CN103489699B - 一种高压真空灭弧室 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压真空灭弧室，属于高压电器绝缘技术领域。它解决了如何提高瞬间断开电流以及如何快速灭弧的问题。本高压真空灭弧室包括玻璃罩、固定在玻璃罩两端的静端盖板和动端盖板，在玻璃罩内设有固定在静端盖板上的静导电杆和滑动连接在动端盖板上的动导电杆，静导电杆内端设置有静触头，动导电杆内端设置有与静触头等面积的动触头，在玻璃罩内设有将静触头和静导电杆套在内的第一静罩筒和与第一静罩筒对称设置并将动导电杆套在内的第一动罩筒，在第一静罩筒和第一动罩筒相对一端的内侧面均设有螺旋形翻边，在动触头断开静触头时所述动触头能够移动到第一动罩筒内。本发明能够实现快速灭弧，提高瞬间真空灭弧室断开电流的能力。

Description

一种高压真空灭弧室

技术领域

本发明属于高压电器绝缘技术领域，涉及一种高压真空灭弧室。

背景技术

真空灭弧室，又名真空开关管，是中高压电力开关的核心部件。其原理是利用高真空工作绝缘灭弧介质,靠密封在真空中的一对触头来实现电力电路的通断功能，当其断开电流时,动静触头在分离的瞬间,电流收缩到触头刚分离的一点上,出现电极间电阻剧烈增大和温度迅速提高,直至发生电极金属的蒸发,长久使用后，动静触头表面会形成凸起，使得动静触头表面的电荷分布不均匀，在断开电流的时候会形成尖端放电，降低了动静触头表面的断口绝缘强度，使得真空灭弧室开断电流的能力降低。

例如，中国专利公开了一种高压真空灭弧室[其申请号为：201120297257.X；其授权公告号为：CN202159627U]，包括绝缘外壳，绝缘外壳内设置有一层由上下两部分构成的外壳，绝缘外壳与静导电板的连接处设置有静均压罩，与动盖板的连接处设置有动均压罩；外壳内中间位置设置有屏蔽筒；静导电杆上设置有静屏蔽罩，动导电杆上设置有动屏蔽罩。该专利提高了高压真空灭弧室的使用寿命，但是还是存在不足。由于在静触头和动触头的表面会产生凸起，在电流断开后，在静触头和动触头的凸起处会形成尖端放电，而在本专利中上述的屏蔽罩不能有效的对该尖端电流进行遏制，导致静触头和动触头的断口绝缘强度降低，使得真空灭弧室开断电流的能力降低。

另外，真空灭弧室中的动触头在于静触头接触闭合时是由很强的弹力驱动的，在理论上动触头要与静触头保持在同一轴线上，这样可以保证平面动触头和平面静触头有最大的接触面积，而事实上由于制造和安装上的误差，动触头不能百分之一百保证沿着轴向方向移动，在强力弹簧作用下动触头瞬间与静触头接触，而已偏离轴向方向的动触头因摩擦力存在而难以在静触头上横向移动，虽然偏移量很小，在导通状态对产品的性能影响很小，但是在断开时，动触头或者静触头边缘部分会造成更多的尖端放电现象，使得真空灭弧室瞬间开断电流的能力降低。

发明内容

本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种高压真空灭弧室，该高压真空灭弧室所要解决的技术问题是:如何提高瞬间真空灭弧室断开电流的能力以及如何快速灭弧。

本发明通过下列技术方案来实现：一种高压真空灭弧室，包括玻璃罩、固定在玻璃罩两端用于形成真空腔室的静端盖板和动端盖板，在玻璃罩内设有固定在静端盖板上的静导电杆和滑动连接在动端盖板上的动导电杆，所述的静导电杆内端设置有静触头，动导电杆内端设置有与静触头等面积的动触头，其特征在于，在所述玻璃罩内设有将静触头和静导电杆套在内的第一静罩筒和与第一静罩筒对称设置并将动导电杆套在内的第一动罩筒，在第一静罩筒和第一动罩筒相对一端的内侧面均设有能够减少引起电弧的螺旋形翻边，在动触头断开静触头时所述动触头能够移动到第一动罩筒内。

