CN111161965B - 一种静触头及高压开关 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种静触头及高压开关，其中静触头包括静触头座、安装在静触头座上的导电触指，导电触指具有供动触头***实现插合的插合孔，还包括遮挡在导电触指上方的引弧环，且其内孔用于与插合孔同轴以供动触杆穿过；还包括围设在导电触指外侧的消弧线圈，消弧线圈的一端与引弧环电连接，另一端与静触头座电连接，并在电流经过时产生消弧磁场；屏蔽罩固定在静触头座上且套设在消弧线圈的外侧，引弧环的外边缘圆角设置，屏蔽罩的上端伸向引弧环的下侧面，且其外周面与屏蔽罩外侧面平齐；引弧环与屏蔽罩共同构成等电势面，从而能够均衡静触头内部电场。
Description
技术领域
本发明属于高压电气设备器件技术领域，具体涉及一种静触头及高压开关。
背景技术
随着电力工业的不断发展，六氟化硫气体绝缘全封闭配电装置（简称GIS）作为重要的电气设备在电力领域得到了广范应用，而高压开关作为GIS的重要组成部分，其性能对GIS具有重要的影响。
由于高压开关往往承载较大的电压和电流，断口位置处在分合闸过程中往往会有拉弧现象，为了避免电弧对触头造成较大的伤害，现有技术中的高压开关在断口位置处多设置有消弧结构。如公开号为CN106960755A的中国发明专利申请公开了一种触头***及使用该触头***的单极灭弧室和负荷开关，其中触头***包括静触头座、静触头座上设置有瓣状触指，瓣状触指的***设置有绝缘支架，绝缘支架上设置有消弧线圈，绝缘支架的一端固定有消弧盘。当动触头与静触头拉弧时，产生的电弧会跑到消弧盘上，然后电弧会流经消弧线圈，通过电磁感应原理，在绝缘支架内产生磁场，在洛伦兹力的作用下，该磁场会驱动电弧沿消弧盘作周向旋转运动，从而耗散电弧的能量，并在电流过零的短时间内熄灭电弧，从而避免电弧在静触头上燃烧而烧蚀触头，保证成功开断。这种开关的消弧盘在朝向动触头的一端设置有扩口结构，这种结构设计容易导致静触头内部电场分布不均，电场屏蔽效果较差，容易导致开关内部发生尖端放电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种静触头以解决现有技术中静触头内部电场分布不均的问题，还提供了一种高压开关以解决现有技术中高压开关的静触头内部电场分布不均的问题。
为实现上述目的，本发明的静触头的技术方案为：
一种静触头，包括：
静触头座；
导电触指，安装在静触头座上，具有供动触头***实现插合的插合孔；
引弧环，遮挡在导电触指的上方，其内孔用于与插合孔同轴以用于供动触杆穿过；
消弧线圈，围设在导电触指的外侧，一端与引弧环电连接，另一端与静触头座电连接，在动触头与静触头拉弧时，电流经过消弧线圈引至静触头座上，消弧线圈在其内部产生消弧磁场；
屏蔽罩，固定在静触头座上且套设在消弧线圈的外侧；
引弧环的外边缘圆角设置，屏蔽罩的上端伸向引弧环的下侧面，且引弧环的外周面与屏蔽罩外侧面平齐。
有益效果：引弧环的外边缘圆角设置，屏蔽罩的上端伸向引弧环的下侧面，且引弧环的外周面与屏蔽罩的内侧面平齐设置，这样，引弧环与屏蔽罩共同构成等电势面，从而能够均衡静触头内部电场。
进一步的，所述静触头座上固定有支撑结构，支撑结构处于消弧线圈和导电触指之间并将两者隔开，引弧环固定在支撑结构上。
有益效果：将消弧线圈与导电触指隔开的同时方便引弧环的固定。
进一步的，支撑结构为金属支撑，引弧环上设有沉孔并通过穿装在沉孔中的连接螺钉与支撑结构上端连接，支撑结构与引弧环在连接位置设置有绝缘结构。
有益效果：在支撑结构与引弧环之间设置绝缘结构实现引弧环与支撑结构之间的绝缘隔离，从而避免引弧环与静触头座通过支撑结构实现导电连接从而对消弧线圈造成短路。
进一步的，支撑结构为支撑筒。
