CN102354632A - 真空灭弧室及采用该真空灭弧室的真空断路器 - Google Patents

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刘宝华
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Abstract

本发明涉及一种真空灭弧室及采用该真空灭弧室的真空断路器。真空灭弧室包括由上端主触头和上弧触头构成的上触头和由下端主触头和下弧触头构成的下触头。上弧触头和下弧触头均采用抗熔焊的触头材料。上弧触头通过上导电杆与上端主触头连接，下弧触头固定在下端主触头上。上导电杆的一端固定有上弧触头，而下导电杆的一端固定有下端主触头。上导电杆通过其上的表带触指与上端主触头导通。在上导电杆的上端设置有限位垫，在限位垫上设置有上触头簧。还提供了一种采用上述真空灭弧室的真空断路器，通过操作操动机构完成对真空断路器的合闸和分闸。本发明的结构减轻了触头表面的烧损，消除了重击穿现象，并同时具有开断和承载大电流的能力。

Description

真空灭弧室及采用该真空灭弧室的真空断路器
技术领域
本发明涉及高压电器技术领域，尤其是涉及一种用于控制和保护电力***的高压真空断路器的真空灭弧室结构及采用该真空灭弧室的真空断路器。
背景技术
在高压电器领域中，高压真空断路器是高压开关成套装置中的核心部件，是用于控制和保护电力***的电器设备。而真空灭弧室作为高压真空断路器的核心部件，通过高压真空断路器操动机构的动作，控制真空灭弧室内的上下触头间的接通、断开，从而实现断路器关合和断开电流。
目前常见的真空灭弧室的结构如图1所示。由图1可见，真空灭弧室的外壳由瓷壳101、固定在瓷壳101上的上端金属封接环104和下端金属封接环105、以及分别与所述上端金属封接环104和下端金属封接环105联接的上端盖109和下端盖110组成。在外壳内设置有上导电杆120和下导电杆122。其中，上导电杆120的一端与上端盖109固定，另一端设有上触头136；下导电杆202的一端设有下触头138，另一端通过下端导向套106滑动穿过下端盖110的通孔。同时，在下导电杆122上还设有下波纹管131，下导电杆122通过下波纹管131连接在下端盖110上。下波纹管131具有可伸缩性，可以保证下触头138与下导电杆122运动时真空灭弧室内的密封性。下导电杆122伸出下端盖110的一端通过触头簧140与真空断路器的绝缘拉杆107相连，并连接到断路器操动机构150上。此外，在下波纹管131外设有下波纹管屏蔽罩132，并且在上触头136与下触头138外设有主屏蔽罩130。
当该真空灭弧室应用于高压真空断路器中，在断路器合闸时，断路器的操动机构150通过绝缘拉杆107和触头簧140带动下导电杆122和下触头138一起向上运动，导致下触头138与上触头136接触，随后触头簧140被压缩产生触头压力，使操动机构150的锁板扣住完成合闸并使断路器保持在合闸状态。当操动机构150进行分闸动作时，上触头136和下触头138分开，使断路器完成分闸。
在关合容性负载时，一般会产生几倍至几十倍的合闸涌流，造成触头的熔焊、烧损，从而在上下触头表面产生熔斑、尖端；在分闸时当触头间出现较高的恢复电压后，这些尖端就会发生场致发射导致断口击穿。而高压真空断路器的这种重击穿，将会引起供电***的过电压，从而造成电力设备的损坏。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的一个主要目的是提供一种新型的高压真空断路器的真空灭弧室及采用该真空灭弧室的真空断路器，实现在真空断路器合闸时使上下弧触头先合从而减少合闸涌流对触头表面的烧损，并且利用并联转移原理使大电流承载的开断由上下主触头完成，从而避免高压真空断路器在分断容性电流及感性电流时出现重击穿现象，减少对电力设备的损坏。此外，本发明的真空断路器同时具有开断和承载大电流的能力。
为了实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：
一种真空灭弧室，包括瓷壳和固定在瓷壳两端的上端金属封接环和下端金属封接环，瓷壳内设有上导电杆和下导电杆，其特征在于：所述真空灭弧室还包括上触头和下触头，其中所述上触头由上端主触头和上弧触头构成，而所述下触头由下端主触头和下弧触头构成；所述上弧触头通过所述上导电杆与所述上端主触头连接，所述下弧触头固定在所述下端主触头上；所述上导电杆的一端固定有所述上弧触头，并且所述上导电杆的另一端通过上端导向套滑动穿过上通孔；所述下导电杆的一端固定有所述下端主触头，并且所述下导电杆的另一端通过下端导向套滑动穿过下通孔。
所述上导电杆的外部设置有上波纹管，所述上波纹管外设置有上波纹管屏蔽罩；其中所述上导电杆通过所述上波纹管与所述上端主触头连接。所述上导电杆上设置有表带触指，所述上导电杆通过所述表带触指与所述上端主触头导通。在所述上导电杆的上端设置有限位垫，用于与所述真空灭弧室的上端配合进行限位；并且，在所述限位垫上设置有上触头簧。所述上触头簧上设置有弹簧盖，所述弹簧盖用于将所述上触头簧压在所述上端主触头上。所述上弧触头和下弧触头采用抗熔焊的触头材料。所述上端金属封接环与所述上端主触头连接；并且所述下端金属封接环与下端盖联接。所述下导电杆通过下波纹管与所述下端盖相连。
