專利名稱：中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使各種電子開(kāi)關(guān)或/和機(jī)械開(kāi)關(guān)中的高、低壓負(fù)載開(kāi)關(guān)如斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器、空氣開(kāi)關(guān)之類能夠?qū)崿F(xiàn)“零電壓運(yùn)行”的開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電網(wǎng)中的各種負(fù)載開(kāi)關(guān)，一般都設(shè)置在電氣設(shè)備的高壓端也就是額定電壓端，如圖1中的K1、K2所示。由于這些開(kāi)關(guān)與電網(wǎng)直接連接，當(dāng)然容易直接受到電網(wǎng)中的各種過(guò)電壓的干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作；同時(shí)，由于這些開(kāi)關(guān)是長(zhǎng)期在電網(wǎng)的額定電壓下工作，當(dāng)然就不如在零電壓條件下工作更安全，使用壽命也受到影響。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有開(kāi)關(guān)的上述隱患，本發(fā)明提出了中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)。它不僅保證了開(kāi)斷負(fù)載電流的能力不下降，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高低壓開(kāi)關(guān)的“零電壓運(yùn)行”，從而延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)設(shè)備的使用壽命，還可避免受到電網(wǎng)中過(guò)電壓的干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作，等于提高了電網(wǎng)的可靠性。
無(wú)論是在各種電網(wǎng)中的單相負(fù)載、兩相負(fù)載、三相負(fù)載、多(如六)相負(fù)載，還是其他特殊負(fù)載，或者是作為輸出各種交流電源成套裝置中的發(fā)電機(jī)、變壓器等電源裝置，只要在這些電氣設(shè)備中能夠找到電壓持續(xù)為零的區(qū)域，都可以適用中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)。
按照中性點(diǎn)是位于中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的外部還是內(nèi)部，可以將中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)分為外中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)和內(nèi)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)兩種。
中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的工作原理如由發(fā)電機(jī)DS1和變壓器DS2構(gòu)成的單線系統(tǒng)2所示。就是將圖1中原來(lái)設(shè)置在發(fā)電機(jī)和變壓器的高壓端的負(fù)載開(kāi)關(guān)K1、K2，移動(dòng)到這些電氣設(shè)備的中性點(diǎn)上來(lái)設(shè)置，如圖2中的Q1、Q2所示，Q1、Q2就成了中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)。由于當(dāng)電網(wǎng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)(該負(fù)載開(kāi)關(guān)處于閉合的工作位置)，采用中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)可使Q1、Q2的運(yùn)行電壓由電網(wǎng)的額定電壓下降到零電壓，實(shí)現(xiàn)“零電壓運(yùn)行”，故可以顯著改善高壓開(kāi)關(guān)本身的安全運(yùn)行條件，可延長(zhǎng)Q1、Q2的使用壽命。這對(duì)于那些在高壓、超高壓電網(wǎng)中工作的Q1、Q2尤其如此。由于工作電壓的大幅度降低，大大改善了高壓開(kāi)關(guān)安全運(yùn)行的條件。因此，采用中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)不僅對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)防止鼠害、鳥(niǎo)害之類的動(dòng)物侵害事故的發(fā)生有顯著的意義，而且對(duì)于防止或者延緩Q1、Q2本身在高電壓的長(zhǎng)期作用下及在各種過(guò)電壓的反復(fù)作用下而導(dǎo)致絕緣逐漸老化、導(dǎo)致電氣擊穿等事故逐漸產(chǎn)生和發(fā)展具有明顯的意義，對(duì)于延長(zhǎng)高壓開(kāi)關(guān)的使用壽命和保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有明顯的實(shí)際意義。
其次，采用和推廣中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)，還可以避免由于電網(wǎng)中的操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓等諧波干擾而導(dǎo)致中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作。例如當(dāng)雷電過(guò)電壓向一個(gè)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)QB傳播時(shí)，中途將受到QB前面的電氣設(shè)備的繞組DSB的阻隔；而如果將DSB比作一個(gè)濾波電抗器，則由于此濾波電抗器所承受的電壓為電網(wǎng)的額定電壓，是一切濾波電抗器中所承受的電壓的最大者，故可見(jiàn)其濾波功能極其強(qiáng)大，而由它來(lái)濾除電網(wǎng)傳輸?shù)母鞣N過(guò)電壓干擾時(shí)，其能力也是最強(qiáng)大、最徹底的。正是由于有這樣一個(gè)濾波電抗器對(duì)雷電過(guò)電壓等電磁干擾進(jìn)行徹底的濾波，所以能夠通過(guò)這個(gè)濾波電抗器而作用于中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)QB上的過(guò)電壓將降低為零?？梢?jiàn)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的應(yīng)用可顯著降低和消除開(kāi)關(guān)所受到的過(guò)電壓干擾，顯著減少誤動(dòng)作；這等于大大地改善、提高了高壓電網(wǎng)的供電質(zhì)量。
