CN101281831A - 基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室 - Google Patents

基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室 Download PDF

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张颖瑶
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本发明公开了一种基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室，配用于126kV单断口真空断路器中，包括相互连接的两个外壳，外壳上分别有端盖，端盖上分别设有部屏蔽罩；在两个外壳之间设有主屏蔽罩。在端盖上分别连接有静导电杆和动导电杆；在静导电杆上连接静触头，在动导电杆上连接有动触头。静触头与动触头之间的开距在40mm到80mm之间；静导电杆与端盖之间分别通过波纹管连接，在静触头和动触头的背面分别设有均压环；静触头和动触头分别采用三分之二匝式纵向磁场触头，可以增强电流峰值时的纵向磁场，减少回路电阻和减小纵向磁场滞后时间，即提高真空灭弧室的开断能力和额定电流水平。

Description

基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室
技术领域
本发明涉及一种高压真空断路器，特别涉及一种基于三分之二匝纵向磁场触头的额定电压为126kV的单断口高压真空灭弧室。
背景技术
目前在高压和超高压领域内SF6断路器占绝对优势地位。SF6气体具有优异的热化学性和电负性，因而绝缘性能和灭弧性能特别好，但是SF6气体经过电弧的高温分解作用后可产生有剧毒的分解物，并且是主要的温室效应气体之一。SF6气体是《京都议定书》制定的六种温室效应气体中最强的一种，其地球温暖化系数是CO2的23900倍，其大气中寿命长达3200年。真空断路器具有环境友好，产品可靠性高，维护工作量小，无火灾***危险，产品技术性能高等优点，目前在中压等级是主流产品。发展高压真空断路器是减少SF6排放的一种很好的选择。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种基于三分之二匝纵向磁场触头的单断口高压真空灭弧室，该高压真空灭弧室可配用于126kV单断口真空断路器中。
为了实现上述任务。本发明采取如下的技术解决方案：
一种基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室，配用于126kV单断口真空断路器中，包括相互连接的第一外壳和第二外壳，第一外壳和第二外壳分别有第一端盖和第二端盖，第一端盖和第二端盖上分别设有第一端部屏蔽罩和第二端部屏蔽罩；在第一外壳和第二外壳之间设有主屏蔽罩。
在第一端盖上连接有静导电杆，在第二端盖上连接有动导电杆；在静导电杆上连接静触头，在动导电杆上连接有动触头。
静导电杆与第一端盖之间通过第一波纹管连接，动导电杆与第二端盖之间通过第二波纹管连接，在静触头背面分别设有第一均压环，在动触头的背面设有第二均压环；其特征在于，所述的静触头和动触头分别采用三分之二匝式纵向磁场触头，该三分之二匝式纵向磁场触头的结构包括一个在触头中间的圆柱形导体，该圆柱形导体与三个形状相同的支臂相连，每个支臂与一个弧导体相连，弧形导体对应的角度为120°，每个弧形导体与另一个面上的与弧形导体形状相同的第二弧形导体相连接，第二弧形导体还连接有触头片；每个支臂与弧形导体之间留有缝隙。
经验证实验，本发明与现有二分之一匝纵向磁场触头结构真空灭弧室技术相比(中国专利申请，200420086389.8)，可提高真空灭弧室的开断能力和额定电流水平，采取的措施包括采用三分之二匝纵向磁场触头结构增强电流峰值时的纵向磁场，减少回路电阻和减小纵向磁场滞后时间。与现有的单匝式纵向磁场触头真空灭弧室相比(中国专利申请，200420086276.8)，本发明在纵向磁场强度与之相当的情况下，大幅度地减小了回路电阻，从而可提高额定电流水平。
附图说明
图1为126kV超高压真空灭弧室图；图中各符号为：1、第一真空灭弧室外壳，2、第二真空灭弧室外壳，3、动端盖，4、静端盖，5、动端端部屏蔽罩，6、静端端部屏蔽罩，7、主屏蔽罩，8、静导电杆，9、动导电杆，10、静触头，11、动触头，12、动端波纹管，13、静端波纹管，14、动端均压环，15、静端均压环。
图2为三分之二匝纵向磁场触头图；图中符号为：21、圆柱形导体，22、支臂，23、上弧形导体，24、下弧形导体，25、触头片，26、27、28、29、缝隙。
图3为126kV单断口真空灭弧室电场分布图。
图4采用三分之二匝式纵向磁场触头时的纵向磁场分布图，电流有效值为40kA，电流峰值时，其中(a)为触头片开距中心平面，(b)为触头表面。
以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细描述。
具体实施方式
如图1所示，本发明的基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室，配用于126kV单断口真空断路器中，它由2个玻璃构成第一真空灭弧室外壳1、第二真空灭弧室外壳2，第一、第二真空灭弧室外壳的直径在290mm到320mm之间；第一端盖3和第二端盖4分别与第一真空灭弧室外壳1和第二真空灭弧室外壳2封接在一起，第一端盖3和第二端盖4之间的距离在600mm到900mm之间；在第一端盖3和第二端盖4上分别设有静端端部屏蔽罩5和动端端部屏蔽罩6；在静端盖3上连接静导电杆8，在动端盖4上连接动导电杆9；在静导电杆8上连接静触头10，在动导电杆9上连接动触头11，静触头10与动触头11之间的开距在40mm到80mm之间；静导电杆8与静端盖3之间通过静端波纹管12连接，动导电杆9与动端盖4之间通过动端波纹管13连接；在静触头10和动触头11的背面分别设有静端均压环14和动端均压环15。静触头10和动触头11分别采用三分之二匝式纵向磁场触头，该三分之二匝式纵向磁场触头的直径为80mm至120mm。
静触头10和动触头11分别采用三分之二匝式纵向磁场触头，如图2所示。触头直径在80mm到120mm之间。触头由导体材料(无氧铜材料)构成。触头的结构特点为有一个圆柱形导体21在触头中间，圆柱形导体21与三个形状相同的支臂22相连，每个支臂22与一个弧形导体23相连，弧形导体23对应的角度约为120°，每个弧形导体23与背面的另一个与弧形导体23形状相同的第二弧形导体24相连接，第二弧形导体24对应的角度也约为120°。该第二弧形导体24与触头片25连接在一起。触头材料为CuCr50。
在闭合状态下，电流可经由静导电杆8到静触头10，再通过动触头11到动导电杆9，反之亦然。
当触头打开分断电流时，电流经由静导电杆8到静触头10，再通过电弧到达动触头11，最后由动导电杆9流出，反之亦然。电流流过静触头10和动触头11时可产生纵向磁场对真空电弧进行控制。
基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室的绝缘主要有外壳尺寸、触头开距、以及屏蔽罩***来保障。静端盖3与动端盖4分别与第一真空灭弧室外壳1和第二真空灭弧室外壳2连接在一起，保证了真空密封的可靠性，静端端部屏蔽罩5，动端端部屏蔽罩6和主屏蔽罩7的悬浮设置使得真空灭弧室的耐压能力得到提高；在静触头10和动触头11的背面分别设置静端、动端均压环(14、15)以防止触头背部的击穿。在这种情况下的电场分布如图3所示。在静端施加高电位1kV，动端施加地电位0kV的情况下，126kV单断口真空灭弧室电场强度最大值为7.37X104V/m，在静触头的边缘位置。
静导电杆8与静端盖3之间通过静端波纹管12连接，动导电杆9与动端盖4之间通过动端波纹管13连接，双波纹管的设计使得触头弹跳减小，并减小对外壳的冲击。
电流I由圆柱形导体21流入，分为三份进入支臂22中，每个支臂电流约为I/3。支臂22中的电流I/3流入弧形导体23中，进而流入弧形导体24中。最后次电流由弧形导体24与触头片25之间的连接进入触头片25中。为了保证电流按照规定路径流动，设置了一些缝隙，如图中的缝隙26、27、28和29，在缝隙中可以设置一些机械支撑以保证机械强度。
本发明的基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室与现有技术三分之一纵向磁场触头相比，增加了第二弧形导体24。使得电流在弧形导体中走了三分之二的圆周，比现有技术走三分之一圆周增加了电流路径，从而增加了纵向磁场。三分之二匝纵磁触头的磁场分布如图4所示，当触头参数取直径100mm，开距30mm，线圈宽15mm，线圈高10mm，导电杆直径45mm，触头片厚6mm，电流有效值为40kA时，在触头开距中心平面上纵向磁场分布如图4(a)所示，最大值为0.513T，在触头面上纵向磁场分布如图4(b)所示，最大值为0.809T。

