一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置的制作方法

本发明涉及高分断熔断器，具体来说涉及一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置。

背景技术：

1、熔断器作为电力系统中应用最广泛、成本最低廉的短路保护器件之一，其核心工作原理是利用串联在电路中的易熔金属导体（熔体）在过载或短路电流通过时发热熔断，从而切断故障电路。熔断器凭借其结构简单、动作可靠、分断能力强的优点，在低压配电、电力电子保护、新能源系统及工业控制等领域有着不可替代的地位。

2、传统熔断器的灭弧方式主要分为有填料式和无填料式两大类。其中，有填料式熔断器（如nt系列、rt系列）是目前应用最广的高分断能力熔断器。这类熔断器将熔体封装在绝缘管内，并在熔体周围紧密填充颗粒状的石英砂作为灭弧介质。当故障电流使熔体熔化并汽化时，石英砂通过以下机制实现灭弧。

3、然而，这种完全依赖石英砂的被动式灭弧方式存在若干难以克服的固有缺陷：第一，灭弧性能的不可调节性。石英砂的填充密度、颗粒级配和纯度在制造时即已固定，灭弧特性因此被锁定。无论故障电流大小，灭弧介质提供的冷却和分割能力是恒定的。这导致一个根本性的矛盾：若按最大短路电流设计灭弧室，则在小电流故障时灭弧过于“剧烈”，可能产生过高的操作过电压；若兼顾小电流灭弧，则在大电流下可能灭弧不充分，导致分断失败。现有技术难以实现灭弧力度随故障电流大小自适应调节的功能。

4、第二，传统有填料式熔断器中，电弧在石英砂间隙中的燃烧、运动和熄灭过程是完全不可控的随机物理过程。电弧的路径、弧根的附着位置、电弧电压的上升速率等均无法主动干预。这导致熔断器的i²t（允通能量）存在较大分散性，对后级设备的保护效果难以精确预测和控制。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，用于解决上述灭弧性能不可调节，较难兼顾小电流故障和大电流故障，小电弧下灭弧剧烈导致，在大电流下可能灭弧不充分，导致分断失败的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，包括底座和端盖，所述底座上固定设置有侧壁，包括：

3、可拆卸地设置于所述底座上的导体，所述导体两端分别连接有电流输入端和电流输出端，所述导体具有波浪形结构，其内部设置有一段将其相邻部分串联的熔断片，所述导体在靠近所述电流输出端处设有熔断接头，所述熔断接头处的机械强度低于所述导体的其余部分；

4、设置于端盖内的感应线路，其位于导体的第二端和电流输出端之间；

5、固定设置于底座上并用于容纳感应线路的绝缘套，所述绝缘套外侧面铰接有引导杆，且引导杆首端与所述绝缘套外侧通过预拉弹簧连接，使得引导杆的保持水平；

6、所述引导杆的端部设置有引弧结构，所述引弧结构朝向熔断接头设置，并与导体之间保持空气绝缘间距；

7、还包括位于引弧结构的上方的倒金字塔格栅，所述倒金字塔格栅由多个矩形结构套叠成型并固定于所述底座内，其底层格栅（a）的间隔最大且格栅数量最少，越往上则格栅数量增加且格栅间距缩短；

8、还包括用于驱动引导杆的首端克服预拉弹簧的拉力向上摆的动力传递结构，其使得引弧结构将电弧向倒金字塔格栅引导

9、作为优选的，所述导体与熔断片形成一贯穿的水平电流通道，在所述熔断片熔断前，初始电阻由所述熔断片的截面积与导体长度决定；在所述熔断片熔断后，限流电阻由所述导体的波浪线全长与其截面积决定，且所述导体的截面积小于所述熔断片的截面积。

10、作为优选的，所述动力传递结构还包括：

11、套接于所述导体第二端的限位座；

12、两端分别抵接于侧壁和限位座上的复位弹簧；

13、用于容置复位弹簧并开设于底座上的绝缘腔室；

14、所述限位座的端部设有拨块，所述拨块用于在导体收缩时拨动引导杆的引弧结构。

15、作为优选的，所述引弧结构为设置于所述引导杆端部的一体式导电构件，且引弧结构朝向熔断接头的一面为弧面或斜面。

16、作为优选的，所述感应线路上串联有一励磁线圈，所述励磁线圈内套接有一磁铁；所述预拉弹簧尾端固定设置有一单向棘齿套，所述单向棘齿套尾端固定设置有一环状衔铁，所述衔铁与所述励磁线圈同轴相对；

