CN113205983B - 一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头,其技术方案要点是所述平板触头包括静触头和动触头，其接触面为平板状，所述动触头上设置有引弧装置，动触头的上表面边缘处设置有通孔，通孔从动触头的下表面穿出，其中，引弧装置位于所述通孔中。引弧装置包括引弧触头、耐高温绝缘材料、弹簧和紧固件，所述引弧触头的上表面设置为平面或带有凸起的平面，引弧触头上表面与静触头接触，下表面经过耐高温绝缘材料与弹簧连接，弹簧的另一端与紧固件接触，通过紧固件来固定弹簧和引弧触头。本发明起弧点较为固定，不仅有利于后续电弧运动调控，还可以保证触头主要导电面不被电弧烧蚀，从而提高触头使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于高压直流输电技术领域，具体涉及一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头。
背景技术
柔性直流电网因其系统主接线结构、运行方式更加复杂多样，进而导致直流系统故障方式多、故障发展快、影响范围广。因此，迫切需要柔性直流电网的故障隔离技术，以保障柔性直流电网的安全可靠运行。直流断路器是直流输配电系统中实现直流故障隔离最为理想的选择。
由于柔性直流电网的低阻抗特性，故障电流上升率较高，对直流断路器的开断速度提出了极高的要求，而开断速度快的固态式断路器通态损耗较大，因此广泛采用快速机械开关来导通线路电流。直流断路器中的快速机械开关通常采用电磁斥力机构以满足快速分合闸需求。实际中与电磁斥力机构相配合的触头结构通常为平板触头结构。但采用平板触头结构的快速机械开关存在起弧点随机，长时间使用后触头导电面烧蚀严重的问题。
发明内容
本发明提出一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，可保证机械开关起弧点较为固定，不仅有利于后续电弧运动调控，还可保证触头主要导电面不被电弧烧蚀，从而提高触头的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，包括静触头和动触头，所述静触头和动触头的接触面为平板状，所述动触头上设置有引弧装置，所述动触头的上表面边缘处设置有通孔，所述通孔从动触头的下表面穿出，其中，所述引弧装置位于所述通孔中。
优选的，所述通孔上半部分设置为光孔，下半部分设置为螺孔。
优选的，所述引弧装置包括引弧触头、耐高温绝缘材料、弹簧和紧固件，所述引弧触头的上表面设置为带有凸起的平面，所述引弧触头上表面与静触头接触，下表面经过耐高温绝缘材料与弹簧连接，所述弹簧的另一端与紧固件接触，通过紧固件来固定弹簧和引弧触头。
优选的，所述引弧触头设置为圆柱或棱柱，所述引弧触头选用耐电弧烧蚀材料，所述耐电弧烧蚀材料为铜钨触头或纯钨触头。
优选的，所述引弧触头长度大于或等于1cm。
优选的，所述引弧触头和动触头之间的空隙设置石墨填充或采用表带触指结构导流。
优选的，所述静触头或动触头的材料包括纯铜、铜钨合金或铜铬合金。
优选的，所述弹簧在合闸状态下的压缩量控制在1cm左右。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，可保证机械开关起弧点较为固定，不仅有利于后续电弧运动调控，还可以保证触头主要导电面不被电弧烧蚀，从而提高触头使用寿命。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明的合闸状态结构示意图；
图2为本发明的动触头与静触头刚刚分离的结构示意图；
图3为本发明的静触头与引弧触头分离起弧的结构示意图。
图中：1-静触头；2-动触头；3-引弧装置；4-引弧触头；5-绝缘材料；6-弹簧；7-紧固件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，包括静触头1和动触头2，所述静触头1和动触头2的接触面为平板状，所述动触头2上设置有引弧装置3，所述动触头2的上表面边缘处设置有通孔，所述通孔从动触头2的下表面穿出，其中，所述通孔上半部分设置为光孔，下半部分设置为螺孔，所述引弧装置3位于所述通孔中。
如图1所示，所述引弧装置3包括引弧触头4、耐高温绝缘材料5、弹簧6和紧固件7，所述引弧触头4的上表面设置为平面或带有凸起的平面，目的在于为了达到起弧的效果；所述引弧触头4上表面与静触头1接触，下表面经过耐高温绝缘材料5与弹簧6连接，所述弹簧6的另一端与紧固件7接触，通过紧固件7来固定弹簧6和引弧触头4。
具体地，所述引弧触头4为圆柱或棱柱，材料选用耐电弧烧蚀材料。所述耐电弧烧蚀材料为铜钨触头或纯钨触头。在本实施例中，引弧触头4选用铜钨合金。所述铜钨合金尺寸设计为与光孔紧密贴合，引弧触头4的上表面为平面或带有凸面的平面。所述引弧装置3的上表面与静触头1接触，下表面经过耐高温绝缘材料5与弹簧6相连接，弹簧6的另一端为螺钉紧固件7，通过螺钉紧固件7来固定弹簧6和引弧触头4，另外引弧触头4与动触头2之间的空隙应用导电材料填充。值得注意的是，所述导电材料不能与灭弧室中气体在高温下发生化学反应。具体地，这里的导电材料选择石墨填充或采用表带触指结构导流。所述表带触指具有较高的持续载流能力和短路电流耐受能力，同时通过多点接触技术，能实现较低的接触电阻，特别是在触指座上增加对流和导热的两个孔有利于导电接触部位触指座内腔中的介质在温度升高时，与外部的介质发生热量的交换和对流，以降低大电流时通流导电接触部位的温升；同时在等效的导流能力和电磁场特性状态下，因为不必另外增加屏蔽件，可以采用更小的设计尺寸，结构简单，安装快捷。在接触行程(即触头插入触指座的深度)较小时允许较大的安装同轴度。在输配电行业中，电连接必须具备三个特征：安全、高效和稳定。表带触指极小的发热功率、极小的接触电阻和稳定均匀的接触力能保证优异的电连接性能。
