接地開關(guān)觸頭及具有其的直動(dòng)插接式接地開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓開關(guān)柜設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種接地開關(guān)觸頭及具有其的直動(dòng)插接式接地開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，接地開關(guān)具備有短路關(guān)合的需要。接地開關(guān)合閘操作時(shí)，因系統(tǒng)中存在“預(yù)伏性短路故障”現(xiàn)象，要求接開關(guān)合閘過程能夠承受關(guān)合短路負(fù)荷。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB1985-2004規(guī)定，具有短路電流關(guān)合能力的El級接地開關(guān)，不論電壓等級如何應(yīng)經(jīng)受2次短路關(guān)合操作。對于額定電壓40.5kV及以下具有短路關(guān)合電流能力的E2級接地開關(guān)，短路關(guān)合操作次數(shù)增加到5次。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的直動(dòng)插接式接地開關(guān)，其大電流的關(guān)合效果并不理想，很難實(shí)現(xiàn)接地短路關(guān)合的目的。目前改善接地開關(guān)關(guān)合操作能力的主要措施是通過提高關(guān)合速度來降低預(yù)擊穿開距，預(yù)擊穿開距為擊穿發(fā)生時(shí)的觸頭開距，預(yù)擊穿開距越大，燃弧時(shí)間越長，電弧能量越大，成功關(guān)合的可能性越低。但上述提高關(guān)合速度的方法要求接地開關(guān)需配置更高動(dòng)力型操動(dòng)機(jī)構(gòu)。接地關(guān)合速度達(dá)到5m/s以上的速度范圍時(shí)才實(shí)現(xiàn)短路關(guān)合的要求，這對僅具有一般操作功的直動(dòng)插接式接地開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)來講是很難實(shí)現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種接地開關(guān)觸頭及具有其的直動(dòng)插接式接地開關(guān)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的直動(dòng)插接式接地開關(guān)難以實(shí)現(xiàn)大電流關(guān)合的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種接地開關(guān)觸頭，包括:靜端觸頭電極和動(dòng)端觸頭電極，靜端觸頭電極固定設(shè)置，動(dòng)端觸頭電極沿靜端觸頭電極的軸向可移動(dòng)的設(shè)置，并具有與靜端觸頭電極相互嵌套的導(dǎo)通位置以及與靜端觸頭電極相互分離的斷開位置，接地開關(guān)觸頭還包括磁控裝置，磁控裝置配置為動(dòng)端觸頭電極由斷開位置向?qū)ㄎ恢们袚Q產(chǎn)生預(yù)擊穿電弧時(shí)，通過靜端觸頭電極和動(dòng)端觸頭電極的電流能夠產(chǎn)生垂直于預(yù)擊穿電弧的橫向磁場或者平行于預(yù)擊穿電弧的縱向磁場。
[0006]進(jìn)一步地，磁控裝置包括多個(gè)第一切槽和多個(gè)第二切槽，多個(gè)第一切槽設(shè)置在靜端觸頭電極的側(cè)壁上并用于改變電流方向，多個(gè)第二切槽設(shè)置在動(dòng)端觸頭電極的側(cè)壁上并用于改變電流方向，多個(gè)第一切槽和多個(gè)第二切槽。
[0007]進(jìn)一步地，第一切槽包括第一螺旋槽，第一螺旋槽設(shè)置在靜端觸頭電極的朝向動(dòng)端觸頭電極的一端，第二切槽包括第二螺旋槽，第二螺旋槽設(shè)置在動(dòng)端觸頭電極的朝向靜端觸頭電極的一端。
[0008]進(jìn)一步地，第一螺旋槽和第二螺旋槽具有相同的旋向。
[0009]進(jìn)一步地，第一切槽還包括與第一螺旋槽對應(yīng)的第一導(dǎo)流槽，第一導(dǎo)流槽設(shè)置在靜端觸頭電極的側(cè)壁上并沿靜端觸頭電極的軸向延伸，第一螺旋槽的一端與第一導(dǎo)流槽的一端連接并且第一導(dǎo)流槽設(shè)置在第一螺旋槽遠(yuǎn)離動(dòng)端觸頭電極的一端。
[0010]進(jìn)一步地，第二切槽還包括與第二螺旋槽對應(yīng)的第二導(dǎo)流槽，第二導(dǎo)流槽設(shè)置在動(dòng)端觸頭電極的側(cè)壁上并沿動(dòng)端觸頭電極的軸向延伸，第二螺旋槽的一端與第二導(dǎo)流槽的一端連接并且第二導(dǎo)流槽設(shè)置在第二螺旋槽遠(yuǎn)離靜端觸頭電極的一端。