有益效果：一方面方便消弧线圈的缠绕，另一方面支撑结构采用支撑筒，相比于间隔设置的支撑柱，整体性能较好，强度较高，使支撑结构在周向上对引弧环提供可靠的支撑。
进一步的，支撑筒的下部外侧面设有竖向延伸的长槽，长槽的下侧槽壁设有螺钉穿孔，支撑筒通过穿装在螺钉穿孔中的螺钉实现与静触头座的连接。
有益效果：在设置固定螺钉的前提下，长槽能够用来容纳螺钉，能够尽量减小静触头的径向尺寸。
进一步的，所述屏蔽罩的上端与引弧环之间夹设有环状绝缘件。
有益效果：方便屏蔽罩安装和制造，同时也方便引弧环的安装和制造。
进一步的，环状绝缘件包括径向延伸环、上轴向延伸环和下轴向延伸环，上、下轴向延伸环分别通过其圆周面与屏蔽罩的对应侧面定位配合，保证引弧环外周面与屏蔽罩外侧面同轴设置。
有益效果：屏蔽罩固定在静触头座上，支撑结构也固定在静触头座上，环状绝缘件能够使引弧环在径向上实现与屏蔽罩的定位，从而间接实现引弧环与支撑结构在径向上的定位，方便引弧环与支撑结构的固定。
进一步的，上、下轴向延伸环均处于径向延伸环的内侧。
有益效果：方便实现环状绝缘件分别与引弧环和屏蔽罩安装配合。
进一步的，环状绝缘件的截面形状为平置的T形。
有益效果：方便环状绝缘件的加工制造。
为实现上述目的，本发明的高压开关的技术方案为：
一种高压开关，包括动触头，还包括与动触头适配的静触头，其中，静触头包括：
静触头座；
导电触指，安装在静触头座上，具有供动触头***实现插合的插合孔；
引弧环，遮挡在导电触指的上方，其内孔用于与插合孔同轴以用于供动触杆穿过；
消弧线圈，围设在导电触指的外侧，一端与引弧环电连接，另一端与静触头座电连接，在动触头与静触头拉弧时，电流经过消弧线圈引至静触头座上，消弧线圈在其内部产生消弧磁场；
屏蔽罩，固定在静触头座上且套设在消弧线圈的外侧；
引弧环的外边缘圆角设置，屏蔽罩的上端伸向引弧环的下侧面，且引弧环的外周面与屏蔽罩外侧面平齐。
有益效果：引弧环的外边缘圆角设置，屏蔽罩的上端伸向引弧环的下侧面，且引弧环的外周面与屏蔽罩的内侧面平齐设置，这样，引弧环与屏蔽罩共同构成等电势面，从而能够均衡静触头内部电场。
进一步的，所述静触头座上固定有支撑结构，支撑结构处于消弧线圈和导电触指之间并将两者隔开，引弧环固定在支撑结构上。
有益效果：将消弧线圈与导电触指隔开的同时方便引弧环的固定。
进一步的，支撑结构为金属支撑，引弧环上设有沉孔并通过穿装在沉孔中的连接螺钉与支撑结构上端连接，支撑结构与引弧环在连接位置设置有绝缘结构。
有益效果：在支撑结构与引弧环之间设置绝缘结构实现引弧环与支撑结构之间的绝缘隔离，从而避免引弧环与静触头座通过支撑结构实现导电连接从而对消弧线圈造成短路。
进一步的，支撑结构为支撑筒。
有益效果：一方面方便消弧线圈的缠绕，另一方面支撑结构采用支撑筒，相比于间隔设置的支撑柱，整体性能较好，强度较高，使支撑结构在周向上对引弧环提供可靠的支撑。
进一步的，支撑筒的下部外侧面设有竖向延伸的长槽，长槽的下侧槽壁设有螺钉穿孔，支撑筒通过穿装在螺钉穿孔中的螺钉实现与静触头座的连接。
有益效果：在设置固定螺钉的前提下，长槽能够用来容纳螺钉，能够尽量减小静触头的径向尺寸。
进一步的，所述屏蔽罩的上端与引弧环之间夹设有环状绝缘件。
有益效果：方便屏蔽罩安装和制造，同时也方便引弧环的安装和制造。
进一步的，环状绝缘件包括径向延伸环、上轴向延伸环和下轴向延伸环，上、下轴向延伸环分别通过其圆周面与屏蔽罩的对应侧面定位配合，保证引弧环外周面与屏蔽罩外侧面同轴设置。
有益效果：屏蔽罩固定在静触头座上，支撑结构也固定在静触头座上，环状绝缘件能够使引弧环在径向上实现与屏蔽罩的定位，从而间接实现引弧环与支撑结构在径向上的定位，方便引弧环与支撑结构的固定。
进一步的，上、下轴向延伸环均处于径向延伸环的内侧。