本高压真空灭弧室的工作原理如下：在强力弹簧的作用下动触头会进行瞬间接触到静触头上或者瞬间从静触头分开，动触头离开静触头后进入到第一动罩筒内。通常情况下，带电导体之间的放电与两者之间的距离有关，距离近的优先于距离远的开始放电，在一定程度上能够屏蔽距离远的带电导体放电，基于该原理，在动触头与静触头分开的一段时间里，首先动触头与静触头之间开始放电，而设置了第一静罩筒和第一动罩筒之后，在动触头与静触头分开向第一动罩筒内移动时，动触头优先于向第一静罩筒内侧面的螺旋形翻边开始放电，由于是螺旋形翻边，螺旋形翻边从开始得电到电荷满载时电流会沿翻边的螺旋形流动从而产生螺旋的电流，进而在整个翻边上形成短暂的环形磁场，这种环形磁场会束缚住动导电杆向外游走的电弧，而随着高压电流的耗尽会产生短暂的变化磁场，这变化磁场会伴随有短暂的电场进而阻止电弧放电，实现快速灭弧的目的。

在上述的高压真空灭弧室中，在第一静罩筒外套设有第二静罩筒，所述第二静罩筒一端固连在玻璃罩中部，另一端悬空朝向静端盖板并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边，在第一动罩筒外套设有第二动罩筒，所述第二动罩筒一端固连在玻璃罩上中部，另一端悬空朝向动端盖板并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边。进一步的，由于都具有螺旋形翻边，其作用与第一静罩筒和第二静罩筒相同，当电弧游离到第一静罩筒和第一动罩筒外时可以通过第二静罩筒和第二动罩筒进行快速灭弧。

在上述的高压真空灭弧室中，在第一静罩筒外套设有直径与第二静罩筒相同的第三静罩筒，所述第三静罩筒一端固连在静端盖板上，另一端悬空朝向第二静罩筒并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边。第二静罩筒和第三静罩筒的螺旋翻边表面的电荷分布几乎均匀，两者之间几乎不存在电势差，因此两者之间放电现象很弱，不会对玻璃罩产生放电现象而使玻璃罩失去绝缘效果。螺旋形的翻边也使得真空灭弧室开断电流的能力提高。

在上述的高压真空灭弧室中，在第一动罩筒外套设有直径与第二动罩筒相同的第三动罩筒，所述第三动罩筒一端固连在动端盖板上，另一端悬空朝向第二动罩筒并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边。第二动罩筒和第三动罩筒的螺旋翻边表面的电荷分布几乎均匀，两者之间几乎不存在电势差，因此两者之间放电现象很弱，不会对玻璃罩产生放电现象而使玻璃罩失去绝缘效果。螺旋形的翻边也使得真空灭弧室开断电流的能力提高。

在上述的高压真空灭弧室中，在静触头和动触头上设有在动触头碰到静触头时调整动触头偏移方向的调节结构。在频繁的启闭后静触头和动触头会产生偏移，而设置调节结构能够防止在断开时动触头或者静触头边缘部分会造成更多的尖端放电现象。

在上述的高压真空灭弧室中，所述调节结构包括设置在动触头上的球面状定位面和开设在静触头中心上的圆锥状凹面，球面状定位面与圆锥状凹面相对，所述圆锥状凹面的最大直径大于球面状定位面的直径，所述圆锥状凹面的最小直径小于球面状定位面的直径。在动触头的接触面上设置凸起容易会加强尖端放电的现象，这是不好的现象。然而本发明在将尖端的形状设置为半球状，能够使大部分电弧集中在静触头和动触头的中心部分，不会游离到在外部，以减少电弧对玻璃罩的影响，再由螺旋形翻边的作用，实现快速的灭弧。这种结构又能调整动触头和静触头的位置，减少在断开时动触头或者静触头边缘部分会造成更多的尖端放电现象。

在上述的高压真空灭弧室中，所述调节结构包括设置在动触头上的球面状定位面和开设在静触头上的半球状凹面，所述半球状凹面的球半径大于球面状定位面的球半径，球面状定位面与半球状凹面相对。

