【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高电压真空断路器，具体涉及一种功能分区的触头片及其应用的真空灭弧室。
技术介绍
1、随着电力系统的发展，真空断路器以及相关的真空开断技术设备在整个电力系统中的应用也得以快速的发展。真空灭弧室是真空断路器的核心部件，凭借其内部高真空的绝缘性能，在电路电源切断之后能够迅速熄灭电弧并抑制电流。触头材料因提供维持真空电弧的金属蒸气而直接决定其金属蒸气行为,是决定真空灭弧室性能的重要因素,它只有热传导率小,熔点和沸点高,机械强度和硬度大,才能保证极间耐压性能。
2、在高电压等级的真空断路器中仍采取目前广泛使用的铜铬触头材料技术路线。铜具有低的热电子发射能力，良好的导热、导电保证了良好的开断能力，铬的硬脆性保证了触头具有良好的耐压和抗熔焊性，并且在电流开断过程中铬和氧的亲和能力保证了在电流过零时具有大量的吸气能力有利于大电流的开断。
3、铬含量较高时，触头材料的硬度增大，耐压提高，但铬含量过高又影响触头的电导和散热性能，对开断不利。常用的合金中铬组元占比范围为10％～50％，研究表明30％铬含量的合金具有最大的开断能力，当铬含量大于50％时，继续提高铬含量会降低开断能力。高电压等级真空断路器在短路电流开断、高电压绝缘耐压和容性电流开断方面，对触头材料有着不同需求。
技术实现思路
1、针对高压真空断路器触头对于不同触头材料的电气特征需求，本专利技术提供一种功能分区的触头片及其应用的真空灭弧室，该触头片是一种具有功能分区材料新型触头片；触头表面的触头材料大于等
2、为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种具有功能分区的触头片，所述触头片材料分区数量大于等于2，材料分区从触头片中心到触头片边缘呈轴对称逐级变化；不同分区的触头材料的合金种类不同或者其合金组分比例不同；实现各个区域的触头材料在高电压真空灭弧室电气特性的不同功能需要的叠加和递进；不同区域的触头材料根据其电气特征进行选择；通过不同触头材料的组合设计提升触头片的短路电流开断、绝缘耐压和容性电流开断特性。
4、所述触头片材料分区数量为3时，包括触头边缘区域116、触头中心区域114和触头中部环形区域115；
5、所述触头边缘区域116采用cr组元占比范围为45％～70％的cucr合金材料，以提升触头的绝缘耐压；所述触头中心区域114采用cr组元占比范围为15％～40％的cucr合金材料，提高触头的阳极斑点临界电流，增加触头的短路电流开断能力；所述触头中部环形区域115采用cuw或者采用含有sb、te、fe、co或mo的合金材料，实现触头容性开断特性的提升。
6、触头片上不同触头材料区域直接的组合形式是触头边缘区域116内侧为底层支持结构，触头中心区域结构114和触头中部环形区域结构115焊接在底层支持结构之上；或是触头中心区域结构114底部带有直径更大的支持结构，触头边缘区域结构116和触头中部环形区域结构115均焊接在触头中心区域结构114底部的支持结构上；或是触头中部环形区域结构115带有支持焊接结构，触头边缘区域结构116和触头中心区域结构114均焊接在触头中部环形区域结构115带有的支持焊接结构之上；或是设计单独的触头片底部支持结构117，触头中心区域结构114、触头中部环形区域结构115、触头边缘区域结构116均焊接在单独的触头片底部支持结构117上。
7、一种具有功能分区的触头片的触头结构，包括静端触头结构201和动端触头结构202；所述静端触头结构201包括静端励磁触头座106和所述的功能分区的触头片作为静端触头片107，静端励磁触头座106环形柱端部一侧同轴连接静端触头片107；
8、所述动端触头结构202包括动端励磁触头座109和所述的功能分区的触头片作为动端触头片108和，动端励磁触头座109环形柱端部一侧同轴连接动端触头片108。
9、所述静端励磁触头座106和动端励磁触头座109为线圈式励磁触头座或者杯状开槽励磁触头座。
10、一种真空灭弧室，所述真空灭弧室包括所述的具有功能分区的触头片的触头结构，与静端励磁触头座106、动端励磁触头座109一侧中心平面分别同轴连接的静端导电杆103、动端导电杆110，焊接在静端导电杆103上的真空灭弧室静端盖板101，与真空灭弧室静端盖板101连接的静端绝缘壳体104，与静端绝缘壳体104连接的动端绝缘壳体111，置于灭弧室下侧焊接在动端导电杆110上的真空灭弧室动端盖板113，真空灭弧室内部从上至下分布的静端端部屏蔽罩102、中央屏蔽罩105以及动端端部屏蔽罩112。
