真空滅弧室、真空滅弧室觸頭及直流真空斷路器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及真空滅弧室、真空滅弧室觸頭及直流真空斷路器。
【背景技術(shù)】
[0002]基于柔性直流的多端直流輸電和直流電網(wǎng)技術(shù)是解決新能源并網(wǎng)和消納問題的有效技術(shù)手段之一，而高壓直流斷路器是構(gòu)建直流電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，對直流輸電系統(tǒng)和直流電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行有著極其重要的作用。但一直以來在高電壓、大電流條件下，如何解決直流電流無自然過零點(diǎn)而難以開斷，以及直流短路電流上升速度快，要求其數(shù)毫秒內(nèi)開斷的問題，困擾著國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界，因此被譽(yù)為電力技術(shù)領(lǐng)域的百年難題。
[0003]目前高壓直流斷路器的研究逐漸得到了研究人員和電力工程技術(shù)專家的重視，并得到了迅速發(fā)展。從近二十年的高壓直流斷路器發(fā)展史來看，高壓直流斷路器大體可分為三大類型:基于交流斷路器和震蕩回路的高壓直流斷路器;基于電力電子器件的全固態(tài)高壓直流斷路器;整合前兩者優(yōu)點(diǎn)的混合式高壓直流斷路器。各自特點(diǎn)如下:
1、基于交流斷路器和震蕩回路的高壓直流斷路器
直流電不存在電流自然過零點(diǎn)，滅弧困難。所以在中高壓領(lǐng)域，一般是通過常規(guī)交流斷路器加振蕩換流回路(能夠在開斷直流電流過程中自動形成高頻振蕩電流過零點(diǎn))的方式，以解決直流開斷時的滅弧問題。但交流斷路器的故障電流切除時間長達(dá)幾十毫秒，短路電流急劇增大并在絕大部分情況下超過了直流斷路器的極限分?jǐn)嚯娏?，?dǎo)致直流斷路器無法分?jǐn)喙收想娏鳎蛟斐善渌娏υO(shè)備的故障，造成事故進(jìn)一步擴(kuò)大化。目前此種直流斷路器已很難滿足中高壓直流輸配電網(wǎng)絡(luò)對斷路器的苛刻要求，只在某些特殊場合有應(yīng)用。
[0004]2、固態(tài)直流斷路器
20世紀(jì)70年代末，出現(xiàn)了以晶閘管(SCR)作為開關(guān)元件的直流斷路器，因其采用電力電子器件作為對電流的通、斷控制，故被稱為固態(tài)直流斷路器。20世紀(jì)80年代以來，隨著門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)、發(fā)射極關(guān)斷晶閘管(ΕΤ0)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、集成門極換流晶閘管(IGCT)、隔離柵場效應(yīng)晶體管(IGET)等全控器件的誕生，固態(tài)斷路器得到了極大的發(fā)展。
[0005]相對機(jī)械式直流斷路器，固態(tài)直流斷路器具有無觸頭、投切快速、無弧無聲響、開關(guān)時刻準(zhǔn)確可控、工作可靠性高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于直流輸配電網(wǎng)等速動性要求高的場合。但固態(tài)直流斷路器存在容易過壓過流、器件通態(tài)損耗高、冷卻系統(tǒng)笨重，以及一致性差和價格昂貴等不足之處，這在一定程度上制約了其工業(yè)化應(yīng)用。
[0006]3、混合式固態(tài)斷路器