具体地，所述通孔上半部分设置为光孔，下半部分设置为螺孔，螺孔可用来固定。所述引弧触头4设置为圆柱或棱柱，所述引弧触头4选用耐电弧烧蚀材料。所述引弧触头4和动触头2之间的空隙设置石墨填充。所述静触头1或动触头2的材料包括纯铜、铜钨合金或铜铬合金。
其中，如图2所示，动触头2和静触头1闭合时，电流流过动触头2和静触头1；拉开动触头2以开断时，在动触头2与静触头1之间产生的电弧汽化液体介质以形成液体喷流，所述液体喷流推动电弧运动以升高电弧电压。
静触头1或动触头2为带引弧角触头、平板触头、带有横磁或者纵磁开槽的触头；所述静触头1材料为纯铜、铜钨合金或铜铬合金。
本发明在正常通流时，动触头2和静触头1闭合，电流由动触头2、静触头1流过；在进行开断时，动触头2拉开，动触头2和静触头1直接产生电弧，触头间温度迅速升高，触头间的液体介质汽化，触头间的气体气压迅速升高，并形成液体快速喷流，推动电弧运动，导致电弧电压急剧升高；电弧电压触发能量耗散支路导通，电流迅速转移，由能量耗散支路截断，完成电流的分断。
为了进一步理解本发明，在本实施例中，如图3所示，机械开关合闸状态下，引弧触头4将被静触头1压至与动触头2上表面平齐，弹簧6具有一定的压缩量，引弧触头4通过弹簧6的弹性力与静触头1保持接触。
在动触头2和静触头1刚刚分离时，引弧触头4由于受弹簧6向上的作用力，其将继续保持与静触头1的接触，电流将流经引弧触头4，由于引弧触头4和弹簧6之间有绝缘材料5，弹簧6将不会流经大电流，电流将从引弧触头4与动触头2的接触面流过，避免了电动力和短时温升对弹簧6力学特性带来的影响。
动触头2进一步向下运动，弹簧6恢复自然长度时，静触头1与引弧触头4分离，在分离点处产生电弧，达到固定点起弧的目的，后续通过磁场等手段将电弧快速吹离引弧触头4，以减少对引弧触头4的烧蚀。
重新合闸过程中，引弧触头4将与静触头1撞击，弹簧6重新压缩，回到正常合闸状态。
另外，所述引弧触头4应采用较长的长度，长度规定为1cm以上，以保证下方弹簧6和紧固件7的温度不至于太高。
弹簧6在合闸状态下的压缩量不宜过大也不宜过小，若太大，则引弧触头4和静触头1的分离时间太晚，不利于断路器的快速动作，若太小，则引弧触头4烧蚀寿命太短，这里压缩量应保持在1cm左右。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，包括静触头(1)和动触头(2)，所述静触头(1)和动触头(2)的接触面为平板状，其特征在于：所述动触头(2)上设置有引弧装置(3)，所述动触头(2)的上表面边缘处设置有通孔，所述通孔从动触头(2)的下表面穿出，其中，所述引弧装置(3)位于所述通孔中；
所述引弧装置(3)包括引弧触头(4)、耐高温绝缘材料(5)、弹簧(6)和紧固件(7)，所述引弧触头(4)的上表面设置为带有凸起的平面，所述引弧触头(4)上表面与静触头(1)接触，下表面经过耐高温绝缘材料(5)与弹簧(6)连接，所述弹簧(6)的另一端与紧固件(7)接触，通过紧固件(7)来固定弹簧(6)和引弧触头(4)。
2.根据权利要求1所述的一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，其特征在于：所述通孔上半部分设置为光孔，下半部分设置为螺孔。
3.根据权利要求2所述的一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，其特征在于：所述引弧触头(4)设置为圆柱或棱柱，所述引弧触头(4)选用耐电弧烧蚀材料，所述耐电弧烧蚀材料为铜钨触头或纯钨触头。
4.根据权利要求3所述的一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，其特征在于：所述引弧触头(4)长度大于或等于1cm。
5.根据权利要求4所述的一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，其特征在于：所述引弧触头(4)和动触头(2)之间的空隙设置石墨填充或采用表带触指结构导流。
6.根据权利要求1所述的一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，其特征在于：所述静触头(1)或动触头(2)的材料包括纯铜、铜钨合金或铜铬合金。
7.根据权利要求1所述的一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，其特征在于：所述弹簧(6)在合闸状态下的压缩量设置在1cm。
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