CN101359551B - 真空开关管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空开关管，包括设置有第一触头的第一导电杆和设置有第二触头的第二导电杆，第一触头和第二触头相对设置且密封在真空管体内，第一触头和第二触头的触头主体是截去两端球冠的球体；第一触头和第二触头分别包括沿相同方向延伸且相互邻接组成触头主体的导电部件和导磁部件；第一触头和第二触头的触头主体中导电部件和导磁部件形状为阴阳鱼配合；且第一触头的导磁部件和第二触头的导电部件对应设置，第一触头的导电部件和第二触头的导磁部件对应设置。本发明真空开关管可在真空灭弧室内的二个真空开关触头的触头表面形成的真空间隙之间形成旋转磁场，提高了真空开关管的耐高压能力，可用于更高电压线路的真空开关设备中。

Description

真空开关管

技术领域

本发明涉及一种真空开关管，尤其涉及一种灭弧室内设有相对触头的真空开关管，属于电气技术领域。

背景技术

开关设备广泛应用于各种电路中，它起着关合、断开电路的作用。在开关设备的触头开断的过程中，会产生电弧，从阴极斑点燃烧产生弧柱为锥面的等离子弧，尤其在高压电路中，开关产生的电弧尤其强烈。

在开关闭合的状态下，开关设备应具有较低的电阻，允许额定电流通过，且不产生过高的温度；而在开关触头开断的过程中，需要进行灭弧，以便开关触头分断果断。现有的开关设备中普遍使用诸如油、六氟化硫、空气、半导体或真空等进行灭弧，不同的灭弧介质有其不同的特点和相应的开关结构，由于真空开关具有较小的间隙、较高的耐电压能力、较低的电弧电压、较高的分断电流能力、较低的电磨损以及较高的电寿命，广泛应用于各种电力电路中。

真空开关管的核心部件是真空灭弧室，而真空灭弧室内的真空开关触头又是真空灭弧室内的关键部件，真空开关触头的性能决定着真空开关管的性能，因此，如何提高真空开关触头的性能是提高真空开关管性能的关键。

现有真空开关管中的真空触头多为圆柱体，每个触头主体内设有导磁部件和导电部件，真空开关管在断开时，真空开关管两端触头的接触区域逐渐减小，直到触头间只有一个接触点，同时接触电阻逐渐增加，因此接触点所在区域的温度逐渐升高，直到温度高于接触点的熔点，接触点熔化并蒸发电离，金属蒸气使得真空中的放电得以维持，产生真空电弧。此时，分断电流成功的关键在于电弧电流过零后，触头间隙绝缘恢复速度快于触头间隙间的暂态恢复电压速度，就不会发生重燃而达到成功开断。真空灭弧室开断电流时，电弧放出的金属蒸气在电弧电流过零时会迅速扩散，遇到触头或屏蔽罩表面会立即凝结。因此，需要合理设计触头尺寸、材质、形态、触头间隙以及电流开断时产生的金属蒸气密度，带电粒子密度等影响因素。一般而言，在触头间依靠导磁部件形成良好的纵向磁场能够达到加速消弧的作用，有极为良好的弧后绝缘恢复特性。

但是，目前真空开关管中的真空触头的结构在高压分断时仍就存在产生的电场集中、耐压能力不高、重燃的可能性较大等问题，无法适应更高电压线路的需求。特别是随着电力设备更高电压传输线路的大量应用，对真空开关管的耐压能力提出了更高的要求，如何设计具有更高耐压能力的真空开关管，以满足更高电压线路的需要，是目前迫切需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空开关管，以降低电压分断时重燃的可能性，降低电弧电压，实现有效灭弧，满足高压分断的要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种真空开关管，包括第一导电杆和第二导电杆，所述第一导电杆一端设置有第一触头，所述第二导电杆一端设置有第二触头，所述第一触头和所述第二触头相对设置且密封在真空管体内，所述第一触头所述第二触头的触头主体是截去两端球冠的球体；所述第一触头和所述第二触头分别包括沿相同方向延伸且相互邻接组成所述触头主体的导电部件和导磁部件；所述第一触头和第二触头的触头主体中导电部件和导磁部件形状为阴阳鱼配合，即所述第一触头和第二触头的触头主体的横截面形状被自身的横向中线和纵向中线等分为左上区域、左下区域、右上区域和右下区域；所述右上区域分为邻接左上区域的第一右上区域和第一右上区域以外的第二右上区域；所述左下区域分为邻接右下区域的第一左下区域和第一左下区域以外的第二左下区域，所述第一右上区域和所述第一左下区域为直径等于所述触头主体横截面半径的半圆形，且所述第一右上区域半圆形的直径边与所述左上区域邻接，所述第一左下区域半圆形的直径边与所述右下区域邻接，所述导电部件设置在所述第一右上区域、左上区域和第二左下区域；所述导磁部件设置在所述第一左下区域、右下区域和第二右上区域；所述第一触头的导磁部件和所述第二触头的导电部件对应设置，所述第一触头的导电部件和所述第二触头的导磁部件对应设置。