除了这些结构外，还可以对上述的结构进行对调设置也是可以的。更宽泛的，顶块块的形状可以设计成凸起的具有圆弧面的形状，这种形状能够尽量减少尖端放电的条件。

在上述的高压真空灭弧室中，所述的动触头和静触头均采用双匝式纵向磁场触头，双匝式纵向磁场触头与导电杆连接包括电流线圈和触头片，电流线圈设置在导电杆和触头片之间，导电杆、电流线圈和触头片按顺序串联连接，电流线圈采用双匝线圈，电流线圈的两端处在轴心位置，制成两个同心的连接端，其中的前连接端与触头片的中心固定连接，后连接端与导电杆固定连接。通过这种双匝线圈能够让电弧尽量集中在中心部分，并且也能够加快灭弧。

在上述的高压真空灭弧室中，所述触头片为圆盘形，中心部分为平面状圆形且中心部分凸出边缘，中心部分到边缘为锥状的倾斜面。这种结构能够减少电弧。

与现有技术相比，本高压真空灭弧室采用螺旋形翻边、调节结构以及双匝式纵向磁场触头使动触头和静触头之间产生电弧大部分都集中在中心，减少游离到外的电弧，避免了电弧对玻璃罩的影响，提高玻璃罩的寿命。同时，这些结构组合能够使集中在中心部分的电弧实现快速灭弧，提高瞬间真空灭弧室断开电流的能力，并且能够防止在断开时动触头或者静触头边缘部分会造成更多的尖端放电现象。

附图说明

图1是本高压真空灭弧室的结构示意图。

图2是本高压真空灭弧室中静触头和动触头采用双匝式纵向磁场触头的立体爆照图。

图3是动触头片的结构示意图。

图中，1、玻璃罩；2、静端盖板；3、动端盖板；4、静导电杆；5、静触头；51、静触头片；6、动导电杆；7、动触头；71、动触头片；8、第一静罩筒；9、第一动罩筒；10、螺旋形翻边；11、第二静罩筒；12、第二动罩筒；13、第三静罩筒；14、第三动罩筒；15、球面状定位面；16、半球状凹面；17、电流线圈18、前连接端；19、后连接端；20、后匝线圈；21、前匝线圈；22、导电板；23、中心部分；24、边缘；25、倾斜面。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本高压真空灭弧室，包括玻璃罩1、静触头和动触头，在玻璃罩1内部设置有灭弧的结构，能够提高瞬间真空灭弧室断开电流的能力以及快速灭弧。

具体来说，如图1所示，玻璃罩1分为两段，中间由金属环连接形成一个整体，在玻璃罩1两端固定用于形成真空腔室的静端盖板2和动端盖板3，在玻璃罩1内设有固定在静端盖板2上的静导电杆4和滑动连接在动端盖板3上的动导电杆6，静导电杆4内端设置静触头5，动导电杆6内端设置有与静触头5等面积的动触头7，在玻璃罩1内设有将静触头5和静导电杆4套在内的第一静罩筒8和与第一静罩筒8对称设置并将动导电杆6套在内的第一动罩筒9，在第一静罩筒8和第一动罩筒9相对一端的内侧面均设有能够减少引起电弧的螺旋形翻边10，在动触头7断开静触头5时动触头7能够移动到第一动罩筒9内。

在第一静罩筒8外套设有第二静罩筒11，第二静罩筒11一端固连在玻璃罩1中部，另一端悬空朝向静端盖板2并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边10，在第一动罩筒9外套设有第二动罩筒12，第二动罩筒12一端固连在玻璃罩1上中部，另一端悬空朝向动端盖板3并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边10。在第一静罩筒8外套设有直径与第二静罩筒11相同的第三静罩筒13，第三静罩筒13一端固连在静端盖板2上，另一端悬空朝向第二静罩筒11并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边10。在第一动罩筒9外套设有直径与第二动罩筒12相同的第三动罩筒14，第三动罩筒14一端固连在动端盖板3上，另一端悬空朝向第二动罩筒12并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边10。

