一種水平布置基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力高壓開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，是一種水平布置基于快速斥力永磁機(jī)構(gòu)和聯(lián)動(dòng)關(guān)合的高壓直流真空斷路器，通過電流轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)故障電流的開斷。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流(HVDC)輸電是構(gòu)架遠(yuǎn)距離、高傳輸節(jié)能、窄線路走廊、高運(yùn)行可靠性智能電網(wǎng)的組成部分。研究開發(fā)大容量遠(yuǎn)距離直流輸電技術(shù)與裝備已被列為《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》能源重點(diǎn)領(lǐng)域中“超大規(guī)模輸配電和電網(wǎng)安全保障”優(yōu)先主題重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。
[0003]HVDC輸電以交流輸電不可替代的優(yōu)點(diǎn)，在遠(yuǎn)距離大容量輸電、電纜輸電和交流系統(tǒng)的非同步聯(lián)絡(luò)等方面得到廣泛的應(yīng)用。推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，依托智能模塊等先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展高壓大容量、高效率、遠(yuǎn)距離先進(jìn)輸電，增強(qiáng)遠(yuǎn)距離直流輸電可靠性已融入國(guó)家戰(zhàn)略。直流開關(guān)是直流電力系統(tǒng)的核心組件之一，起著關(guān)合和開斷電路以及改變系統(tǒng)的連接方式和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的雙重作用。2012年ABB公司宣布在直流斷路器研發(fā)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，為打造更高效可靠的電力供應(yīng)系統(tǒng)鋪平了道路。
[0004]對(duì)于HVDC系統(tǒng)，基于電流轉(zhuǎn)移原理開斷系統(tǒng)短路電流是目前為止唯一可行的方案，傳統(tǒng)直流斷路器存在主電路開斷和轉(zhuǎn)移電流投入的同步性較差、因機(jī)構(gòu)速度慢而選用觸發(fā)開關(guān)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]轉(zhuǎn)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種水平布置基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器。該裝置通過一套快速斥力永磁機(jī)構(gòu)通過中軸桿控制機(jī)構(gòu)兩端的兩個(gè)真空滅弧室的動(dòng)作，達(dá)到快速聯(lián)動(dòng)的效果;兩個(gè)真空滅弧室分別為主回路開關(guān)，轉(zhuǎn)移回路開關(guān);快速斥力永磁機(jī)構(gòu)起著快速分閘，永磁保持的作用，滿足高壓直流電力系統(tǒng)快速反應(yīng)的需求特點(diǎn)。該裝置具有快速聯(lián)動(dòng)投入轉(zhuǎn)移回路、實(shí)現(xiàn)主回路電流過零開斷的功能。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]—種水平布置基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器，包括機(jī)架、主回路部分及轉(zhuǎn)移回路部分。
[0008]所述機(jī)架包括機(jī)構(gòu)電源與控制器3、快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5、觸頭彈簧4、支撐絕緣子6、基礎(chǔ)箱7、支撐絕緣筒8及機(jī)構(gòu)箱9。
[0009]機(jī)構(gòu)電源與控制器3和快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5安裝在機(jī)構(gòu)箱9中，機(jī)構(gòu)箱9下部與支撐絕緣子6固定連接，支撐絕緣子6對(duì)機(jī)構(gòu)箱9提供支撐絕緣;支撐絕緣子6下部與基礎(chǔ)箱7固定連接;機(jī)構(gòu)電源與控制器3放置在高電位區(qū)域，省去絕緣拉桿，進(jìn)一步減少快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5動(dòng)端質(zhì)量，保證足夠的操動(dòng)速度?？焖俪饬τ来艡C(jī)構(gòu)起著快速分閘，永磁保持的作用，滿足高壓直流電力系統(tǒng)快速反應(yīng)的需求特點(diǎn)。