11、与现有技术相比，本专利技术具有如下创新点及优势：
12、1)针对高压真空断路器触头对于不同触头材料的电气特征需求，提出了具有功能分区材料新型的触头片设计方案；触头表面的触头材料大于等于2种，触头边缘区域使用cr含量更高的触头材料，触头中心平面使用cr含量较低的触头材料，触头中部环形区域使用cuw或者其他成分的触头材料。
13、2)提出了触头片表层的触头材料组成的设计方案，通过不同触头材料的组合设计提升触头的短路电流开断、绝缘耐压和容性电流开断特性。
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1.一种功能分区的触头片，其特征在于：所述触头片材料分区数量大于等于2，材料分区从触头片中心到触头片边缘呈轴对称逐级变化；不同分区的触头材料的合金种类不同或者其合金组分比例不同；实现各个区域的触头材料在高电压真空灭弧室电气特性的不同功能需要的叠加和递进；不同区域的触头材料根据其电气特征进行选择；通过不同触头材料的组合设计提升触头片的短路电流开断、绝缘耐压和容性电流开断特性。
2.根据权利要求1所述的一种功能分区的触头片，其特征在于：所述触头片材料分区数量为3时，包括触头边缘区域(116)、触头中心区域(114)和触头中部环形区域(115)；
3.根据权利要求1和2所述的一种功能分区的触头片，其特征在于：触头片上不同触头材料区域直接的组合形式是触头边缘区域(116)内侧为底层支持结构，触头中心区域结构(114)和触头中部环形区域结构(115)焊接在底层支持结构之上；或是触头中心区域结构(114)底部带有直径更大的支持结构，触头边缘区域结构(116)和触头中部环形区域结构(115)均焊接在触头中心区域结构(114)底部的支持结构上；或是触头中部环形区域结构(1
4.一种具有功能分区的触头片的触头结构，其特征在于：包括静端触头结构(201)和动端触头结构(202)；
5.根据权利要求4所述的一种具有功能分区的触头片的触头结构，其特征在于：所述静端励磁触头座(106)和动端励磁触头座(109)为线圈式励磁触头座或者杯状开槽励磁触头座。
6.一种真空灭弧室，其特征在于：所述真空灭弧室包括权利要求4-5任一项所述的具有功能分区的触头片的触头结构，与静端励磁触头座(106)、动端励磁触头座(109)一侧中心平面分别同轴连接的静端导电杆(103)、动端导电杆(110)，焊接在静端导电杆(103)上的真空灭弧室静端盖板(101)，与真空灭弧室静端盖板(101)连接的静端绝缘壳体(104)，与静端绝缘壳体(104)连接的动端绝缘壳体(111)，置于灭弧室下侧焊接在动端导电杆(110)上的真空灭弧室动端盖板(113)，真空灭弧室内部从上至下分布的静端端部屏蔽罩(102)、中央屏蔽罩(105)以及动端端部屏蔽罩(112)。
...【技术特征摘要】
1.一种功能分区的触头片，其特征在于：所述触头片材料分区数量大于等于2，材料分区从触头片中心到触头片边缘呈轴对称逐级变化；不同分区的触头材料的合金种类不同或者其合金组分比例不同；实现各个区域的触头材料在高电压真空灭弧室电气特性的不同功能需要的叠加和递进；不同区域的触头材料根据其电气特征进行选择；通过不同触头材料的组合设计提升触头片的短路电流开断、绝缘耐压和容性电流开断特性。
2.根据权利要求1所述的一种功能分区的触头片，其特征在于：所述触头片材料分区数量为3时，包括触头边缘区域(116)、触头中心区域(114)和触头中部环形区域(115)；
3.根据权利要求1和2所述的一种功能分区的触头片，其特征在于：触头片上不同触头材料区域直接的组合形式是触头边缘区域(116)内侧为底层支持结构，触头中心区域结构(114)和触头中部环形区域结构(115)焊接在底层支持结构之上；或是触头中心区域结构(114)底部带有直径更大的支持结构，触头边缘区域结构(116)和触头中部环形区域结构(115)均焊接在触头中心区域结构(114)底部的支持结构上；或是触头中部环形区域结构(115)带有支持焊接结构，触头边缘区域结构(116)和触头中心区域结构(114)均焊接在触头中部环形区域结构(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：马慧，张一瑞，程豪，杨岳珩，耿英三，刘志远，王建华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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