在频繁的启闭后静触头5和动触头7会产生偏移，因此在静触头5和动触头7上设有在动触头7碰到静触头5时调整动触头7偏移方向的调节结构。调节结构包括设置在动触头7中心上的球面状定位面15和开设在静触头5中心上的圆锥状凹面，球面状定位面15与圆锥状凹面相对，圆锥状凹面的最大直径大于球面状定位面15的直径，圆锥状凹面的最小直径小于球面状定位面的直径。设置调节结构能够防止在断开时动触头7或者静触头5边缘部分会造成更多的尖端放电现象。

如图2和图3所示，为让电弧尽量集中在中心部分，并且也能够加快灭弧，动触头7和静触头5均采用双匝式纵向磁场触头，双匝式纵向磁场触头与导电杆连接，包括电流线圈17和触头片，电流线圈17设置在导电杆和触头片之间，导电杆、电流线圈17和触头片按顺序串联连接，电流线圈17采用双匝线圈，电流线圈17的两端处在轴心位置，制成两个同心的连接端，其中的前连接端18与触头片的中心固定连接，后连接端19与导电杆固定连接。电流线圈17由前后两匝组合而成，前匝线圈21和后匝线圈20均为具有开口缝隙的圆环形状，圆环的一端沿半径方向延伸，位于圆心位置上的端头制成连接端，即前匝线圈21圆心部分制成前连接端18，后匝线圈20的圆心部分制成后连接端19，前匝线圈21的尾端和后匝线圈20的首端之间通过导电板22连接，形成串联连接，组成双匝线圈。为使电弧能够尽量集中在中心部分，触头片为圆盘形，中心部分23为平面状圆形且中心部分23凸出边缘24，中心部分23到边缘24为锥状的倾斜面25。其中动触头7上触头片为动触头片71，球面状定位面15设置动触头片71的中心部分23，静触头5上的触头片为静触头片51，圆锥状凹面16设置在静触头片51的中心部分23。图2中，导电杆分别为动导电杆6和静导电杆5。

本高压真空灭弧室的工作过程如下：在动触头7与静触头5分开的一段时间里，首先动触头7与静触头5之间开始放电，而设置了第一静罩筒8和第一动罩筒9之后，在动触头7与静触头5分开向第一动罩筒9内移动时，动触头7优先于向第一静罩筒8内侧面的螺旋形翻边10开始放电，由于是螺旋形翻边10，螺旋形翻边10从开始得电到电荷满载时电流会沿翻边的螺旋形流动从而产生螺旋的电流，进而在整个翻边上形成短暂的环形磁场，这种环形磁场会束缚住动导电杆6向外游走的电弧，而随着高压电流的耗尽会产生短暂的变化磁场，这变化磁场会伴随有短暂的电场进而阻止电弧放电，实现快速灭弧的目的。由于都具有螺旋形翻边10，当电弧游离到第一静罩筒8和第一动罩筒9外时可以通过第二静罩筒11和第二动罩筒12进行快速灭弧。并且第二静罩筒11和第三静罩筒13的螺旋翻边表面、第二动罩筒12和第三动罩筒14的螺旋翻边的电荷分布几乎均匀，两者之间几乎不存在电势差，因此两者之间放电现象很弱，不会对玻璃罩1产生放电现象而使玻璃罩1失去绝缘效果。螺旋形的翻边也使得真空灭弧室开断电流的能力提高。而本调节结构将尖端的形状设置为半球状，能够使大部分电弧集中在静触头5和动触头7的中心部分23，不会游离到在外部，以减少电弧对玻璃罩1的影响，再由螺旋形翻边10的作用，实现快速的灭弧。这种结构又能调整动触头7和静触头5的位置，减少在断开时动触头7或者静触头5边缘24部分会造成更多的尖端放电现象。

实施例2：

实施例2的内容基本与实施例1相同，不同点在于，调节结构包括设置在动触头7上的球面状定位面15和开设在静触头5上的半球状凹面16，所述半球状凹面16的球半径大于球面状定位面15的球半径，球面状定位面15与半球状凹面相对。