[0010]快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5中心軸一端與主回路開關(guān)2的真空滅弧室水平連接，水平布置可克服滅弧室動(dòng)端質(zhì)量對(duì)速度的影響；另一端與轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)I的真空滅弧室水平連接;兩個(gè)真空滅弧室安裝在支撐絕緣筒8內(nèi)部，快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5控制兩個(gè)真空滅弧室的動(dòng)作;主回路開關(guān)2和轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)I內(nèi)的觸頭彈簧4提高快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5的起始速度和關(guān)合緩沖。
[0011]所述的主回路開關(guān)2的觸頭安全距離為3mm-6mm，轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)I的觸頭安全距離;操動(dòng)機(jī)構(gòu)的特征為，快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5的分閘行程為I Omm-15mm，保持力為1000N-3000N，始動(dòng)時(shí)間不大于lms，平均分速不小于3m/s，恢復(fù)速度不小于lm/s。
[0012]主回路開關(guān)2快速斥力分閘至安全開距，轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)2同時(shí)快速合閘，實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)移后主回路開關(guān)2電流開斷;斥力盤10分閘后由永磁保持合閘，并根據(jù)控制指令實(shí)現(xiàn)快速斥力永磁機(jī)構(gòu)的電磁復(fù)位。
[0013]將上述直流真空斷路器應(yīng)用于10kV_60kV中壓直流開關(guān)模塊。
[0014]高壓直流斷路器電路框圖描述如下:真空觸發(fā)間隙10與主回路開關(guān)2串聯(lián)，ZnO避雷器13并聯(lián)安置在主回路開關(guān)2兩端，轉(zhuǎn)移電容器11、轉(zhuǎn)移電抗器12與轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)I依次串聯(lián)與主回路開關(guān)2并聯(lián)，轉(zhuǎn)移電容器充電電阻15—端接地，另一端與轉(zhuǎn)移電容器11相連接，負(fù)載等效電阻14 一端與主回路開關(guān)2相連接，另一端接地。
[0015]本發(fā)明有益效果為:簡(jiǎn)化高壓直流電力系統(tǒng)中高壓直流斷路器結(jié)構(gòu)，在高電壓等級(jí)中應(yīng)用先進(jìn)的真空開關(guān)，取代目前大量使用的有溫室效應(yīng)的SF6開關(guān)。采用單操縱機(jī)構(gòu)同桿控制，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)真空滅弧室的開斷與關(guān)合聯(lián)動(dòng)，計(jì)及動(dòng)作時(shí)間誤差，實(shí)現(xiàn)它們的操作程序。全過程只用一套快速斥力永磁機(jī)構(gòu)，只受一個(gè)控制系統(tǒng)控制。此外，新穎的結(jié)構(gòu)布置最大限度克服滅弧室自身質(zhì)量對(duì)操動(dòng)速度的影響，使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中兼顧分閘與合閘參數(shù)。該技術(shù)涉及的開關(guān)具有模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工業(yè)實(shí)現(xiàn)方便，運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)等幾個(gè)特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的高壓直流斷路器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的高壓直流斷路器電路框圖；
[0018]圖3為快速斥力永磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖中:I轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān);2主回路開關(guān);3機(jī)構(gòu)電源與控制器;4觸頭彈簧;5快速斥力永磁機(jī)構(gòu);6支撐絕緣子;7基礎(chǔ)箱;8支撐絕緣筒;9機(jī)構(gòu)箱；10真空觸發(fā)間隙；11轉(zhuǎn)移電容器；12轉(zhuǎn)移電抗器；13Zn0避雷器；14負(fù)載等效電阻；15轉(zhuǎn)移電容器充電電阻；16斥力盤；17永磁部分。
【具體實(shí)施方式】