其中，所述第一触头和所述第二触头的触头主体分别由数个片体依次叠设组成，每个片体由导电片和导磁片邻接组合构成，数个导电片组成所述导电部件，数个导磁片组成所述导磁部件；所述第一触头和所述第二触头的触头主体分别设置于形状与触头主体形状适配的金属壳体之中。

本发明提供了一种真空开关管，其中真空开关管中的真空触头一方面采用采用截去两端球冠的球体，另一方面导磁部件的横截面为阴阳鱼的形状，所以在使用中能够在真空开关管的真空室内形成具有旋转形状的旋转磁力线，提高了真空开关管的开断电流能力，降低了电弧电压，提高了真空开关管的耐高压能力，特别适合作为高压电力线路中的开关设备。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明真空开关管实施例一的结构示意图；

图2为本发明真空开关管实施例一中第一触头的结构示意图；

图3为本发明真空开关管实施例一中第一触头的横截面示意图；

图4为本发明真空开关管实施例二中第一触头的剖面示意图；

图5为本发明真空开关管实施例三中第一触头的横截面示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种真空开关管，在真空灭弧室的真空触头之间的真空间隙形成一旋转磁力线，能有效提高真空开关管的开断电流和耐高压能力，可满足高电压电力设备中开关的需要。具体地，本发明的真空开关管包括第一导电杆和第二导电杆，第一导电杆一端设置有第一触头，第二导电杆一端设置有第二触头，第一触头和第二触头相对设置且密封在真空管体内，其中，第一触头第二触头的触头主体是截去两端球冠的球体；第一触头和第二触头分别包括沿相同方向延伸且相互邻接组成触头主体的导电部件和导磁部件；第一触头和第二触头的触头主体中导磁部件和导电部件的形状为阴阳鱼配合；第一触头的导磁部件和第二触头的导电部件对应设置，第一触头的导电部件和第二触头的导磁部件对应设置。

如图1所示，为本发明真空开关管实施例一的结构示意图。本实施例包括第一导电杆1和第二导电杆2，第一导电杆1下端设置有第一触头3，第二导电杆2的上端设置有第二触头4，第一触头3和第二触头4密封在真空管体8内，形成真空灭弧室。其中，第一导电杆1通过第一端盖板5固设在绝缘外壳7内，第二导电杆2通过第二端盖板6滑设于绝缘外壳7的下端；在第二端盖板6外部设置有导向套9，与第二导电杆2伸出第二端盖板6的部分滑动配合；在绝缘外壳7内部还设置有波纹管10，第二导电杆2滑设于其中，且波纹管10两端分别与真空管体8和绝缘外壳7接触。如图2所示，为本发明真空开关管实施例一中第一触头的结构示意图。本实施例中的第一触头3包括导电部件40和导磁部件20，导电部件40和导磁部件20沿相同方向延伸且相互邻接组成触头主体，其中该触头主体为截去两端球冠的球体31，且该球体31一端的平面上设置有用于与第二触头接触的触头表面301，该触头表面301上布设有耐弧层，导电部件40和导磁部件20沿该球体31的轴向延伸，并在使用中能够在二个真空触头的触头表面产生旋转磁力线。导电部件40和导磁部件20的形状相匹配，且导电部件40和导磁部件20的大小基本一致，导电部件40和导磁部件20可很好的匹配在一起形成一个触头主体为截去两端球冠的球体。

本实施例中第二触头的结构与第一触头的结构相同。第一触头的导磁部件和第二触头的导电部件对应设置，第一触头的导电部件和第二触头的导磁部件对应设置，即第一触头和第二触头的导磁部件成反对称设置，第一触头和第二触头的导电部件和导磁部件沿球体的轴向延伸并分别在触头表面产生旋转磁力线，最终在真空灭弧室内的第一触头和第二触头的触头表面之间的真空间隙形成一旋转的磁场回路。

本实施例中，第一触头和第二触头的横截面均可设置为具有同样大小的阴阳鱼形状。具体地以第一触头为例，如图3所示，触头主体的横截面形状为圆形，可被自身的横向中线X和纵向中线Y等分为左上区域310、左下区域312、右上区域311和右下区域313；右上区域311可分为邻接左上区域310的第一右上区域3111和第一右上区域3111以外的第二右上区域3112；左下区域312可分为邻接右下区域313的第一左下区域3121和第一左下区域3121以外的第二左下区域3122，导电部件40设置在第一右上区域3111、左上区域310和第二左下区域3122中；导磁部件20设置在第一左下区域3121、右下区域313和第二右上区域3112中。其中第一右上区域3111和第一左下区域3121的形状为直径等于所在触头主体横截面半径的半圆形，且第一右上区域3111半圆形的直径边与左上区域310邻接，第一左下区域3121半圆形的直径边与右下区域313邻接，即触头主体的横截面形状为阴阳鱼形状。由于导磁部件20的阴阳鱼具有较大端和较小端，其在较大端产生的磁力线必定多于在较小端产生的磁力线。第一触头3和第二触头4的导磁部件成反对称设置，则第一触头3的导磁部件的较大端产生的磁力线必定会流入第二触头4的导磁部件的较小端，这样就在二个相对设置的真空触头的触头表面之间形成旋转形状的磁场，提高了真空开关管分断电流和耐高压的能力，满足了电力设备对耐高压能力真空开关管的需要。

