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CN102254734A - 高电压单断口真空灭弧室 - Google Patents

高电压单断口真空灭弧室 Download PDF

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Abstract

一种高电压单断口真空灭弧室，通过第一导电杆和第二导电杆分别从中空外壳的顶部和中空外壳的底部竖直伸入该中空外壳内，第一导电杆和第二导电杆伸入中空外壳内的端部分别设置有竖直间隔相对的静触头和动触头，避免了额定电流承载能力低以及采用四节瓷壳不适宜大直径陶瓷外壳情况的缺点，真正实现了一种高额定电流、高分断能力以及高绝缘能力的高电压单断口真空灭弧室，实现了将分断短路电流与通载额定电流两个功能在一个装置内分开，在不增加触头体积的情况下既保证真空灭弧室的开断能力又提高真空灭弧室的承载电流能力。同时由于采用了多重屏蔽罩系统和触头背部屏蔽罩系统，具有优异的绝缘耐压性能。

Description

高电压单断口真空灭弧室
技术领域
本发明涉及电器元件技术领域，具体涉及一种高电压单断口真空灭弧室。
背景技术
目前国内外生产的高电压单断口真空灭弧室，通常由外壳、屏蔽罩系统和触头装置这样的部分组成。外壳通常由玻璃材料或陶瓷材料组成，屏蔽罩系统主要是为了避免金属蒸汽凝结在绝缘外壳上，影响外壳的绝缘性能。触头装置由触头、导电杆和导体线圈构成，电流通过导电杆和线圈，再由触头进入另一个触头装置。高电压等级真空灭弧室通常选用纵向磁场触头装置以控制真空电弧等离子体。纵向磁场触头装置中的线圈的作用是提供一个纵向磁场，控制燃弧时的电弧的能量，有利于开断能力的提高。但通常纵向磁场线圈的纵向磁场越强，其线圈回路电阻越大，发热量也相应增大，存在额定电流承载能力低的问题。专利号为200520090149.X的发明专利提及一种具有主触头和弧触头的真空灭弧室触头装置，解决了触头装置额定电流通载能力低的问题但是其分断能力差，另外，从真空绝缘的角度看，触头背面屏蔽罩可有效提高真空绝缘水平，以及加上还有法国施耐德公司Hans Schellekens等在“High-Voltage VacuumCircuit Breaker a Feasibility Study”的On Discharges and ElectricalInsulation in Vacuum的17页中提出多重屏蔽罩系统比单主屏蔽罩系统具有更高的真空绝缘水平，但其采用四节瓷壳，不适宜大直径陶瓷外壳情况，四节瓷壳直径和同轴度的分散性造成其装配难度大。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高电压单断口真空灭弧室，避免了额定电流承载能力低以及采用四节瓷壳不适宜大直径陶瓷外壳情况，以及导致四节瓷壳直径和同轴度的分散性造成其装配难度大的缺点，真正实现了一种高额定电流、高分断能力以及高绝缘能力的高电压单断口真空灭弧室，实现了将分断短路电流与通载额定电流两个功能在一个装置内分开，可以在不增加触头体积的情况下即保证真空灭弧室的开断能力又提高真空灭弧室的承载电流能力。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种高电压单断口真空灭弧室，包括内壁上端部和下端部设置有端部屏蔽罩501的中空外壳1，在中空外壳1上端部和下端部的端部屏蔽罩501之间的内壁上设置有第一屏蔽罩301、第二屏蔽罩302以及第三屏蔽罩303，第一导电杆101和第二导电杆102分别从中空外壳1的顶部和中空外壳1的底部竖直伸入该中空外壳1内，第一导电杆101和第二导电杆102伸入外壳1内的端部分别为竖直间隔相对的静触头103和动触头104，静触头103上方的第一导电杆101上设置有第一触头背部屏蔽罩401，动触头104下方的第二导电杆102上设置有第二触头背部屏蔽罩402，所述的静触头103和动触头104各自分别包括有环绕第一导电杆101端部和第二导电杆102端部的中空线圈5，每个中空线圈5端部以焊接方式连接有弧触头7，中空线圈5内部的第一导电杆101端部和第二导电杆102端部各自分别设置有第一主触头1041，同每个第一主触头1041相对有设置在弧触头7上的第二主触头1042。所述的中空外壳1的材料为陶瓷材料且为双瓷壳系统。所述的第一屏蔽罩301、第二屏蔽罩302以及第三屏蔽罩303为外嵌式结构或内嵌式结构。所述的第一主触头1041和第二主触头1042采用铜钨材料，弧触头7采用铜铬材料。
