帶有耦合電抗器的大功率開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種帶有耦合電抗器的大功率開關(guān)，包括由空心管狀主導(dǎo)體、內(nèi)外連接體、靜主觸頭和環(huán)狀動(dòng)主觸頭等組成的主導(dǎo)電回路，以及由具有滅弧功能的并聯(lián)開斷裝置與耦合電抗器組成的滅弧支路，滅弧支路與主導(dǎo)電回路并聯(lián)連接。耦合電抗器作為開關(guān)組成元件位于主導(dǎo)體內(nèi)部。耦合電抗器的互感效應(yīng)使整個(gè)滅弧回路呈現(xiàn)低阻抗，以便于電流轉(zhuǎn)移，并使電流均分流過并聯(lián)開斷裝置，減輕開斷裝置單個(gè)滅弧室的開斷壓力。這樣的開關(guān)結(jié)構(gòu)能夠在不增加單個(gè)滅弧室設(shè)計(jì)復(fù)雜程度和研發(fā)制造難度的基礎(chǔ)上，充分利用已有滅弧室產(chǎn)品的開斷能力來開斷更高數(shù)值的短路電流。
【專利說明】帶有耦合電抗器的大功率開關(guān)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本實(shí)用新型涉及電氣開關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及大功率開關(guān)的設(shè)計(jì)和制造。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，短路電流水平不斷增長，尤其是發(fā)電機(jī)出口處，短路電流可能很高，通過改進(jìn)滅弧室來提高開關(guān)的開斷能力存在很高的技術(shù)難度，并且需要較長的研發(fā)周期和較高的研發(fā)成本。另一種思路是利用現(xiàn)有的開斷技術(shù)和成熟的斷路器產(chǎn)品，通過多個(gè)斷路器并聯(lián)或?qū)⑾蘖餮b置與斷路器配合使用來完成開斷高數(shù)值短路電流的任務(wù)。
[0003]專利“基于緊耦合空心電抗器的并聯(lián)型斷路器”(CN101814402A)提出了一種耦合電抗器與斷路器相結(jié)合的技術(shù)方案，緊耦合電抗器的兩臂的電流輸入端在同側(cè)并且短接，兩臂電流輸出端分別與兩臺(tái)斷路器連接，斷路器的另一端短接后再接入系統(tǒng)，利用緊耦合電抗器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流和限流功能，提高了整體的開斷能力。
[0004]該技術(shù)方案的耦合電抗器和斷路器在接入系統(tǒng)后還要長期承載負(fù)荷電流，這對(duì)耦合電抗器和斷路器的耐熱能力與散熱水平都提出了較高的要求；另外，大功率開關(guān)在結(jié)構(gòu)、尺寸和布局等方面可能受到諸多限制，本實(shí)用新型根據(jù)開關(guān)設(shè)備的限制因素和實(shí)際需要提出了一種將該技術(shù)方案應(yīng)用于大功率開關(guān)的實(shí)施方法和布置方式。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶有耦合電抗器的大功率開關(guān)，通過在滅弧支路中整合耦合電抗器的方式，使開關(guān)具備開斷更高數(shù)值短路電流的能力。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所述的大功率開關(guān)包括空心管狀第一和第二主導(dǎo)體、第一和第二連接體、第一和第二靜主觸頭、動(dòng)主觸頭、由兩個(gè)滅弧室組成的并聯(lián)開斷裝置、稱合電抗器、環(huán)狀第一和第二絕緣體以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述第一主導(dǎo)體、第一連接體、第一靜主觸頭、動(dòng)主觸頭、第二靜主觸頭、第二連接體和第二主導(dǎo)體依次串聯(lián)連接組成開關(guān)的主導(dǎo)電回路；并聯(lián)開斷裝置和耦合電抗器串聯(lián)連接組成開關(guān)的滅弧支路，滅弧支路與主導(dǎo)電回路并聯(lián)連接。
[0007]所述并聯(lián)開斷裝置和耦合電抗器位于主導(dǎo)體內(nèi)部，并且與第一主導(dǎo)體同軸布置。
[0008]所述耦合電抗器內(nèi)外線圈的一側(cè)接頭與第一主導(dǎo)體連接，內(nèi)外線圈的另一側(cè)接頭分別與并聯(lián)開斷裝置的兩個(gè)滅弧室相連，兩個(gè)滅弧室的另一側(cè)短接后經(jīng)過第二內(nèi)、外連接體連接至第二主導(dǎo)體上。
