CN220914103U - 一种用于真空灭弧室的燃弧机构及包括其的真空灭弧室 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于真空灭弧室的燃弧机构及包括其的真空灭弧室，其中燃弧机构包括触头和屏蔽部件；所述触头为横磁触头，所述屏蔽部件为单个的金属材质屏蔽筒；所述屏蔽部件设置于所述触头的周围，所述屏蔽部件到所述触头边缘的最小距离大于最大开距的二分之一。本实用新型采用的触头结构简单，加上对屏蔽部件与触头边缘的最小距离进行了限定，使用结构简单的单个金属屏蔽筒就可以降低真空腔室内局部电场强度，提高绝缘性能，保证了电弧熄灭后间隙介质强度的恢复速度，利于真空灭弧室的开断能力。

Description

一种用于真空灭弧室的燃弧机构及包括其的真空灭弧室

技术领域

本实用新型属于电力工程技术领域，尤其涉及一种用于真空灭弧室的燃弧机构及包括其的真空灭弧室。

背景技术

真空灭弧室是真空开关的关键元件，担负着控制电弧的任务，电流电弧的开断与关合都靠真空灭弧室中的触头来完成。为了提高真空灭弧室的短路电流开断能力，人们开发了真空电弧的磁场控制技术。如现有技术已知的，真空灭弧室通过两种方式控制电弧，一种是横向磁场控制技术，在横向磁场电弧控制技术中，常见的触头有万字形、螺旋槽等形状，配套的屏蔽部件通常具有铜铬合金材质的主屏蔽筒、主屏蔽筒的两端连接有均压罩、法兰结构；另一种是纵向磁场控制技术，在纵向磁场电弧控制技术中，常见的触头结构有线圈式纵磁触头和杯状纵磁触头等，其配套的屏蔽部件可以为铜屏蔽筒或不锈钢铁屏蔽筒。在这两种控制技术中出现的触头与屏蔽筒组合，或是触头结构复杂、或是屏蔽筒结构复杂，而且其加工工序复杂、材料成本也较高，影响了真空灭弧室的小型化、简易化及其性价比。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于真空灭弧室的燃弧机构，可以在保证真空灭弧室性能不变的情况下，采用结构简单和制造成本较低的触头和屏蔽部件，达到使真空灭弧室的往小型化、简易化、高性价比方向发展的目的。

根据第一方面，本实用新型提供一种用于真空灭弧室的燃弧机构，包括触头和屏蔽部件；所述触头为横磁触头，所述屏蔽部件为单个的金属材质屏蔽筒；所述屏蔽部件设置于所述触头的周围，所述屏蔽部件到所述触头边缘的最小距离大于最大开距的二分之一。

优选的，所述横磁触头为螺旋槽型触头或万字型触头。

优选的，所述横磁触头的材料为铜铬合金，铬的含量为10％-50％。

优选的，所述屏蔽部件为单个的铜质屏蔽筒或电工纯铁屏蔽筒或不锈钢屏蔽筒。

根据第二方面，本实用新型提供一种真空灭弧室，包括如第一方面中任一所述的燃弧机构。

优选的，所述真空灭弧室还包括静盖板1、波纹管4、动盖板5、静导电杆6、绝缘外壳7、动导电杆8，其中，所述绝缘外壳7和其两端分别钎焊的所述静盖板1和所述动盖板5封接形成密闭的真空腔室，所述燃弧机构基于所述屏蔽部件2固定于所述真空腔室内，所述波纹管4设置于所述真空腔室内所述动盖板的一端，所述动导电杆8的一端基于所述动盖板5与所述波纹管4密封连接后，与所述燃弧机构的所述触头3的动触头连接，所述触头3的定触头与所述静导电杆6的一端连接，所述静导电杆6的另一端与所述静盖板连接，所述动导电杆8的另一端与所述真空腔室外的操动机构连接，在所述操动机构带动下，所述动导电杆8可以沿灭弧室轴向带动所述触头3完成合分动作。

优选的，所述绝缘外壳7为陶瓷管壳。

优选的，所述燃弧机构基于所述屏蔽部件2固定于所述真空腔室内。

优选的，所述燃弧机构基于所述屏蔽部件2固定于所述真空腔室内两端的中间位置。

与现有技术相比，本实用新型的触头和屏蔽部件的结构简单，因对屏蔽部件与触头边缘的最小距离进行了限定，使用结构简单的单个金属屏蔽筒而不用添加均压罩就可以降低真空腔室内局部电场强度，提高绝缘性能，保证了电弧熄灭后间隙介质强度的恢复速度，利于真空灭弧室的开断能力。

