CN114420499A - 包括热量吸收模块的真空开关触头结构 - Google Patents

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张在秦
王闯
高青青
王倩
付钰伟
梁建锋
陈驰
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings

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Abstract

本发明公开了包括热量吸收模块的真空开关触头结构，包括触头片，触头片的底端连接有热量吸收模块，触头片的底端围绕热量吸收模块连接有触头基座，触头基座在远离触头片的一侧连接有导电杆。本发明的热量吸收模块可在燃弧过程中吸收电弧输送至触头的热量，减少能量在触头表面的集聚，大幅度减少了电弧对触头片表面的侵蚀破坏，提高了真空开关的短路电流开断成功率及使用寿命。本发明没有干扰触头片结构及触头基座磁场设计，保证了触头的电气性能及开断过程中所需的磁场要求。本发明触头结构简单、易于装配使用。

Description

包括热量吸收模块的真空开关触头结构
技术领域
本发明属于真空短路器技术领域，具体涉及一种包括热量吸收模块的真空开关触头结构。
背景技术
在为实现碳中和发展目标需要大幅提高可再生能源使用比例，建设大规模输配电网络是实现这一目标的基本支撑。真空开关是电力***中关键电力设备，目前已经广泛应用在中压***中，并向高电压***迅速发展。发展真空开关可减少SF6开关的使用，大幅度减少强温室效应气体SF6排放，助力碳中和目标实现。
在真空开断过程中，触头烧蚀现象会大幅度降低开断的成功率。该过程主要由以下三点造成：首先，触头烧蚀熔化造成触头表面的形貌破坏，不平整的触头表面在介质恢复阶段易造成电场集聚发生尖端放电；其次，熔融触头在燃弧过程中受到电弧冲击溅射金属液滴；还有，触头烧蚀伴随触头温度升高，产生大量金属蒸气。这些因素的共同作用，极大降低了开关的开断成功率。因此，避免触头烧蚀是保证真空开关成功率，提高真空开关使用的关键技术。
触头结构需要保持了触头片材料的综合电气性能要求，以及触头座的磁场拓扑结构。在此情况下，需要尽可能降低电弧对触头表面的侵蚀破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种包括热量吸收模块的真空开关触头结构，解决了目前大电流开断中电弧对触头片容易造成一定的烧蚀破坏，且开关的开断成功率不高的问题。
本发明所采用的技术方案是；
包括热量吸收模块的真空开关触头结构，包括触头片，触头片的底端连接有热量吸收模块，触头片的底端围绕热量吸收模块连接有触头基座，触头基座在远离触头片的一侧连接有导电杆；
在开关打开、电弧向所述触头片输送热量的情形下，能量吸收模块用于吸收至少一部分电弧热量，以便减少电弧热量在所述触头片的集聚。
本发明的特点还在于；
能量吸收模块位于触头基座的内侧，能量吸收模块被触头片和触头基座包围；能量吸收模块为整体式或组合式。
触头片为铜或铜铬合金或铜铋合金。
触头基座的厚度为3mm-20mm。
触头基座上按纵向磁场结构开槽或横向磁场结构开槽。
本发明的有益效果是：本发明一种包括热量吸收模块的真空开关触头结构，与现有触头相比，本发明触头结构保留了触头座外侧结构，通过动、静触头开槽结构的配合，可以在触头间隙产生纵向磁场或横向磁场。在保证触头座产生磁场的情况下，通过热量吸收模块使热量从触头片传递出来，减少热量在触头片的集聚，减少触头片表面的烧蚀。本发明包括热量吸收模块的真空开关触头结构的结构便捷，易进行大规模生产，易于装配，使用方式简单，具有一定的实用性。
附图说明
图1是本发明包括热量吸收模块的真空开关触头结构的结构示意图；
图2是本发明包括热量吸收模块的真空开关触头结构中在电弧作用下的热量输运示意图；
图3是本发明包括热量吸收模块的真空开关触头结构的导电路径的示意图。
图中：1.触头片，2.热量吸收模块，3.触头基座，4.导电杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明包括热量吸收模块的真空开关触头结构进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明包括热量吸收模块的真空开关触头结构，包括触头片1，焊接于背部内侧的热量吸收模块2，焊接于触头片背部外侧的触头基座3，焊接于触头基座另一端的导电杆4。
本发明包括热量吸收模块的真空开关触头结构中，触头片1的材料为铜铬合金、铜铋合金或其他，触头基座3及导电杆4材料为铜或铜基合金。
热量吸收模块2的材料不同于触头片1及触头基座3，优选比热容大、密度大、热导率大的材料，可以是金属单质，也可以是金属合金或非金属材料。
真空开关在开断过程中，触头需要传导热量及传导电流。本发明包括热量吸收模块的真空开关触头结构中，触头片1的端部同时承担传导热量及电流。在触头片1的背侧，导热路径与导电路径并不相同。接下来结合图2对路径进行分析。
如图2所示，在燃弧过程中，当电弧冲击触头片1时，向触头片1输送大量热量。同时，触头片1将接收的热量传导至背面的热量吸收模块2。热量吸收模块2温度迅速上升，减少了热量在触头片1表面的集聚。热量吸收模块2优选比热容大、密度大、热导率大的材料，在温度上升过程中吸收的热量多，对触头片1起到了散热效果，大幅度减少了触头片1的温升及侵蚀破坏。如图3所示，电流经导电杆4，触头基座3，触头片1流至对侧触头。在电流传导经过触头基座3时，可以通过触头基座上的开槽结构在触头间隙产生对应的纵向磁场或横向磁场。
如图2及图3所示，本发明包括热量吸收模块的真空开关触头结构，触头片1的背部焊接了热量吸收模块及触头基座。其中，内部的热量吸收模块2吸收热量，外侧的触头基座3传导电流，并通过开槽设计产生磁场。热量吸收模块2的材料比热容大、密度大、热导率大，可以吸收更多从触头片1传导的热量，减少热量在触头片1的集聚，降低触头片1温升，减少触头片1表面烧蚀。触头基座3的材料电导率大、电阻小，导通电流时发热小。
本发明包括热量吸收模块的真空开关触头结构，在保留触头座磁场开槽结构及不改变触头片材料情况下，热量吸收模块可在燃弧过程中吸收更多电弧热量，大幅度减少了电弧对触头片表面的侵蚀破坏，显著提高了真空开关的短路电流开断成功率及使用寿命，本发明没有干扰触头片结构及触头基座磁场设计，保证了触头的电气性能及开断过程中所需磁场要求。本发明触头结构简单、易于装配使用。