有益效果：方便实现环状绝缘件分别与引弧环和屏蔽罩安装配合。
进一步的，环状绝缘件的截面形状为平置的T形。
有益效果：方便环状绝缘件的加工制造。
附图说明
图1为本发明中高压开关的结构示意图；
图2为图1中高压开关中的静触头的结构示意图；
图中：1-引弧环；2-第一绝缘环；3-瓣状触指；4-静触头座；5-抱紧弹簧；6-耐磨垫；7-屏蔽罩；8-固定螺钉；13-连接螺钉；15-绝缘套；16-第二绝缘环；17-支撑筒；18-环状绝缘件；19-消弧线圈；20-动触头；21-静触头；22-绝缘子；23-外壳；24-隔离接地开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的高压开关的具体实施例作进一步说明。
如图1所示，本发明的高压开关以三相气体绝缘金属封闭组合开关设备为例进行说明，当然，本发明的高压开关并不局限于本实施例所举例说明的开关，在其他实施方式中，也可以是一种直流高压开关。
本实施例的三相气体绝缘金属封闭组合开关设备如图1所示，包括外壳23和装配在外壳23中的隔离接地开关24，外壳中充有混合气体来作为绝缘和灭弧的介质，高压开关的外壳上连接有绝缘子22，高压开关包括动触头20和与动触头20适配的静触头21，其中，动触头20包括动触杆，当动触头20与静插头21处于插合状态，并且隔离接地开关处于隔离位置时，该高压开关处于隔离状态。
做出主要的改进所在的静触头，其具体结构如图2所示，静触头21包括静触头座4以及下端固定在静触头座4上的支撑结构，支撑结构为支撑筒17，支撑筒17为金属支撑，支撑筒17的上端绝缘固定有引弧环1。在支撑筒17的内侧设置有导电触指，导电触指由瓣状触指3围成，瓣状触指3安装在静触头座4上且在同一圆周上环绕设置，中间围成供动触杆***的插合孔，插合孔与引弧环1的内孔同轴设置，从而能够使动触头20上的动触杆***插合孔实现动触头20与静触头21的插合。
支撑筒17的外侧围设有消弧线圈19，消弧线圈19由漆包线和两端的压接端子组成，消弧线圈19的一端与引弧环1电连接，消弧线圈19的另一端通过支撑筒17与静触头座4电连接，从而使引弧环1、消弧线圈19、支撑筒17、静触头座4共同构成回路。当高压开关断电流时，动触头20移出静触头21，脱离与瓣形触指的接触，动触头20与静触头21之间的电弧有一部分会通过引弧环1移至消弧线圈19，然后电弧电流会在引弧环1、消弧线圈19、静触头座4之间形成导电回路，通过电磁感应原理，在消弧线圈19内产生磁场，在洛伦兹力的作用下，该磁场会驱动电弧发生高速旋转，使得引弧环1上的电弧快速熄灭，从而避免电弧在静触头21上燃烧而烧蚀触头，保证成功开断。
静触头座4上还固定有屏蔽罩7，屏蔽罩7设置在消弧线圈19的外侧，其上端伸向引弧环1的下侧面。引弧环1的外边缘圆角设置，并且引弧环1的外周面与屏蔽罩7的外侧面平齐，使引弧环1的外周面与屏蔽罩7的外侧面形成等势面，从而能够起到均衡静触头21内部电场的作用。
引弧环1固定在支撑筒17的上端并通过绝缘结构实现引弧环1与支撑筒17之间的绝缘隔离，本实施例中，绝缘结构为绝缘套15和第二绝缘环16，引弧环1上均布设置有八个沉孔，沉孔中穿装有连接螺钉13，沉孔中还设置有绝缘套15，用来实现引弧环1与连接螺钉13之间的绝缘隔离。引弧环1的下端面与支撑筒17的上端面之间夹设有第二绝缘环16，用来实现引弧环1与支撑筒17之间的绝缘隔离，穿装在沉孔中的连接螺钉13穿过第二绝缘环16实现引弧环1与支撑筒17的固定连接，本实施例中，引弧环为铜坞合金，能够耐高温且耐电弧烧蚀，支撑筒的材质为铝合金，不仅质量轻还具有较高的结构强度，其他实施例中，支撑筒的材质还可以为钛合金。