[0011 ] 進(jìn)一步地，第一螺旋槽和第二螺旋槽具有相同的螺旋升角。
[0012]進(jìn)一步地，靜端觸頭電極為靜導(dǎo)電筒。
[0013]進(jìn)一步地，多個(gè)第一切槽貫通靜端觸頭電極的側(cè)壁以將靜端觸頭電極的側(cè)壁上分割成多個(gè)第一導(dǎo)流體，動(dòng)端觸頭電極的還包括內(nèi)筒，多個(gè)第二切槽貫通動(dòng)端觸頭電極的側(cè)壁以將動(dòng)端觸頭電極的側(cè)壁上分割成多個(gè)第二導(dǎo)流體。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種直動(dòng)插接式接地開關(guān)，包括接地開關(guān)觸頭，接地開關(guān)觸頭為上述的接地開關(guān)觸頭。
[0015]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，在接地開關(guān)觸頭上設(shè)置有磁控裝置，磁控裝置配置為動(dòng)端觸頭電極由斷開位置向?qū)ㄎ恢们袚Q產(chǎn)生預(yù)擊穿電弧時(shí)，通過靜端觸頭電極和動(dòng)端觸頭電極的電流產(chǎn)生垂直于預(yù)擊穿電弧的橫向磁場或者平行于預(yù)擊穿電弧的縱向磁場。在動(dòng)端觸頭電極和靜端觸頭電極之間產(chǎn)生的橫向磁場或縱向磁場，進(jìn)而橫向磁場或縱向磁場對接地開關(guān)關(guān)合時(shí)預(yù)擊穿電弧產(chǎn)生者橫向磁吹作用或縱向磁吹作用。其中橫向磁吹作用能夠使得預(yù)擊穿電弧在觸頭表面快速圓周跑弧運(yùn)動(dòng)，減少了觸頭的集中燒蝕，避免大電流關(guān)合時(shí)因觸頭局部表面過熱熔化而導(dǎo)致的觸頭熔焊，降低電弧能量，同時(shí)抑制電弧收縮，減小關(guān)合電動(dòng)斥力?？v向磁吹作用能夠抑制預(yù)擊穿電弧收縮，降低預(yù)擊穿電弧能量，減輕預(yù)擊穿電弧對開關(guān)設(shè)備電弧燒蝕，進(jìn)而提高接地開關(guān)對大電流的開合能力。磁控裝置產(chǎn)生的橫向磁場和縱向磁場均能夠降低預(yù)擊穿電弧能量，進(jìn)而降低接地開關(guān)的關(guān)合速度要求，使接地開關(guān)更加容易實(shí)現(xiàn)大電流關(guān)合。因此本發(fā)明的技術(shù)方案能夠有效的解決現(xiàn)有技術(shù)的直動(dòng)插接式接地開關(guān)難以實(shí)現(xiàn)大電流關(guān)合的問題。
【附圖說明】
[0016]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0017]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的接地開關(guān)觸頭的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2示出了圖1的接地開關(guān)觸頭的靜端觸頭電極的立體示意圖；
[0019]圖3示出了圖2的靜端觸頭電極的縱剖示意圖；
[0020]圖4示出了圖1的接地開關(guān)觸頭的動(dòng)端觸頭電極的立體示意圖；
[0021]圖5示出了圖4的動(dòng)端觸頭電極的縱剖示意圖；
[0022]圖6示出了圖1的接地開關(guān)觸頭在工作狀態(tài)下預(yù)擊穿電弧產(chǎn)生時(shí)的電流流向及磁場控制示意圖；
[0023]圖7示出了圖6的接地開關(guān)觸頭產(chǎn)生縱向磁場的原理示意圖；
[0024]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的直動(dòng)插接式接地開關(guān)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0026]10、靜端觸頭電極；11、靜導(dǎo)電筒；12、第一導(dǎo)流體；20、動(dòng)端觸頭電極；21、內(nèi)筒；22、第二導(dǎo)流體；30、磁控裝置；31、第一切槽；311、第一螺旋槽；312、第一導(dǎo)流槽；32、第二切槽；321、第二螺旋槽；322、第二導(dǎo)流槽。
【具體實(shí)施方式】
[0027]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0028]在現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)直動(dòng)插接式接地開關(guān)的觸頭設(shè)計(jì)還缺乏對電極觸頭間隙的磁場對預(yù)擊穿電弧影響的考慮，未能將磁場的磁吹作用成功應(yīng)用到接地開關(guān)關(guān)合操作上，接地開關(guān)成功關(guān)合短路電流仍然存在困難。