[0020]—種水平布置基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器，包括試驗(yàn)機(jī)架、主回路部分及轉(zhuǎn)移回路部分。
[0021]所述試驗(yàn)機(jī)架包括機(jī)構(gòu)電源與控制器3、快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5、觸頭彈簧4、支撐絕緣子6、基礎(chǔ)箱7、支撐絕緣筒8及機(jī)構(gòu)箱9。
[0022]機(jī)構(gòu)電源與控制器3和快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5安裝在機(jī)構(gòu)箱9中，機(jī)構(gòu)箱9下部與支撐絕緣子6固定連接，支撐絕緣子6對(duì)機(jī)構(gòu)箱9提供支撐絕緣;支撐絕緣子6下部與基礎(chǔ)箱7固定連接;機(jī)構(gòu)電源與控制器3放置在高電位區(qū)域，省去絕緣拉桿，進(jìn)一步減少快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5動(dòng)端質(zhì)量，保證足夠的操動(dòng)速度?？焖俪饬τ来艡C(jī)構(gòu)起著快速分閘，永磁保持的作用，滿足高壓直流電力系統(tǒng)快速反應(yīng)的需求特點(diǎn)。
[0023]快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5中心軸一端與主回路開關(guān)2的真空滅弧室水平連接，克服滅弧室動(dòng)端質(zhì)量對(duì)速度的影響；另一端與轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)I的真空滅弧室水平連接;兩個(gè)真空滅弧室安裝在支撐絕緣筒8內(nèi)部，快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5控制兩個(gè)真空滅弧室的動(dòng)作；主回路開關(guān)2和轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)I內(nèi)的觸頭彈簧4提高快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5的起始速度和關(guān)合緩沖。
[0024]主回路開關(guān)2快速斥力分閘至安全開距，轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)2同時(shí)快速合閘，實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)移后主回路開關(guān)2電流開斷;斥力盤10分閘后由永磁保持合閘，并根據(jù)控制指令實(shí)現(xiàn)快速斥力永磁機(jī)構(gòu)的電磁復(fù)位。
[0025]根據(jù)圖1所示的高壓直流斷路器結(jié)構(gòu)示意圖，快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5通過中軸桿連接兩個(gè)真空滅弧室，達(dá)到快速聯(lián)動(dòng)的效果。兩個(gè)真空滅弧室分別為轉(zhuǎn)移回路開關(guān)I和主回路開關(guān)2，機(jī)構(gòu)電源與控制器3接受光控指令，操動(dòng)快速斥力永磁機(jī)構(gòu)5，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)真空滅弧室軸向上同時(shí)開斷與關(guān)合，經(jīng)過幾個(gè)毫秒，主回路開關(guān)2分閘、觸頭達(dá)到安全開距，轉(zhuǎn)移回路開關(guān)I合閘到位，投入反向電流，實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)移，開斷故障電流?？焖俪饬τ来艡C(jī)構(gòu)5分閘到位后由機(jī)構(gòu)內(nèi)永磁回路保持在穩(wěn)態(tài)，當(dāng)需要復(fù)位時(shí)，永磁回路中的電磁線圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)恢復(fù)到原始準(zhǔn)備狀態(tài)。
[0026]本發(fā)明所組成的直流真空斷路器單元模塊的主要參數(shù)為:30kV/16kA，根據(jù)圖2所示的高壓直流斷路器結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)電力系統(tǒng)中檢測(cè)到故障電流時(shí)，快速斥力永磁機(jī)構(gòu)接到指令動(dòng)作，主回路開關(guān)2開始分閘，由于同一連桿，轉(zhuǎn)移回路開關(guān)I同時(shí)開始合閘，經(jīng)過3個(gè)毫秒左右，主回路開關(guān)2觸頭分到安全開距，轉(zhuǎn)移回路開關(guān)I合閘到位，投入反向電流，實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)移，主回路開關(guān)電流過零電流開斷。