CN101086933A - 真空开关管触头和真空开关管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空开关管触头和真空开关管。该真空开关管触头的表面至少设有一个与触头分断动作方向具有夹角的斜平面，所述触头的斜平面相互凹凸配合。该真空开关管采用本发明的真空开关管触头，包括绝缘外壳，上端盖，下端盖，一端具有相互凹凸配合触头的第一导电杆和第二导电杆。本发明的真空开关管及其触头可以减小分断动作中熔焊点的拉力，减小熔焊凸起和凹坑，从而优化触头间电场，避免发生重击穿现象，保证分断电流的可靠性。

Description

真空开关管触头和真空开关管

技术领域

本发明涉及一种真空开关管触头和真空开关管，尤其涉及一种用于实现电力系统保护和切换的真空开关管触头和真空开关管，属于电器技术领域。

背景技术

真空开关是一种用于控制和保护电力系统的电器设备，它通过控制真空开关管内的两个电极触头(以下简称触头)的闭合、分离来实现电路电流的关合和断开，从而达到控制电力系统的目的。真空开关管是真空开关的核心元件，它是通过密封在真空容器中的触头控制、熄灭电弧的装置。而触头又是真空开关管的核心元件，触头材料的选择及结构形状的设计对真空开关管分断故障电流起到决定性作用。

目前常见的真空开关管的结构如图2所示，真空开关管的管体由绝缘外壳103，及设置在绝缘外壳103上、下两端的上端盖102和下端盖109组成，在绝缘外壳103内设有两个导电杆，第一导电杆，即动导电杆1011，其一端设有动触头106，动导电杆1011通过导向套1010滑动穿设在下端盖109的通孔之中，导向套1010固定设置在下端盖109的通孔中，并设有通孔供动导电杆1011滑动穿设，在动导向杆1011外还套设有波纹管108，动导向杆1011通过波纹管108连接在导向套1010上，第二导电杆，即静导电杆101，其一端设有静触头105，静导电杆101固定在上端盖102上，并通过螺钉固定连接在真空开关的开关框架上，保持静止，在静触头105和动触头106外还设有中间屏蔽罩104，波纹管108与中间屏蔽罩104之间设有波纹管屏蔽罩，波纹管108因其可伸缩性，所以可以保证动导向杆1011运动时真空开关管的密封性。动导电杆1011露出下端盖109的一端通过压簧1012与真空开关的绝缘拉杆300，即开关装置连接。

当需要分断电流时，动触头106被真空开关的绝缘拉杆300拉开后与静触头105间形成一个断口，当断口间电弧熄灭后，断口将承受系统的恢复电压。现有真空开关管产品的动、静触头106、105接触部分的表面均为平面设计，两个电极触头的接触形式为平面对接式，如图1A所示为两个电极触头分离时的示意图，图1B所示为两个电极触头闭合时的示意图。当真空开关合闸，真空开关管关合大电流时，动、静触头接触面就会发生熔焊，关合的电流越大，则熔焊现象越厉害。当真空开关分闸时，需要拉断熔焊点，以达到电极触头分离、电流分断的目的。在两个电极触头的接触形式为平面对接式时，熔焊点承受的完全是垂直于电极触头面的拉应力，这样就需要很大的电极触头压力以提供足够的初分速度，以及很大的分闸拉力。另外，在这种接触形式下，当熔焊点被拉断后，在熔焊点对应处，一个电极触头面会有较高的凸起，另一个电极触头面对应处会有一个较深的凹坑，图1C所示即为两个电极触头分离以分断电流时，电极触头表面分别形成的凸起和凹坑，当真空开关管分断电流后，在电极触头表面凸起和凹坑处就会有局部电场集中，会有很高的电场强度，从而当真空开关管断口的恢复耐压很高时会发生重击穿现象，引起电路故障。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空开关管触头，减小触头分断时熔焊点所受的拉力，减小在触头表面产生的凸起或凹坑，从而优化两个电极触头间的电场分部，减少因发生重击穿现象而导致的电路故障。

本发明的另一目的是提供一种真空开关管，减小触头分断时熔焊点所受的拉力，减小在触头表面产生的凸起或凹坑，从而优化两个电极触头间的电场分部，减少因发生重击穿现象而导致的电路故障。

为实现本发明的目的，提供了一种真空开关管触头，触头的表面至少设有一个与触头分断动作方向具有夹角的斜平面，且触头的斜平面相互凹凸配合

为实现本发明的另一目的，还提供了一种真空开关管，包括绝缘外壳，上端盖，下端盖，一端具有第一触头的第一导电杆和一端具有第二触头的第二导电杆，其中，第一触头和第二触头的表面至少分别设有一个与触头分断动作方向具有夹角的斜平面，且第一触头和第二触头上的斜平面相互凹凸配合。

