本發(fā)明屬于真空開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種真空滅弧室雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

高壓真空斷路器是電力系統(tǒng)中重要的開關(guān)設(shè)備，因其具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、環(huán)境友好、免維護等優(yōu)點。目前，為了提高高壓真空滅弧室的開斷能力，通常采用在真空滅弧室中施加磁場的方式來控制真空電弧。此外，為了提升高壓真空斷路器的額定電流水平，需降低真空滅弧室導(dǎo)電部分的回路電阻?，F(xiàn)有技術(shù)中，一種馬蹄鐵型縱磁觸頭可在有效降低真空滅弧室回路電阻的同時，在真空滅弧室中提供較強的縱向磁場來控制真空電弧，是提升高電壓等級真空斷路器額定電流的一種有效方案。然而，真空滅弧室馬蹄鐵型縱磁觸頭存在一個縱向磁場有效控制真空電弧的最長燃弧距離，即隨著觸頭開距的增大，觸頭間的縱向磁場不斷減小，且當觸頭開距超過某一特定值時，真空電弧無法被縱向磁場有效控制，導(dǎo)致真空滅弧室喪失開斷能力。馬蹄鐵型縱磁觸頭的上述特性限制了其在高電壓等級、大開距真空滅弧室中的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種真空滅弧室雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能提高真空滅弧室中的縱向磁場強度，增大強縱向磁場區(qū)域，增加現(xiàn)有真空滅弧室縱向磁場，有效提高真空電弧的最長燃弧距離，同時具有較低的真空滅弧室回路電阻，是一種具有導(dǎo)通高額定電流并開斷大短路電流能力的高壓真空滅弧室復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)。

為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種真空滅弧室雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)，包括布置于真空滅弧室中的陽極觸頭系統(tǒng)6和陰極觸頭系統(tǒng)7，所述陽極觸頭系統(tǒng)6包括觸頭片3，設(shè)置在觸頭片3背部的單側(cè)開口的導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2；導(dǎo)電桿1通過導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4與觸頭片3連接，且穿過導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2的開口處，導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4與觸頭片3采用焊接固定；導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2與觸頭片3采用焊接固定；所述陰極觸頭系統(tǒng)7與陽極觸頭系統(tǒng)6結(jié)構(gòu)相同，布置方式為觸頭片3相對布置，且使導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2的開口方向相反；所述導(dǎo)電桿1、觸頭片3和導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4組成導(dǎo)電回路，導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2組成導(dǎo)磁回路。

所述焊接固定方式為氬弧焊5，導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4的焊接固定位置為導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2的中心。

所述雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)在陽極觸頭系統(tǒng)6和陰極觸頭系統(tǒng)7之間產(chǎn)生的縱向磁場由導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2產(chǎn)生的縱向主磁場8和由導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4產(chǎn)生的縱向調(diào)節(jié)磁場9復(fù)合組成，所述縱向主磁場8與縱向調(diào)節(jié)磁場9極性相同，相互疊加。

所述導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2由導(dǎo)磁性材料制成，形狀為帶斜切面的圓環(huán)柱，且在斜切面一側(cè)具有寬度與圓環(huán)柱內(nèi)直徑相同的槽，總體結(jié)構(gòu)呈馬蹄鐵形。

所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4的橫截面略大于導(dǎo)電桿1，在底部開有非貫通槽，在側(cè)面中部同樣開有非貫通槽。當電流流過導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4時引導(dǎo)電流產(chǎn)生垂直于導(dǎo)電桿1的分量，以在觸頭間隙中產(chǎn)生縱向調(diào)節(jié)磁場9。

所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4的橫截面為與導(dǎo)電桿相同直徑的圓，在其底部開有非貫通槽，在其側(cè)面中部開有楔形槽，所述非貫通槽與楔形槽內(nèi)均采用不銹鋼10填充；電流流過導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4時引導(dǎo)電流產(chǎn)生垂直于導(dǎo)電桿1的分量，以在觸頭間隙中產(chǎn)生縱向調(diào)節(jié)磁場9。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明具有大觸頭開距下的大電流開斷能力：在真空滅弧室開關(guān)過程中，陽極觸頭系統(tǒng)和陰極觸頭系統(tǒng)中的導(dǎo)磁回路可在陽極、陰極形成縱向主磁場。同時，交流電流流經(jīng)導(dǎo)電回路中的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)時，可在陽極、陰極觸頭間產(chǎn)生與主磁場極性相同的縱向調(diào)節(jié)磁場。上述兩個縱向磁場在在陽極、陰極觸頭間疊加，可提高大觸頭開距下的縱向磁場強度；由于導(dǎo)流結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的縱向磁場的峰值點更接近觸頭片中心，與導(dǎo)磁回路產(chǎn)生的磁場疊加后，觸頭間的強磁場區(qū)域面積較現(xiàn)有觸頭結(jié)構(gòu)更大且更接近觸頭中心，增大強縱向磁場區(qū)域；增加現(xiàn)有真空滅弧室縱向磁場，有效提高真空電弧的最長燃弧距離，從而提高大觸頭開距下的大電流真空電弧縱向磁場控制能力，最終提高真空滅弧室大觸頭開距下的大電流開斷能力。

