高通流容量触头结构及其应用的真空灭弧室

本发明属于大电流真空断路器，具体涉及一种高通流容量触头结构及其应用的真空灭弧室。

背景技术：

1、随着电力系统的发展，真空断路器以及相关的真空开断技术设备在整个电力系统中的应用也得以快速的发展。真空灭弧室从最初的平板触头结构，逐渐发展出了各种磁场控制触头结构，主要包括了横向磁场触头结构和纵向磁场触头结构。其中纵向磁场技术通过触头结构，形成与电弧电流流向平行的磁场，使得真空电弧分布更加均匀，减少了真空电弧的集聚，减轻了电弧对于触头表面的烧蚀，提高了开关的开断能力。

2、然而真空断路器额定短路开断电流水平的提高与额定电流水平下的温升的改善存在矛盾，即随着真空断路器向高电压大容量的发展，高的开断能力必然引入大的真空电弧控制磁场(如更强的纵向磁场)，加剧触头结构的复杂程度和导电回路的回路电阻，因而采用纵磁触头的真空断路器在额定电流水平下的温升过热严重制约着其额定短路开断电流水平的提高。

3、与sf6断路器产品不同，真空开关的主触头在真空环境中主要靠热传导进行散热，当断路器额定电流较高时温升问题更为突出。断路器温升过高时，除导电体材料的机械强度会受影响外，导体金属表面易发生氧化生成氧化物，进而使导电体接触电阻增大。同时温升过高亦会使绝缘件介损增加，加速绝缘件的老化。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高通流容量触头结构及其应用的真空灭弧室，在不损失励磁强度的前提下，以期增加触头的额定通流，降低通流损耗。

2、为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种高通流容量触头结构，包括静端触头组合结构201和动端触头组合结构202，所述静端触头组合结构201包括静端励磁触头座102,静端励磁触头座102一侧中心平面同轴连接静端导电杆101，另一侧环形柱端部同轴连接静端触头片104；

4、所述静端励磁触头座102环形柱上一体化均匀设置有向静端励磁触头座中心方向延伸的多个静端延伸通流结构301，静端延伸通流结构301的端部平面凸出静端励磁触头座102环形端部平面，静端延伸通流结构301端部与静端触头片104固连；所述静端励磁触头座102环形柱内部同轴设置有静端不锈钢支撑结构103，所述静端不锈钢支撑结构103上均匀开有多个静端槽状结构401，静端槽状结构401位置和尺寸使得静端延伸通流结构301能够放入其中，但静端槽状结构401的尺寸大于静端延伸通流结构301的尺寸，使得静端延伸通流结构301与静端不锈钢支撑结构103彼此互不接触，形成通流间隙；所述静端不锈钢支撑结构103与静端触头片104不固连，这样一方面可以保持静端不锈钢支撑结构103对于静端触头片104的支撑作用，防止静端励磁触头座102发生形变，同时不改变通流时的电流路径，避免大量电流从静端不锈钢支撑结构103流通；

5、所述动端触头组合结构202包括动端励磁触头座107,动端励磁触头座107一侧中心平面同轴连接动端导电杆108，另一侧环形柱端部同轴连接动端触头片105；

6、所述动端励磁触头座107环形柱上一体化均匀设置有向动端励磁触头座中心方向延伸的多个动端延伸通流结构302，动端延伸通流结构302的端部平面凸出动端励磁触头座107环形端部平面，动端延伸通流结构302端部与动端触头片105固连；所述动端励磁触头座107环形柱内部同轴设置有动端不锈钢支撑结构106，所述动端不锈钢支撑结构106上均匀开有多个动端槽状结构402，动端槽状结构402位置和尺寸使得动端延伸通流结构302能够放入其中，但动端槽状结构402的尺寸大于动端延伸通流结构302的尺寸，使得动端延伸通流结构302与静端不锈钢支撑结构103彼此互不接触，形成通流间隙；所述动端不锈钢支撑结构106与动端触头片105不固连，这样一方面可以保持动端不锈钢支撑结构106对于动端触头片105的支撑作用，防止动端励磁触头座107发生形变，同时不改变通流时的电流路径，避免大量电流从动端不锈钢支撑结构106流通；

7、所述静端触头片104与动端触头片105位置相对，且静端触头片104与动端触头片105的开槽位置对应，静端触头片104的开槽位置与静端励磁触头座102上静端延伸通流结构301的凸出位置边沿相对齐，动端触头片105的开槽位置与动端励磁触头座107上动端延伸通流结构302的凸出位置边沿相对齐。

8、优选的，所述静端励磁触头座102和动端励磁触头座107为线圈式励磁触头座或者杯状开槽励磁触头座。

9、优选的，所述静端励磁触头座102上的静端延伸通流结构301的数量与静端槽状结构401的数量相同或者是小于静端槽状结构401的数量；所述静端延伸通流结构301向静端励磁触头座中心方向的延伸距离l小于静端励磁触头座半径的80％；所述静端延伸通流结构301的厚度d小于静端励磁触头座厚度的80％；