附图说明

以下参照附图对本实用新型实施例作进一步说明，其中：

图1为现有技术的真空灭弧室的基本结构剖面简图。

图2a-2c为现有技术中采用横向磁场控制电弧的真空灭弧室结构示意图。

图3a-3c为现有技术中采用纵向磁场控制电弧的真空灭弧室结构示意图。

图4a-4c为本实用新型实施例的用于真空灭弧室的燃弧机构的结构示意图。

图5为本实用新型实施例提出的一种真空灭弧室的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明，其中，在各个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为真空灭弧室的结构剖面简图，如图1所示，组成真空灭弧室的部件包括静盖板1、屏蔽部件2、触头3、波纹管4、动盖板5、静导电杆6、绝缘外壳7、动导电杆8。其中，绝缘外壳7为陶瓷管壳，采用真空钎焊工艺在其两端分别钎焊静盖板1和动盖板5封接成密闭的真空腔室，波纹管4设置于真空腔室内动盖板的一端，动导电杆8是一可动部件，其一端基于动盖板5与波纹管4密封连接后与触头3的动触头连接，触头3的定触头与静导电杆6的一端连接，静导电杆6的另一端与静盖板连接，动导电杆8的另一端与操动机构连接，在操动机构带动下，其可以沿灭弧室轴向带动触头3的动触头运动，以完成触头3的合分动作。当动导电杆8在操动机构带动下合闸时，触头3闭合，电源与负载接通；当动导电杆8在操动机构带动下带电分闸时，触头3间产生真空电弧。屏蔽部件2设置在触头3周围，正对着触头拉开后的燃弧区，悬浮固定于真空腔室内的绝缘外壳7上。当触头3在真空中带电分离时，电接触表面积迅速减小，触头3在分离的瞬间电流收缩到触头刚分离的某一点或某几点上，电极间电阻剧烈增大，温度也迅速提高，最后触头3的金属材料熔化并蒸发出大量的金属蒸汽，同时形成极高的电场强度，导致剧烈的场致发射和间隙的击穿，产生真空电弧，真空电弧是依靠触头3材料蒸发所形成的出来金属蒸汽来维持。当工作电流接近零时，触头3分离的开距增大，真空电弧很快向四周扩散，电弧电流过零后，触头3分离间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体，于是电流被分断，开断结束。以上燃弧过程中产生的金属蒸汽在屏蔽部件2表面冷凝，释放的少量气体中的一部分被凝聚的金属蒸汽吸收，一部分被灭弧室内的吸气剂吸收，使真空灭弧室一直维持较高的真空度。其中屏蔽部件可以阻挡电弧生成物四周喷溅，有助于电弧熄灭后残余等离子体的衰减，防止绝缘外壳受污染。由以上可知，合理的触头结构可以使真空电弧均匀分布在触头3表面，从而减小电弧能量和触头3的电腐蚀速度，配合屏蔽部件2可使真空灭弧室具有较高的弧后介质强度的恢复速度和开断能力。因此，触头和屏蔽部件的结构、材料是真空灭弧室性能体现的关键。

考虑到真空灭弧室的开断能力、耐受电压能力、抗电腐蚀性、抗熔焊能力、截流值、含气量等方面，其触头材料大都采用铜铬合金，铬含量在10％-50％之间。

采用的触头结构和屏蔽部件的结构、材料与真空灭弧室采用的控制电弧的方式相关，现有的控制电弧的方式有两种：一种是横向磁场控制电弧，另一种是纵向磁场控制电弧。在横向磁场控制电弧的方式中，如图2a所示，采用横磁触头201，包括螺旋糟型触头(具体结构如图2b所示)或万字型触头(具体结构如图2c所示)，即在真空电弧上施加与动静触头开合方向垂直的磁场，使真空电弧在触头上快速旋转，真空电弧在旋转过程中会向外扩散，为了防止向外扩散导致的电场不均，影响绝缘性能，其配合使用的屏蔽部件通常由一个屏蔽筒202和两个均压罩203组成，即在屏蔽筒202的两端分别焊接一个均压罩203，该屏蔽部件的组成结构和加工过程复杂，且其屏蔽筒202的材料全部为铜铬合金(铬含量10％-50％)，成本较高。在纵向磁场控制电弧的方式中，如图3a所示，采用纵磁触头301，即在真空电弧上施加与动静触头开合方向平行的磁场，使真空电弧在大电流下在触头范围内扩散，这种在有限范围内的扩散不会出现电场不均的情况，所以配合该纵磁触头的屏蔽部件301结构简单，屏蔽部件301通常为单个的铜质屏蔽筒或者铁质屏蔽筒。但该方式中的触头结构复杂，纵磁触头可分为杯状纵磁触头(具体结构如图3b所示)、线圈纵磁触头(具体结构如图3c所示)，其通常会具有杯状底座或者线圈，且在杯状底座上固定有触头连接结构，为了增强触头的机械强度，在杯状底座中还设置触头支撑，该触头结构的零件加工过程复杂，且成本高。

由以上可知，现有技术中无论是采用横向磁场控制电弧还是纵向磁场控制电弧，均存在触头或屏蔽部件结构复杂、加工成本高的问题。为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于真空灭弧室的燃弧机构，其触头和屏蔽部件结构简单，使用的材料成本低，经过试验验证，其性能与传统的横磁或纵磁的真空灭弧室相同。

