本發(fā)明屬于真空開關(guān)技術(shù)領域，具體涉及一種高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

真空滅弧室因其結(jié)構(gòu)簡單、免維護以及環(huán)境友好等特性，正向輸電等級方向發(fā)展。額定電流提升技術(shù)和大電流真空電弧磁場控制技術(shù)是輸電等級真空滅弧室亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)。目前，在輸電等級真空滅弧室的設計中，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，同時盡可能降低真空滅弧室的回路電阻?，F(xiàn)有技術(shù)中，一種馬蹄鐵型縱磁觸頭比線圈型縱磁觸頭具有更小的回路電阻并能提供更強的縱向磁場，成為真空滅弧室向輸電等級發(fā)展的一種可行方案。然而，現(xiàn)有真空滅弧室馬蹄鐵型縱磁觸頭中，觸頭片在通流時會產(chǎn)生較強的渦流，使得真空滅弧室的交流回路電阻大幅增加，不利于真空滅弧室高額定電流下的溫升控制，從而限制了馬蹄鐵型縱磁觸頭真空滅弧室額定通流能力的提升。

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)明提出了一種高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能大幅減小觸頭片中的渦流損耗，降低了真空滅弧室的回路電阻；在提高觸頭間的縱向磁場的同時增大強縱向磁場區(qū)域面積，是一種適用于高額定電流輸電等級真空滅弧室的縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)。

為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)，包括布置于真空滅弧室中結(jié)構(gòu)相同的陽極觸頭系統(tǒng)1和陰極觸頭系統(tǒng)2，所述陽極觸頭系統(tǒng)1包括導電桿3、u型鐵心4和觸頭片5；導電桿3一端穿過u型鐵心4開口處，并與觸頭片5連接；觸頭片5的中部開有兩個形狀和位置對稱的非直線通槽9，非直線通槽9將觸頭片5分為位于兩個非直線通槽9間導流區(qū)域6和位于兩個非直線通槽9端部外側(cè)的燃弧區(qū)域7，所述導流區(qū)域6和燃弧區(qū)域7之間通過兩個非直線通槽9端部間的導電橋8進行電連接；u型鐵心4設置在觸頭片5的背部，且位于燃弧區(qū)域7之內(nèi)；所述陽極觸頭系統(tǒng)1和陰極觸頭系統(tǒng)2相對布置，觸頭片5正面相對，且使u型鐵心4的開口方向呈錯開180°配置。

所述導流區(qū)域6的形狀可為圓形、橢圓形、跑道形或其他相似形狀，主要在觸頭閉合時承擔導流作用；燃弧區(qū)域7為觸頭分離后，真空電弧的燒蝕區(qū)域，導流區(qū)域6與燃弧區(qū)域7通過導電橋8進行電連接。相對獨立的導流區(qū)域6和燃弧區(qū)域7結(jié)構(gòu)可大幅減小觸頭片上的渦流，降低真空滅弧室回路電阻，同時可增大觸頭間的縱向磁場。

所述u型鐵心4采用一端開口的導磁性材料薄片10堆疊而成，可減小u型鐵心4內(nèi)的渦流損耗，陽極觸頭系統(tǒng)1和陰極觸頭系統(tǒng)2中的u型鐵心4開口方向呈錯開180°配置，在觸頭間產(chǎn)生縱向磁場。

所述u型鐵心4設置于觸頭片5燃弧區(qū)域7的背部，使得強縱向磁場區(qū)域10位于燃弧區(qū)域7內(nèi)，從而有效分離了導流區(qū)域6和燃弧區(qū)域7。

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

(1)本發(fā)明中的真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)的額定通流能力更強。通過在觸頭片上設置相對獨立的燃弧區(qū)域和導流區(qū)域，合理改善了觸頭片上的渦流路徑，并大幅減小了觸頭片上的渦流損耗，相應地降低了真空滅弧室的回路電阻，有效提升了真空滅弧室的額定通流能力。

(2)本發(fā)明中的真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)的控弧能力更強。采用本發(fā)明中的觸頭結(jié)構(gòu)在真空滅弧室開斷電流時可在觸頭間產(chǎn)生更強的縱向磁場，增強了大觸頭開距下縱向磁場對真空電弧的控制能力，從而提高真空滅弧室的開斷能力。

(3)本發(fā)明中的觸頭有效利用面積更大。本發(fā)明中的觸頭結(jié)構(gòu)合理設計了觸頭片上的不同功能區(qū)域(導流區(qū)域和燃弧區(qū)域)，此結(jié)構(gòu)可大幅提高燃弧區(qū)域中強磁場的面積，增加了真空電弧的有效燃弧區(qū)域，使電弧能在更大面積的觸頭片表面均勻燃燒。

(4)本發(fā)明中的真空滅弧室結(jié)構(gòu)更簡單。本發(fā)明提出的觸頭結(jié)構(gòu)僅包括導電桿、u型鐵心和觸頭片三部分，結(jié)構(gòu)簡單，機械強度高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2(a)為觸頭片的導流區(qū)域為圓形的示意圖。

