一种具有强灭弧能力的高绝缘六氟化硫断路器动触头结构的制作方法

本发明属于高电压与绝缘技术方向气体绝缘高压断路器，具体涉及一种具有强灭弧能力的高绝缘六氟化硫断路器动触头结构。

背景技术：

1、在全球能源结构调整的背景下，超、特高压输电技术具有重要的战略意义。超、特高压输变电工程的发展依赖于高电压与绝缘技术进步和电力设备的创新发展。六氟化硫断路器因其具有灭弧能力强、适应各种环境、寿命长等优势，被广泛应用于交流超、特高压输变电工程中。

2、六氟化硫断路器灭弧室的灭弧能力和绝缘可靠性直接影响断路器设备的运维检修周期，并直接影响该输变电系统的稳定运行及可靠控制。现有六氟化硫断路器动触头的结构设计有以下两方面主要问题：1.灭弧室弧触头的吹弧效率仅依赖于气室容量和弹簧或液压机构决定的分闸速度，具有可预见的上限，即断路器开断电流的能力受限；2.在多次开断电弧后，现有设计中弧触头附近的环氧树脂基绝缘因受电弧烧蚀而使整个断路器的开断能力下降，设备运行可靠性降低。

3、因此，为解决现有六氟化硫断路器动触头设计存在的上述两个主要问题，需要开发一种同时具有高绝缘可靠性和强灭弧能力的六氟化硫断路器用动触头。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有强灭弧能力的高绝缘六氟化硫断路器动触头结构。

2、本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

3、一种具有强灭弧能力的高绝缘六氟化硫断路器动触头结构，其特征在于：包括气道、弧触头、内导体、外壳、气室、主导体及固定单向气阀，所述外壳中心同轴设置所述主导体，所述主导体四周设置若干弧触头，所述主导体通过所述弧触头焊接若干所述内导体，所述外壳的前端位于相邻两个内导体之间设置所述气道，所述外壳的后端位于相邻两个内导体之间设置所述固定单向气阀，所述外壳内部空间形成气室。

4、而且，所述气道是在外壳浇注成型前用蜡质模具预埋在对应位置中，待外壳固化反应成型后将蜡质模具加热融化后取出而形成的，气道是以从气室到弧触头为正方向的特斯拉阀造型；弧触头由若干具有良好弹性和导电性的铜合金组成，每片铜合金片通过内导体与主导体连接；内导体为外壳浇注成型前预埋在对应位置中的导体片，待外壳固化反应成型后通过焊接的方式将两端分别与弧触头和主导体连接；外壳是以玻璃纤维和环氧树脂、树脂固化剂为原料，在模具中通过真空压力浸渍工艺和加热固化反应后制成的，固化反应前在对应位置预埋了内导体和气道蜡膜；气室为外壳与固定单向气阀组成的腔体，气室分别通过固定单向气阀7和气道抽取和排出来自动触头外部的六氟化硫气体；主导体与内导体焊接在一起，并利用树脂胶与外壳固定，另一侧通过绝缘拉杆与弹簧机构连接以获取动力，并与断路器中其他部件的高压导体部分连接组成断路器的主导电通路；所述气道、弧触头、内导体、外壳、气室及主导体组成动触头的运动部分，利用来自弹簧机构的动力执行分合闸命令，与静触头分离或接触；固定单向气阀保持静止状态，在合闸时阀门打开，在分闸时阀门关闭。

5、而且，合闸过程中，动触头的运动部分在弹簧机构作用下向静触头运动，在运动过程中固定单向气阀的阀门打开，将断路器中的六氟化硫气体吸入气室，根据特斯拉阀的单向导通性，六氟化硫气体不能从气道进入气室；静触头先与弧触头接触，经过内导体与主导体形成通路，继续经过极短的时间后，静触头与主导体直接接触完成合闸，合闸状态下电流通过静触头和主导体导通，弧触头和内导体中无电流。

6、而且，分闸过程中，动触头的运动部分在弹簧机构作用下远离静触头，在运动过程中固定单向气阀的阀门关闭，气室内储存的六氟化硫气体在固定单向气阀的挤压下通过气道加速吹向弧触头；静触头先与主导体分离，此时电流通过主导体-内导体-弧触头-静触头形成通路，随后静触头与弧触头分离并拉弧；静触头与弧触头继续快速远离，电弧在六氟化硫气体优异的灭弧性能和气道吹弧的共同作用下熄灭，使静触头与弧触头间的电流完全断开，完成分闸。

7、本发明的优点和有益效果为：

8、1、本发明具有强灭弧能力，六氟化硫断路器动触头的气道是以从气室到弧触头为正方向的特斯拉阀结构，特斯拉阀具有正向加速和反向阻塞的特性，在合闸过程中外部六氟化硫气体无法通过气道进入气室，在分闸过程中气室中的六氟化硫气体在固定单向气阀的挤压作用和特斯拉阀的加速作用下快速吹向弧触头，更快的六氟化硫气体流速提高分闸时的吹弧效率，达到更快速熄灭电弧的效果。