操動(dòng)機(jī)構(gòu)行程為13_，機(jī)構(gòu)保持力為3000N，分閘時(shí)，斥力機(jī)構(gòu)平均速3m/s左右，永磁機(jī)構(gòu)恢復(fù)速度lm/s左右。穩(wěn)態(tài)保持力3000N左右。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水平布置基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器，其特征在于，該裝置為水平布置的電流轉(zhuǎn)移聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括機(jī)架、主回路部分和轉(zhuǎn)移回路部分； 所述的機(jī)架包括機(jī)構(gòu)電源與控制器(3)、快速斥力永磁機(jī)構(gòu)(5)、觸頭彈簧(4)、支撐絕緣子(6)、基礎(chǔ)箱(7)、支撐絕緣筒(8)及機(jī)構(gòu)箱(9); 機(jī)構(gòu)電源與控制器(3)和快速斥力永磁機(jī)構(gòu)(5)安裝在機(jī)構(gòu)箱(9)中，機(jī)構(gòu)箱(9)下部與支撐絕緣子(6)固定連接，支撐絕緣子(6)對(duì)機(jī)構(gòu)箱(9)提供支撐絕緣;支撐絕緣子(6)下部與基礎(chǔ)箱(7)固定連接;機(jī)構(gòu)電源與控制器(3)放置在高電位區(qū)域，減少快速斥力永磁機(jī)構(gòu)(5)的動(dòng)端質(zhì)量； 快速斥力永磁機(jī)構(gòu)(5)中心軸一端與主回路開關(guān)(2)的真空滅弧室水平連接，另一端與轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)(I)的真空滅弧室水平連接，水平布置克服滅弧室動(dòng)端質(zhì)量對(duì)速度的影響；兩個(gè)真空滅弧室安裝在支撐絕緣筒(8)內(nèi)部，快速斥力永磁機(jī)構(gòu)(5)控制兩個(gè)真空滅弧室的動(dòng)作;主回路開關(guān)(2)和轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)(I)內(nèi)的觸頭彈貪(4)提尚快速斥力永磁機(jī)構(gòu)(5)的起始速度和關(guān)合緩沖； 主回路開關(guān)(2)快速斥力分閘至安全開距，轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)(2)同時(shí)快速合閘，實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)移后主回路開關(guān)(2)電流開斷;斥力盤(10)分閘后由永磁保持合閘，并根據(jù)控制指令實(shí)現(xiàn)快速斥力永磁機(jī)構(gòu)的電磁復(fù)位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流真空斷路器，其特征在于，所述的主回路開關(guān)(2)的觸頭安全距離為3mm-6mm，轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)(I)的觸頭安全距離4mm-8mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流真空斷路器，其特征在于，所述的快速斥力永磁機(jī)構(gòu)(5)的分閘行程為10mm-15mm，保持力為1000N-3000N，始動(dòng)時(shí)間不大于lms，平均分速不小于3m/s，恢復(fù)速度不小于lm/s。4.將權(quán)利要求1或2所述的直流真空斷路器應(yīng)用于10kV-60kV中壓直流開關(guān)模塊。5.將權(quán)利要求3所述的直流真空斷路器應(yīng)用于10kV-60kV中壓直流開關(guān)模塊。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種水平布置基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器，通過電流轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)故障電流的開斷。該裝置包括試驗(yàn)機(jī)架、主回路部分及轉(zhuǎn)移回路部分，采用一套快速斥力永磁機(jī)構(gòu)通過中軸桿控制機(jī)構(gòu)兩端的兩個(gè)真空滅弧室的動(dòng)作，達(dá)到快速聯(lián)動(dòng)的效果，具有快速聯(lián)動(dòng)投入轉(zhuǎn)移回路、實(shí)現(xiàn)主回路電流過零開斷的功能。本發(fā)明簡(jiǎn)化了高壓直流電力系統(tǒng)中高壓直流斷路器的結(jié)構(gòu)，在高電壓等級(jí)中應(yīng)用先進(jìn)的真空開關(guān)，取代目前大量使用的有溫室效應(yīng)的SF6開關(guān)。
【IPC分類】H01H33/666
【公開號(hào)】CN105551882
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510996707
【發(fā)明人】鄒積巖, 王永興, 黃智慧, 劉曉明, 董文亮
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日