所述的线圈5为杯状纵磁触头线圈，该杯状纵磁触头线圈为三分之一匝、三分之二匝、四分之一匝、二分之一匝或者单匝线圈。
所述的第一主触头(1041)、第二主触头(1042)以及弧触头(7)的轮廓弧形设计能保证其电场强度不超过平板间场强。
通过第一导电杆101和第二导电杆102分别从中空外壳1的顶部和中空外壳1的底部竖直伸入该中空外壳1内，第一导电杆101和第二导电杆102伸入中空外壳1内的端部分别设置有竖直间隔相对的静触头103和动触头104，从而电流可通过第一导电杆102、静触头103的第一主触头1041、静触头103的弧触头7、动触头104的弧触头7、动触头104的第二主触头1042以及第二导电杆102导通，也可以由第一导电杆102、静触头103的线圈5、静触头103的弧触头7、动触头104的弧触头7、动触头104的线圈5以及第二导电杆102导通；实现了将分断短路电流与通载额定电流两个功能在一个装置内分开，第一导电杆101、第二导电杆102、第一主触头1041以及第二主触头1042用来承载大的额定电流，第一导电杆101、第二导电杆102、线圈5以及弧触头7用来开断电流。从而可以在不增加触头体积的情况下即保证真空灭弧室的开断能力又提高真空灭弧室的承载电流能力，避免了额定电流承载能力低，双瓷壳系统解决了采用四节瓷壳不适宜大直径陶瓷外壳情况，以及导致四节瓷壳直径和同轴度的分散性造成其装配难度大的缺点，另外陶瓷外壳也有利于大规模批量生产，陶瓷材料与金属材料的密封效果好，可以防止真空灭弧室漏气，真正实现了一种高额定电流、高分断能力以及高绝缘能力的高电压单断口真空灭弧室，实现了将分断短路电流与通载额定电流两个功能在一个装置内分开，可以在不增加触头体积的情况下即保证真空灭弧室的开断能力又提高真空灭弧室的承载电流能力，所述的第一屏蔽罩301、第二屏蔽罩302以及第三屏蔽罩303为外嵌式结构或内嵌式结构更能有效提高真空绝缘水平，所述的第一主触头1041和第二主触头1042采用铜钨材料，弧触头7采用铜铬材料更能提高抗熔焊能力以便达到高分断能力。
附图说明
图1是本发明的第一屏蔽罩、第二屏蔽罩以及第三屏蔽罩为外嵌式的内部结构示意图。
图2是本发明的第一屏蔽罩、第二屏蔽罩以及第三屏蔽罩为内嵌式的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更详细的说明。
如图1和图2所示，高电压单断口真空灭弧室，包括内壁上端部和下端部设置有端部屏蔽罩501的中空外壳1，在中空外壳1上端部和下端部的端部屏蔽罩501之间的内壁上设置有第一屏蔽罩301、第二屏蔽罩302以及第三屏蔽罩303，第一导电杆101和第二导电杆102分别从中空外壳1的顶部和中空外壳1的底部竖直伸入该中空外壳1内，第一导电杆101和第二导电杆102伸入外壳1内的端部分别为竖直间隔相对的静触头103和动触头104，静触头103上方的第一导电杆101上设置有第一触头背部屏蔽罩401，动触头104下方的第二导电杆102上设置有第二触头背部屏蔽罩402，所述的静触头103和动触头104各自分别包括有环绕第一导电杆101端部和第二导电杆102端部的中空线圈5，每个中空线圈5端部以焊接方式连接有弧触头7，中空线圈5内部的第一导电杆101端部和第二导电杆102端部各自分别设置有第一主触头1041，同每个第一主触头1041相对有设置在弧触头7上的第二主触头1042。所述的中空外壳1的材料为陶瓷材料且为双瓷壳系统。所述的第一屏蔽罩301、第二屏蔽罩302以及第三屏蔽罩303为外嵌式结构或内嵌式结构。所述的第一主触头1041和第二主触头1042采用铜钨材料，弧触头7采用铜铬材料。所述的线圈5为杯状纵磁触头线圈，该杯状纵磁触头线圈为三分之一匝、三分之二匝、四分之一匝、二分之一匝或者单匝线圈。所述的第一主触头(1041)、第二主触头(1042)以及弧触头(7)的轮廓弧形设计能保证其电场强度不超过平板间场强。
本发明的工作原理为：在该高电压单断口真空灭弧室处于合闸条件下，与第一导电杆101端部的第一主触头1041与弧触头7上的第二主触头1042被施加在其两端的压力压紧而导通，这样大部分电流都流经第一主触头1041、第二主触头1042以及弧触头7，而在该高电压单断口真空灭弧室处于开断过程中，第一主触头1041和第二主触头1042之间的触头压力迅速消失，在动触头104的弧触头7与静触头103的弧触头7的熔焊力的作用下，第一主触头1041和第二主触头1042分开，形成断口，电流经过弧触头7，线圈5和第一导电杆101，在操动机构拉力作用下，电流被成功分断。