9、2、本发明具有高绝缘可靠性，六氟化硫断路器动触头的内导体在分闸时从静触头离开主导体到电弧熄灭的这段时间内作为电流通路的一部分，内导体中流过的电流与电弧电流幅值和相位均相同，内导体中流过的电流在弧触头附近空间内形成磁场，电弧中运动等离子体在洛伦兹力的作用下远离gfrp壳外表面，减少电弧烧蚀绝缘现象的发生，从而提高六氟化硫断路器动触头的绝缘可靠性。

技术特征：

1.一种具有强灭弧能力的高绝缘六氟化硫断路器动触头结构，其特征在于：包括气道(1)、弧触头(2)、内导体(3)、外壳(4)、气室(5)、主导体(6)及固定单向气阀(7)，所述外壳(4)中心同轴设置所述主导体(6)，所述主导体(6)四周设置若干弧触头(2)，所述主导体(6)通过所述弧触头(2)焊接若干所述内导体(3)，所述外壳(4)的前端位于相邻两个内导体之间设置所述气道(1)，所述外壳(4)的后端位于相邻两个内导体之间设置所述固定单向气阀(7)，所述外壳(4)内部空间形成气室(5)。

2.根据权利要求1所述的具有强灭弧能力的高绝缘六氟化硫断路器动触头结构，其特征在于：所述气道(1)是在外壳(4)浇注成型前用蜡质模具预埋在对应位置中，待外壳(4)固化反应成型后将蜡质模具加热融化后取出而形成的，气道(1)是以从气室(5)到弧触头(2)为正方向的特斯拉阀造型；弧触头(2)由若干具有良好弹性和导电性的铜合金组成，每片铜合金片通过内导体(3)与主导体(6)连接；内导体(3)为外壳(4)浇注成型前预埋在对应位置中的导体片，待外壳(4)固化反应成型后通过焊接的方式将两端分别与弧触头(2)和主导体(6)连接；外壳(4)是以玻璃纤维和环氧树脂、树脂固化剂为原料，在模具中通过真空压力浸渍工艺和加热固化反应后制成的，固化反应前在对应位置预埋了内导体(3)和气道蜡膜；气室(5)为外壳(4)与固定单向气阀(5)组成的腔体，气室(5)分别通过固定单向气阀(7)和气道(1)抽取和排出来自动触头外部的六氟化硫气体；主导体(6)与内导体(3)焊接在一起，并利用树脂胶与外壳(4)固定，另一侧通过绝缘拉杆与弹簧机构连接以获取动力，并与断路器中其他部件的高压导体部分连接组成断路器的主导电通路；所述气道(1)、弧触头(2)、内导体(3)、外壳(4)、气室(5)及主导体(6)组成动触头的运动部分，利用来自弹簧机构的动力执行分合闸命令，与静触头分离或接触；固定单向气阀保持静止状态，在合闸时阀门打开，在分闸时阀门关闭。

3.根据权利要求2所述的具有强灭弧能力的高绝缘六氟化硫断路器动触头结构，其特征在于：合闸过程中，动触头的运动部分在弹簧机构作用下向静触头运动，在运动过程中固定单向气阀的阀门打开，将断路器中的六氟化硫气体吸入气室，根据特斯拉阀的单向导通性，六氟化硫气体不能从气道进入气室；静触头先与弧触头接触，经过内导体与主导体形成通路，继续经过极短的时间后，静触头与主导体直接接触完成合闸，合闸状态下电流通过静触头和主导体导通，弧触头和内导体中无电流。

4.根据权利要求2所述的具有强灭弧能力的高绝缘六氟化硫断路器动触头结构，其特征在于：分闸过程中，动触头的运动部分在弹簧机构作用下远离静触头，在运动过程中固定单向气阀的阀门关闭，气室内储存的六氟化硫气体在固定单向气阀的挤压下通过气道加速吹向弧触头；静触头先与主导体分离，此时电流通过主导体-内导体-弧触头-静触头形成通路，随后静触头与弧触头分离并拉弧；静触头与弧触头继续快速远离，电弧在六氟化硫气体优异的灭弧性能和气道吹弧的共同作用下熄灭，使静触头与弧触头间的电流完全断开，完成分闸。

技术总结本发明涉及一种具有强灭弧能力的高绝缘六氟化硫断路器动触头结构，包括气道、弧触头、内导体、外壳、气室、主导体及固定单向气阀。本发明合闸过程中外部六氟化硫气体无法通过气道进入气室，在分闸过程中气室中的六氟化硫气体在固定单向气阀的挤压作用和特斯拉阀的加速作用下快速吹向弧触头，更快的六氟化硫气体流速提高分闸时的吹弧效率，达到更快速熄灭电弧的效果；动触头的内导体在分闸时内导体中流过的电流在弧触头附近空间内形成磁场，电弧中运动等离子体在洛伦兹力的作用下远离GFRP壳外表面，减少电弧烧蚀绝缘现象的发生，提高六氟化硫断路器动触头的绝缘可靠性。技术研发人员：王明洋,谢丹,殷震,王小朋,闫立东,黄志明,冯冰,刘宇浩,汤德宁,孙凤刚,任佳受保护的技术使用者：国网天津市电力公司高压分公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20