專利名稱：高壓真空斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)保護(hù)裝置，特別涉及一種高壓真空斷路器。
背景技術(shù)：
目前，在110千伏以上高壓、超高壓及大電流領(lǐng)域目前應(yīng)用最為廣 泛的六氟化硫(SF6)斷路器由于環(huán)保原因?qū)⒅饾u被限制使用，真空被認(rèn) 為是最可能代替六氟化硫的絕緣、滅弧介質(zhì)。但由于真空介質(zhì)的特殊性 質(zhì)，導(dǎo)致目前該真空開關(guān)模塊以及其它真空斷路器只適用于電壓為35千 伏以下的中低壓場(chǎng)合。
大連理工大學(xué)擁有的名稱為"一種光控模塊式高壓真空開關(guān)"的專 利，專利號(hào)01127930、授權(quán)公告號(hào)CN1185668C;該專利由光控真空開關(guān) 模塊串聯(lián)構(gòu)成高壓真空開關(guān)，每個(gè)模塊用真空滅弧室完成電流的接通與 分?jǐn)?，操?dòng)機(jī)構(gòu)直接與滅弧室相連，用電流感應(yīng)線圈從負(fù)載電流中取出 能量為蓄電池充電，由光電器件控制該蓄電池為操動(dòng)機(jī)構(gòu)供電，各模塊 通過光纖在低電位端同步控制。
其中光控真空開關(guān)模塊如圖2、圖3所示，當(dāng)高壓電流從模塊的左端 蓋引線6經(jīng)過真空滅弧室7、電流感應(yīng)線圈11到右端蓋引線8時(shí)，電流 感應(yīng)線圈11中感應(yīng)出二次電流，經(jīng)開關(guān)電源20為蓄電池22進(jìn)行浮充電， 并通過圖3所示的直流/直流變換器21升壓，使儲(chǔ)能電容器19保持充 電狀態(tài)，控制器12控制儲(chǔ)能電容器19放電，儲(chǔ)能電容器19與操動(dòng)機(jī)構(gòu) 10的勵(lì)磁線圈相接，操動(dòng)機(jī)構(gòu)10的輸出桿直接與真空滅弧室7的動(dòng)導(dǎo)電 桿相連，低電位端的控制信號(hào)經(jīng)輸入光纖16導(dǎo)入控制器12，經(jīng)控制器 12中的光電轉(zhuǎn)換元件變成電力電子開關(guān)器件的觸發(fā)信號(hào)，使儲(chǔ)能電容器中的電能釋放到操動(dòng)機(jī)構(gòu)10的勵(lì)磁線圈中，完成真空滅弧室7的操動(dòng)。 將真空開關(guān)模塊簡(jiǎn)單地串聯(lián)以提高真空開關(guān)的使用電壓等級(jí)，會(huì)存 在模塊間動(dòng)靜態(tài)電壓分布不均的問題，可能導(dǎo)致個(gè)別滅弧室承擔(dān)較高的 電壓，從而導(dǎo)致串聯(lián)的真空開關(guān)模塊在開斷時(shí)出現(xiàn)熄弧后多次重燃或重 擊穿現(xiàn)象，降低開斷成功概率。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種高壓真空斷路器，解決真空開關(guān)串聯(lián)運(yùn)行的動(dòng) 靜態(tài)均壓?jiǎn)栴}，提高真空開關(guān)串聯(lián)開斷的可靠性。
本實(shí)用新型的一種高壓真空斷路器，采用三相獨(dú)立結(jié)構(gòu)，每一相包 括串聯(lián)的真空開關(guān)模塊和電阻、電容器件，其特征在于
每一相由2 20個(gè)開關(guān)單元串聯(lián)組成，每個(gè)開關(guān)單元由所述真空開 關(guān)模塊和氧化鋅避雷器、阻容均壓組件并聯(lián)構(gòu)成；
所述阻容均壓組件由均壓電容、限流電阻和均壓電阻構(gòu)成，均壓電 容和限流電阻串聯(lián)后，再與均壓電阻并聯(lián)。
所述的高壓真空斷路器，其特征在于.-
所述真空開關(guān)模塊包括真空滅弧室、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、操作電源、控制器、 光纖接口；真空滅弧室內(nèi)的靜觸頭與一端引線電連接，動(dòng)觸頭與另一端 引線電連接，動(dòng)觸頭受操動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)與控制器電連接，控制 器通過光纖接口接收外部控制信號(hào)，控制操作電源驅(qū)動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，操作 電源為操動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制器提供電源。
所述的高壓真空斷路器，其特征在于-