圖2(b)為觸頭片的導流區(qū)域為橢圓形的示意圖。

圖2(c)為觸頭片的導流區(qū)域為跑道形的示意圖。

圖3(a)為兩個u型鐵心相對布置示意圖。

圖3(b)為導磁性材料薄片示意圖。

圖4為本發(fā)明的高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)中觸頭片與u型鐵心的位置示意圖。

圖5為本發(fā)明的高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)一種具體實施方式的觸頭中心平面縱向磁場分布圖。

圖6(a)為傳統(tǒng)馬蹄鐵型縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)中觸頭片上的渦流分布圖。

圖6(b)為本發(fā)明的高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)一種具體實施方式中觸頭片上的渦流分布圖。

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的詳細說明。

圖1為本發(fā)明的高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)的示意圖，包括結(jié)構(gòu)完全相同的陽極觸頭系統(tǒng)1和陰極觸頭系統(tǒng)2。所述陽極觸頭系統(tǒng)1由導電桿3、u型鐵心4和觸頭片5組成。一側(cè)具有開口的u型鐵心4設置于觸頭片5背側(cè)，導電桿3從u型鐵心4的開口處穿過，導電桿3的末端與觸頭片5之間采用焊接連接。所述陽極觸頭系統(tǒng)1和陰極觸頭系統(tǒng)2相對布置，觸頭片5正面相對，且使兩側(cè)u型鐵心4的開口方向呈錯開180°配置。

圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)為本發(fā)明的高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)中觸頭片的三種具體實施方式示意圖。觸頭片5開有非直線通槽9，開槽寬度的典型值小于2mm，非直線通槽9將觸頭片5分為相對獨立的導流區(qū)域6和燃弧區(qū)域7，且在導流區(qū)域6與燃弧區(qū)域7之間通過導電橋8進行電連接。所述導流區(qū)域6在觸頭閉合時承擔導通電流的作用，其形狀可為圓形，橢圓形、跑道形或其他相似形狀。所述燃弧區(qū)域7在觸頭分離后為真空電弧的主要燒蝕區(qū)域。由于導流區(qū)域6和燃弧區(qū)域7相對獨立，可大幅減小觸頭片上的渦流，一方面可以降低觸頭閉合時真空滅弧室的回路電阻，提高滅弧室的額定通流能力；另一方面在燃弧時可以減小渦流對磁場變化的阻礙作用，提高觸頭間的縱向磁場，易于將電弧維持在擴散態(tài)。

圖3(a)、圖3(b)為本發(fā)明的高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)中u型鐵心的一種具體實施方式示意圖。u型鐵心4采用導磁性材料薄片10堆疊而成。所述導磁性材料薄片10為一端具有開口的u形結(jié)構(gòu)。陽極觸頭系統(tǒng)1和陰極觸頭系統(tǒng)2中的u型鐵心4開口方向呈錯開180°配置，可以在觸頭間產(chǎn)生縱向磁場。由于u型鐵心4采用疊片結(jié)構(gòu)，可以減小其中的渦流，降低滅弧室的總損耗。

圖4為本發(fā)明的高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)中觸頭片與u型鐵心的位置示意圖。u型鐵心4設置于觸頭片5背側(cè)，且位于燃弧區(qū)域7之內(nèi)，使強縱向磁場區(qū)域11集中在燃弧區(qū)域7之內(nèi)。在開斷電流時，由于強縱向磁場區(qū)域11集中在燃弧區(qū)域7之內(nèi)，真空電弧會在縱向磁場的牽引下通過導電橋8轉(zhuǎn)移至燃弧區(qū)域7中燃燒，使電弧強燒蝕區(qū)域僅位于燃弧區(qū)域7中，避免了電弧對導流區(qū)域6的燒蝕，有效分離了導流區(qū)域6和燃弧區(qū)域7。

圖5為本發(fā)明的高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)一種具體實施方式的觸頭中心平面縱向磁場分布圖，強縱向磁場區(qū)域11完全位于燃弧區(qū)域7內(nèi)。采用本實施方式觸頭結(jié)構(gòu)的縱向磁場峰值相較于傳統(tǒng)馬蹄鐵型縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)提高了15％，有利于大開距下對電弧的控制；強磁場區(qū)域面積提高了30％，避免了大電流下電弧對觸頭片的集中燒蝕。

圖6(a)、圖6(b)分別為傳統(tǒng)馬蹄鐵型縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)和本發(fā)明的高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)一種具體實施方式中觸頭片的渦流分布圖。本發(fā)明的觸頭結(jié)構(gòu)中觸頭片5上的非直線通槽9阻斷了渦流由觸頭片的中心流向外邊沿和由外邊沿流向觸頭片中心的路徑，使渦流路徑變長，減小了觸頭片5中的渦流，降低了渦流損耗，真空滅弧室的回路電阻相較于傳統(tǒng)馬蹄鐵型縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)降低了40％。

以上描述僅為本發(fā)明的高額定電流縱向磁場真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)的一種具體實施方式，本領域內(nèi)的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理對其實施方式做出各種改變。本發(fā)明的保護范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。