由以上技术方案可知，本发明将真空开关管触头的表面设置为斜平面，在真空开关管合闸时，令斜平面相互接触，则在斜平面上形成的熔焊点，在真空开关管分闸时，熔焊点受到的力分解为平行于接触面的剪切力和垂直于接触面的拉力，在相同的触头压力及分闸力的情况下，触头熔焊点更易于被拉断，从而保证真空开关管顺利开断故障电流。并且，形成的熔焊凸起和凹坑都较小，经分断运动后，凸起和凹坑的位置错开了一段距离，相比于平面触头，凸起和凹坑的距离增长了，从而触头间隙的电场分布不会发生明显的畸变，使得真空开关管在分闸后能承受熄弧后的恢复耐压，保证其分断电流的可靠性。

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1A为现有技术中真空开关管分闸状态触头表面结构的示意图一。

图1B为现有技术中真空开关管和闸状态触头表面结构的示意图。

图1C为现有技术中真空开关管分闸状态触头表面结构的示意图二。

图2为现有技术真空开关管的结构示意图。

图3A为本发明真空开关管触头具体实施例一凸起触头的纵向截面图。

图3B为本发明真空开关管触头具体实施例一凹进触头的纵向截面图。

图4A为本发明真空开关管触头具体实施例一合闸状态的结构示意图。

图4B为本发明真空开关管触头具体实施例一分闸状态的结构示意图。

图5所示为本发明真空开关管触头具体实施例二的结构示意图。

图6所示为本发明真空开关管具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明真空开关管触头的基本思想是通过两个触头表面形状的改变来优化触头间的电场分布，从而避免发生重击穿现象发生，减少电路故障。

如图3A所示为本发明真空开关管触头具体实施例一中凸起触头1的纵向截面图，如图3B所示为本发明真空开关管触头具体实施例一中凹进触头1′的纵向截面图。

凸起触头1和凹进触头1′为真空开关管中相互配合实用的一对触头，凸起触头1和凹进触头1′表面的梯形相互凹凸配合。从图3A、3B的截面图来看，其中，凸起触头1表面梯形的两个斜边2和3，与凹进触头1′表面梯形的两个斜边2′和3′的坡度相等；凸起触头1表面梯形的顶边5的长度大于凹进触头1′表面梯形的顶边5′长度；在凸起触头1和凹进触头1′表面梯形底边7和7′两端分别向外沿伸出四个平台4、6、4′和6′，且凸起触头平台4和6的长度分别小于凹进触头平台4′和6′的长度；且凸起触头1与凹进触头1′表面梯形的顶边5和5′长度之差等于凸起触头1与凹进触头1′的平台4和4′，6和6′的长度差之和。凸起触头1和凹进触头1′表面的梯形及平台4、6、4′和6′均以触头的轴线为中心线对称设置。

上述斜平面均与触头分断动作的方向，即触头轴线的方向呈一定的角度，上述水平面与触头分断动作的方向垂直。

在本实施例中，凸起触头1为动触头1，凹进触头1′为静触头1′，在具体应用中动静触头的表面形状也可以交换设置。本实施例的凸起触头1和凹进触头1′应用到真空开关管中执行合闸和分闸操作的具体过程是：

当真空开关进行合闸操作时，真空开关的绝缘拉杆驱动动触头1向静触头1′方向运动，动触头1表面梯形的斜边2与静触头1′表面梯形的斜边2′接触，动触头1表面梯形的斜边3与静触头1′表面梯形的斜边3′接触，并在接触面处通过大电流，从而实现电路的导通，而动、静触头1、1′表面梯形的顶边5和5′与平台4、6、4′和6′不相接触，如图4A所示，动、静触头1、1′接触前的小间隙处，在动、静触头1、1′间的电场最强处会有预击穿，动、静触头1、1′表面会有烧损，完全接触后，在接触面处会发生一定程度的熔焊。

当真空开关进行分闸操作时，真空开关的绝缘拉杆驱动动触头1向离开静触头1′的方向移动，此时，动、静触头的熔焊点沿触头轴线方向的拉力因接触面为与轴线有一定夹角的斜面，所以拉力在接触面处分为平行于接触面的剪切力和垂直于接触面的拉力。这样，在相同的触头压力及分闸力的情况下，触头熔焊点更易于被拉断，从而保证真空开关管顺得开断故障电流，且触头面熔焊点拉断处的凸起和凹坑也比较小，在动、静触头分开到设定位置后，触头面熔焊点拉断处的电场强度不会太强，触头间隙的电场分布不会发生明显的畸变，从而使得真空开关管在分闸后能承熄弧后的恢复耐压，保证其分断电流的可靠性。此处，因熔焊点发生在斜平面处，当分开后熔焊点凸起和凹坑对应位置的相对距离L₁比凸起或凹坑到斜面未熔焊处最近的距离L₂要长，因而也会显著减小在断口间恢复耐压作用下两个触头间发处重击穿的可能性，如图4B所示为动、静触头1和1′处于分断位置的结构示意图。