所述真空開關(guān)模塊中，操作電源由電流感應(yīng)線圈、隔離開關(guān)、開關(guān)電源、蓄電池、直流/直流變換器、儲(chǔ)能電容器組成，電流感應(yīng)線圈輸 出經(jīng)隔離開關(guān)送入開關(guān)電源，經(jīng)開關(guān)電源整流后對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充電， 并通過直流/直流變換器升壓，對(duì)儲(chǔ)能電容器充電。
當(dāng)真空開關(guān)模塊真空滅弧室動(dòng)、靜觸頭處于閉合狀態(tài)時(shí)，操作電源 直接通過電流感應(yīng)線圈從高壓側(cè)母線取電能，經(jīng)過開關(guān)電源整流、濾波 和穩(wěn)壓后變?yōu)榈蛪褐绷髟唇o蓄電池充電，并經(jīng)直流/直流變換器逆變和 整流后給儲(chǔ)能電容器充電。
當(dāng)高壓真空斷路器動(dòng)作后，真空開關(guān)模塊真空滅弧室動(dòng)、靜觸頭暫 時(shí)處于分閘狀態(tài)或當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)間較短時(shí)，電流感應(yīng)線圈無法直接從電
網(wǎng)電流中取出能量，可以通過蓄電池繼續(xù)供電；但當(dāng)真空滅弧室動(dòng)、靜 觸頭處于分閘狀態(tài)較長(zhǎng)或當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)，就要采用基于電光變 換的隔離電源來保證可靠取能。
對(duì)于串聯(lián)真空開關(guān)模塊，由于元件電壓變化率參數(shù)dv/dt的差異以及 恢復(fù)時(shí)間的差異，導(dǎo)致開通與關(guān)斷過程中元件承受的電壓分配不均勻， 極端情況下可能支路電壓會(huì)全部加在一個(gè)真空開關(guān)模塊上，給真空開關(guān) 模塊并聯(lián)電容可以限制電壓變化率dv/dt,為了限制開關(guān)觸頭閉合過程中 電容通過元件放電影響電流變化率di/dt，再給電容串聯(lián)限流電阻，形成 RC阻容吸收均壓電路。
同時(shí)，給每個(gè)真空開關(guān)模塊并聯(lián)氧化鋅避雷器。這樣，在弧后介質(zhì) 恢復(fù)的過程中，某個(gè)真空開關(guān)模塊滅弧室承受恢復(fù)電壓過高時(shí)，與之并 聯(lián)的氧化鋅避雷器先動(dòng)作，限制真空開關(guān)模塊滅弧室觸頭間恢復(fù)電壓， 避免滅弧室重燃或重?fù)舸瑥亩?lián)的滅弧室共同完成分?jǐn)噙^程。相較 單純由電容器均壓的串聯(lián)運(yùn)行方式，在氧化鋅避雷器的輔助均壓作用下， 開斷過程更能減少真空開關(guān)模塊滅弧室重?fù)舸┑拇螖?shù)，提高串聯(lián)開斷能 力。本實(shí)用新型通過給每個(gè)真空開關(guān)模塊并聯(lián)均壓電阻、均壓電容和限 流電阻以及氧化鋅避雷器等元件，解決真空開關(guān)串聯(lián)運(yùn)行的動(dòng)靜態(tài)均壓 問題，能有效提高真空開關(guān)串聯(lián)開斷的可靠性。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例示意圖中，真空開關(guān)模塊l，氧化鋅避雷器2，均壓電容3，限流電阻4， 均壓電阻5。
圖2為構(gòu)成本實(shí)用新型的真空開關(guān)模塊結(jié)構(gòu)示意圖中，左端蓋引線6，真空滅弧室7，右端蓋引線8，電源變換單元
與蓄電池9，操動(dòng)機(jī)構(gòu)IO，電流感應(yīng)線圈ll,控制器12，絕緣外殼13，
光纖接口 14。
圖3為真空開關(guān)模塊的電氣連接示意圖中，操動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出桿的位置傳感器15，輸入光纖16，輸出光纖17， 隔離開關(guān)18，儲(chǔ)能電容器19，開關(guān)電源20，直流/直流變換器21，蓄 電池22，光電送能端口23，操作電源24。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，由兩個(gè)開關(guān)單元串聯(lián)組成，每個(gè) 開關(guān)單元由真空開關(guān)模塊1和氧化鋅避雷器2、阻容均壓組件并聯(lián)構(gòu)成； 阻容均壓組件由均壓電容3、限流電阻4和均壓電阻5構(gòu)成，均壓電容3 和限流電阻4串聯(lián)后，再與均壓電阻5并聯(lián)。
