專利名稱：多斷口高壓真空斷路器的動態(tài)均壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于真空斷路器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多斷口高壓真空斷路器的動態(tài)均壓裝置。
背景技術(shù)：
斷路器是電力系統(tǒng)中重要的控制和保護設(shè)備，真空和SF6是斷路器中廣泛使用的兩種性能優(yōu)異的絕緣和滅弧介質(zhì)。真空斷路器具有維護少、適合頻繁操作、無爆炸危險、無低溫氣體液化問題、環(huán)境友好等優(yōu)點，目前在我國電力系統(tǒng)40. 5 kV及以下電壓等級中得到廣泛應(yīng)用。SF6氣體具有優(yōu)異的熱化學(xué)性能和極強的負(fù)電性，其絕緣和滅弧性能更適合高電壓等級的要求，目前在我國72. 5^1000 kV電壓等級的斷路器中占主導(dǎo)地位。然而，SF6氣體經(jīng)電弧高溫分解后可產(chǎn)生劇毒的分解物；而且，SF6氣體是一種溫室效應(yīng)氣體，其地球溫暖化系數(shù)是CO2的23900倍，而且SF6氣體在大氣中壽命長達(dá)3200年。1997年，日本京都會議 《聯(lián)合國氣候變化框架公約京都議定書》明確指出，SF6氣體為六種溫室效應(yīng)氣體之一，規(guī)定從2008年開始限制SF6氣體的排放。因此，研究可替代SF6斷路器的環(huán)保型高壓斷路器日益緊迫，更高電壓等級真空斷路器的研究成為國內(nèi)外高壓開關(guān)領(lǐng)域的重要研究方向之一。發(fā)展高電壓等級真空斷路器有兩種途徑①發(fā)展高電壓等級單斷口真空斷路器。 由于真空間隙的介質(zhì)強度飽和特性，導(dǎo)致高電壓等級單斷口真空斷路器的發(fā)展較為緩慢。 20世紀(jì)90年代，國外已有額定電壓140 kV、分?jǐn)嚯娏?0 kA的單斷口真空斷路器報道；2010 年6月，西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司試制開發(fā)的ZW □ -126/T2000-40型戶外高壓真空斷路器通過了型式試驗，但目前尚無工程應(yīng)用。②發(fā)展多斷口真空斷路器。多斷口串聯(lián)技術(shù)將多個真空短間隙串聯(lián)，充分利用真空短間隙的優(yōu)良耐壓特性，從而獲得更高的耐壓性能。20世紀(jì)80年代美國和日本已成功開發(fā)了額定電壓168 kV、分?jǐn)嚯娏?0 kA、滅弧室外部采用SF6絕緣的雙斷口真空斷路器。20世紀(jì)90年代我國也研制出額定電壓126 kV、分?jǐn)嚯娏?1. 5 kA，滅弧室外部采用SF6絕緣的雙斷口真空斷路器樣機。2010年國際大電網(wǎng)會議高電壓真空開關(guān)設(shè)備工作組會議上，大連理工大學(xué)報道了一種額定電壓126 kV，2個滅弧室背靠背“V”型串聯(lián)結(jié)構(gòu)的真空斷路器。綜上所述，利用多斷口串聯(lián)技術(shù)，開發(fā)更高電壓等級的高壓、超高壓、甚至特高壓真空斷路器成為可能，高電壓等級多斷口真空斷路器已成為當(dāng)前研究的熱點之一。多斷口真空斷路器的雜散電容會導(dǎo)致斷口電壓分配不均勻，不均勻程度與各斷口的布置方式密切相關(guān)，這將影響滅弧室內(nèi)部電場分布。而且，多斷口真空斷路器在開斷電流時，各斷口燃弧特性的差異會導(dǎo)致弧后殘余粒子擴散特性的不同，進而導(dǎo)致弧后等效阻抗不同，最終引起各斷口瞬態(tài)恢復(fù)電壓分配不均勻。