CN107293440B - 基于快速斥力开关的363kV断路器 - Google Patents
基于快速斥力开关的363kV断路器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于快速斥力开关的363kV断路器，其特征在于，它包括十二个斥力开关，其中，第一个斥力开关和第二个斥力开关为并联，第三斥力开关与第四斥力开关为并联，第五斥力开关与第六斥力开关为并联，第七斥力开关与第八斥力开关为并联，第九斥力开关与第十斥力开关为并联，第十一斥力开关与第十二斥力开关为并联，以上各个并联单元之间串联形成断路器。本发明通过以上设计可以解决传统断路器开断时间过长，冲击电流过大的问题，能够快速切断故障电流，降低故障电流对于线路中其他设备的热冲击和大电流冲击，降低线路中其他设备的要求及投资。
Description
技术领域
本发明涉及电气应用技术领域，具体涉及一种基于快速斥力开关的363kV断路器。
背景技术
随着电网发展，电网容量越来越大，短路电流超标严重，现有330kV电压等级断路器开断时间一般在50ms以上，无法快速开断短路电流，造成变压器等电网设备承受较长时间的短路冲击，影响设备安全。同时，因短路电流超标，变电站被迫采用母线分段运行方式，降低了供电可靠性。此外，因系统短路引起电压暂降，严重影响供电质量。
专利“一种基于永磁保持机构的快速开关”(CN201620362749.5)提出了一种结构简单、动作速度快、工作环节少、可靠性高的基于永磁保持的快速斥力开关，可以有效提高开关分闸速度，通过故障电流零点检测技术，缩短燃弧时间，减轻触头烧蚀，提高断路器开断能力，能够在5ms内完成开断过程。
本发明在此基础上提出了一种基于快速斥力开关的363kV断路器，可以解决传统断路器开断时间过长，冲击电流过大的问题，能够快速切断故障电流，降低故障电流对于线路中其他设备的热冲击和大电流冲击，降低线路中其他设备的要求及投资。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于快速斥力开关的363kV断路器，通过多个基于永磁保持机构的快速开关的串并联，利用其分闸速度快的特点，实现在第一个半波(10ms)内对短路电流的可靠开断。
为解决上述技术问题，本发明公开的一种基于快速斥力开关的363kV断路器，其特征在于，它包括十二个斥力开关，其中，第一个斥力开关的顶部母线引出端口连接第一引出套管，第一个斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆连接第二个斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆，第一个斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆连接第二个斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆；
第三斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆和第四斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆均连接第一个斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆，第三斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆与第四斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆连接；
第五斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆和第六斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆均连接第三斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆，第五斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆与第六斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆连接；
第七斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆和第八斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆均连接第五斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆，第七斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆与第八斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆连接；
第九斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆和第十斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆均连接第七斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆，第九斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆与第十斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆连接；