均壓電阻5起均壓作用；均壓電容3、限流電阻4串聯(lián)支路起串聯(lián)動(dòng) 態(tài)均壓作用，其中限流電阻4為了限制開關(guān)觸頭閉合過程中電容通過開 關(guān)觸頭的放電電流；同時(shí)均壓電阻5與均壓電容3、限流電阻4串聯(lián)支路 構(gòu)成回路，用來瀉放操作暫態(tài)過程中均壓電容3中存儲(chǔ)的電場(chǎng)能量。同時(shí)在每個(gè)真空開關(guān)模塊1的兩端并聯(lián)氧化鋅避雷器，合理選取避雷器殘 壓，限制斷路器斷口間恢復(fù)電壓幅值，從而減小重燃或重?fù)舸┑目赡苄浴?實(shí)現(xiàn)多個(gè)真空開關(guān)模塊1的可靠串聯(lián)運(yùn)行。
本實(shí)施例中，真空開關(guān)模塊l參數(shù)40.5kV-1250A-31.5kA，均壓電 容3的電容值為2nF;限流電阻4的電阻值為lkQ;氧化鋅避雷器2殘壓 40kV。兩個(gè)開關(guān)單元構(gòu)成一個(gè)72.5kV-1250A-31.5kA真空斷路器。
如圖2所示，本實(shí)用新型的真空開關(guān)模塊包括左端蓋引線6，真空滅 弧室7，右端蓋引線8，電源變換單元與蓄電池9，操動(dòng)機(jī)構(gòu)IO,電流感 應(yīng)線圈ll，控制器12，絕緣外殼13，光纖接口 14;其中，電源變換單 元與蓄電池9和電流感應(yīng)線圈ll構(gòu)成操作電源，真空滅弧室7內(nèi)的靜觸 頭電連接左端蓋引線6，動(dòng)觸頭電連接右端蓋引線8，動(dòng)觸頭受操動(dòng)機(jī)構(gòu) 10驅(qū)動(dòng)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)10與控制器12電連接，控制器12通過光纖接口 14 接收外部控制信號(hào)，控制操作電源驅(qū)動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)10，操作電源為操動(dòng)機(jī) 構(gòu)10、控制器12提供電源，上述各部件置于絕緣外殼13內(nèi)。
操動(dòng)機(jī)構(gòu)可以由永磁體和線圈構(gòu)成。
如圖3所示，真空開關(guān)模塊中，操作電源24由電流感應(yīng)線圈11、隔 離開關(guān)18、開關(guān)電源20、蓄電池22、直流/直流變換器21、儲(chǔ)能電容 器19組成，其中開關(guān)電源20、蓄電池22、直流/直流變換器21、儲(chǔ)能 電容器19共同組成圖2中的電源變換單元與蓄電池9;電流感應(yīng)線圈11 輸出經(jīng)隔離開關(guān)18送入開關(guān)電源20，經(jīng)開關(guān)電源20整流后對(duì)蓄電池22 進(jìn)行浮充電，并通過直流/直流變換器21升壓，對(duì)儲(chǔ)能電容器19充電。 在電流感應(yīng)線圈11和隔離開關(guān)18之間預(yù)留光電送能端口 23，在高壓真 空斷路器動(dòng)、靜觸頭長(zhǎng)期沒有電流通過的情況下，從光電送能端口23為 蓄電池22和儲(chǔ)能電容器19送能。
如圖2、圖3所示，當(dāng)真空開關(guān)模塊真空滅弧室動(dòng)、靜觸頭處于閉合狀態(tài)時(shí)，高壓電流從左端蓋引線6經(jīng)過真空滅弧室7、電流感應(yīng)線圈ll 到右端蓋引線8，電流感應(yīng)線圈11中感應(yīng)出二次電流，經(jīng)開關(guān)電源20為 蓄電池22進(jìn)行浮充電，并通過直流/直流變換器21升壓，使儲(chǔ)能電容 器19保持充電狀態(tài)，儲(chǔ)能電容器19通過控制器12控制與操動(dòng)機(jī)構(gòu)10 的勵(lì)磁線圈相接，操動(dòng)機(jī)構(gòu)10的輸出桿直接與真空滅弧室7的動(dòng)導(dǎo)電桿 相連，低電位端的控制信號(hào)經(jīng)輸入光纖16導(dǎo)入控制器12，經(jīng)控制器12 中的光電轉(zhuǎn)換元件變成電力電子開關(guān)器件的觸發(fā)信號(hào)，使儲(chǔ)能電容器19 中的電能釋放到操動(dòng)機(jī)構(gòu)10的勵(lì)磁線圈中，完成真空滅弧室7的操動(dòng)。
電流感應(yīng)線圈11采用環(huán)型鐵心結(jié)構(gòu)，感應(yīng)出的二次電流送入開關(guān)電 源20和蓄電池22，并依次連接成自具型電源。當(dāng)發(fā)生過載或短路使電流 感應(yīng)線圈11的輸出太高，并使蓄電池22的充電電壓超出預(yù)定范圍時(shí)， 控制器12將控制隔離開關(guān)18切斷電流感應(yīng)線圈11到開關(guān)電源20的通 路。隔離開關(guān)18采用工業(yè)級(jí)繼電器。
