接地开关触头及具有其的直动插接式接地开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高压开关柜设备领域，具体而言，涉及一种接地开关触头及具有其的直动插接式接地开关。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，接地开关具备有短路关合的需要。接地开关合闸操作时，因系统中存在“预伏性短路故障”现象，要求接开关合闸过程能够承受关合短路负荷。根据标准GB1985-2004规定，具有短路电流关合能力的El级接地开关，不论电压等级如何应经受2次短路关合操作。对于额定电压40.5kV及以下具有短路关合电流能力的E2级接地开关，短路关合操作次数增加到5次。
[0003]现有技术中的直动插接式接地开关，其大电流的关合效果并不理想，很难实现接地短路关合的目的。目前改善接地开关关合操作能力的主要措施是通过提高关合速度来降低预击穿开距，预击穿开距为击穿发生时的触头开距，预击穿开距越大，燃弧时间越长，电弧能量越大，成功关合的可能性越低。但上述提高关合速度的方法要求接地开关需配置更高动力型操动机构。接地关合速度达到5m/s以上的速度范围时才实现短路关合的要求，这对仅具有一般操作功的直动插接式接地开关操动机构来讲是很难实现的。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的主要目的在于提供一种接地开关触头及具有其的直动插接式接地开关，以解决现有技术的直动插接式接地开关难以实现大电流关合的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种接地开关触头，包括:静端触头电极和动端触头电极，静端触头电极固定设置，动端触头电极沿静端触头电极的轴向可移动的设置，并具有与静端触头电极相互嵌套的导通位置以及与静端触头电极相互分离的断开位置，接地开关触头还包括磁控装置，磁控装置配置为动端触头电极由断开位置向导通位置切换产生预击穿电弧时，通过静端触头电极和动端触头电极的电流能够产生垂直于预击穿电弧的横向磁场或者平行于预击穿电弧的纵向磁场。
[0006]进一步地，磁控装置包括多个第一切槽和多个第二切槽，多个第一切槽设置在静端触头电极的侧壁上并用于改变电流方向，多个第二切槽设置在动端触头电极的侧壁上并用于改变电流方向。
[0007]进一步地，第一切槽包括第一螺旋槽，第一螺旋槽设置在静端触头电极的朝向动端触头电极的一端，第二切槽包括第二螺旋槽，第二螺旋槽设置在动端触头电极的朝向静端触头电极的一端。
[0008]进一步地，第一螺旋槽和第二螺旋槽具有相同的旋向。
[0009]进一步地，第一切槽还包括与第一螺旋槽对应的第一导流槽，第一导流槽设置在静端触头电极的侧壁上并沿静端触头电极的轴向延伸，第一螺旋槽的一端与第一导流槽的一端连接并且第一导流槽设置在第一螺旋槽远离动端触头电极的一端。
[0010]进一步地，第二切槽还包括与第二螺旋槽对应的第二导流槽，第二导流槽设置在动端触头电极的侧壁上并沿动端触头电极的轴向延伸，第二螺旋槽的一端与第二导流槽的一端连接并且第二导流槽设置在第二螺旋槽远离静端触头电极的一端。
[0011 ] 进一步地，第一螺旋槽和第二螺旋槽具有相同的螺旋升角。
[0012]进一步地，静端触头电极为静导电筒。
[0013]进一步地，多个第一切槽贯通静端触头电极的侧壁以将静端触头电极的侧壁上分割成多个第一导流体，动端触头电极还包括内筒，多个第二切槽贯通动端触头电极的侧壁以将动端触头电极的侧壁上分割成多个第二导流体。
[0014]根据本实用新型的另一方面，提供了一种直动插接式接地开关，包括接地开关触头，接地开关触头为上述的接地开关触头。
[0015]应用本实用新型的技术方案，在接地开关触头上设置有磁控装置，磁控装置配置为动端触头电极由断开位置向导通位置切换产生预击穿电弧时，通过静端触头电极和动端触头电极的电流产生垂直于预击穿电弧的横向磁场或者平行于预击穿电弧的纵向磁场。在动端触头电极和静端触头电极之间产生的横向磁场或纵向磁场，进而横向磁场或纵向磁场对接地开关关合时预击穿电弧产生者横向磁吹作用或纵向磁吹作用。其中横向磁吹作用能够使得预击穿电弧在触头表面快速圆周跑弧运动，减少了触头的集中烧蚀，避免大电流关合时因触头局部表面过热熔化而导致的触头熔焊，降低电弧能量，同时抑制电弧收缩，减小关合电动斥力。纵向磁吹作用能够抑制预击穿电弧收缩，降低预击穿电弧能量，减轻预击穿电弧对开关设备电弧烧蚀，进而提高接地开关对大电流的开合能力。磁控装置产生的横向磁场和纵向磁场均能够降低预击穿电弧能量，进而降低接地开关的关合速度要求，使接地开关更加容易实现大电流关合。因此本实用新型的技术方案能够有效的解决现有技术的直动插接式接地开关难以实现大电流关合的问题。
【附图说明】