(2)本發(fā)明具有高額定電流導(dǎo)通能力：在真空滅弧室開關(guān)關(guān)合狀態(tài)時，真空滅弧室的導(dǎo)電回路為：電流從陽極觸頭系統(tǒng)中的導(dǎo)電桿流經(jīng)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)后，到達陽極觸頭片，之后依次流過陰極觸頭系統(tǒng)中的陰極觸頭片、導(dǎo)流結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電桿。由于電流在真空滅弧室中的導(dǎo)流路徑較短，真空滅弧室的回路電阻較低，因此該觸頭結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有高額定電流導(dǎo)通能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)的磁場產(chǎn)生原理圖。

圖3a為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)中導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)的一種實施方式俯視圖，圖3b為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)中導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)的一種實施方式主視圖。

圖4a為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)中導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的一種實施方式主視圖，圖4b為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)中導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的一種實施方式俯視圖。

圖5為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)中導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的另一種實施方式示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)的示意圖，包括陽極觸頭系統(tǒng)6和陰極觸頭系統(tǒng)7，二者結(jié)構(gòu)完全相同且均布置于真空滅弧室中。陽極觸頭系統(tǒng)6和陰極觸頭系統(tǒng)7中均包括導(dǎo)電回路和導(dǎo)磁回路，所述導(dǎo)電回路由導(dǎo)電桿1、觸頭片3和導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4組成；所述導(dǎo)磁回路由導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2組成。單側(cè)開口的導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2布置于觸頭片3背部，導(dǎo)電桿1通過導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4與觸頭片3連接，且穿過導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2的開口處。所述導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2與觸頭片3采用焊接固定，所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4的一端與導(dǎo)電桿1連接，另一端與觸頭片3焊接固定，所述焊接固定5位于導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2的中心側(cè)，且采用氬弧焊5方式焊接。陽極觸頭系統(tǒng)6和陰極觸頭系統(tǒng)7的布置方式為觸頭片3相對布置，且使導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2的開口方向相反。

圖2為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)的磁場產(chǎn)生原理圖。當電流流經(jīng)陽極觸頭系統(tǒng)6和陰極觸頭系統(tǒng)7時，一方面在導(dǎo)電桿1中電流i1的作用下，導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2中產(chǎn)生垂直于導(dǎo)電桿1的磁場，由于導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2具有開口，當觸頭開距較小時，陽極觸頭系統(tǒng)6和陰極觸頭系統(tǒng)7的導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2間的磁阻小于單個導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2開口間的磁阻，磁場會在導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2開口兩側(cè)改變方向，在觸頭間隙內(nèi)產(chǎn)生縱向主磁場8。另一方面，在導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4內(nèi)電流i2的作用下，會在導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4周圍產(chǎn)生垂直于該電流的環(huán)形磁場，該磁場在觸頭間隙內(nèi)的縱向分量即為縱向調(diào)節(jié)磁場9。所述縱向主磁場8與縱向調(diào)節(jié)磁場9極性相同，相互疊加。

圖3a和圖3b為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)中導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)的一種實施方式示意圖。導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)2由導(dǎo)磁性材料制成，形狀為帶斜切面的圓環(huán)柱，且在斜切面一側(cè)具有寬度與圓環(huán)柱內(nèi)直徑相同的槽，總體結(jié)構(gòu)呈馬蹄鐵形。

圖4a和圖4b為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)中導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的一種實施方式示意圖。導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4的橫截面略大于導(dǎo)電桿1，在底部開有2mm厚的非貫通槽，在側(cè)面中部同樣開有2mm厚的非貫通槽。當電流流過導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4時引導(dǎo)電流產(chǎn)生垂直于導(dǎo)電桿1的分量，以在觸頭間隙中產(chǎn)生縱向調(diào)節(jié)磁場9。

圖5為本發(fā)明的雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)中導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的另一種實施方式示意圖。導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4的橫截面為與導(dǎo)電桿相同直徑的圓，在其底部開有2mm厚的非貫通槽，在其側(cè)面中部開有楔形槽，所述非貫通槽與楔形槽內(nèi)均采用不銹鋼10填充；電流流過導(dǎo)流結(jié)構(gòu)4時引導(dǎo)電流產(chǎn)生垂直于導(dǎo)電桿1的分量，以在觸頭間隙中產(chǎn)生縱向調(diào)節(jié)磁場9。

以上描述僅為本發(fā)明的真空滅弧室雙極型復(fù)合縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)的實施方式之一，本領(lǐng)域內(nèi)的工程師可根據(jù)其工作原理對觸頭結(jié)構(gòu)做出部分修改或設(shè)計出其他類似的觸頭結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的保護范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。