有研究表明在雙斷口和三斷口結(jié)構(gòu)真空斷路器中，高壓端斷口承擔(dān)的電壓可達(dá)總電壓的60%，甚至更高。斷口間電壓分配不均勻，通常是承擔(dān)瞬態(tài)恢復(fù)電壓高的斷口易發(fā)生重燃，進而導(dǎo)致整個多斷口斷路器的重燃，這對多斷口真空斷路器的開斷極為不利，必須采取合適的均壓措施以提高各斷口電壓分配的均勻性。[0005]均壓電容在多斷口 SF6斷路器中已有多年的應(yīng)用經(jīng)驗。但是，由于真空斷路器與 SF6斷路器在電弧特性和弧后介質(zhì)強度恢復(fù)特性上的顯著差異，現(xiàn)有的均壓電容應(yīng)用經(jīng)驗不能直接用于多斷口真空斷路器。有研究結(jié)果表明雙斷口真空斷路器的開斷能力并非隨著均壓電容值的增大單調(diào)增大；當(dāng)兩個斷口的燃弧特性存在明顯差異時，過大的均壓電容可能會對雙斷口真空斷路器的開斷能力產(chǎn)生負(fù)面影響。分析認(rèn)為，對多斷口真空斷路器而言，當(dāng)有斷口發(fā)生重燃時，與之并聯(lián)的均壓電容會對其放電，形成一暫態(tài)放電電流即重燃電流，均壓電容的存在會增大該暫態(tài)電流幅值和衰減時間，未重燃斷口承擔(dān)總瞬態(tài)恢復(fù)電壓的時間變長，降低了多斷口真空斷路器的開斷能力。此外，在非同期性導(dǎo)致各斷口的動靜觸頭不在同一電流過零點分離時，或有斷口發(fā)生重燃時，過零前分離斷口或未重燃斷口將承擔(dān)總瞬態(tài)恢復(fù)電壓，可能導(dǎo)致重燃；過零后分離斷口或重燃斷口將面臨過高的工頻恢復(fù)電壓，可能對斷口外絕緣造成威脅，因此，有必要采取相關(guān)措施。

實用新型內(nèi)容針對上述多斷口高壓真空斷路器存在的問題，本實用新型提供一種多斷口高壓真空斷路器動態(tài)均壓裝置，解決多個真空滅弧室串聯(lián)運行時的均壓問題，同時提高多斷口真空斷路器的開斷能力，提高其運行可靠性。為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種多斷口高壓真空斷路器的動態(tài)均壓裝置，所述多斷口高壓真空斷路器的三相中，每相包括2個或以上串聯(lián)的真空滅弧室；為每個真空滅弧室分別并聯(lián)設(shè)置一套動態(tài)均壓組件，每套動態(tài)均壓組件由均壓電容支路和氧化鋅避雷器構(gòu)成，均壓電容支路與氧化鋅避雷器并聯(lián)；所述均壓電容支路包括均壓電容和限流電阻，均壓電容和限流電阻之間串聯(lián)。而且，所述多斷口高壓真空斷路器為三斷口 126 kV真空斷路器或六斷口 252 kV 真空斷路器，每相采用40. 5 kV真空滅弧室串聯(lián)構(gòu)成。而且，所述多斷口高壓真空斷路器為雙斷口 126 kV真空斷路器，每相采用72. 5 kV 真空滅弧室串聯(lián)構(gòu)成。而且，所述多斷口高壓真空斷路器為雙斷口 252 kV真空斷路器或六斷口 750 kV 真空斷路器，每相采用126 kV真空滅弧室串聯(lián)構(gòu)成。本實用新型通過給多斷口高壓真空斷路器中串聯(lián)運行的每個真空滅弧室并聯(lián)一套由均壓電容、限流電阻和氧化鋅避雷器構(gòu)成的動態(tài)均壓組件，有效解決多個真空滅弧室串聯(lián)運行的動態(tài)均壓問題，降低非正常運行工況(嚴(yán)重非同期、有斷口重燃等)下整個多斷口真空斷路器的重燃率，提高其開斷性能和可靠性。

圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)有技術(shù)中的多斷口高壓真空斷路器包含真空滅弧室、電磁或彈簧操動機構(gòu)、支架，采用多斷口串聯(lián)結(jié)構(gòu)，即ABC三相中，每相都由2個或以上真空滅弧室串聯(lián)組成。串聯(lián)用真空滅弧室的額定電壓和每相串聯(lián)個數(shù)，根據(jù)多斷口高壓真空斷路器的額定電壓來選取。本實用新型為多斷口高壓真空斷路器的真空滅弧室提供動態(tài)均壓裝置。以下結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步說明。實施例采用一個三斷口真空斷路器，斷路器本體中的任意一相由3個真空滅弧室 VIi、VI2、VI3串聯(lián)構(gòu)成，如圖1所示每個真空滅弧室VIi、VI2、VI3兩端分別并聯(lián)一套動態(tài)均壓組件。真空滅弧室VI1兩端并聯(lián)的動態(tài)均壓組件包括均壓電容支路和氧化鋅避雷器MOA1, 均壓電容支路由均壓電容Cei與限流電阻R1串聯(lián)，再與氧化鋅避雷器MOA1并聯(lián)；真空滅弧室VI2兩端并聯(lián)的動態(tài)均壓組件包括均壓電容支路和氧化鋅避雷器MOA2，均壓電容支路由均壓電容Ce2與限流電阻&串聯(lián)，再與氧化鋅避雷器MOA2并聯(lián)；真空滅弧室VI3兩端并聯(lián)的動態(tài)均壓組件包括均壓電容支路和氧化鋅避雷器MOA3,均壓電容支路由均壓電容Ce3與限流電阻R3串聯(lián)，再與氧化鋅避雷器MOA3并聯(lián)。均壓電容Cei、CG2, Ce3起均壓作用，提高多斷口真空斷路器開斷過程中電壓分布的均勻性，同時兼顧降低各斷口瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升率的要求，提高多斷口真空斷路器的開斷性能。限流電阻隊術(shù)為起限流作用，在多斷口真空斷路器的一個或幾個斷口重燃時，限制重燃電流的幅值，降低重燃電流再次過零時的下降率以免發(fā)生再次甚至多次重燃，同時縮短重燃電流再次過零熄弧所需時間，即縮短未重燃斷口承擔(dān)總瞬態(tài)恢復(fù)電壓的時間，提高多斷口真空斷路器的開斷能力。氧化鋅避雷器MOAp MOA2, MOA3起限壓作用，正常開斷條件下可進一步降低各斷口的瞬態(tài)恢復(fù)電壓，并起到強制均壓的作用，提高多斷口真空斷路器的開斷能力；在有斷口重燃時，氧化鋅避雷器MOAp MOA2, MOA3可降低未重燃斷口的瞬態(tài)恢復(fù)電壓幅值，保證多斷口真空斷路器的可靠開斷，同時降低重燃斷口的工頻恢復(fù)電壓，保護斷口的外絕緣；在非同期性導(dǎo)致各斷口的動靜觸頭不在同一電流過零點分離時，氧化鋅避雷器MOA” MOA2, MOA3可降低過零前分離斷口的瞬態(tài)恢復(fù)電壓幅值，保證多斷口真空斷路器的可靠開斷，同時降低過零后分離斷口的工頻恢復(fù)電壓，保護斷口的外絕緣。相較現(xiàn)有技術(shù)中單純并聯(lián)均壓電容的多斷口串聯(lián)運行方式，均壓電容支路串聯(lián)的限流電阻可限制重燃斷口的暫態(tài)電流，縮短未重燃斷口承擔(dān)總瞬態(tài)恢復(fù)電壓的時間；并聯(lián)的氧化鋅避雷器不但能限制過高的瞬態(tài)與工頻恢復(fù)電壓，還能起到強制均壓的作用。本發(fā)明的多斷口高壓真空斷路器動態(tài)均壓組件能夠有效降低開斷過程中尤其是非正常運行工況(嚴(yán)重非同期、有斷口重燃等)下，整個多斷口裝置的重燃次數(shù)，提高串聯(lián)開斷性能與可靠性。本實施例中，真空滅弧室VIp VI2、VI3的額定參數(shù)為40. 5 kV-2500 A-40 kA，均壓電容Cei、CG2, Cg3電容值為1000 pF，限流電阻禮、R2、R3的電阻值為65 Ω，氧化鋅避雷器 MOA1, MOA2, MOA3的直流參考電壓V1dia為50 kV。