图4a-4c为本实用新型实施例的一种用于真空灭弧室的燃弧机构的结构示意图。如图4a所示，所述燃弧机构包括触头401和屏蔽部件402；所述触头401为螺旋槽型触头(如图4b所示)，所述屏蔽部件402为单个的铜质屏蔽筒；所述屏蔽部件402设置于所述触头的周围，所述屏蔽部件402到所述触头401边缘的最小距离d大于一个预设距离；优选的，所述预设距离为所述触头最大开距e的二分之一；其中，触头的最大开距指触头分开时动触头与定触头之间的最大距离。在本实施例中，触头401和屏蔽部件402的结构简单，采用横向磁场控制电弧的方式在触头401分开时在真空电弧上形成与触头开合方向垂直的磁场，使真空电弧在触头上快速旋转，真空电弧在触头旋转过程中会向外扩散，因对屏蔽部件402与触头401边缘的最小距离进行了限定，使用结构简单的单个金属屏蔽筒而不用添加均压罩就可以降低真空腔室内局部电场强度，提高绝缘性能，保证了电弧熄灭后间隙介质强度的恢复速度，利于真空灭弧室的开断能力。本实施例的触头材料采用铜铬合金，铬含量在10％-50％之间，屏蔽部件采用普通的金属材料，在实现效果相同的情况下降低了真空灭弧室的加工及材料成本。在部分实施例中，触头401可以为万字形型(即卍字型)触头(如图4c所示)。在部分实施例中，屏蔽部件402可以为单个的电工纯铁或不锈钢等金属材质的屏蔽筒。

基于上述实施例中的燃弧机构，如图5所示，本实施例提出一种真空灭弧室，包括静盖板、燃弧机构、波纹管、动盖板、静导电杆、绝缘外壳、动导电杆。由于本实施例中不涉及对静盖板、波纹管、动盖板、静导电杆、绝缘外壳、动导电杆的结构及其连接关系的改进，再此不赘述且不在图5中示出。在本实施例中，所述燃弧机构基于所述屏蔽部件402固定于所述真空腔室内，优选的，固定于所述真空腔室内两端的中间位置；所述波纹管设置于所述真空腔室内所述动盖板的一端，所述动导电杆的一端基于所述动盖板与所述波纹管密封连接后，与所述燃弧机构的所述触头401的动触头连接，所述触头401的定触头与所述静导电杆的一端连接，所述动导电杆的另一端与所述真空腔室外的操动机构连接，在所述操动机构带动下，所述动导电杆可以沿灭弧室轴向带动所述触头完成合分动作。本实施例的真空灭弧室在燃弧过程中，真空电弧在触头上快速旋转向外扩散，由于限定了屏蔽部件与触头边缘的最小距离，所以真空腔室内的电场均衡，提高了触头分开后间隙介质的绝缘性能，保证了电弧熄灭后间隙介质强度的恢复速度，利于真空灭弧室的开断能力。同时，燃弧机构的结构简单，材料及加工成本低，从而降低了真空灭弧室的生产成本，提高了性价比。

虽然本实用新型已经通过优选实施例进行了描述，然而本实用新型并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本实用新型范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (9)

1.一种用于真空灭弧室的燃弧机构，包括触头和屏蔽部件；其特征在于，所述触头为横磁触头，所述屏蔽部件为单个的金属材质屏蔽筒；所述屏蔽部件设置于所述触头的周围，所述屏蔽部件到所述触头边缘的最小距离大于最大开距的二分之一。

2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述横磁触头为螺旋槽型触头或万字型触头。

3.根据权利要求1或2所述的机构，其特征在于，所述横磁触头的材料为铜铬合金，铬的含量为10％-50％。

4.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述屏蔽部件为单个的铜质屏蔽筒或电工纯铁屏蔽筒或不锈钢屏蔽筒。

5.一种真空灭弧室，包括如权利要求1至4中任一所述的燃弧机构。

6.根据权利要求5所述的真空灭弧室，其特征在于，还包括静盖板(1)、波纹管(4)、动盖板(5)、静导电杆(6)、绝缘外壳(7)、动导电杆(8)，其中，所述绝缘外壳(7)和其两端分别钎焊的所述静盖板(1)和所述动盖板(5)封接形成密闭的真空腔室，所述燃弧机构基于所述屏蔽部件(2)固定于所述真空腔室内，所述波纹管(4)设置于所述真空腔室内所述动盖板的一端，所述动导电杆(8)的一端基于所述动盖板(5)与所述波纹管(4)密封连接后，与所述燃弧机构的所述触头(3)的动触头连接，所述触头(3)的定触头与所述静导电杆(6)的一端连接，所述静导电杆(6)的另一端与所述静盖板连接，所述动导电杆(8)的另一端与所述真空腔室外的操动机构连接，在所述操动机构带动下，所述动导电杆(8)可以沿灭弧室轴向带动所述触头(3)完成合分动作。

7.根据权利要求6所述的真空灭弧室，其特征在于，所述绝缘外壳(7)为陶瓷管壳。

8.根据权利要求6所述的真空灭弧室，其特征在于，所述燃弧机构基于所述屏蔽部件(2)固定于所述真空腔室内。

9.根据权利要求6所述的真空灭弧室，其特征在于，所述燃弧机构基于所述屏蔽部件(2)固定于所述真空腔室内两端的中间位置。