一种具有十字型触头结构的直流真空断路器灭弧系统的制作方法

本实用新型涉及一种直流真空断路器灭弧系统，具体涉及一种具有十字型触头结构的直流真空断路器灭弧系统。

背景技术：

以真空为绝缘和灭弧介质的真空断路器在电力系统中得到广泛应用，其触头结构对真空断路器的灭弧能力起着决定性作用，目前广泛利用电流流过触头产生的磁场来控制真空电弧，主要分为纵向磁场和横向磁场触头结构。

但在传统的横磁触头结构中，在触头间隙中心区域的磁场强度太弱，磁吹力达不到灭弧要求；而在纵磁触头结构中，当电流过零时，触头间隙区域的剩磁影响灭弧介质的恢复，从而导致电弧重燃、开断失败；在多极触头结构中，在电流峰值时产生的纵向磁场强度较小，不能维持电弧的扩散状态；此外传统的触头结构断路器由于电流流通路径较长，在闭合状态时导通电阻较大，产生较大热损耗，不利于长期可靠运行。

技术实现要素：

本实用新型的提出在于克服传统横、纵磁以及多极触头结构中的不足，设计了一种具有十字型触头结构的直流真空断路器灭弧系统。

本实用新型的技术方案是：一种具有十字型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、横梁、十字型拐臂、触头片、铁芯，其特征在于：静导电杆(3)、动导电杆(10)分别同轴连接于静触头横梁(4)、动触头横梁(11)顶端，静触头十字拐臂(5)、动触头十字拐臂(12) 连接于静触头横梁(4)、动触头横梁(11)两端，静横磁触头片(6)、动横磁触头片(13)与静触头十字拐臂(5)、动触头十字拐臂(12)紧密连接；触头结构分为横磁结构和纵磁结构；横磁结构包括静横磁触头片(6)、动横磁触头片(13)，纵磁结构包括静触头十字拐臂(5)、动触头十字拐臂(12)以及装配在拐臂之间的静触头铁芯(9)、动触头铁芯(16)。

新型直流真空断路器灭弧系统中的十字型触头结构静触头十字拐臂(5)、动触头十字拐臂(12)的静触头上凸台(7)、动触头上凸台(14)分别连接于静触头横梁(4)、动触头横梁(11)的两端，静触头下凸台(8)、动触头下凸台(15)分别与静横磁触头片(6)、动横磁触头片(13)相连，实现电弧区域弧后纵向剩磁的相互抵消，剩磁对弧后介质恢复的作用较小、利于断路器开断，同时实现两条支路并联，降低了开断前的触头电阻。

这种具有十字型触头结构的直流真空断路器灭弧系统中的十字拐臂内的铁芯结构为四分之一圆柱体，均匀分布在上、下十字拐臂的周围，增强了电流峰值时的产生的纵向磁场使电弧保持扩散状态，并减小涡流对灭弧介质恢复产生的影响。

这种具有十字型触头结构的直流真空断路器灭弧系统中的横磁触头片上均匀开有直线槽产生横向磁场，使电弧在洛伦兹力的作用下在触头的表面高速移动。

与现有技术相比，本实用新型的优点与积极效果为：针对随着开断电流的持续增大传统触头结构在触头间隙中心区域产生的纵向磁场强度小，不能有效的控制真空电弧保持扩散形态以至于触头表面仍然会出现较为严重的烧灼情况的问题，引入了一种新型十字型触头结构，并在十字拐臂切分的彼此相邻的区域内装配铁芯。此外，由于触头结构对电流流向的引导，十字拐臂切分的四个区域内每两个相邻区域纵向磁场方向相反，在电弧熄灭后剩余磁场相互抵消，对弧后介质恢复的影响较小。

电流的具体流通路径为，在静触头中电流经静导电杆流入横梁后分流，分支电流分别通过与横梁两端相连的两个上凸台流入十字拐臂的两条支臂，两条支臂上分支电流在十字拐臂中心汇合后再经另外两条支臂分流，最后通过十字拐臂的两个下凸台流出十字拐臂，在动触头中电流经两个下凸台流入十字拐臂的两条支臂，两条支臂上的分支电流在十字拐臂中心汇合后经另外两条支臂分流最后经两个上凸台流出动触头十字拐臂。根据右手螺旋定则流过十字拐臂四条支臂上的电流在十字拐臂切分的区域中产生两两反向的磁场。

电流峰值时当电流流经上下十字拐臂，在触头间产生纵向磁场，同时装配在十字拐臂四周的铁芯进一步加强了该纵向磁场的强度，使触头间的电弧保持扩散状态，同时铁芯分散在十字拐臂周围减小了铁芯内的涡流进而降低了对灭弧介质的影响，在电流过零时刻，流经十字拐臂的电流在被十字拐臂切分的四个彼此相邻的区域里产生两两反向的磁场，磁场相互抵消进一步减小了剩磁，使得触头间的灭弧介质能够快速恢复，增强了断路器的开断能力。当电流流经横磁触头片时产生的横向磁场和十字拐臂产生的纵向磁场相结合，提升了结构的磁吹力，从而提高了触头间介质恢复能力。此外，当触头闭合时，上下十字拐臂形成两条并联支路，降低了开断前的触头电阻，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。

附图说明

图1为直流真空断路器灭弧室截面图

图2为十字型触头结构截面图

图3为十字拐臂结构图

图4为铁芯结构图

图5为横磁触头片结构图

图6为十字拐臂上的电流流向以及对应产生的磁场方向图

附图标记说明：

1.绝缘外壳、2.屏蔽罩、3.静导电杆、4.静触头横梁、5.静触头十字拐臂、6静横磁触头片、7.静触头上凸台、8.静触头下凸台、9.静触头铁芯、10. 动导电杆、11.动触头横梁、12.动触头横梁、13.动横磁触头片、14.动触头上凸台、15.动触头下凸台、16.动触头铁芯

具体实施方式

本实用新型提出了一种新型直流真空断路器十字型触头结构，下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

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、10分别同轴连接于横梁4、11顶端，十字拐臂5、 12接于横梁4、11的两端，横磁触头片6、13与十字拐臂5、12紧密连接，上、下十字拐臂5、12的上凸台7、14分别连接于横梁4、11的两端，下凸台8、15 分别与横磁触头片6、13相连，使导电杆上的电流经过横梁流入十字拐臂后分流。

如图3所示，新型直流真空断路器十字型触头结构中的十字拐臂将触头间隙切分为四个区域，十字拐臂上的电流在区域中产生两两反向的磁场，在电流过零时刻相互抵消进一步减小了剩磁，使得触头间的灭弧介质能够快速恢复，增强了断路器的开断能力。

如图4所示，铁芯分布在十字拐臂切分的四个区域里，在电流峰值时加强了纵向磁场使电弧保持扩散状态，同时减小涡流对灭弧介质恢复产生的影响。

如图5所示，横磁触头片6、13上开有直线槽，增强了触头间的横向磁场强度。

如图6所示，根据右手螺旋定则电流流经十字拐臂时，在右上端区域产生一个垂直平面向内的电流，在左上端区域产生一个垂直平面向外的电流，在右下端区域产生一个垂直平面向外的电流，在左下端区域产生一个垂直平面向内的电流。十字拐臂上的电流在区域中产生两两反向的磁场，在电流过零时刻相互抵消进一步减小了剩磁，使得触头间的灭弧介质能够快速恢复，增强了断路器的开断能力。