混合式直流斷路器由電子回路和高速隔離開關(guān)構(gòu)成，他綜合了機(jī)械開關(guān)良好的靜態(tài)特性與電力電子器件良好的動態(tài)性能。混合式直流斷路器根據(jù)換流關(guān)斷原理的不同，可分為自然換流關(guān)斷型與強(qiáng)制換流關(guān)斷型兩種。自然換流關(guān)斷型混合式直流斷路器由于目前IGBT等全控型電力電子器件單管額定電壓、電流均有限，在高壓、大電流應(yīng)用場合下，解決多管串、并聯(lián)等一系列技術(shù)問題難度較大，因此，這種類型的直流斷路器多用于容量較小的場合。強(qiáng)制換流關(guān)斷型混合式直流斷路器的換流關(guān)斷原理類似于機(jī)械式直流斷路器，即也采用電感、電容串聯(lián)諧振回路產(chǎn)生諧振電流，從而制造電流過零點(diǎn)實(shí)現(xiàn)快速開斷與滅弧。這種類型的直流斷路器多用于容量較大的場合。
[0007]混合式直流斷路器綜合了機(jī)械式斷路器與固態(tài)斷路器的優(yōu)點(diǎn)，具有通態(tài)損耗小、開斷快速可控、無弧(微弧)無響聲、開關(guān)壽命長、可靠性高、無需專用冷卻設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，但同樣存在產(chǎn)品一致性差和價格昂貴等弊病，限制了其工業(yè)化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種真空滅弧室，以解決現(xiàn)有的直流斷路器無法分?jǐn)喙收现绷麟娏骱统杀咎叩膯栴}。同時，本發(fā)明還提供了一種真空滅弧室觸頭和直流真空斷路器。
[0009]本發(fā)明中采用的技術(shù)方案是:真空滅弧室，包括動觸頭和靜觸頭，所述動觸頭朝向靜觸頭的端面上或所述靜觸頭朝向動觸頭的端面上立設(shè)有滅弧柵片，所述滅弧柵片沿動觸頭或靜觸頭的觸頭徑向延伸并沿周向均布;所述直流真空斷路器還包括用于產(chǎn)生使電弧繞真空滅弧室的軸線旋轉(zhuǎn)的橫向磁場的磁場裝置。
[0010]所述動觸頭和靜觸頭為用于產(chǎn)生橫向磁場的螺旋槽型觸頭或杯狀觸頭，所述磁場裝置由所述螺旋槽型觸頭或杯狀觸頭形成。
[0011]所述磁場裝置還包括設(shè)置在真空滅弧室外部以在動、靜觸頭結(jié)合處產(chǎn)生橫向磁場的環(huán)形永磁體。
[0012]直流真空斷路器，包括真空滅弧室，真空滅弧室包括動觸頭和靜觸頭，所述動觸頭朝向靜觸頭的端面上或所述靜觸頭朝向動觸頭的端面上立設(shè)有滅弧柵片，所述滅弧柵片沿動觸頭或靜觸頭的觸頭徑向延伸并沿周向均布;所述直流真空斷路器還包括用于產(chǎn)生使電弧繞真空滅弧室的軸線旋轉(zhuǎn)的橫向磁場的磁場裝置。
[0013]所述動觸頭和靜觸頭為用于產(chǎn)生橫向磁場的螺旋槽型觸頭或杯狀觸頭，所述磁場裝置由所述螺旋槽型觸頭或杯狀觸頭形成。
[0014]所述磁場裝置還包括設(shè)置在真空滅弧室外部以在動、靜觸頭結(jié)合處產(chǎn)生橫向磁場的環(huán)形永磁體。
[0015]真空滅弧室觸頭，所述真空滅弧室觸頭為動觸頭或靜觸頭，所述動觸頭用于朝向靜觸頭的端面上或所述靜觸頭用于朝向動觸頭的端面上立設(shè)有滅弧柵片，所述滅弧柵片沿相應(yīng)的動觸頭或靜觸頭的觸頭徑向延伸并沿周向均布。
[0016]所述真空滅弧室觸頭為用于產(chǎn)生橫向磁場的螺旋槽型觸頭或杯狀觸頭。
[0017]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，動觸頭朝向靜觸頭的端面上或所述靜觸頭朝向動觸頭的端面上設(shè)有滅弧柵片，所述滅弧柵片沿周向均布，各滅弧柵片立設(shè)在動觸頭或靜觸頭上并沿徑向延伸;所述直流真空斷路器還包括用于產(chǎn)生使所述電弧沿真空滅弧室的軸線旋轉(zhuǎn)的橫向磁場的磁場裝置，分閘時，電弧運(yùn)動過程中在橫向磁場產(chǎn)生的磁吹力作用下被送入到滅弧柵片的間隔中，電弧在滅弧柵片的作用下被切割成若干個串聯(lián)的短弧，一方面電弧被拉長，另一方面在滅弧柵片表面會形成一連串的近極壓降，再加上電弧還會受到柵片的冷卻作用，此時維持燃弧的電弧電壓將會急劇上升，觸頭兩端的電壓不足以維持電弧燃弧后，電弧將熄滅不再重燃，觸頭間的絕緣特性得以迅速恢復(fù)，分閘完成