[0009]所述并聯(lián)開斷裝置中的滅弧室采用真空滅弧室或者氣吹滅弧室，如果并聯(lián)開斷裝置采用真空滅弧室，則驅(qū)動(dòng)開斷裝置的操動(dòng)機(jī)構(gòu)選用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)或者具有選相功能的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0010]所述主導(dǎo)電回路的阻值小于滅弧支路的阻值。
[0011]所述第一和第二靜主觸頭與動(dòng)主觸頭一起構(gòu)成了主導(dǎo)電回路開關(guān)，此主導(dǎo)電回路開關(guān)具備一定的耐電弧燒蝕能力和熄滅電弧能力。
[0012]所述第一外連接體和第一內(nèi)連接體相連，第二外連接體和第二內(nèi)連接體相連；第一外連接體和第二外連接體通過第一絕緣體連接，第一內(nèi)連接體和第二內(nèi)連接體通過第二絕緣體連接；第一和第二外連接體、第一和第二內(nèi)連接體以及第一和第二絕緣體共同圍成空腔；所述第一和第二靜主觸頭以及動(dòng)主觸頭位于該空腔內(nèi)。
[0013]另一設(shè)計(jì)中，所述第一外連接體和第二外連接體通過第一絕緣體連接，第一外連接體又通過第二絕緣體和開斷裝置的滅弧室的靜側(cè)連接；所述第二外連接體直接和第二內(nèi)連接體相連，第二內(nèi)連接體的另一端與開斷裝置的滅弧室的動(dòng)側(cè)連接；開斷裝置的滅弧室的靜側(cè)之間還設(shè)置有中間絕緣體；開斷裝置前后兩側(cè)的第一和第二外連接體、第一和第二內(nèi)連接體、第一和第二絕緣體以及中間絕緣體共同圍成一個(gè)大的空腔，所述第一和第二靜主觸頭、動(dòng)主觸頭以及開斷裝置都位于該空腔內(nèi)。
[0014]所述耦合電抗器與開斷裝置相連的一端與主導(dǎo)體及內(nèi)連接體之間具有足夠的絕緣水平，它可以通過氣體間隙建立，也可通過絕緣體阻隔建立，即具備足夠的耐電壓能力而不會(huì)發(fā)生擊穿。
[0015]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0016]本實(shí)用新型所述的大功率開關(guān)由主導(dǎo)電回路與滅弧支路并聯(lián)而成，采用具有較大導(dǎo)流截面和散熱面積的主導(dǎo)體承載負(fù)荷電流，而耦合電抗器和并聯(lián)開斷裝置組成的滅弧支路僅在開斷短路電流的短暫時(shí)間內(nèi)通流，雖然短路電流很大，但是因?yàn)閺耐鞯介_斷僅有幾十毫秒，時(shí)間很短發(fā)熱有限，所以能降低對(duì)耦合電抗器和并聯(lián)開斷裝置耐熱水平的要求，有利于控制設(shè)計(jì)參數(shù)和降低開發(fā)成本。
[0017]本實(shí)用新型所述的大功率開關(guān)將耦合電抗器作為滅弧支路的一部分置于開關(guān)內(nèi)部,增加了整個(gè)開關(guān)的集成度。
[0018]若開斷裝置采用真空滅弧室并聯(lián)，可減少SF6氣體用量，有利于環(huán)保；再配以永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)滅弧室的選相分合閘，從而縮短燃弧時(shí)間，既有利于開斷又減少了電弧對(duì)觸頭的燒損，延長了開斷裝置的壽命。
[0019]本實(shí)用新型所述的大功率開關(guān)，在成熟開斷裝置的基礎(chǔ)上，采用耦合電抗器與并聯(lián)開斷裝置組成滅弧支路，可較快地、在花費(fèi)較少的條件下實(shí)現(xiàn)提高短路電流開斷能力的要求。本實(shí)用新型在采用成熟滅弧室和操動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，在可靠性指標(biāo)上有優(yōu)勢。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]其中:1、2分別為第一和第二主導(dǎo)體，3和3'分別為第一和第二靜主觸頭，4為動(dòng)主觸頭，5和5'為組成并聯(lián)開斷裝置的兩個(gè)滅弧室，6為內(nèi)外線圈繞向相反的耦合電抗器，7和7'分別為第一和第二絕緣體,8為操動(dòng)機(jī)構(gòu),9和10分別為第一和第二外連接體,9'和10'分別為第一和第二內(nèi)連接體,11為中間絕緣體。
【【具體實(shí)施方式】】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0025]請(qǐng)參閱圖1、圖2和圖3，本實(shí)用新型所述的帶限流器的大功率開關(guān)，包括前后兩段用于承載負(fù)荷電流的第一和第二主導(dǎo)體1、2、第一和第二靜主觸頭3、3'、動(dòng)主觸頭4、第一和第二外連接體9、10、第一和第二內(nèi)連接體9'、10'、由兩個(gè)滅弧室5、5'組成的并聯(lián)開斷裝置、耦合電抗器6、第一和第二絕緣體?、Τ以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)8。