3個真空滅弧室VIpVI2, VI3構(gòu)成一個1 kV-2500 A-40 kA三斷口真空斷路器。具體實施時，本實用新型提供的動態(tài)均壓裝置可以用于更多型號的多斷口高壓真空斷路器。例如，適用于每相由3個40.5 kV真空滅弧室串聯(lián)構(gòu)成的三斷口 126 kV真空斷路器，或每相由6個40.5 kV真空滅弧室串聯(lián)構(gòu)成的六斷口 252 kV真空斷路器；適用于每相由2個72.5 kV真空滅弧室串聯(lián)構(gòu)成的雙斷口 126 kV真空斷路器；適用于每相由2個 126 kV真空滅弧室串聯(lián)構(gòu)成的雙斷口 252 kV真空斷路器，或每相由6個126 kV真空滅弧室串聯(lián)構(gòu)成的六斷口 750 kV真空斷路器等。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求1.一種多斷口高壓真空斷路器的動態(tài)均壓裝置，所述多斷口高壓真空斷路器的三相中，每相包括2個或以上串聯(lián)的真空滅弧室，其特征在于為每個真空滅弧室分別并聯(lián)設(shè)置一套動態(tài)均壓組件，每套動態(tài)均壓組件由均壓電容支路和氧化鋅避雷器構(gòu)成，均壓電容支路與氧化鋅避雷器并聯(lián)；所述均壓電容支路包括均壓電容和限流電阻，均壓電容和限流電阻之間串聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的多斷口高壓真空斷路器的動態(tài)均壓裝置，其特征在于所述多斷口高壓真空斷路器為三斷口 126 kV真空斷路器或六斷口 252 kV真空斷路器，每相采用 40. 5 kV真空滅弧室串聯(lián)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的多斷口高壓真空斷路器的動態(tài)均壓裝置，其特征在于所述多斷口高壓真空斷路器為雙斷口 126 kV真空斷路器，每相采用72. 5 kV真空滅弧室串聯(lián)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的多斷口高壓真空斷路器的動態(tài)均壓裝置，其特征在于所述多斷口高壓真空斷路器為雙斷口 252 kV真空斷路器或六斷口 750 kV真空斷路器，每相采用 126 kV真空滅弧室串聯(lián)構(gòu)成。
專利摘要本實用新型公開了一種多斷口高壓真空斷路器的動態(tài)均壓裝置，屬于高壓大容量真空斷路器領(lǐng)域，解決多斷口串聯(lián)真空斷路器開斷過程中的動態(tài)均壓問題，提高短路電流開斷能力，實現(xiàn)多個滅弧室的串聯(lián)可靠運行。本實用新型采用均壓電容、限流電阻、氧化鋅避雷器構(gòu)成多斷口串聯(lián)真空斷路器的動態(tài)均壓組件，均壓電容與限流電阻串聯(lián)，再與氧化鋅避雷器并聯(lián)。通過給每個斷口的真空滅弧室并聯(lián)一套動態(tài)均壓組件，保證多個真空滅弧室串聯(lián)運行的可靠開斷，實現(xiàn)真空斷路器在110kV及以上電壓等級的應(yīng)用。
文檔編號H01H33/66GK202332692SQ20112045633
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者吳高波, 普子恒, 李輝, 舒勝文, 阮江軍, 陳軒恕, 黃道春 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 武漢大學(xué)