支撑筒17的下部通过八个固定螺钉8实现与静触头座4的固定连接，支撑筒17的下部外侧面设有竖向延伸的长槽，长槽的下侧槽壁设有螺钉穿孔，支撑筒17通过穿装在螺钉穿孔中的固定螺钉8实现与静触头座4的连接。这样在设置固定螺钉8的前提下，还能够尽量减小静触头21的径向尺寸。
瓣状触指3的外周上设置有抱紧弹簧5，不仅可以保证瓣状触指3与动触杆插合时具有足够的接触力，还能够将瓣状触指3的底端紧箍在静触头座4上。为了避免瓣状触指3与静触头座4之间发生摩擦，在瓣状触指3底部与静触头座4之间夹设有耐磨垫6，在瓣状触指3的顶端与引弧环1之间设置有第一绝缘环2，实现引弧环1与瓣状触指3顶端的绝缘隔离，本实施例中，瓣状触指的材质为铜，表面镀银，具有良好的导电性能，其他实施例中，瓣状触指的材质为铜，瓣状触指的顶端钎焊有耐烧蚀的铜坞触头。
屏蔽罩7的下部外周面上均布设置有四个圆孔，通过紧定螺钉将屏蔽罩7固定在静触头座4上。为了避免屏蔽罩7与引弧环1之间电连接而对由引弧环1、消弧线圈19、支撑筒17、静触头座4构成的回路形成短路，屏蔽罩7的上端与引弧环1之间设置有环状绝缘件18，通过环状绝缘件18实现屏蔽罩7与引弧环1之间的绝缘隔离。环状绝缘件18的截面形状为平置的T形，包括径向延伸环和处于径向延伸环面的内侧面的轴向延伸环，轴向延伸环包括位于径向延伸环以上的上轴向延伸环和位于径向延伸环以下的下轴向延伸环，上轴向延伸环通过其外周面与引弧环1的内周面定位配合，下轴向延伸环通过其外周面与屏蔽罩7的内侧面定位配合，从而保证引弧环1的外周面与屏蔽罩7外侧面同轴设置，使两者形成等势面，本实施例中，屏蔽罩的材质为铝合金，不仅质量轻还具有较高的结构强度，其他实施例中，屏蔽罩的材质还可以为钛合金。
本实施例中，第一绝缘环、第二绝缘环、耐磨垫、绝缘套的材质均为聚四氟乙烯。
本实施例中，静触头座上固定有支撑结构，支撑结构处于消弧线圈和导电触指之间并将两者隔开，引弧环固定在支撑结构上，其他实施例中，静触头座上还可以不设置支撑结构，此时，消弧线圈与导电触指间隔设置，且将引弧环通过绝缘螺钉固定在屏蔽罩上，此时，引弧环与静触头座之间绝缘隔离。
本实施例中，支撑结构为金属支撑，引弧环上设有沉孔并通过穿装在沉孔中的连接螺钉与支撑结构上端连接，支撑结构与引弧环在连接位置设置有绝缘结构，其他实施例中，支撑结构可以设置为绝缘支撑结构，此时将绝缘支撑结构的上端直接与引弧环固定连接、将绝缘支撑结构的下端直接与静触头座固定连接就能够避免引弧环与静触头座之间通过支撑结构电连接从而造成对消弧线圈的短路；或者，引弧环上设置有沉孔并通过穿装在沉孔中的连接螺钉与支撑结构上端连接，支撑结构下端设置沉孔并通过穿装在沉孔中的连接螺钉与静触头座连接，并且支撑结构下端与静触头座接触位置处设置绝缘环，实现支撑结构与静触头座之间的绝缘隔离，在支撑结构下端的沉孔中设置绝缘套，避免引弧环与静触头座之间通过支撑结构电连接从而造成对消弧线圈的短路。
本实施例中，支撑结构为支撑筒，其他实施例中，支撑结构还可以为沿周向间隔设置的多个支撑柱。本实施例中，屏蔽罩的上端与引弧环之间夹设有环状绝缘件，其他实施例中，在屏蔽罩的上端与引弧环之间也可以不设置环状绝缘件，而是直接固定连接，只要保证屏蔽罩的外侧面与引弧环的外周面平齐，并在屏蔽罩的下端与静触头座之间设置绝缘件，通过屏蔽罩与静触头座之间的绝缘隔离实现引弧环与静触头座之间的绝缘隔离即可。
本实施例中，环状绝缘件包括径向延伸环、上轴向延伸环和下轴向延伸环，上、下轴向延伸环分别通过其圆周面与屏蔽罩的对应侧面定位配合，保证引弧环外周面与屏蔽罩外侧面同轴设置，其他实施例中，环状绝缘件还可以仅为径向延伸环，通过径向延伸环实现引弧环与屏蔽罩之间的绝缘隔离。
本实施例中，上、下轴向延伸环均处于径向延伸环的内侧，其他实施例中，上、下轴向延伸环均处于径向延伸环的外侧，或者上轴向延伸环处于径向延伸环的内侧、下轴向延伸环处于径向延伸环的外侧，或者上轴向延伸环处于径向延伸环的外侧、下轴向延伸环处于径向延伸环的内侧。
