CN112735903B - 一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室，包括静导电杆，设置在静导电杆端部的静触头，动导电杆，设置在动导电杆端部与静触头位置相对的动触头；所述动导电杆动触头为中空结构，中空结构中间位置设置有金属触发芯以及紧包覆设置在金属触发芯外部的绝缘材料，绝缘材料与动导电杆和动触头不接触，绝缘材料通过内波纹管与动导电杆内壁连接，在动触头运动过程中保持灭弧室内部真空密封且动触头运动过程中金属触发芯及其外部紧包覆的绝缘材料保持静止，触发后电弧转移到动触头，避免了电弧对金属触发芯的烧蚀，从而使其具备大电流的开断能力。

Description

一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室及其工作方法
技术领域
本发明属于断路器技术领域，具体涉及一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室及其工作方法。
背景技术
智能电网的建设离不开智能电器，智能电器的关键指标之一是可实现精准快速的分合闸操作。真空断路器作为一种具备开断、关合大电流能力的智能电器，是构建智能电网的重要设备。目前，真空断路器的分闸时间最低可达到1毫秒以下，分散性不超过50微秒。但是合闸时间却高达数十毫秒,其分散性为几毫秒。其较高的合闸时间及其分散性严重制约了真空断路器的在智能电网中的进一步推广。通过高压脉冲触发导通真空间隙的方式来进行快速合闸是一种减小合闸时间及其分散性的有效方式。然而，目前以触发方式合闸的真空断路器都不具备开断大电流的能力，这是因为开断过程中的大电流对触发芯会造成严重烧蚀。如专利CN201510070068.1发明了一种新型真空间隙灭弧室，在现有外接导线触发电极形成通路以对真空灭弧室进行触发的基础上，使用外接导线在第一电极与第二电极形成的真空间隙外部螺旋缠绕，形成线圈。然而，该灭弧室触发芯与静触头直接连接，在触发芯与静触头之间加载高压脉冲信号时，触发芯尖端电压将同样加载在动触头上，从而导致触发芯与动触头电压降小，触发芯周围产生的电场强度小，难以电离周围介质产生击穿，不具备较好的触发能力；且触发后触发电极依旧在电弧形成的通路中，电弧对触发极具有严重的烧蚀作用，从而导致该灭弧室不具备开断大电流的能力。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室及其工作方法。
为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室，包括静导电杆1，设置在静导电杆1端部的静触头2，动导电杆11，设置在动导电杆11端部与静触头2位置相对的动触头3，设置在静导电杆1、静触头2、动导电杆11和动触头3外部的屏蔽罩6，设置在屏蔽罩6外部的绝缘外壳7和端盖10；所述动导电杆11和动触头3为中空结构，中空结构中间位置设置有金属触发芯4以及紧包覆设置在金属触发芯4外部的绝缘材料5，所述绝缘材料5与动导电杆11和动触头3不接触，绝缘材料5通过内波纹管8与动导电杆11内壁连接，在动触头运动过程中保持灭弧室内部真空密封且动触头运动过程中金属触发芯4及其外部紧包覆的绝缘材料5保持静止。
所述金属触发芯4顶部呈尖端形。
所述动导电杆11外壁通过外波纹管9与端盖10连接。
所述的一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室的工作方法，当断路器接收到外部关合信号时，外部电路通过外接导线12将高压脉冲信号传递给金属触发芯4，产生初始电弧等离子体，随即引发动触头3和静触头2之间击穿，经由电弧等离子体产生通路，同时动导电杆11带动动触头3向上运动，直至与静触头2接触，而金属触发芯4及其外部紧包覆的绝缘材料5保持静止，断路器关合完成；当断路器接收到外部断开信号时，动导电杆11带动动触头3与静触头2分离并向下运动，直至满开距时动触头3顶部与金属触发芯4顶部齐平。与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
1)传统真空灭弧室，触发芯与静触头直接连接，在触发芯与静触头之间加载高压脉冲信号时，触发芯尖端电压将同样加载在动触头上，从而导致触发芯与动触头电压降小，触发芯周围产生的电场强度小，难以电离周围粒子产生击穿，不具备较好的触发能力。而本发明触发真空灭弧室的金属触发芯4及其外部紧包覆的绝缘材料5，不与动导电杆11、动触头3内壁直接接触，提升了触发芯4的触发能力，金属触发芯4在刚接收到灭弧指令时，给予一个高压脉冲信号，产生尖端放电，从而提前产生电弧，导通回路。这个时间比传统断路器关合所需要的时间短。相比于传统断路器，触发真空断路器可以在接收信号极短的时间内完成断路器通路的触发。
2)动导电杆11内壁与金属触发芯4及其外部紧包覆的绝缘材料5通过内波纹管8连接，在保障动导电杆11具备相对金属触发芯4运动能力的同时，具有良好的气密性。
3)断路器关合时，本发明触发真空灭弧室的金属触发芯4保持静止状态，触发后电弧转移到动触头3，避免了电弧对金属触发芯4的烧蚀，从而使其具备大电流的开断能力。
附图说明
图1是本发明触发真空灭弧室的结构示意图。
其中，1为静导电杆、2为静触头、3为动触头、4为金属触发芯、5为绝缘材料、6为屏蔽罩、7为绝缘外壳、8为内波纹管、9为外波纹管、10为端盖、11为导电杆、12为外接导线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1所示，本发明一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室，包括静导电杆1，设置在静导电杆1端部的静触头2，动导电杆11，设置在动导电杆11端部与静触头2位置相对的动触头3，设置在静导电杆1、静触头2、动导电杆11和动触头3外部的屏蔽罩6，设置在屏蔽罩6外部的绝缘外壳7和端盖10；所述动导电杆11和动触头3为中空结构，中空结构中间位置设置有金属触发芯4以及紧包覆设置在金属触发芯4外部的绝缘材料5，所述绝缘材料5与动导电杆11和动触头3不接触，绝缘材料5通过内波纹管8与动导电杆11内壁连接，在动触头运动过程中保持灭弧室内部真空密封且动触头运动过程中金属触发芯4及其外部紧包覆的绝缘材料5保持静止。
作为本发明的优选实施方式，所述金属触发芯4顶部呈尖端形，这样，金属触发芯4的尖端处曲率大，电力线密集，电势梯度大，附近粒子易击穿。
作为本发明的优选实施方式，所述动导电杆11外壁通过外波纹管9与端盖10连接。
如图1所示，本发明所述的一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室的工作方法，当断路器接收到外部关合信号时，外部电路通过外接导线12将高压脉冲信号传递给金属触发芯4，产生初始电弧等离子体，随即引发动触头3和静触头2之间击穿，经由电弧等离子体产生通路，同时动导电杆11带动动触头3向上运动，直至与静触头2接触，而金属触发芯4及其外部紧包覆的绝缘材料5保持静止，断路器关合完成；当断路器接收到外部断开信号时，动导电杆11带动动触头3与静触头2分离并向下运动，直至满开距时动触头3顶部与金属触发芯4顶部齐平。