本发明还提供了一种真空断路器，所述真空断路器包括操动机构，通过操作所述操动机构完成所述真空断路器的合闸和分闸。所述真空断路器包括如上所述的真空灭弧室。在一个实施例中，下导电杆通过带有主触头簧的绝缘拉杆与所述操动机构相连。
与现有技术相比，本发明的真空灭弧室以及采用该真空灭弧室的真空断路器主要具有如下优点：
1)减少合闸涌流对触头表面的烧损；
2)在触头表面不会产生尖端，消除了开断容性电流和感性电流时重击穿现象的出现；以及
3)同时具有开断和承载大电流的能力。
附图说明
通过结合附图阅读下面的具体实施方式，可以更好地理解本发明。其中：
图1是现有技术中真空灭弧室的结构示意图。
图2是本发明的真空灭弧室在合闸状态的示意图。
图3是本发明的真空灭弧室在分闸状态的示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明的真空灭弧室及采用该真空灭弧室的真空断路器作进一步的详细说明。
参见图2-3，本发明的真空灭弧室的外壳由瓷壳201，固定在瓷壳201上的上端金属封接环204和下端金属封接环205、以及分别与所述上端金属封接环204和下端金属封接环205联接的上端主触头360和下端盖210组成。瓷壳内设有主屏蔽罩230，并且在瓷壳201内设有上导电杆220和下导电杆222。上导电杆220的一端固定有上弧触头362，而上导电杆220的另一端通过上端导向套213滑动穿过上端主触头360的通孔223(即上通孔)。上导电杆220通过设置在其外部的上波纹管260与上端主触头360连接，并且通过表带触指270与上端主触头360导通。应当指出，所述表带触指270的数量可以按需要进行选择。由图2-3可以看到，在上波纹管260外部设置有上波纹管屏蔽罩261。下导电杆222的一端固定有下端主触头380，而下导电杆222的另一端通过下端导向套215滑动穿过下端盖210的通孔225(即下通孔)。下导电杆222通过下波纹管262与下端盖210相连，其中在下波纹管262外设置有下波纹管屏蔽罩263。在本实施例中，上触头236由上端主触头360和上弧触头362构成，而下触头238由下端主触头380和下弧触头382构成。如上所述，上弧触头362固定在上导电杆220的一端(在图中为下端)。下弧触头382固定在下端主触头380上，而下端主触头380则固定在下导电杆222的一端(在图中为上端)。
从图2-3中可以看到，真空灭弧室的上导电杆220的上端设置有限位垫285，在限位垫285上设置有上触头簧280。弹簧盖290将上触头簧280压在上端主触头360上。下导电杆222通过带有主触头簧240的绝缘拉杆207与断路器操动机构250相连。
现在转向本发明的高压真空断路器的动作过程。参见图2，当真空断路器进行合闸操作时，在操动机构250的带动下，下导电杆222、下端主触头380连同下弧触头382一起向上运动(即朝向上触头236的方向运动)，直至下弧触头382与上弧触头362接触。下弧触头382和上弧触头362接触后会继续与上弧触头362一起向上运动，使上导电杆220上端的上触头簧280被压缩，直到上端主触头360和下端主触头380开始接触，主触头簧240开始被压缩，并在触头压力的作用下可靠闭合。此时大电流基本上由上端主触头360和下端主触头380承载。
参见图3，当高压真空断路器进行分闸操作时，主触头簧240的压缩量得以释放，下导电杆222、下端主触头380连同下弧触头382在操动机构250的带动下向下运动，从而使上导电杆220上端的上触头簧280的压缩量得以释放。此时，上导电杆220带动上弧触头362与下弧触头382一起向下运动，导致上端主触头360和下端主触头380分离，而上弧触头362和下弧触头382仍处于导通状态，直到限位垫285与真空灭弧室的上端接触限位后使得上导电杆220与上弧触头362停止向下运动。此时，下导电杆222、下端主触头380和下弧触头382继续在操动机构250的带动下向下运动，直到分闸限位，完成断路器的分闸动作。
在上述断路器的合闸、分闸过程中，电弧只在上弧触头362和下弧触头382上燃烧。在这里，由于上弧触头362和下弧触头382均采用抗熔焊的触头材料，例如CuCr50，使得触头表面烧损较轻，并且触头表面不会产生尖端，从而消除了开断感性及容性电流时重击穿现象的出现，同时提高了断路器的开断性能。
本发明不局限于上述优选实施方式，本领域的技术人员可以根据本发明的教导对本发明的真空灭弧室及采用该灭弧室的真空断路器作出各种修改和变化。所有这些修改和变化均应落在本发明的保护范围之内。虽然在附图中示出了本发明的最佳实施例，但在实际应用中，本发明的真空灭弧室及采用该真空灭弧室的真空断路器不一定完全包括所有已示出的特征。因此，本发明的保护范围不应当由本发明的最佳实施例确定，而应当根据所附权利要求书的内容加以确定。