控制器12由通用工業(yè)級(jí)元器件組成，包括光電轉(zhuǎn)換元件、電力電子 開關(guān)元件、邏輯元件和受邏輯元件控制的為操動(dòng)機(jī)構(gòu)IO線圈電流換向的 繼電器等。操動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出桿的位置傳感器15信號(hào)送入控制器12，通過其 中的邏輯器件決定操動(dòng)機(jī)構(gòu)10勵(lì)磁線圈中的電流方向；蓄電池22的電 壓狀態(tài)經(jīng)光電變換元件傳入輸出光纖17供整機(jī)監(jiān)控；絕緣外殼13用于 保證滅弧室處于分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)的斷口外絕緣。
權(quán)利要求1. 一種高壓真空斷路器，采用三相獨(dú)立結(jié)構(gòu)，每一相包括串聯(lián)的真空開關(guān)模塊和電阻、電容器件，其特征在于每一相由2～20個(gè)開關(guān)單元串聯(lián)組成，每個(gè)開關(guān)單元由所述真空開關(guān)模塊和氧化鋅避雷器、阻容均壓組件并聯(lián)構(gòu)成；所述阻容均壓組件由均壓電容、限流電阻和均壓電阻構(gòu)成，均壓電容和限流電阻串聯(lián)后，再與均壓電阻并聯(lián)。
2. 如權(quán)利要求1所述的高壓真空斷路器，其特征在于-所述真空開關(guān)模塊包括真空滅弧室、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、操作電源、控制器、光纖接口；真空滅弧室內(nèi)的靜觸頭與一端引線電連接，動(dòng)觸頭與另一端 引線電連接，動(dòng)觸頭受操動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)與控制器電連接，控制 器通過光纖接口接收外部控制信號(hào)，控制操作電源驅(qū)動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，操作 電源為操動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制器提供電源。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的高壓真空斷路器，其特征在于 所述真空開關(guān)模塊中，操作電源由電流感應(yīng)線圈、隔離開關(guān)、開關(guān)電源、蓄電池、直流/直流變換器、儲(chǔ)能電容器組成，電流感應(yīng)線圈輸 出經(jīng)隔離開關(guān)送入開關(guān)電源，經(jīng)開關(guān)電源整流后對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充電， 并通過直流/直流變換器升壓，對(duì)儲(chǔ)能電容器充電。
專利摘要高壓真空斷路器，屬于電力系統(tǒng)保護(hù)裝置，解決真空開關(guān)串聯(lián)運(yùn)行的動(dòng)靜態(tài)均壓?jiǎn)栴}，提高真空開關(guān)串聯(lián)開斷的可靠性。本實(shí)用新型采用三相獨(dú)立結(jié)構(gòu)，每一相由2～20個(gè)開關(guān)單元串聯(lián)組成，每個(gè)開關(guān)單元由所述真空開關(guān)模塊和氧化鋅避雷器、阻容均壓組件并聯(lián)構(gòu)成；阻容均壓組件由均壓電容、限流電阻和均壓電阻構(gòu)成，均壓電容和限流電阻串聯(lián)后，再與均壓電阻并聯(lián)。本實(shí)用新型通過給每個(gè)真空開關(guān)模塊并聯(lián)均壓電阻、均壓電容和限流電阻以及氧化鋅避雷器等元件，解決真空開關(guān)串聯(lián)運(yùn)行的動(dòng)靜態(tài)均壓?jiǎn)栴}，能有效提高真空開關(guān)串聯(lián)開斷的可靠性。
文檔編號(hào)H01H33/66GK201266573SQ20082019138
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者何俊佳, 飛 劉, 垣 潘, 召 袁, 純 趙, 陳軒恕 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)武漢高壓研究院;華中科技大學(xué)