Claims (4)

1.一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室，包括静导电杆(1)，设置在静导电杆(1)端部的静触头(2)，动导电杆(11)，设置在动导电杆(11)端部与静触头(2)位置相对的动触头(3)，设置在静导电杆(1)、静触头(2)、动导电杆(11)和动触头(3)外部的屏蔽罩(6)，设置在屏蔽罩(6)外部的绝缘外壳(7)和端盖(10)；其特征在于：所述动导电杆(11)和动触头(3)为中空结构，中空结构中间位置设置有金属触发芯(4)以及紧包覆设置在金属触发芯(4)外部的绝缘材料(5)，所述绝缘材料(5)与动导电杆(11)和动触头(3)不接触，绝缘材料(5)通过内波纹管(8)与动导电杆(11)内壁连接，在动触头运动过程中保持灭弧室内部真空密封且动触头运动过程中金属触发芯(4)及其外部紧包覆的绝缘材料(5)保持静止。
2.根据权利要求1所述的一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室，其特征在于：所述金属触发芯(4)顶部呈尖端形。
3.根据权利要求1所述的一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室，其特征在于：所述动导电杆(11)外壁通过外波纹管(9)与端盖(10)连接。
4.权利要求1至3任一项所述的一种具备大电流开断能力的触发真空灭弧室的工作方法，其特征在于：当断路器接收到外部关合信号时，外部电路通过外接导线(12)将高压脉冲信号传递给金属触发芯(4)，产生初始电弧等离子体，随即引发动触头(3)和静触头(2) 之间击穿，经由电弧等离子体产生通路，同时动导电杆(11)带动动触头(3)向上运动，直至与静触头(2)接触，而金属触发芯(4)及其外部紧包覆的绝缘材料(5)保持静止，断路器关合完成；当断路器接收到外部断开信号时，动导电杆( 11) 带动动触头( 3) 与静触头( 2) 分离并向下运动，直至满开距时动触头( 3) 顶部与金属触发芯( 4) 顶部齐平。
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