Claims (5)

1.一种高电压单断口真空灭弧室，包括内壁上端部和下端部设置有端部屏蔽罩(501)的中空外壳(1)，其特征在于：所述的中空外壳(1)的材料为陶瓷材料且为双瓷壳系统，在中空外壳(1)上端部和下端部的端部屏蔽罩(501)之间的内壁上设置有第一屏蔽罩(301)、第二屏蔽罩(302)以及第三屏蔽罩(303)，所述的第一屏蔽罩(301)、第二屏蔽罩(302)以及第三屏蔽罩(303)为外嵌式结构或内嵌式结构，第一导电杆(101)和第二导电杆(102)分别从中空外壳(1)的顶部和中空外壳(1)的底部竖直伸入该中空外壳(1)内，第一导电杆(101)和第二导电杆(102)伸入中空外壳(1)内的端部分别为竖直间隔相对的静触头(103)和动触头(104)，静触头(103)上方的第一导电杆(101)上设置有第一触头背部屏蔽罩(401)，动触头(104)下方的第二导电杆(102)上设置有第二触头背部屏蔽罩(402)，所述的静触头(103)和动触头(104)各自分别包括有环绕第一导电杆(101)端部和第二导电杆(102)端部的中空线圈(5)，每个中空线圈(5)端部以焊接方式连接有弧触头(7)，中空线圈(5)内部的第一导电杆(101)端部和第二导电杆(102)端部各自分别设置有第一主触头(1041)，同每个第一主触头(1041)相对有设置在弧触头7上的第二主触头(1042)。
2.根据权利要求1所述的高电压单断口真空灭弧室，其特征在于：所述的第一主触头(1041)和第二主触头(1042)采用抗熔焊材料，弧触头(7)采用耐电弧材料。
3.根据权利要求1或2所述的高电压单断口真空灭弧室，其特征在于：所述的第一主触头(1041)和第二主触头(1042)采用的抗熔焊材料为铜钨材料，弧触头(7)采用的耐电弧材料为铜铬材料。
4.根据权利要求1或2所述的高电压单断口真空灭弧室，其特征在于：所述的线圈(5)为杯状纵磁触头线圈，该杯状纵磁触头线圈为三分之一匝、三分之二匝、四分之一匝、二分之一匝或者单匝线圈。
5.根据权利要求1或2所述的高电压单断口真空灭弧室，其特征在于：所述的第一主触头(1041)、第二主触头(1042)以及弧触头(7)的轮廓弧形设计能保证其电场强度不超过平板间场强。
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