[发明专利]一种SF6断路器弧触头优化设计方法

说明书

本发明公开了一种SF6断路器弧触头优化设计方法，弧触头包括触头和触套，触套的套入口是弹性分割设置的触指，触头顶端是圆弧端，所述优化设计方法是：制作弧触头关合侵蚀形貌模型图，确定模型图中形貌变化关联参数，建立由侵蚀引起关联参数变化的数学模型，根据设置不同的关合电流和关合次数通过数学模型计算获得接触行程损失随弧触头不同半径过盈量的变化曲线，从变化曲线中获取优化的弧触头轴向长度盈余和径向盈余数据。本发明将SF6断路器弧触头由侵蚀引起的电弧烧蚀与机械磨损通过数学模型模拟出来，通过模型默契的曲线选择加工数据，节省了大量的实验，避免了盲目设计，是一种SF6断路器弧触头优化设计方案。

技术领域

本发明属于输变电设计，涉及一种SF6断路器弧触头优化设计方法，该方法可用于对弧触头结构尺寸进行优化设计。

背景技术

SF6断路器灭弧室内弧触头为是钨铜合金(CuW)，其在断路器分闸与合闸过程中发挥引燃电弧的作用，而在关合与分闸过程中存在电弧烧蚀与机械磨损，弧触头受侵蚀严重，侵蚀到一定程度弧触头不再能发挥引燃电弧的作用，断路器不再能使用。因此，决定SF6断路器电寿命的核心部件是其灭弧室内的弧触头。通过弧触头结构优化可以提高弧触头耐受侵蚀能力，进而提高断路器电寿命。

发明内容

本发明专利目的是提供一种SF6断路器弧触头优化设计方法。将SF6断路器弧触头由侵蚀引起的电弧烧蚀与机械磨损通过数学模型模拟出来，通过模型默契的曲线选择加工数据，节省了大量的实验，避免了盲目设计，是一种SF6断路器弧触头优化设计方案。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种SF6断路器弧触头优化设计方法，弧触头包括触头和触套，触套的套入口是弹性均匀分割设置的触指，触头顶端是圆弧端，其中，所述优化设计方法是：制作弧触头关合侵蚀形貌模型图，确定模型图中形貌变化关联参数，建立由侵蚀引起关联参数变化的数学模型，根据设定的固定关合电流和固定关合次数，通过数学模型计算获得接触行程损失随弧触头不同半径过盈量的变化曲线，从变化曲线中获取优化的弧触头轴向长度盈余和径向盈余数据。

方案进一步是：将触头与触套相接触的长度区段从前至后顺序分为第一碰撞接触段、第二磨损段和第三磨损段；

所述由侵蚀引起关联参数变化的数学模型包括：轴向侵蚀形貌数学模型和径向侵蚀形貌数学模型；

所述轴向侵蚀形貌数学模型是：

其中：

公式中：

模型中的上标和下标n表示关合次数；

△l为总损失长度；

△l₁为触头在端部的损失长度；

△l₂为触套在端部的损失长度；

ΔV₁为触头第一碰撞接触段体积；

Δm₁为触头对应第一碰撞接触段体积的质量；

r₁触头半径；

r₂触套内半径；

△d为每次关合半径损失；

触头半径变化为

触套内半径变化为

ρ为材料密度，单位kg/m3；

t_arc为电弧燃弧时间；

ρc表示材料单位体积的物体温度升高1℃所需的热量；