本实施例中，环状绝缘件的截面形状为平置的T形，包括径向延伸环面和处于径向延伸环面内侧面的轴向延伸面，其他实施例中，环状绝缘件的截面形状还可以为H形，包括径向延伸环面、处于径向延伸环面内侧面的轴向延伸面、处于径向延伸环面外侧面的轴向延伸面；或者，上轴向延伸环与下轴向延伸环在径向上有错位，此时，引弧环下端的厚度与屏蔽罩上端的厚度不同，当上轴向延伸环的外圆周面与引弧环的内周面定位配合、下轴向延伸环的外圆周面与屏蔽罩的内侧面定位配合，此时，引弧环的外周面与屏蔽罩的外侧面同轴设置。
本实施例中，支撑筒的下部外侧面设有竖向延伸的长槽，长槽的下侧槽壁设有螺钉穿孔，支撑筒通过穿装在螺钉穿孔中的螺钉实现与静触头座的连接，其他实施例中，支撑筒的下部外侧面也可以不设置竖向延伸的长槽，而在支撑筒的下端设置连接法兰，用固定螺钉穿过连接法兰上的穿孔和静触头座上的穿孔从而实现支撑筒与静触头座的固定连接。
本实施例中，导电触指为瓣状触指，其他实施例中，导电触指也可以为弹簧触指；或者导电触指还可以为镶嵌有导电触指的筒状结构。
本实施例中，绝缘结构为第二绝缘套和第二绝缘环，其他实施例中，绝缘结构为绝缘螺钉和第二绝缘环，用绝缘螺钉实现屏蔽罩顶部与支撑筒上部的固定连接。
本实施例中，引弧环上均布设置有八个沉孔，其他实施例中，引弧环上设置有两个、三个、四个、或五个沉孔。
本实施例中，支撑筒的下部通过八个固定螺钉实现与静触头座的固定连接，其他实施例中，支撑筒的下部通过两个、三个、四个、或五个固定螺钉实现与静触头座的固定连接。
本实施例中，屏蔽罩的下部外周面上均布设置有四个圆孔，其他实施例中，屏蔽罩的下部外周面上均布设置有两个、三个、五个以上圆孔。
本发明的静触头的具体实施例，静触头的具体结构与高压开关中静触头的具体结构相同，不再赘述。
Claims (8)
1.一种静触头，其特征是，包括：
静触头座；
导电触指，安装在静触头座上，具有供动触头***实现插合的插合孔；
引弧环，遮挡在导电触指的上方，其内孔用于与插合孔同轴以用于供动触杆穿过；
消弧线圈，围设在导电触指的外侧，一端与引弧环电连接，另一端与静触头座电连接，在动触头与静触头拉弧时，电流经过消弧线圈引至静触头座上，消弧线圈在其内部产生消弧磁场；
屏蔽罩，固定在静触头座上且套设在消弧线圈的外侧；
引弧环的外边缘圆角设置，屏蔽罩的上端伸向引弧环的下侧面，且引弧环的外周面与屏蔽罩外侧面平齐；
所述屏蔽罩的上端与引弧环之间夹设有环状绝缘件；
环状绝缘件包括径向延伸环、上轴向延伸环和下轴向延伸环，上、下轴向延伸环分别通过其圆周面与屏蔽罩的对应侧面定位配合，保证引弧环外周面与屏蔽罩外侧面同轴设置。
2.根据权利要求1所述的静触头，其特征是，所述静触头座上固定有支撑结构，支撑结构处于消弧线圈和导电触指之间并将两者隔开，引弧环固定在支撑结构上。
3.根据权利要求2所述的静触头，其特征是，支撑结构为金属支撑，引弧环上设有沉孔并通过穿装在沉孔中的连接螺钉与支撑结构上端连接，支撑结构与引弧环在连接位置设置有绝缘结构。
4.根据权利要求3所述的静触头，其特征是，支撑结构为支撑筒。
5.根据权利要求4所述的静触头，其特征是，支撑筒的下部外侧面设有竖向延伸的长槽，长槽的下侧槽壁设有螺钉穿孔，支撑筒通过穿装在螺钉穿孔中的螺钉实现与静触头座的连接。
6.根据权利要求1所述的静触头，其特征是，上、下轴向延伸环均处于径向延伸环的内侧。
7.根据权利要求6所述的静触头，其特征是，环状绝缘件的截面形状为平置的T形。
8.一种高压开关，其特征是，包括动触头，还包括与动触头适配的权利要求1-7中任一项所述的静触头。
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