Claims (10)

1.一种真空灭弧室，包括瓷壳和固定在瓷壳两端的上端金属封接环和下端金属封接环，瓷壳内设有上导电杆和下导电杆，其特征在于：
所述真空灭弧室还包括上触头和下触头，其中所述上触头由上端主触头和上弧触头构成，而所述下触头由下端主触头和下弧触头构成；所述上弧触头通过所述上导电杆与所述上端主触头连接，所述下弧触头固定在所述下端主触头上；
所述上导电杆的一端固定有所述上弧触头，并且所述上导电杆的另一端通过上端导向套滑动穿过上通孔；
所述下导电杆的一端固定有所述下端主触头，并且所述下导电杆的另一端通过下端导向套滑动穿过下通孔。
2.根据权利要求1所述的真空灭弧室，其特征在于：所述上导电杆的外部设置有上波纹管，所述上波纹管外设置有上波纹管屏蔽罩；其中所述上导电杆通过所述上波纹管与所述上端主触头连接。
3.根据权利要求2所述的真空灭弧室，其特征在于：所述上导电杆上设置有表带触指，所述上导电杆通过所述表带触指与所述上端主触头导通。
4.根据权利要求3所述的真空灭弧室，其特征在于：在所述上导电杆的上端设置有限位垫，用于与所述真空灭弧室的上端配合进行限位；并且，在所述限位垫上设置有上触头簧。
5.根据权利要求4所述的真空灭弧室，其特征在于：所述上触头簧上设置有弹簧盖，所述弹簧盖用于将所述上触头簧压在所述上端主触头上。
6.根据权利要求5所述的真空灭弧室，其特征在于：所述上弧触头和下弧触头采用抗熔焊的触头材料。
7.根据权利要求6所述的真空灭弧室，其特征在于：所述上端金属封接环与所述上端主触头连接；并且所述下端金属封接环与下端盖联接。
8.根据权利要求7所述的真空灭弧室，其特征在于：所述下导电杆通过下波纹管与所述下端盖相连。
9.一种真空断路器，包括操动机构，通过操作所述操动机构完成所述真空断路器的合闸和分闸，其特征在于：所述真空断路器包括根据权利要求1-8中任一权利要求所述的真空灭弧室。
10.根据权利要求9所述的真空断路器，其特征在于：下导电杆通过带有主触头簧的绝缘拉杆与所述操动机构相连。
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