17、其中，所述励磁线圈被配置为在故障电流流过时产生磁场，吸附所述衔铁以驱动所述单向棘齿套进一步拉伸所述预拉弹簧。

18、作为优选的，所述端盖内通过弹性件设置有固定座，所述固定座与所述单向棘齿套卡接配合。

19、作为优选的，所述倒金字塔格栅中同层的格栅贯穿连接有固定杆；还包括位于上下相邻的两个所述固定杆之间并用于驱动固定杆竖向滑移的传动座，所述传动座与相邻的固定杆铰接有斜杆；所述固定杆竖向滑动设置于所述侧壁上，且传动座沿水平方向滑动设置于侧壁上。

20、作为优选的，所述传动座与单向棘齿套之间固定连接有传动杆。

21、作为优选的，所述倒金字塔格栅的格栅间距由底至高的递减比例为前一间距的二分之一。

22、在上述技术方案中，本发明提供的一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，具备以下有益效果：

23、1、熔断片汽化断开后，电流被迫完全转移至波浪形导体。由于导体的波浪线全长远大于其两端直线距离，且其主体截面积小于熔断片的截面积，整个回路电阻在熔断片汽化的瞬间突增。电阻突变立即对正在急剧上升的短路电流产生了强大的限制作用，在电弧尚未形成或刚刚形成的阶段，使得电弧峰值降低；

24、2、底层格栅间距最大、栅片数量最少，形成的分割阻力极小，使电弧在初始阶段能够顺畅地被引入格栅内部，不会因阻力过大而绕开。随着引弧结构持续上摆，电弧被逐步递送至越来越密集的栅片阵列中，分割程度由浅入深、弧压由低到高平稳上升。避免了固定间距栅片直接与电弧接触所带来的弧压突变和重燃风险，显著提升了灭弧过程的稳定性；

25、3、在小故障电流时，励磁线圈磁力弱，单向棘齿套位移小，卡爪锁定在较浅的齿槽位置，预拉弹簧拉力增幅有限，引导杆以适中的速度和力度摆动，适合开断小电流电弧。而大故障电流时励磁线圈磁力强，单向棘齿套位移大，卡爪锁定在较深的齿槽位置，预拉弹簧被大幅拉伸，引导杆获得极强的驱动力，以远超常规的速度和力度向上摆动，确保在大电流下电弧能被迅速、强力地引入灭弧室并可靠熄灭。

1.一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，包括底座（1）和端盖（2），所述底座（1）上固定设置有侧壁（3），其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，其特征在于，所述导体（100）与熔断片（110）形成一贯穿的水平电流通道，在所述熔断片（110）熔断前，初始电阻由所述熔断片（110）的截面积与导体（100）长度决定；在所述熔断片（110）熔断后，限流电阻由所述导体（100）的波浪线全长与其截面积决定，且所述导体（100）的截面积小于所述熔断片（110）的截面积。

3.根据权利要求1所述的一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，其特征在于，所述动力传递结构还包括：

4.根据权利要求1所述的一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，其特征在于，所述引弧结构（330）为设置于所述引导杆（300）端部的一体式导电构件，且引弧结构（330）朝向熔断接头（120）的一面为弧面或斜面。

5.根据权利要求1所述的一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，其特征在于，所述感应线路（200）上串联有一励磁线圈（210），所述励磁线圈（210）内套接有一磁铁（220）；所述预拉弹簧（320）尾端固定设置有一单向棘齿套（340），所述单向棘齿套（340）尾端固定设置有一环状衔铁（350），所述衔铁（350）与所述励磁线圈（210）同轴相对；

6.根据权利要求5所述的一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，其特征在于，所述端盖（2）内通过弹性件（360）设置有固定座（370），所述固定座（370）与所述单向棘齿套（340）卡接配合。

7.根据权利要求1所述的一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，其特征在于，所述倒金字塔格栅（400）中同层的格栅贯穿连接有固定杆（420）；还包括位于上下相邻的两个所述固定杆（420）之间并用于驱动固定杆（420）竖向滑移的传动座（430），所述传动座（430）与相邻的固定杆（420）铰接有斜杆（440）；所述固定杆（420）竖向滑动设置于所述侧壁（3）上，且传动座（430）沿水平方向滑动设置于侧壁（3）上。

8.根据权利要求7所述的一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，其特征在于，所述传动座（430）与单向棘齿套（340）之间固定连接有传动杆（450）。

9.根据权利要求1所述的一种高分断熔断器的多级灭弧防护装置，其特征在于，所述倒金字塔格栅（400）的格栅间距由底至高的递减比例为前一间距的二分之一。