一种具有嵌合型杯状横-横-纵磁触头结构的直流真空断路器灭弧系统的制作方法

本发明涉及一种直流真空断路器灭弧系统，具体涉及一种具有嵌合型杯状横-横-纵磁触头结构的直流真空断路器灭弧系统。

背景技术：

直流真空断路器具有体积小、重量轻、开断性能好、可靠性高等优势。直流真空断路器在开断时，其主要通过触头结构来对触头间磁场进行控制从而达到灭弧的目的，因此直流真空断路器触头结构的设计是决定其开断能力的关键因素。

横、纵磁控制技术是常用的电弧控制方式，但传统的横磁触头结构在触头间隙中心区域磁场较弱，磁吹力达不到灭弧要求；而纵磁触头结构在触头间隙中心区域剩余磁场往往较大，在电流过零后影响触头间隙中介质恢复从而导致电弧重燃、开断失败。此外，采用传统杯状触头结构的断路器由于电流的流通路径较长，在闭合状态时导通电阻较大，产生较大的热损耗，不利于长期可靠运行；同时传统杯状触头结构的机械强度较差。

技术实现要素：

本发明目的在于克服传统横、纵磁触头结构中的不足，设计了具有三层嵌套横-横-纵磁新型触头结构的直流真空断路器灭弧系统。

技术方案

本发明的技术方案是：一种具有嵌合型杯状横-横-纵磁触头结构的直流真空断路器灭弧系统。总体结构包括绝缘外壳、屏蔽罩、导电杆、杯状触头、导流片、触头片，其特征在于：导电杆(3)、(8)分别同轴连接于外部杯状横磁触头(6)、(11)顶端，横磁触头片(7)、(12)分别同轴连接于外部杯状横磁触头(4)、(9)底部；纵磁结构包括分别同轴对称装配于外部杯状横磁触头(4)、(9)内部的杯状纵磁触头(6)、(11)。

新型直流真空断路器灭弧系统中的嵌合型杯状横-横-纵磁触头结构中的导流片(7)、(12)分别紧密连接于外部杯状横磁触头(4)、(9)与内部杯状纵磁触头(6)、(11)之间，缩短了电流流通路径。

这种具有嵌合型杯状横-横-纵磁触头结构的直流真空断路器灭弧系统中的内部杯状纵磁触头(6)、(11)杯壁上开有方向相同斜槽，上下触头产生的磁场叠加产生纵向磁场。使得在稳态磁场下的触头中心区域纵向磁场提升，在分断大电流时可以很好的抑制燃弧期间电弧聚集和阳极斑点出现，电弧电压低且平稳，燃弧能量低，对触头表面烧灼程度轻。由于横向磁场作用，电弧熄灭时处于内部纵磁触头外的中部区域，由于纵磁触头引起的纵向剩余磁场对电弧弧后介质恢复的影响较小，快速开断过程中电弧不易重燃。

这种直流真空断路器灭弧系统的嵌合型杯状横-横-纵磁触头结构中的外部杯状横磁触头(4)、(9)杯壁上开有方向相反的斜槽，上下触头产生的磁场叠加产生横向磁场，在稳态磁场下触头中部区域产生较强横向磁场，使得电弧沿径向向外扩散并沿周向高速旋转，易于熄灭。

这种直流真空断路器灭弧系统的嵌合型杯状横-横-纵磁触头结构中横磁触头片(5)、(10)上开有曲线槽，增强了触头间的横向磁场强度。

优点及效果

针对杯状横磁触头中心区域磁场弱，吹弧作用小，杯状纵磁触头剩余磁场值较大，介质不易恢复的缺点，提出直流真空断路器嵌合型杯状横-横-纵磁触头结构，使得触头片产生的横向磁场和外部杯状横向磁场融合，提升了结构的磁吹力，从而提高了灭弧能力；纵磁触头置于中心位置，防止该位置产生聚集型电弧，且剩余磁场对弧后介质恢复影响较小。

此外这种直流真空断路器灭弧系统的嵌合型杯状横-横-纵磁触头结构在闭合阶段电流主要流经内杯状体，电流路径相比于传统杯状触头明显缩短，导通电阻值明显减小，触头发热少，使得触头的可靠性和安全性有了显著性的提升，同时嵌合结构增强了触头的机械强度。

附图说明

图1为直流真空断路器灭弧室截面图

图2为嵌合型杯状横-横-纵磁触头结构截面图

图3为外部杯状横磁触头结构图

图4为内部杯状纵磁触头结构图

图5为横磁触头片结构图

附图标记说明：

1.绝缘外壳、2.屏蔽罩、3.静导电杆、4.外部杯状横磁静触头、5.横磁静触头片、6.内部杯状纵磁静触头、7.静触头导流片、8.动导电杆、9.外部杯状横磁动触头、10.横磁动触头片、11.内部杯状纵磁动触头、12.动触头导流片

具体实施方式

本发明提出了一种具有嵌合型杯状横-横-纵磁触头结构的直流真空断路器灭弧系统，下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，屏蔽罩2同轴装配于绝缘外壳1内部，触头结构同轴装配于屏蔽罩2内部的中心位置。

如图2所示，导电杆3、8分别同轴连接于外部杯状横磁触头4、9顶端，横磁触头片5、10分别同轴连接于外部杯状横磁触头4、9底部，纵磁结构包括分别同轴对称装配于外部杯状横磁触头4、9内部的杯状纵磁触头6、11，触头间隙中心区域剩余磁场小，同时嵌合结构增强了触头的机械强度。导流片7、12分别紧密连接于外部杯状横磁触头4、9与内部杯状纵磁触头6、11之间，缩短了电流流通路径减小了热损耗。

如图3所示，外部杯状横磁触头4、9杯壁上开有方向相反的斜槽，上下触头产生的磁场叠加产生横向磁场，使得在稳态磁场下触头中部区域的横向磁场增强，当电流过零时刻，剩余磁场少，快速开断过程中电弧不易重燃。

如图4所示，内部杯状纵磁触头6、11杯壁上开有方向相同的斜槽，上下触头产生的磁场叠加产生纵向磁场，使得在稳态磁场下的触头中心区域纵向磁场提升，在分断大电流时可以很好的抑制燃弧期间电弧聚集和阳极斑点出现，电弧电压低且平稳，燃弧能量低，对触头表面烧灼程度轻。

如图5所示，横磁触头片5、10上开有曲线槽，增强了触头间的横向磁场强度。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种直流真空断路器灭弧系统，具体涉及一种具有嵌合型杯状横‑横‑纵磁触头结构的直流真空断路器灭弧系统。触头结构由导电杆、杯状触头、导流片、触头片组成，导电杆分别同轴连接于外部杯状横磁触头顶端，横磁触头片分别同轴连接于外部杯状横磁触头底部；纵磁结构包括分别同轴对称装配于外部杯状横磁触头内部的杯状纵磁触头。本发明提出新型触头结构，使得触头片产生的横向磁场和外部杯状横向磁场融合，提升了结构的磁吹力，从而提高了灭弧能力；纵磁触头置于中心位置，防止该位置产生聚集型电弧，且剩余磁场对弧后介质恢复影响较小。本发明中触头结构在闭合阶段电流主要流经内杯状体，电流路径相比于传统杯状触头明显下降，导通电阻值明显减小，触头发热少，使得触头的可靠性和安全性有了显著性的提升，同时嵌合结构增强了触头的机械强度。本发明具有提高直流真空断路器开断能力，机械强度好的特点，适于推广应用。

技术研发人员：李龙女;孙栎翀;刘晓明;朱高嘉
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：2018.12.11
技术公布日：2019.01.29