[0026]所述第一主導(dǎo)體I和第二主導(dǎo)體2同軸布置。第一主導(dǎo)體1、第一外連接體9、第一靜主觸頭3、動(dòng)主觸頭4、第二靜主觸頭3'、第二外連接體10和第二主導(dǎo)體2依次連接形成主導(dǎo)電回路，用于在正常工作時(shí)導(dǎo)通負(fù)荷電流。
[0027]所述第一和第二靜主觸頭3、3'與動(dòng)主觸頭4 一起構(gòu)成了主導(dǎo)電回路開關(guān)，此主導(dǎo)電回路開關(guān)具備一定的耐電弧燒蝕能力和熄滅電弧能力。
[0028]第一實(shí)施例(即圖2)中，所述第一外連接體9和第一內(nèi)連接體9'相連，第二外連接體10和第二內(nèi)連接體10'相連；第一外連接體9和第二外連接體10通過第一絕緣體7連接，第一內(nèi)連接體V和第二內(nèi)連接體10'通過第二絕緣體W連接。第一和第二外連接體9、10、第一和第二內(nèi)連接體9'、10'以及第一和第二絕緣體7、7'共同圍成空腔，所述第一和第二靜主觸頭3、3'和動(dòng)主觸頭4位于該空腔內(nèi)。
[0029]當(dāng)由所述第一和第二外連接體9、9'、第一和第二內(nèi)連接體10、10'以及第一和第二絕緣體1、V共同圍成的空腔為密閉腔體時(shí)，其內(nèi)部充入絕緣氣體，如SF6。
[0030]第二實(shí)施例(即圖3)中，所述第一外連接體9和第二外連接體10通過第一絕緣體7連接，第一外連接體9又通過第二絕緣體7'和開斷裝置的滅弧室5、5'的靜側(cè)連接；第二外連接體10直接和第二內(nèi)連接體10'相連，第二內(nèi)連接體10'的另一端與開斷裝置的滅弧室5、5'的動(dòng)側(cè)連接；滅弧室5、5'的靜側(cè)之間還設(shè)置有中間絕緣體11。開斷裝置兩側(cè)的第一和第二外連接體9、10、第一和第二內(nèi)連接體9' AO1、第一和第二絕緣體7、7'以及中間絕緣體11共同圍成一個(gè)大的空腔，所述第一和第二靜主觸頭3、3'、動(dòng)主觸頭4以及開斷裝置都位于該空腔內(nèi)。該空腔為密閉空腔，內(nèi)部充入絕緣氣體，如SF6。
[0031]所述并聯(lián)開斷裝置和耦合電抗器6都位于第一和第二主導(dǎo)體1、2內(nèi)部，且與第一主導(dǎo)體I同軸布置。所述耦合電抗器6內(nèi)外線圈的左側(cè)接頭與第一主導(dǎo)體I連接，內(nèi)外線圈的右側(cè)接頭分別與并聯(lián)開斷裝置的兩個(gè)滅弧室5、5'相連，兩個(gè)滅弧室5、5'另一側(cè)短接后再經(jīng)過第二內(nèi)連接體10'和第二外連接體10連接至第二主導(dǎo)體2。并聯(lián)開斷裝置與耦合電抗器6串聯(lián)形成的滅弧支路用于開斷、關(guān)合負(fù)荷電流與短路電流。
[0032]所述動(dòng)主觸頭4和并聯(lián)開斷裝置可以由同一操動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，也可以分別由不同的操動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。開關(guān)正常通流狀態(tài)下，主導(dǎo)電回路和滅弧支路均導(dǎo)通，由于主導(dǎo)電回路的阻值小于滅弧支路的阻值，所以電流主要流經(jīng)主導(dǎo)電回路。開關(guān)開斷電流過程中，先由動(dòng)主觸頭4動(dòng)作分?jǐn)嘀鲗?dǎo)電回路，使電流轉(zhuǎn)移至滅弧支路上，由于電抗器6內(nèi)外線圈繞向相反，互感起到削弱作用，因此兩線圈支路的阻抗大為減小，整個(gè)滅弧回路的阻抗很低，電流可迅速完成轉(zhuǎn)移，此時(shí)并聯(lián)開斷裝置的兩個(gè)滅弧室5、5'各自流過開斷電流的一半。滅弧室5、5'在同一操動(dòng)機(jī)構(gòu)操作下同步開斷，若其中一個(gè)滅弧室先熄弧，則該支路斷流，此時(shí)電抗器的自耦合互感效應(yīng)消失，另一支路中的電抗器線圈可立即起到限流作用，將短路電流限制在輸入值的一半或其他允許值的范圍內(nèi)，保證另一支路中的滅弧室順利熄弧，從而完成短路電流的開斷。開關(guān)關(guān)合電流過程正好相反，并聯(lián)開斷裝置的兩個(gè)滅弧室5、5,的觸頭先閉合，使滅弧支路導(dǎo)通電流，隨后動(dòng)主觸頭4使主導(dǎo)電回路接通，電流轉(zhuǎn)移至電阻更小的主導(dǎo)電回路上。