Claims (6)

1.一种基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室，配用于126kV单断口真空断路器中，包括依次连接的第一外壳(1)和第二外壳(2)，第一外壳(1)和第二外壳(2)分别有第一端盖(3)和第二端盖(4)，在第一端盖(3)和第二端盖(4)上分别设有第一端部屏蔽罩(5)和第二端部屏蔽罩(6)；在第一外壳(1)和第二外壳(2)之间设有主屏蔽罩(7)；
在第一端盖(3)上连接有静导电杆(8)，在第二端盖(4)上连接有动导电杆(9)；在静导电杆(8)上连接有静触头(10)，在动导电杆(9)上连接动触头(11)；
静导电杆(8)与第一端盖(3)之间通过第一波纹管(12)连接，动导电杆(9)和第二端盖(4)之间通过第二波纹管(13)连接；在静触头(10)的背面设有第一均压环(14)，在动触头(11)的背面设有第二均压环(15)，其特征在于，所述的静触头(10)和动触头(11)分别采用三分之二匝式纵向磁场触头，该三分之二匝式纵向磁场触头的结构包括一个在触头中间的圆柱形导体(21)，该圆柱形导体(21)与三个形状相同的支臂(22)相连，每个支臂(22)与一个弧导体(23)相连，弧形导体(23)对应的角度为120°，每个弧形导体(23)与另一个面上的与弧形导体(23)形状相同的第二弧形导体(24)相连接，第二弧形导体(24)还连接有触头片(25)；每个支臂(22)与弧形导体(23)之间留有缝隙。
2.如权利要求1所述的基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室，其特征在于，所述的第一外壳(1)和第二外壳(2)的材料为陶瓷或者玻璃。
3.如权利要求1所述的基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室，其特征在于，所述的第一外壳(1)和第二外壳(2)的直径为290mm至320mm。
4.如权利要求1所述的基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室，其特征在于，所述的第一端盖(3)和第二端盖(4)之间的距离为600mm至900mm。
5.如权利要求1所述的基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室，其特征在于，所述的静触头(10)与动触头(11)之间的距离为40mm至80mm。
6.如权利要求1所述的基于三分之二匝纵向磁场触头的高电压单断口真空灭弧室，其特征在于，所述的三分之二匝式纵向磁场触头的直径为80mm至120mm.
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