[发明专利]机械式高压直流断路器中真空灭弧室双线圈式触头结构

说明书

本发明涉及一种机械式高压直流断路器中真空灭弧室双线圈式触头结构，由两个完全相同的触头结构构成，导电杆为T型圆柱杆，并导电杆大头圆面直径与环形线圈、圆环触头的外径均相同，导电杆大头圆面、环形线圈和圆环触头依次叠放连接，两个连接面除了凸起部分外，其余部分全部用聚四氟乙烯或者强度更高的绝缘材料制成的绝缘环形垫片平面支撑，在触头分开时两触头之间产生电弧，电弧分布在圆环触头整个环形表面上，使得电流沿着环形线圈流动一周后再沿着连接导体流进圆环触头，电流沿着环形线圈流动时在触头之间产生很大的纵向磁场，而且结构保证不被挤压变形，结构简单，触头电寿命更长，在把电弧拉到线圈内部时就拉长了电弧，使电弧更加容易熄灭。

技术领域

本发明涉及一种高压直流断路器，特别涉及一种机械式高压直流断路器中真空灭弧室双线圈式触头结构。

背景技术

机械式高压直流断路器工作原理如图1所示。它包括三条支路：支路一由高压真空断路器组成，支路二为电流转移支路，是充电电容和电感串联形成高频电流的支路；支路三为避雷器支路。在支路一打开后高压真空断路器中开始燃弧，支路二的IGCT开关很快关合(一般时间差为毫秒级)，将高频电流冲入支路一，使得高压真空断路器中流过的是叠加有高频振荡电流的直流电流，高频振荡电流的电流幅值比直流电流大，因此支路一就有了电流过零点，支路一的机械断路器在电流过零时电弧熄灭。支路一所用的是快速真空断路器，它采用电磁斥力机构实现高速开断，采用真空灭弧室来开断高频电流。

这个真空灭弧室就是目前一直在开断工频电流时使用的真空灭弧室。常用的真空灭弧室采用纵磁或者横磁触头来提高真空灭弧室的开断能力。图2a\2b所示为一种线圈式纵磁触头结构，它能够在开断工频电流时产生很强的纵向磁场来束缚电子的扩散，产生磁镜效应，从而降低电弧电压，使得燃弧时电弧的能量降低，因此电弧电流过零时电弧更加容易被熄灭。图3所示为这种线圈式纵磁触头在各种不同频率下沿着轴线产生的磁场分布。可见在高频下原来能产生很强磁场的线圈式纵磁触头产生的磁场很小，几乎为零。但是机械式高压直流断路器的高压真空灭弧室要开断的高频电流的频率为1kHz-10kHz，常用的有3.8kHz，为了解决在这个频率下真空灭弧室的触头结构还能产生纵向磁场，常规的提高磁场的方法为：在触头的空腔中添加铁磁材料来加强磁场、在真空间隙上额外外绕线圈来产生磁场，触头片上开槽来降低涡流减少涡流影响。但是这些具体的方法在经过计算后发现这些方法对高频都不起作用，频率为3.8kHz时这些方法在图2所示的线圈式纵磁触头结构的间隙中产生的磁场已经基本为零了。

发明内容

本发明是针对现有技术高频下真空灭弧室的磁场难以提高的问题，提出了一种机械式高压直流断路器中真空灭弧室双线圈式触头结构，使得触头结构能够在高频情况下产生很大的磁场，这个磁场能够很好地帮助熄灭高频电流产生的真空电弧。

本发明的技术方案为：一种机械式高压直流断路器中真空灭弧室双线圈式触头结构，由两个完全相同的触头结构构成，每个触头包括一个不封闭的环形线圈、绝缘环形垫片和一个开有缝隙的圆环触头，导电杆为T型圆柱杆，并导电杆大头圆面直径与环形线圈、圆环触头的外径均相同，导电杆大头圆面上和环形线圈上均有一个金属凸起，导电杆大头圆面、环形线圈和圆环触头依次叠放连接，两个连接面除了凸起部分外，其余部分全部用聚四氟乙烯或者强度更高的绝缘材料制成的绝缘环形垫片平面支撑，金属凸起使得导电杆、环形线圈和圆环触头电气连接，在触头分开时两触头之间产生电弧，电弧分布在圆环触头整个环形表面上，使得电流沿着环形线圈流动一周后再沿着连接导体流进圆环触头，电流沿着环形线圈流动时在触头之间产生纵向磁场。

本发明的有益效果在于：本发明机械式高压直流断路器中真空灭弧室双线圈式触头结构，触头结构直接产生很大的纵向磁场而且还不容易被挤压变形，该结构不仅简单，节省原材料，而且触头电寿命更长，在把电弧拉到线圈内部时就拉长了电弧，使电弧更加容易熄灭。

附图说明

图1为机械式高压直流断路器工作原理图；

图2a为线圈式纵磁触头结构分解图；