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有耦合電抗器的大功率開關(guān)，其特征在于:包括空心管狀第一和第二主導(dǎo)體(1、2)、第一和第二外連接體(9、10)、第一和第二內(nèi)連接體(9'、10')、第一和第二靜主觸頭(3、3')、動(dòng)主觸頭(4);由兩個(gè)滅弧室(5、5')組成的并聯(lián)的開斷裝置、耦合電抗器(6)、環(huán)狀第一和第二絕緣體(J、V )以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)(8);所述第一主導(dǎo)體(I)、第一外連接體(9)、第一靜主觸頭(3)、動(dòng)主觸頭(4)、第二靜主觸頭(3')、第二外連接體(10)和第二主導(dǎo)體(2)依次串聯(lián)連接組成開關(guān)的主導(dǎo)電回路；并聯(lián)的開斷裝置和耦合電抗器(6)串聯(lián)連接組成開關(guān)的滅弧支路，滅弧支路與主導(dǎo)電回路并聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述并聯(lián)的開斷裝置和耦合電抗器(6)位于第一和第二主導(dǎo)體(1、2)的內(nèi)部,且與第一主導(dǎo)體(I)同軸布置。
3.如權(quán)利要求1所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述耦合電抗器(6)內(nèi)外線圈的一側(cè)接頭與第一主導(dǎo)體(I)連接，內(nèi)外線圈的另一側(cè)接頭分別與并聯(lián)開斷裝置的兩個(gè)滅弧室(5、5')相連，兩個(gè)滅弧室的另一側(cè)短接后經(jīng)過第二內(nèi)連接體(10')和第二外連接體(10)連接至第二主導(dǎo)體(2)上。
4.如權(quán)利要求1所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述并聯(lián)開斷裝置中的滅弧室(5、5')采用真空滅弧室或者氣吹滅弧室。
5.如權(quán)利要求4所述的大功率開關(guān)，其特征在于:如果所述并聯(lián)開斷裝置采用真空滅弧室，則驅(qū)動(dòng)開斷裝置(5)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)選用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)或者具有選相功能的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述主導(dǎo)電回路的阻值小于滅弧支路的阻值。
7.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述第一外連接體(9)和第一內(nèi)連接體(9')相連，第二外連接體(10)和第二內(nèi)連接體(10')相連；第一外連接體(9)和第二外連接體(10)通過第一絕緣體(7)連接，第一內(nèi)連接體(9')和第二內(nèi)連接體(10')通過第二絕緣體(T )連接；第一和第二外連接體(9、10)、第一和第二內(nèi)連接體(9'、10')以及第一和第二絕緣體(7、7')共同圍成空腔；所述第一和第二靜主觸頭(3、3^ )和動(dòng)主觸頭(4)位于該空腔內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述第一外連接體(9)和第二外連接體(10)通過第一絕緣體(7)連接，第一外連接體(9)又通過第二絕緣體a')和開斷裝置的滅弧室(5、5')的靜側(cè)連接；所述第二外連接體(10)直接和第二內(nèi)連接體(10')相連，第二內(nèi)連接體(10')的另一端與開斷裝置的滅弧室(5、5')的動(dòng)側(cè)連接；開斷裝置前后兩側(cè)的第一和第二外連接體(9、10)、第一和第二內(nèi)連接體(9'、10')以及第一和第二絕緣體(7、7')共同圍成一個(gè)大的空腔，所述第一和第二靜主觸頭(3、3')、動(dòng)主觸頭(4)以及開斷裝置都位于該空腔內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的大功率開關(guān)，其特征在于:所述大功率開關(guān)進(jìn)一步包括有中間絕緣體(11)，所述中間絕緣體設(shè)置在開斷裝置的滅弧室(5、5')的靜側(cè)之間。
【文檔編號(hào)】H01H33/664GK204067167SQ201420521470
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】張文兵, 趙培, 馬占峰, 嚴(yán)旭 申請(qǐng)人:中國西電電氣股份有限公司