Claims (5)

1.包括热量吸收模块的真空开关触头结构，其特征在于，包括触头片(1)，所述触头片(1)的底端连接有热量吸收模块(2)，所述触头片(1)的底端围绕热量吸收模块(2)连接有触头基座(3)，所述触头基座(3)在远离触头片(1)的一侧连接有导电杆(4)；
在开关打开、电弧向所述触头片(1)输送热量的情形下，所述能量吸收模块(2)用于吸收至少一部分电弧热量，以便减少电弧热量在所述触头片(1)的集聚。
2.根据权利要求1所述的包括热量吸收模块的真空开关触头结构，其特征在于，所述能量吸收模块(2)位于触头基座(3)的内侧，所述能量吸收模块(2)被触头片(1)和触头基座(3)包围；所述能量吸收模块(2)为整体式或组合式。
3.根据权利要求1所述的包括热量吸收模块的真空开关触头结构，其特征在于，所述触头片(1)为铜或铜铬合金或铜铋合金。
4.根据权利要求1所述的包括热量吸收模块的真空开关触头结构，其特征在于，所述触头基座(3)的厚度为3mm-20mm。
5.根据权利要求1所述的包括热量吸收模块的真空开关触头结构，其特征在于，所述触头基座(3)上按纵向磁场结构开槽或横向磁场结构开槽。
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