者闭合。其灭弧栅片如图21所示，其具有用于安装的安装部和用于接纳电弧的接纳部，两端的安装部各自嵌入对应的绝缘支撑件上设置的凹槽内，如图21所示的左侧位置设置有电弧入口端，电弧从电弧入口端进入后在接纳部移动。

图22所示的是本发明公开的第一灭弧栅片4的立体图，其具有用于安装的安装部和用于接纳电弧的接纳部，两端的安装部各自嵌入对应的绝缘支撑件上设置的凹槽内，如图22所示的左侧位置设置有电弧入口端，电弧从电弧入口端进入后在接纳部移动，接纳部设置有用于分割电弧的分流部1，接纳部沿电弧的传播方向设置，分流部1的数量根据接纳部的长度选取，本实施例设置3个分流部1。

如图24-25所示，第一灭弧栅片4与现有灭弧栅片的区别在于接纳部，通过在现有灭弧栅片的接纳部加工分流部1即可获得第一灭弧栅片4，分流部1可通过但不限于冲裁折弯成型工艺形成。

图27，28所示的是图20所示另一种现有的灭弧装置，其具有8个灭弧栅片和2个用于安装灭弧栅片的绝缘支撑件，其中一个绝缘支撑件已撤去，2个绝缘支撑件夹持着8个灭弧栅片，相邻的灭弧栅片相互隔开形成用于接纳电弧的电弧通道。两端的安装部各自嵌入对应的绝缘支撑件上设置的凹槽内，通过螺钉紧固2个绝缘支撑件使灭弧栅片固定在对应的凹槽内。各灭弧栅片之间相互绝缘，相邻灭弧栅片之间的夹角相同。一束长电弧从灭弧装置的入口端进入后，被8个灭弧栅片分割成7段小电弧，分割后的小电弧在各自的电弧通道内继续向前传播。

图29，30所示的是本发明公开的第五灭弧装置，其具有8个灭弧栅片和2个用于安装灭弧栅片的绝缘支撑件，其中一个绝缘支撑件已撤去，2个绝缘支撑件夹持着8个灭弧栅片，其中6个为第三灭弧栅片6，另外2个为现有的灭弧栅片，2个现有的灭弧栅片之间设置6个第三灭弧栅片6，相邻的灭弧栅片相互隔开形成用于接纳电弧的电弧通道。两端的安装部各自嵌入对应的绝缘支撑件上设置的凹槽内，通过螺钉紧固2个绝缘支撑件使灭弧栅片固定在对应的凹槽内。当膨胀的气体进入电弧通道后，会被分流部1分流，一部分气体继续沿着当前的电弧通道移动，另一部分气体则在斜舌2的作用下被导入通孔3并进入到相邻的电弧通道。一束长电弧从灭弧装置的入口端进入后，被8个灭弧栅片分割成7段小电弧，分割后的小电弧在电弧通道内继续向前传播，当小电弧遇到分流部1时，由于电磁力或者气流的作用，小电弧被分流部1的斜舌2分割成两段，一段沿着斜舌2的上表面移动，继续在当前的电弧通道向前移动。另一段则沿着斜舌2的下表面穿过通孔3进入相邻的电弧通道向前移动。被分流后的电弧继续在电弧通道内移动，当电弧在移动过程中再次遇到分流部1时，电弧再次按照前述的分割规则被分割。

实施例六

图23和图26所示的是本发明公开的第四灭弧栅片7的立体图和局部剖切立体图，第四灭弧栅片7是将实施例五中的第三灭弧栅片6上的6个分流部1往电弧传播方向移动一定距离得到的，移动的距离为半个相邻分流部1之间的距离，目的是为了使第三灭弧栅片6与第四灭弧栅片7相对设置时，第三灭弧栅片6上的分流部1与第四灭弧栅片7上的分流部1相互交错。

图31，32所示的是本发明公开的第六灭弧装置，第六灭弧装置是将实施例五中的第五灭弧装置中的3个第三灭弧栅片6替换成第四灭弧栅片7，使第三灭弧栅片6和第四灭弧栅片7交替设置，第三灭弧栅片6的斜舌2与第四灭弧栅片7的斜舌2交错且相向设置。

本发明公开的灭弧栅片、灭弧装置也可用于处在液体中的动静触头分开时产生的电弧。