本实施例中的第一触头3和第二触头4的导磁部件和导电部件的整体分别形成截去两端球冠的球体，且第一触头3和第二触头4的导磁部件成反对称设置，可在二个真空开关触头的触头表面之间的真空间隙形成旋转磁场，即磁力线通过相对设置的真空触头的触头表面之间形成一旋转的闭合的磁场回路，使得真空开关管具有更好的电流分断能力，提高了真空开关管的耐高压能力，可适合用于更高电压线路，满足了电力设备中真空开关管耐高压的要求。

本实施例真空开关管中的第一触头和第二触头一方面采用截去两端球冠的球体，另一方面第一触头和第二触头的导磁部件的横截面为阴阳鱼的形状，在二个真空触头的触头表面之间的真空间隙形成旋转形状的旋转磁力线，提高了真空开关管的开断电流能力，降低了电弧电压，提高了真空开关管的耐高压能力，特别适合高压电力设备中的开关设备。本实施例的技术方案能够达到分断40.5千伏以上电压的能力，例如分断55千伏、72.5千伏以及110千伏等电压。

如图4所示，为本发明真空开关管实施例二中第一触头的剖面示意图。在上述实施例一的基础上，本实施例中的第一触头和第二触头的触头主体分别由数个片体依次叠设组成。以第一触头为例，每个片体由导磁片和导电片邻接组合构成，数个导电片组成导电部件，数个导磁片组成导磁部件。具体地，导磁部件由数个导磁片201叠加而成，导磁片201的材料可为软磁性材料，本实施例中的导磁片均采用电工纯铁制作而成。导电部件的形状与导磁部件的一样，并由各种导电片叠加而成，且导电片为铜或银材质制作而成。本实施例中的所有片体叠设在一起构成触头主体的外轮廓形状。

本实施例的技术方案能够简化触头主体的生产制造，以简便的成型工艺制备得到多个片体后，可以将片体放入一对应导电部件形状轮廓或导磁部件形状轮廓的金属壳体中，并通过加热使片体金属熔化，分别形成导电部件和导磁部件，并组成一体的触头主体。

如图5所示，为本发明真空开关管实施例三中第一触头的横截面示意图。在上述实施例二的基础上，本实施例中，导电片和导磁片上还可开设有使固定杆206贯穿于数个片体的固定孔，其中贯穿于导电部件的固定杆的材料可与导电部件的材料相同，如铜或银材质，贯穿于导磁部件的固定杆的材料可与导磁部件的材料相同，如电工纯铁。固定杆的设置便于导电片和导磁片的组装固定。固定杆可以设置在形状与触头形状相适应的金属壳体之中，具体可以固定在金属壳体底部的内侧。

本实施例的技术方案利用固定杆将制作好的片体固定在一起，便于片体的组装固定，进一步的简化了触头主体的生产制造。

本发明上述各实施例中，第二触头具有与第一触头同样的结构。

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进行限制，尽管参照较佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种真空开关管，包括第一导电杆和第二导电杆，所述第一导电杆一端设置有第一触头，所述第二导电杆一端设置有第二触头，所述第一触头和所述第二触头相对设置且密封在真空管体内，其特征在于，所述第一触头和所述第二触头的触头主体是截去两端球冠的球体；所述第一触头和所述第二触头分别包括沿相同方向延伸且相互邻接组成所述触头主体的导电部件和导磁部件；所述第一触头和第二触头的触头主体中导电部件和导磁部件形状为阴阳鱼配合，即所述第一触头和第二触头的触头主体的横截面形状被自身的横向中线和纵向中线等分为左上区域、左下区域、右上区域和右下区域；所述右上区域分为邻接左上区域的第一右上区域和第一右上区域以外的第二右上区域；所述左下区域分为邻接右下区域的第一左下区域和第一左下区域以外的第二左下区域，所述第一右上区域和所述第一左下区域为直径等于所述触头主体横截面半径的半圆形，且所述第一右上区域半圆形的直径边与所述左上区域邻接，所述第一左下区域半圆形的直径边与所述右下区域邻接，所述导电部件设置在所述第一右上区域、左上区域和第二左下区域，所述导磁部件设置在所述第一左下区域、右下区域和第二右上区域；所述第一触头的导磁部件和所述第二触头的导电部件对应设置，所述第一触头的导电部件和所述第二触头的导磁部件对应设置。

2.根据权利要求1所述的真空开关管，其特征在于：所述第一触头和所述第二触头的触头主体分别由数个片体依次叠设组成，每个片体由导电片和导磁片邻接组合构成，数个导电片组成所述导电部件，数个导磁片组成所述导磁部件；所述第一触头和所述第二触头的触头主体分别设置于形状与触头主体形状适配的金属壳体之中。

3.根据权利要求2所述的真空开关管，其特征在于：所述导电片和导磁片上开设有贯穿各个片体的固定孔，所述固定孔中插设有固定杆，所述固定杆的一端固定于所述金属壳体内侧的底部。

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