如图5所示为本发明真空开关管触头具体实施例二的结构示意图，触头10的形状如图5所示，与实施例一的区别在于，将平面替换为内径较大的圆弧面，凸起触头和凹进触头的圆弧面相互凹凸配合。

本发明真空开关管触头的具体实施例并不将触头的表面形状局限于对称的梯形或类梯形凸起或凹口，只要真空开关合闸时，两触头间能具有相互接触的斜平面，在触头分断时，使熔焊点的分断拉力分解为剪切力和拉力两部分即可。接触斜平面的大小和个数是根据真空开关管所分断的电流大小来具体设定的。触头表面还可设有一个以上的水平面或内径较大的圆弧面或其他变化平缓的曲面等，主要作用是使电场分布更加均匀，在真空开关合闸时，水平面或圆弧面可以接触，也可以不接触。较佳的实施方式是使水平面不相接触，这样可以避免水平面上存在较大的熔焊凸起和凹坑，而在斜平面间增设水平面可以利用平行的平面使触头间电场更为均匀。

如图6所示为本发明真空开关管具体实施例的结构示意图，真空开关管的管体由绝缘外壳103，上端盖102和下端盖109组成，在绝缘外壳103内设有两个导电杆，第一导电杆，即动导电杆1011，其一端设有动触头106′，动导电杆1011通过导向套1010滑动穿设在下端盖109的通孔之中，导向套1010固定设置在下端盖109的通孔中，并设有通孔供动导电杆1011滑动穿设，在动导向杆1011外还套设有波纹管108，动导向杆1011通过波纹管108连接在导向套1010上，第二导电杆，即静导电杆101，其一端设有静触头105′，静导电杆101固定在上端盖102上，并通过螺钉固定连接在真空开关的开关框架上，保持静止，在静触头105′和动触头106′外还设有中间屏蔽罩104，波纹管108与中间屏蔽罩104之间设有波纹管屏蔽罩，波纹管108因其可伸缩性，所以可以保证动导向杆1011运动时真空开关管的密封性。动导电杆1011露出下端盖109的一端通过压簧1012与真空开关的绝缘拉杆300，即开关装置连接。

其中，动触头106′和静触头105′表面的形状采用本发明真空开关管触头具体实施例的技术方案，且表面形状相互凹凸配合。在真空开关管合闸时，动触头106′和静触头105′应至少有一个斜平面相互接触。以实现将熔焊点的受力分解为剪切力和拉力两部分，使熔焊点更容易被拉断，能够顺利的断开电路。当触头间有两对对称的斜平面相互接触时，能够使剪切受力平衡，更有利于可靠实现分断动作。进一步的，在触头表面设置一个或一个以上水平面，在真空开关管合闸时不相接触，则减少了会发生熔焊现象的面积，即减少了熔焊凸起和凹坑的出现，也有利于优化触头间电场的分布，具体实施过程中可以任意组合设置水平面的位置，使其接触或不接触。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1、一种真空开关管触头，其特征在于：所述触头的表面至少设有一个与触头分断动作方向具有夹角的斜平面，所述触头的斜平面相互凹凸配合。

2、根据权利要求1所述的真空开关管触头，其特征在于：所述触头的表面为相互凹凸配合的梯形，所述梯形相互配合的斜平面的坡度相同。

3、根据权利要求2所述的真空开关管触头，其特征在于：所述触头表面梯形的底边还向外沿伸设置一个平台。

4、根据权利要求3所述的真空开关管触头，其特征在于：凸起触头表面梯形的顶部长度大于凹进触头表面梯形的顶部长度。

5、根据权利要求3或4所述的真空开关管触头，其特征在于：凸起触头的平台长度小于凹进触头的平台长度。

6、根据权利要求5所述的真空开关管触头，其特征在于：所述凸起触头与凹进触头表面梯形的顶部长度差等于凸起触头与凹进触头的平台长度差之和。

7、根据权利要求1～4或6所述的任一真空开关管触头，其特征在于：所述触头的表面以触头的轴线为中心线对称设置。

8、采用上述权利要求1～7所述的任一真空开关管触头的真空开关管，包括：绝缘外壳，上端盖，下端盖和一端分别具有所述凹凸配合触头的第一导电杆和第二导电杆。

Images