第十一斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆和第十二斥力开关的灭弧室静出线导电铜杆均连接第九斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆，第十一斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆与第十二斥力开关的灭弧室动出线导电铜杆连接，第十一斥力开关的顶部母线引出端口连接第二引出套管。
本发明通过以上设计可以解决传统断路器开断时间过长，冲击电流过大的问题，能够快速切断故障电流，降低故障电流对于线路中其他设备的热冲击和大电流冲击，降低线路中其他设备的要求及投资。
本发明提出一种基于快速斥力开关的363kV断路器，通过多个基于永磁保持机构的快速开关的串并联，利用其分闸速度快的特点，实现在第一个半波(10ms)内对短路电流的可靠开断。因此，本发明提出的363断路器开断可以实现在更短的时间内可靠开断短路电流，减小冲击短路电流。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中斥力开关的结构示意图；
其中，1—罐体、2—灭弧室静出线导电铜杆、3—灭弧室动出线导电铜杆、4—灭弧室静出线端、5—灭弧室、6—电容器、7—灭弧室动出线端、8—拉杆、9—绝缘台、10—斥力操作机构、11—顶部母线引出端口、12—盆式绝缘子、13—第一引出套管、14—第二引出套管、15—斥力开关、15.1—第一个斥力开关、15.2—第二个斥力开关、15.3—第三个斥力开关、15.4—第四个斥力开关、15.5—第五个斥力开关、15.6—第六个斥力开关、15.7—第七个斥力开关、15.8—第八个斥力开关、15.9—第九个斥力开关、15.10—第十个斥力开关、15.11—第十一个斥力开关、15.12—第十二个斥力开关。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明的基于快速斥力开关的363kV断路器，它包括十二个斥力开关15，其中，第一个斥力开关15.1的顶部母线引出端口11连接第一引出套管13，第一个斥力开关15.1的灭弧室静出线导电铜杆2连接第二个斥力开关15.2的灭弧室静出线导电铜杆2，第一个斥力开关15.1的灭弧室动出线导电铜杆3连接第二个斥力开关15.2的灭弧室动出线导电铜杆3；
第三斥力开关15.3的灭弧室静出线导电铜杆2和第四斥力开关15.4的灭弧室静出线导电铜杆2均连接第一个斥力开关15.1的灭弧室动出线导电铜杆3，第三斥力开关15.3的灭弧室动出线导电铜杆3与第四斥力开关15.4的灭弧室动出线导电铜杆3连接；
第五斥力开关15.5的灭弧室静出线导电铜杆2和第六斥力开关15.6的灭弧室静出线导电铜杆2均连接第三斥力开关15.3的灭弧室动出线导电铜杆3，第五斥力开关15.5的灭弧室动出线导电铜杆3与第六斥力开关15.6的灭弧室动出线导电铜杆3连接；
第七斥力开关15.7的灭弧室静出线导电铜杆2和第八斥力开关15.8的灭弧室静出线导电铜杆2均连接第五斥力开关15.5的灭弧室动出线导电铜杆3，第七斥力开关15.7的灭弧室动出线导电铜杆3与第八斥力开关15.8的灭弧室动出线导电铜杆3连接；
第九斥力开关15.9的灭弧室静出线导电铜杆2和第十斥力开关15.10的灭弧室静出线导电铜杆2均连接第七斥力开关15.7的灭弧室动出线导电铜杆3，第九斥力开关15.9的灭弧室动出线导电铜杆3与第十斥力开关15.10的灭弧室动出线导电铜杆3连接；
第十一斥力开关15.11的灭弧室静出线导电铜杆2和第十二斥力开关15.12的灭弧室静出线导电铜杆2均连接第九斥力开关15.9的灭弧室动出线导电铜杆3，第十一斥力开关15.11的灭弧室动出线导电铜杆3与第十二斥力开关15.12的灭弧室动出线导电铜杆3连接，第十一斥力开关15.11的顶部母线引出端口11连接第二引出套管14。所述第一引出套管13和第二引出套管14用于接入变电站母线。
上述技术方案中，每个斥力开关15均包括罐体1、灭弧室静出线导电铜杆2、灭弧室动出线导电铜杆3、灭弧室静出线端4、灭弧室5、电容器6、灭弧室动出线端7、拉杆8、绝缘台9、斥力操作机构10，其中，灭弧室5、拉杆8、绝缘台9、斥力操作机构10均设置在罐体1内，所述斥力操作机构10设置在罐体1的底端，斥力操作机构10的伸缩端连接绝缘台9的底端，绝缘台9的顶端连接拉杆8的一端，拉杆8的另一端连接灭弧室5的灭弧室动出线端7，灭弧室5的灭弧室动出线端7与灭弧室静出线端4之间设置有电容器6(电容器的容量为10nF，电压等级为95kV)，灭弧室动出线导电铜杆3连接灭弧室动出线端7，灭弧室静出线导电铜杆2连接灭弧室静出线端4。
上述技术方案中，所述电容器6有两个，两个电容器6并联在灭弧室动出线端7与灭弧室静出线端4之间。电容器6用于改善灭弧室杂散电容造成的各串联开关间的电压分布不均匀问题，均压电容值选取原则为灭弧室杂散电容值的10至20倍。
上述技术方案中，每个斥力开关15还包括顶部母线引出端口11，所述顶部母线引出端口11连接灭弧室静出线端4。所述罐体1充有压强为0.5MPa的六氟化硫绝缘气体。所述罐体1为500kV电压等级的GIS罐体，(GAS insulated SWITCHGEAR)是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称，GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。
上述技术方案中，由十二个斥力开关15组成的断路器满足510kV的相对地工频耐压水平。
上述技术方案中，所述灭弧室5的额定电压40.5kV、额定电流2500A、短路开断电流31.5A。
上述技术方案中，所述灭弧室静出线导电铜杆2、灭弧室动出线导电铜杆3均设置有盆式绝缘子12。