10、所述动端励磁触头座107上的动端延伸通流结构302的数量与动端槽状结构402的数量相同或者是小于动端槽状结构402的数量；所述动端延伸通流结构302向动端励磁触头座中心方向的延伸距离l小于动端励磁触头座半径的80％；所述动端延伸通流结构302的厚度d小于动端励磁触头座厚度的80％。

11、优选的，所述静端触头片104的开槽数量与静端延伸通流结构301的数量相同或者大于静端延伸通流结构301的数量；所述动端触头片105的开槽数量与动端延伸通流结构302的数量相同或者大于动端延伸通流结构302的数量。

12、一种真空灭弧室，所述真空灭弧室包括所述的高通流容量触头结构，焊接在静端导电杆101上的真空灭弧室静端盖板121，与真空灭弧室静端盖板121连接的静端绝缘壳体123，与静端绝缘壳体123连接的动端绝缘壳体125，置于灭弧室下侧焊接在动端导电杆108上的真空灭弧室动端盖板127，真空灭弧室内部从上至下分布的静端端部屏蔽罩122、中央屏蔽罩124以及动端端部屏蔽罩126。

13、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

14、1)触头结构整体简单，只是对静端和动端励磁触头座沿其中心方向进行了通流结构的延伸，进而分别增加了静端和动端触头片与静端和动端励磁触头座连接处的接触面积，增大了电流的导流截面积，减小了连接处的电流密度，当触头闭合时，就使得电流通过动、静触头组合结构中心的接触区域导通所产生的涡流损耗减小。

15、2)静端和动端不锈钢支撑结构上开有圆周对称的槽状结构，从而分别与静端和动端励磁触头座的延伸通流结构相匹配，以保证所述槽状结构与延伸通流结构的大小位置匹配且互不接触，同时对动静触头片起到支撑的作用。

16、3)静端和动端励磁触头座可以是杯状开槽励磁触头结构或者线圈式励磁触头结构，其延伸通流结构具有一定的通用性，从而能够实现在不损失励磁强度的前提下，触头额定通流的增加以及真空断路器通流损耗的降低。

技术特征：

1.一种高通流容量触头结构，包括静端触头组合结构(201)和动端触头组合结构(202)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种高通流容量触头结构，其特征在于：所述静端励磁触头座(102)和动端励磁触头座(107)为线圈式励磁触头座或者杯状开槽励磁触头座。

3.根据权利要求1所述的一种高通流容量触头结构，其特征在于：所述静端励磁触头座(102)上的静端延伸通流结构(301)的数量与静端槽状结构(401)的数量相同或者是小于静端槽状结构(401)的数量；所述静端延伸通流结构(301)向静端励磁触头座中心方向的延伸距离l小于静端励磁触头座半径的80％；所述静端延伸通流结构(301)的厚度d小于静端励磁触头座厚度的80％；

4.根据权利要求1所述的一种高通流容量触头结构，其特征在于：所述静端触头片(104)的开槽数量与静端延伸通流结构(301)的数量相同或者大于静端延伸通流结构(301)的数量；所述动端触头片(105)的开槽数量与动端延伸通流结构(302)的数量相同或者大于动端延伸通流结构(302)的数量。

5.一种真空灭弧室，其特征在于：所述真空灭弧室包括权利要求1-4任一项所述的高通流容量触头结构，焊接在静端导电杆(101)上的真空灭弧室静端盖板(121)，与真空灭弧室静端盖板(121)连接的静端绝缘壳体(123)，与静端绝缘壳体(123)连接的动端绝缘壳体(125)，置于灭弧室下侧焊接在动端导电杆(108)上的真空灭弧室动端盖板(127)，真空灭弧室内部从上至下分布的静端端部屏蔽罩(122)、中央屏蔽罩(124)以及动端端部屏蔽罩(126)。

技术总结
一种高通流容量触头结构及其应用的真空灭弧室，该高通流容量触头结构包括静端触头组合结构和动端触头组合结构；静端触头组合结构包括静端导电杆，焊接在静端导电杆一端的静端励磁触头座、静端不锈钢支撑结构和具有开槽结构的静端触头片；动端触头组合结构包括动端导电杆，焊接在动端导电杆一端的动端励磁触头座、动端不锈钢支撑结构和具有开槽结构的动端触头片；所述不锈钢支撑结构与励磁触头座相配合；具有开槽结构的静端触头片与具有开槽结构的动端触头片的开槽方向相匹配，两者的开槽方向相对齐；本发明在不损失励磁强度的前提下，增加触头的额定通流，降低通流损耗。

技术研发人员：马慧,黄培乘,程豪,张一瑞,刘志远,耿英三,王建华
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13