[发明专利]一种基于铁磁材料的真空灭弧室纵磁触头

说明书

本发明公开了一种基于铁磁材料的真空灭弧室纵磁触头，包括触头片、触头托、触头杯、支撑架、铁磁柱和导电杆；触头片和触头托上均匀开有沿径向的槽，其中一半为大槽，一半为小槽；触头杯上的开槽沿杯壁旋转90°形成杯指；支撑架固定在杯腔中心，主要起支撑作用；圆柱形的铁磁材料固定在支撑架和触头杯内壁之间，分布在靠近触头杯槽口处，其下端面通过杯腔底部的均匀分布的圆柱槽定位，上端面与触头托的下表面接触。该触头结构能改善真空灭弧室杯状纵磁触头的磁场分布，开距较小时触头边缘纵向磁场强度大于中心区域，开距较大时纵向磁场分布相对均匀，电流过零后剩余磁场较小，具有开断能力强、强度高、结构简单等优点。

技术领域

本发明属于真空灭弧室技术领域，更具体地，涉及一种基于铁磁材料的真空灭弧室纵磁触头。

背景技术

在高压直流输电系统中，直流断路器作为重要的控制、保护设备，是高压直流输电系统安全、可靠供电的保障。其中真空灭弧室作为电弧产生、熄灭的关键元件，其开断性能与所用的触头结构密切相关。

高压直流输电系统具有故障电流上升速度快、无自然过零点等特点，是制约直流输电技术发展的主要障碍。基于人工过零原理的直流断路器通过换流支路产生高频反向的电流叠加到主回路电流上，使真空灭弧室内的电弧因电流过零熄灭，这也导致直流电弧的燃弧时间比工频交流电弧更短，对真空灭弧室内电弧的扩散提出更高的要求。

传统的杯状纵磁触头生成钟形分布的纵向磁场，燃弧初始阶段对电弧的扩散是以抑制作用占主导，对直流真空电弧的控制作用有限。

发明内容

针对现有杯状纵磁触头的不足，本发明提供了一种基于铁磁材料的真空灭弧室纵磁触头，旨在解决现有技术中由于杯状纵磁触头生成钟形分布的纵向磁场，燃弧初始阶段对电弧的扩散是以抑制作用占主导，导致对直流真空电弧的控制作用有限的问题；本发明的目的在于使其在分闸初期开距较小时触头边缘纵向磁场强度大于中心区域，开距较大时纵向磁场分布相对均匀，电流过零后剩余磁场较小。

为达到上述目的，本发明提供的基于铁磁材料的真空灭弧室纵磁触头包括：触头片、触头托、支撑架、触头杯、导电杆和铁磁柱；触头片、触头托、支撑架、触头杯和导电杆从上到下依次设置，且各个接触面均通过高电导率的焊料连接；触头托与触头杯形成杯腔，支撑架位于杯腔中心，铁磁柱均匀分布在支撑架与杯腔内壁之间，支撑架的下端面和铁磁柱的下端面均通过定位槽与杯腔底部接触，支撑架的上端面和铁磁柱的上端面均连接触头托；导电杆设置在触头杯的底部，用于连接触头和真空灭弧室，传导电流。

更进一步地，在触头片上沿径向均匀设置有多个第一槽，第一槽用于减小触头片中的涡流，从而减小燃弧期间磁场的滞后和电流过零时刻的剩余磁场。在触头片上沿径向均匀设置有多个第二槽，且所述第二槽设置在相邻两个第一槽之间，第二槽的长度小于第一槽的长度，第二槽的宽度小于第一槽的宽度；第二槽用于进一步减小触头片中的涡流，同时保障燃弧期间阴极斑点的运动路径。

更进一步地，在触头托上均匀设置有沿径向的第三槽，且第三槽的位置与第一槽的位置相同，第三槽用于减小触头托中的涡流，减小燃弧期间磁场的滞后和电流过零时刻的剩余磁场。在触头托上沿径向均匀设置有多个第四槽，且第四槽设置在相邻两个第三槽之间，第四槽的长度小于所述第三槽的长度，第四槽的宽度小于所述第三槽的宽度；第四槽的位置与所述第二槽的位置相同，第四槽用于进一步减小触头托中的涡流。

其中，第一槽的数量与第三槽的数量相同，第二槽的数量与第四槽的数量相同；且第一槽的数量与触头杯的杯指数量相同。

更进一步地，支撑架的材料可以为不锈钢材料，在杯腔中心起支撑作用，以减轻触头片、触头托、触头杯的形变，提高触头的机械强度。

更进一步地，触头杯的结构与常见的杯状纵磁触头结构相同，在触头杯的杯壁上开槽且沿杯壁旋转90°形成杯指，触头杯上的槽口与所述触头托上的第三槽对应；电流流过触头杯时能产生纵向磁场。