[0029]本申請的發(fā)明人首次將磁場對電弧的磁吹效應(yīng)應(yīng)用到直插式接地開關(guān)中。通過磁場控制技術(shù)對預(yù)擊穿電弧產(chǎn)生橫向磁吹效應(yīng)或縱向磁吹效應(yīng)，降低預(yù)擊穿電弧能量，減輕預(yù)擊穿電弧對開關(guān)設(shè)備電弧燒蝕，進(jìn)而提高接地開關(guān)對大電流的開合能力。
[0030]圖1所示，本實(shí)施例的接地開關(guān)觸頭包括:靜端觸頭電極10、動(dòng)端觸頭電極20以及磁控裝置。靜端觸頭電極10固定設(shè)置，動(dòng)端觸頭電極20沿靜端觸頭電極10的軸向可移動(dòng)的設(shè)置，并具有與靜端觸頭電極10相互嵌套的導(dǎo)通位置以及與靜端觸頭電極10相互分離的斷開位置。接地開關(guān)觸頭還包括磁控裝置30，磁控裝置30配置為動(dòng)端觸頭電極20由斷開位置向?qū)ㄎ恢们袚Q產(chǎn)生預(yù)擊穿電弧時(shí)，通過靜端觸頭電極10和動(dòng)端觸頭電極20的電流能夠產(chǎn)生平行于預(yù)擊穿電弧的縱向磁場。
[0031]應(yīng)用本實(shí)施例的技術(shù)方案，在接地開關(guān)觸頭上設(shè)置有磁控裝置30，磁控裝置30配置為動(dòng)端觸頭電極20由斷開位置向?qū)ㄎ恢们袚Q產(chǎn)生預(yù)擊穿電弧時(shí)，通過靜端觸頭電極10和動(dòng)端觸頭電極20的電流產(chǎn)生平行于預(yù)擊穿電弧的縱向磁場。在動(dòng)端觸頭電極20和靜端觸頭電極10之間產(chǎn)生縱向磁場，縱向磁場對接地開關(guān)關(guān)合時(shí)預(yù)擊穿電弧產(chǎn)生縱向磁吹作用?？v向磁吹作用能夠抑制預(yù)擊穿電弧收縮，降低預(yù)擊穿電弧能量，減輕預(yù)擊穿電弧對開關(guān)設(shè)備電弧燒蝕，進(jìn)而提高接地開關(guān)對大電流的開合能力。因此本發(fā)明的技術(shù)方案能夠有效的解決現(xiàn)有技術(shù)的直動(dòng)插接式接地開關(guān)難以實(shí)現(xiàn)大電流關(guān)合的問題。
[0032]在圖中未示出的實(shí)施方式中，磁控裝置也可以在靜端觸頭電極和動(dòng)端觸頭電極之間產(chǎn)生垂直于預(yù)擊穿電弧的橫向磁場。橫向磁場可以對預(yù)擊穿電弧產(chǎn)生橫向磁吹作用。橫向磁吹作用能夠使得預(yù)擊穿電弧在觸頭表面快速圓周跑弧運(yùn)動(dòng)，減少了觸頭的集中燒蝕，避免大電流關(guān)合時(shí)因觸頭局部表面過熱熔化而導(dǎo)致的觸頭熔焊，降低電弧能量，同時(shí)抑制電弧收縮，減小關(guān)合電動(dòng)斥力。
[0033]在本實(shí)施例中，靜端觸頭電極10和動(dòng)端觸頭電極20的接觸端均焊接有觸頭片。觸頭片采用耐燒蝕鎢銅材料制成，能夠部分抵擋靜端觸頭電極10和動(dòng)端觸頭電極20之間產(chǎn)生的預(yù)擊穿電弧的燒蝕，進(jìn)而提高接地開關(guān)對大電流關(guān)合的能力。
[0034]如圖2至圖5所示，在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，磁控裝置30包括多個(gè)第一切槽31和多個(gè)第二切槽32，多個(gè)第一切槽31設(shè)置在靜端觸頭電極10的側(cè)壁上并用于改變電流方向。多個(gè)第二切槽32設(shè)置在動(dòng)端觸頭電極20的側(cè)壁上并用于改變電流方向，多個(gè)第一切槽31和多個(gè)第二切槽32。第一切槽31和第二切槽32用來改變流經(jīng)靜端觸頭電極10和動(dòng)端觸頭電極20的電流流向，進(jìn)而使得電流產(chǎn)生橫向分量和縱向分量。電流的橫向分量相互作用在接地開關(guān)的觸頭間隙產(chǎn)生平行于預(yù)擊穿電流的縱向磁場，進(jìn)而對預(yù)擊穿電流產(chǎn)生縱向磁吹效應(yīng)。
[0035]如圖2和圖3所示，在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，第一切槽31包括第一螺旋槽311，第一螺旋槽311設(shè)置在靜端觸頭電極10的朝向動(dòng)端觸頭電極20的一端，第二切槽32包括第二螺旋槽321，第二螺旋槽設(shè)置在動(dòng)端觸頭電極的朝向靜端觸頭電極的一端。
[0036]在接地開關(guān)關(guān)合過程中，靜端觸頭電極10和動(dòng)端觸頭電極20之間的距離越來越小，致使無法承受外加的電壓時(shí)，靜端觸頭電極10和動(dòng)端觸頭電極20之間的間隙被擊穿產(chǎn)生預(yù)擊穿電弧，預(yù)擊穿電弧流經(jīng)靜端觸頭電極10和動(dòng)端觸頭電極20產(chǎn)生預(yù)