[发明专利]一种纵横复合型真空灭弧室触头结构

说明书

技术领域

本发明属于真空开关技术领域，具体涉及一种纵横复合型真空灭弧室触头结构。

背景技术

真空灭弧室是真空开关的关键元件，担负着熄灭电弧的任务，电路电流的关合与开断都是由真空灭弧室中的触头来完成的。为了提高灭弧室的短路开断能力，采用在灭弧室中引入磁场来控制电弧，即电弧的磁场控制技术。

现有技术中一般通过两种磁场控制电弧（横向磁场和纵向磁场）：横向磁场控制技术是施加与电弧电流流向垂直的磁场，使电弧弧柱在触头盘上产生快速的旋转运动，从而减小对触头盘的局部烧蚀，提高开关的开断能力；纵向磁场控制技术是施加与电弧电流流向相同的磁场，使电弧较均匀的分布在触头表面，避免电弧弧柱在触头表面产生集聚，从而减小对触头盘的烧蚀，提高开关的开断能力。

由于采用横向磁场控制技术的灭弧室结构是由触头盘产生横向磁场，电流在开关中的路径为由阳极导电杆直接流向阳极触头，在经过阴极触头返回阴极导电杆，电流路径较短，开关结构的导通电阻较小，所以采用横向磁场控制技术的灭弧室结构可以导通较大的额定电流。然而，横向磁场控制技术虽然可以使电弧在触头表面产生快速的旋转运动，但由于电弧仍然为集聚电弧，对电弧触头表面的烧蚀仍然较为严重，在开断大的短路电流时，电流过零时弧隙中等离子体密度仍然较高，所以当恢复电压较高时会发生重燃，导致开断失败。其次由于电弧的高速运动，会有等离子体、金属蒸汽及液滴喷射到屏蔽罩上，因此，为了减少和避免电弧对屏蔽罩的烧蚀，采用横向磁场触头结构的灭弧室直径要大一些。

纵向磁场控制技术中的纵向磁场可以抑制真空电弧的集聚，使真空电弧在大电流时仍能维持在扩散态，极大地减轻了触头的烧蚀。而且由于真空电弧为扩散态，在开断大的短路电流时，电流过零时弧隙的剩余等离子体及金属蒸汽密度与横向磁场熄弧方法相比显著减小，因此能够承受更高的恢复电压。此外，由于不需要使电弧高速运动，所以喷射到屏蔽罩上的金属蒸汽和液滴要比采用横向磁场时少得多，这样可以缩小灭弧室的尺寸，降低成本。然而由于采用纵向磁场控制技术的灭弧室结构是由纵磁杯产生的纵向磁场，电流在开关中的流经路径为由阳极导电杆流向纵磁杯杯座，经过阳极纵磁杯杯体流向阳极纵磁触头盘，在阴极侧经过与阳极中相反的电流路径流向阴极导电杆。电流流经的路径较长，触头闭合时开关结构的导通电阻较大，热损耗较大，所以采用纵向磁场控制技术的灭弧室结构的额定电流将会受到限制。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提出了一种用在大额定电流导通能力与大短路电流开断能力真空断路器灭弧室中的纵横复合型真空灭弧室触头结构，该触头结构的额定电流导通能力与横磁触头系统相似，短路电流开断能力与纵磁触头系统相似，是一种具有导通大额定电流与开断大短路电流能力的纵横复合型真空灭弧室触头结构系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括结构相同，且均设置于灭弧室中的阳极触头系统和阴极触头系统；其中，阳极触头系统和阴极触头系统中均包括设置在阳极一侧或阴极一侧的主导电杆，主导电杆的末端均安装有杯座，杯座上均设置有圆柱状结构的横磁导电系统以及圆环状结构的纵磁导电系统，横磁导电系统均套设在纵磁导电系统的圆环内；横磁导电系统与纵磁导电系统的电路特征为并联结构。

所述的纵磁导电系统包括由不锈钢制成的圆环状结构的纵磁杯体，纵磁杯体安装在杯座上，纵磁杯体的末端安装有环状的纵磁触头盘，纵磁杯体与纵磁触头盘的电路特征为串联结构。

所述的纵磁杯体上开设有能够使纵磁杯体产生纵向磁场及弹性形变的螺旋槽，螺旋槽的个数为6～15个。

所述的螺旋槽与水平线的夹角为15°～27°。

所述的纵磁触头盘上开设有若干条用于减小纵磁触头盘上涡流的直线槽，且直线槽的个数与纵磁杯体上螺旋槽的个数相同；直线槽均匀分布在纵磁触头盘上。

所述的横磁导电系统包括套设在纵磁杯体内，并固定在杯座上的横磁导电杆，横磁导电杆的末端安装有横磁触头盘；横磁导电杆与横磁触头盘的电路特征为串联结构。

所述的主导电杆、杯座、横磁导电杆均由铜制成；横磁触头盘与纵磁触头盘均由铜铬合金制成。

所述的横磁触头盘与纵磁触头盘同轴线布置；横磁触头盘的外径小于纵磁触头盘的内径，横磁触头盘与纵磁触头盘之间留有缝隙；纵磁触头盘的外径与纵磁杯体的外径相同。

所述的横磁触头盘上开有用于产生横向磁场的折线槽。

所述折线槽的形状为卐字型。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：