除了这些结构外，还可以对上述的结构进行对调设置也是可以的。更宽泛的，顶块块的形状可以设计成凸起的具有圆弧面的形状，这种形状能够尽量减少尖端放电的条件。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种高压真空灭弧室，包括玻璃罩(1)、固定在玻璃罩(1)两端用于形成真空腔室的静端盖板(2)和动端盖板(3)，在玻璃罩(1)内设有固定在静端盖板(2)上的静导电杆(4)和滑动连接在动端盖板(3)上的动导电杆(6)，所述的静导电杆(4)内端设置有静触头(5)，动导电杆(6)内端设置有与静触头(5)等面积的动触头(7)，其特征在于，在所述玻璃罩(1)内设有将静触头(5)和静导电杆(4)套在内的第一静罩筒(8)和与第一静罩筒(8)对称设置并将动导电杆(6)套在内的第一动罩筒(9)，在第一静罩筒(8)和第一动罩筒(9)相对一端的内侧面均设有能够减少引起电弧的螺旋形翻边(10)，在动触头(7)断开静触头(5)时所述动触头(7)能够移动到第一动罩筒(9)内。

2.根据权利要求1所述的高压真空灭弧室，其特征在于，在第一静罩筒(8)外套设有第二静罩筒(11)，所述第二静罩筒(11)一端固连在玻璃罩(1)中部，另一端悬空朝向静端盖板(2)并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边(10)，在第一动罩筒(9)外套设有第二动罩筒(12)，所述第二动罩筒(12)一端固连在玻璃罩(1)上中部，另一端悬空朝向动端盖板(3)并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边(10)。

3.根据权利要求2所述的高压真空灭弧室，其特征在于，在第一静罩筒(8)外套设有直径与第二静罩筒(11)相同的第三静罩筒(12)，所述第三静罩筒(12)一端固连在静端盖板(2)上，另一端悬空朝向第二静罩筒(11)并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边(10)。

4.根据权利要求1或2或3所述的高压真空灭弧室，其特征在于，在第一动罩筒(9)外套设有直径与第二动罩筒(12)相同的第三动罩筒(14)，所述第三动罩筒(14)一端固连在动端盖板(3)上，另一端悬空朝向第二动罩筒(12)并在该端内侧面设置有减少引起电弧的螺旋形翻边(10)。

5.根据权利要求4所述的高压真空灭弧室，其特征在于，在静触头(5)和动触头(7)上设有在动触头(7)碰到静触头(5)时调整动触头(7)偏移方向的调节结构。

6.根据权利要求5所述的高压真空灭弧室，其特征在于，所述调节结构包括设置在动触头(7)中心上的半球状定位块(15)和开设在静触头(5)中心上的圆锥状凹面，半球状定位块(15)与圆锥状凹面相对，所述圆锥状凹面的最大直径大于半球状定位块(15)的直径。

7.根据权利要求5所述的高压真空灭弧室，其特征在于，所述调节结构包括设置在动触头(7)上的半球状定位块(15)和开设在静触头(5)上的半球状凹面(16)，所述半球状凹面(16)的球半径大于半球状定位块(15)的球半径，半球状定位块(15)与半球状凹面(16)相对。

8.根据权利要求7所述的高压真空灭弧室，其特征在于，所述的动触头(7)和静触头(5)均采用双匝式纵向磁场触头，双匝式纵向磁场触头与导电杆连接包括电流线圈(17)和触头片，电流线圈(17)设置在导电杆和触头片之间，导电杆、电流线圈(17)和触头片按顺序串联连接，电流线圈(17)采用双匝线圈，电流线圈(17)的两端处在轴心位置，制成两个同心的连接端，其中的前连接端(18)与触头片的中心固定连接，后连接端(19)与导电杆固定连接。

9.根据权利要求8所述的高压真空灭弧室，其特征在于，所述触头片为圆盘形，中心部分(23)为平面状圆形且中心部分(23)凸出边缘(24)，中心部分(23)到边缘(24)为锥状的倾斜面(25)。