[实用新型]真空灭弧室及采用该真空灭弧室的主回路结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及高压电器技术领域，特别是涉及一种用于控制和保护电力系统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主回路结构。

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系统的电器设备。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作机构的动作，控制两个触头间的闭合、分离，从而实现电路电流的关合和断开。

目前常用的真空断路器的结构如图1和图2所示。在图1和2中，高压真空断路器由四连杆组件1、分闸组件2、分闸簧组件3、合闸组件4、框架5及主回路组件10等部分组成。

而作为真空断路器的核心部件，目前常见的真空灭弧室的结构如图3所示。从图3可以看到，真空灭弧室的外壳由瓷壳6、固定在瓷壳6上的上端盖60和下端盖61组成。其中，上端盖60上有螺纹孔601，通过该螺纹孔601用螺钉可使得上端盖60与主回路结构中的上支架固定连接。在瓷壳6内设置有上导电杆62和下导电杆63。其中，上导电杆62的一端与上端盖60固定，另一端设有上触头620；下导电杆63的一端设有下触头630，另一端通过导向套64滑动穿过下端盖61的通孔。同时，下导电杆63上还设有波纹管65，下导电杆63通过波纹管65连接在下端盖61上。波纹管65具有可伸缩性，可以保证下触头630与下导电杆63运动时真空灭弧室内的密封性。下导电杆63伸出下端盖61的一端通过触头簧(图3未示出)与真空断路器的绝缘拉杆相连，并连接到断路器操作机构的四连杆上。此外，在上触头620与下触头630外还设有屏蔽罩66。

当该真空灭弧室应用于高压真空断路器中时，在操作机构进行合闸动作时，上触头620和下触头630接触，如图4所示，使断路器完成合闸；而当操作机构进行分闸动作时，上触头620和下触头630分开，如图5所示，使断路器完成分闸。在图4-5的示意图中，上、下触头的接触面是平面。

现有技术中高压真空断路器的主回路结构参见图6-7。在图6-7中，高压真空断路器的主回路结构包括上支架70和真空灭弧室71。真空灭弧室71包括瓷壳6、上导电杆62、上触头620、下触头630、下导电杆63、波纹管65、触头簧72。真空灭弧室71的上端盖固定在上出线上，上导电杆62及上触头620静止，下导电杆63及下触头630可运动，波纹管65设置在下导电杆63上。触头簧72位于下导电杆63的下端。在操作机构合闸力f1的作用下，下导电杆63及下触头630向上运动(朝向上触头620方向)，使下触头630与上触头620接触。在上触头620与下触头630闭合后，触头簧72被压缩为H1，产生超行程。至此，高压真空断路器合闸完毕。在高压断路器分闸时，先使触头簧72被压缩的超行程释放。此时，触头簧的长度变为H2。然后，在操作机构分闸力f2的作用下，下导电杆63及下触头630向下运动，波纹管65被压缩为L2。到分闸终了时，上触头620和下触头630产生开距L，上触头620与下触头630分开。至此，高压真空断路器分闸完毕。其中，开距L＝L1-L2，超行程H＝H2-H1。

经过对上述高压真空断路器分闸运动的分析研究表明，在高压真空断路器进行分闸动作时，先释放触头簧72的压缩量，带动四连杆和机构动作，而下触头630及下导电杆63仍处于静止状态。随后，在分闸力f2的作用下，下触头630和下导电杆63才向下运动，使下触头620与上触头630分开。下触头630刚分点的瞬时速度为零，并在刚分阶段会产生短时小间隙的位移。

当开断大电流时，由于电动力的存在，这种触头间的小间隙对触头表面的影响并不严重。但是当开断容性负载和感性负载的小电流时，这种短时的小间隙会使电弧产生的金属蒸汽呈高气压，从而使上触头620与下触头630的表面产生熔斑，在触头表面产生尖端，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。另外，现有技术中上触头620和下触头630的接触表面为平面，由于导电杆的导向偏移、导电杆和触头的变形等因素，易造成上下触头之间的接触倾斜或者偏移，接触点减少，触头表面产生熔化，在分闸时会拉出毛刺，可能引起重击穿。而高压真空断路器的这种重击穿，将会引起供电系统的过电压，从而造成电力设备的损坏。

发明内容