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0017]图1示出了根据本实用新型的接地开关触头的实施例的结构示意图；
[0018]图2示出了图1的接地开关触头的静端触头电极的立体示意图；
[0019]图3示出了图2的静端触头电极的纵剖示意图；
[0020]图4示出了图1的接地开关触头的动端触头电极的立体示意图；
[0021]图5示出了图4的动端触头电极的纵剖示意图；
[0022]图6示出了图1的接地开关触头在工作状态下预击穿电弧产生时的电流流向及磁场控制示意图；
[0023]图7示出了图6的接地开关触头产生纵向磁场的原理示意图；
[0024]图8示出了根据本实用新型的直动插接式接地开关的实施例的结构示意图。
[0025]其中，上述附图包括以下附图标记:
[0026]10、静端触头电极；11、静导电筒；12、第一导流体；20、动端触头电极；21、内筒；22、第二导流体；30、磁控装置；31、第一切槽；311、第一螺旋槽；312、第一导流槽；32、第二切槽；321、第二螺旋槽；322、第二导流槽。
【具体实施方式】
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0028]在现有技术中，传统直动插接式接地开关的触头设计还缺乏对电极触头间隙的磁场对预击穿电弧影响的考虑，未能将磁场的磁吹作用成功应用到接地开关关合操作上，接地开关成功关合短路电流仍然存在困难。
[0029]本申请的发明人首次将磁场对电弧的磁吹效应应用到直插式接地开关中。通过磁场控制技术对预击穿电弧产生横向磁吹效应或纵向磁吹效应，降低预击穿电弧能量，减轻预击穿电弧对开关设备电弧烧蚀，进而提高接地开关对大电流的开合能力。
[0030]图1所示，本实施例的接地开关触头包括:静端触头电极10、动端触头电极20以及磁控装置。静端触头电极10固定设置，动端触头电极20沿静端触头电极10的轴向可移动的设置，并具有与静端触头电极10相互嵌套的导通位置以及与静端触头电极10相互分离的断开位置。接地开关触头还包括磁控装置30，磁控装置30配置为动端触头电极20由断开位置向导通位置切换产生预击穿电弧时，通过静端触头电极10和动端触头电极20的电流能够产生平行于预击穿电弧的纵向磁场。
[0031]应用本实施例的技术方案，在接地开关触头上设置有磁控装置30，磁控装置30配置为动端触头电极20由断开位置向导通位置切换产生预击穿电弧时，通过静端触头电极10和动端触头电极20的电流产生平行于预击穿电弧的纵向磁场。在动端触头电极20和静端触头电极10之间产生纵向磁场，纵向磁场对接地开关关合时预击穿电弧产生纵向磁吹作用。纵向磁吹作用能够抑制预击穿电弧收缩，降低预击穿电弧能量，减轻预击穿电弧对开关设备电弧烧蚀，进而提高接地开关对大电流的开合能力。因此本实用新型的技术方案能够有效的解决现有技术的直动插接式接地开关难以实现大电流关合的问题。
[0032]在图中未示出的实施方式中，磁控装置也可以在静端触头电极和动端触头电极之间产生垂直于预击穿电弧的横向磁场。横向磁场可以对预击穿电弧产生横向磁吹作用。横向磁吹作用能够使得预击穿电弧在触头表面快速圆周跑弧运动，减少了触头的集中烧蚀，避免大电流关合时因触头局部表面过热熔化而导致的触头熔焊，降低电弧能量，同时抑制电弧收缩，减小关合电动斥力。
[0033]在本实施例中，静端触头电极10和动端触头电极20的接触端均焊接有触头片。触头片采用耐烧蚀钨铜材料制成，能够部分抵挡静端触头电极10和动端触头电极20之间产生的预击穿电弧的烧蚀，进而提高接地开关对大电流关合的能力。
[0034]如图2至图5所示，在本实施例的技术方案中，磁控装置30包括多个第一切槽31和多个第二切槽32，多个第一切槽31设置在静端触头电极10的侧壁上并用于改变电流方向。多个第二切槽32设置在动端触头电极20的侧壁上并用于改变电流方向，多个第一切槽31和多个第二切槽32。第一切槽31和第二切槽32用来改变流经静端触头电极10和动端触头电极20的电流流向，进而使得电流产生横向分量和纵向分量。电流的横向分量相互作用在接地开关的触头间隙产生平行于预击穿电流的纵向磁场，进而对预击穿电流产生纵向磁吹效应。
[0035]如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，第一切槽31包括第一螺旋槽311，第一螺旋槽311设置在静端触头电极10的朝向动端触头电极20的一端，第二切槽32包括第二螺旋槽321，第二螺旋槽设置在动端触头电极的朝向静端触头电极的一端。
[0036]在接地开关关合过程中，静端触头电极10和动端触头电极20之间的距离越来越小，致使无法承受外加的电压时，静端触头电极10和动端触头电极20之间的间隙被击穿产生预击穿电弧，预击穿电弧流经静端触头电极1