本发明中，并联的快速斥力开关罐体(如第一个斥力开关15.1和第二个斥力开关15.2为并联，第三斥力开关15.3与第四斥力开关15.4为并联，第五斥力开关15.5与第六斥力开关15.6为并联，第七斥力开关15.7与第八斥力开关15.8为并联，第九斥力开关15.9与第十斥力开关15.10为并联，第十一斥力开关15.11与第十二斥力开关15.12为并联)用于承担5000A额定电流及开断63kA短路电流。363kV断路器要求断口工频耐压为510kV，40.5kV灭弧室断口工频耐压水平为118kV，则将上述各个并联单元串联后的工频耐压水平为708kV，能满足363kV断路器断口工频耐压水平，且考虑了串联单元中有1台快速开关失效时也能满足363kV断路器断口绝缘水平。
当断路器进行分闸操作时，每一个快速斥力开关罐体中的快速开关操动机构接收到测控系统发出的分闸指令后，如图2所示，通过斥力操作机构10中产生电磁斥力，拉动绝缘拉杆向下运动，使灭弧室5内动触头与静触头分离，从而完成分闸过程。当断路器进行合闸操作时，每一个快速斥力开关罐体中的快速开关操动机构接收到测控系统发出的合闸指令后，通过斥力操作机构10产生电磁斥力，推动绝缘拉杆8向上运动，使灭弧室5内动触头与静触头接触，从而完成合闸过程。
本发明通过快速斥力开关串并联组成363kV断路器，可以提高363kV断路器的分闸速度与短路电流开断能力，解决传统断路器开断时间过长，冲击电流过大的问题，能够快速切断故障电流，降低故障电流对于线路中其他设备的热冲击和大电流冲击，降低线路中其他设备的要求及投资。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种基于快速斥力开关的363kV断路器，其特征在于，它包括十二个斥力开关(15)，其中，第一个斥力开关(15.1)的顶部母线引出端口(11)连接第一引出套管(13)，第一个斥力开关(15.1)的灭弧室静出线导电铜杆(2)连接第二个斥力开关(15.2)的灭弧室静出线导电铜杆(2)，第一个斥力开关(15.1)的灭弧室动出线导电铜杆(3)连接第二个斥力开关(15.2)的灭弧室动出线导电铜杆(3)；
第三斥力开关(15.3)的灭弧室静出线导电铜杆(2)和第四斥力开关(15.4)的灭弧室静出线导电铜杆(2)均连接第一个斥力开关(15.1)的灭弧室动出线导电铜杆(3)，第三斥力开关(15.3)的灭弧室动出线导电铜杆(3)与第四斥力开关(15.4)的灭弧室动出线导电铜杆(3)连接；
第五斥力开关(15.5)的灭弧室静出线导电铜杆(2)和第六斥力开关(15.6)的灭弧室静出线导电铜杆(2)均连接第三斥力开关(15.3)的灭弧室动出线导电铜杆(3)，第五斥力开关(15.5)的灭弧室动出线导电铜杆(3)与第六斥力开关(15.6)的灭弧室动出线导电铜杆(3)连接；
第七斥力开关(15.7)的灭弧室静出线导电铜杆(2)和第八斥力开关(15.8)的灭弧室静出线导电铜杆(2)均连接第五斥力开关(15.5)的灭弧室动出线导电铜杆(3)，第七斥力开关(15.7)的灭弧室动出线导电铜杆(3)与第八斥力开关(15.8)的灭弧室动出线导电铜杆(3)连接；
第九斥力开关(15.9)的灭弧室静出线导电铜杆(2)和第十斥力开关(15.10)的灭弧室静出线导电铜杆(2)均连接第七斥力开关(15.7)的灭弧室动出线导电铜杆(3)，第九斥力开关(15.9)的灭弧室动出线导电铜杆(3)与第十斥力开关(15.10)的灭弧室动出线导电铜杆(3)连接；
第十一斥力开关(15.11)的灭弧室静出线导电铜杆(2)和第十二斥力开关(15.12)的灭弧室静出线导电铜杆(2)均连接第九斥力开关(15.9)的灭弧室动出线导电铜杆(3)，第十一斥力开关(15.11)的灭弧室动出线导电铜杆(3)与第十二斥力开关(15.12)的灭弧室动出线导电铜杆(3)连接，第十一斥力开关(15.11)的顶部母线引出端口(11)连接第二引出套管(14)。
2.根据权利要求1所述的基于快速斥力开关的363kV断路器，其特征在于：每个斥力开关(15)均包括罐体(1)、灭弧室静出线导电铜杆(2)、灭弧室动出线导电铜杆(3)、灭弧室静出线端(4)、灭弧室(5)、电容器(6)、灭弧室动出线端(7)、拉杆(8)、绝缘台(9)、斥力操作机构(10)，其中，灭弧室(5)、拉杆(8)、绝缘台(9)、斥力操作机构(10)均设置在罐体(1)内，所述斥力操作机构(10)设置在罐体(1)的底端，斥力操作机构(10)的伸缩端连接绝缘台(9)的底端，绝缘台(9)的顶端连接拉杆(8)的一端，拉杆(8)的另一端连接灭弧室动出线端(7)，灭弧室动出线端(7)与灭弧室静出线端(4)之间设置有电容器(6)，灭弧室动出线导电铜杆(3)连接灭弧室动出线端(7)，灭弧室静出线导电铜杆(2)连接灭弧室静出线端(4)。
3.根据权利要求2所述的基于快速斥力开关的363kV断路器，其特征在于：每个斥力开关(15)还包括顶部母线引出端口(11)，所述顶部母线引出端口(11)连接灭弧室静出线端(4)。
4.根据权利要求2所述的基于快速斥力开关的363kV断路器，其特征在于：所述罐体(1)充有压强为0.5MPa的六氟化硫绝缘气体。
5.根据权利要求2所述的基于快速斥力开关的363kV断路器，其特征在于：所述罐体(1)为500kV电压等级的GIS罐体。
6.根据权利要求2所述的基于快速斥力开关的363kV断路器，其特征在于：由十二个斥力开关(15)组成的断路器满足510kV的相对地工频耐压水平。
7.根据权利要求2所述的基于快速斥力开关的363kV断路器，其特征在于：所述灭弧室(5)的额定电压40.5kV、额定电流2500A、短路开断电流31.5A。
8.根据权利要求2所述的基于快速斥力开关的363kV断路器，其特征在于：所述灭弧室静出线导电铜杆(2)、灭弧室动出线导电铜杆(3)均设置有盆式绝缘子(12)。
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