而且，當(dāng)圖2中的DS1比作一個(gè)變壓器副方繞組而DS2比作一個(gè)負(fù)載時(shí)，由于變壓器副邊的中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)Q1設(shè)置在變壓器副邊的中性點(diǎn)上，因此，不但是變壓器副邊的外部故障(例如外部線路在B點(diǎn)發(fā)生接地短路故障)電流會(huì)流經(jīng)Q1，而且變壓器的內(nèi)部故障例如副邊繞組上(例如在A點(diǎn))發(fā)生的變壓器內(nèi)部故障的故障電流IKA也將流經(jīng)Q1，因此設(shè)置中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)Q1可以對(duì)包括變壓器內(nèi)部故障在內(nèi)的所有的變壓器副邊電路的故障進(jìn)行保護(hù)。也就是說(shuō)，變壓器副邊中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)Q1的設(shè)置擴(kuò)大了負(fù)載開(kāi)關(guān)K1的保護(hù)范圍。
當(dāng)圖2中的DS1比作一個(gè)發(fā)電機(jī)繞組而DS2比作一個(gè)變壓器時(shí)，由于發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)Q1設(shè)置在發(fā)電機(jī)繞組的中性點(diǎn)上，因此，不但是發(fā)電機(jī)的外部故障(例如外部線路在B點(diǎn)發(fā)生接地短路故障)電流會(huì)流經(jīng)Q1，而且發(fā)電機(jī)的內(nèi)部故障例如副邊繞組上(例如在A點(diǎn))發(fā)生故障的故障電流IKA也將流經(jīng)Q1，因此設(shè)置中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)Q1可以對(duì)包括發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障在內(nèi)的所有的發(fā)電機(jī)電路的故障進(jìn)行保護(hù)。也就是說(shuō)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)Q1的設(shè)置擴(kuò)大了負(fù)載開(kāi)關(guān)K1的保護(hù)范圍。
由于中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的工作位置、工作條件發(fā)生了上述變化，因此其構(gòu)造也可能要相應(yīng)地發(fā)生一些變化。
綜上所述，可見(jiàn)推廣中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)推廣采用中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)不但可以顯著延長(zhǎng)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)本身的使用壽命，同時(shí)還可免除過(guò)電壓對(duì)開(kāi)關(guān)本身的干擾，降低中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的故障率，提高使用中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性；(2)在所有的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上安裝中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)，可以作為一種主保護(hù)以加強(qiáng)和完善對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的保護(hù)；(3)在所有變壓器副邊的中性點(diǎn)上安裝中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)，可以作為一種主保護(hù)以加強(qiáng)和完善對(duì)變壓器副邊內(nèi)部故障的保護(hù)。
圖1是一個(gè)單元電網(wǎng)的單線系統(tǒng)圖。其中DS1是電氣設(shè)備例如發(fā)電機(jī)的定子繞組，DS2是電氣設(shè)備例如變壓器原邊繞組，K1K2是負(fù)載開(kāi)關(guān)，G1G2是隔離開(kāi)關(guān)。由圖可見(jiàn)K1K2都設(shè)置在發(fā)電機(jī)、變壓器繞組的高壓端上，也就是說(shuō)K1K2設(shè)置在DS1、DS2與電網(wǎng)連接的一側(cè)，K1K2通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)G1G2與電網(wǎng)直接相連；這樣，K1K2都是在電網(wǎng)的額定電壓之下工作。圖1代表了現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)。
圖2也是一個(gè)單元電網(wǎng)的單線系統(tǒng)圖，它表現(xiàn)了采用中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。Q1Q2表示中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)，而發(fā)電機(jī)定子繞組DS1、變壓器原邊繞組DS2、隔離開(kāi)關(guān)G1G2都與圖1相同。從圖2可見(jiàn)將圖1中的K1K2移動(dòng)到中性點(diǎn)O1O2安裝，就成了圖2中的中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)Q1Q2。
圖3是一個(gè)電氣設(shè)備的三線系統(tǒng)圖，表示了現(xiàn)有技術(shù)中負(fù)載開(kāi)關(guān)K的狀態(tài)?？梢?jiàn)負(fù)載開(kāi)關(guān)K的兩側(cè)都具有高壓套管，但是電氣設(shè)備DS只有一側(cè)具有高壓套管。
圖4也是同一個(gè)電氣設(shè)備的三線系統(tǒng)圖，表示了外中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。由于中性點(diǎn)0設(shè)置在中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)Q的外部，因此Q除了與電氣設(shè)備連接的一側(cè)具有高壓套管T1之外，與外中性點(diǎn)連接的一側(cè)只具有低壓套管T2。電氣設(shè)備DS二側(cè)都具有高壓套管。
圖5也是同一個(gè)電氣設(shè)備的三線系統(tǒng)圖，表示了內(nèi)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。由于中性點(diǎn)0設(shè)置在中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)Q外殼的內(nèi)部，因此Q只在與電氣設(shè)備連接的一側(cè)具有高壓套管T1。內(nèi)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)可有三個(gè)靜觸頭，一個(gè)將三相短接起來(lái)的動(dòng)觸橋0，而傳統(tǒng)的負(fù)載開(kāi)關(guān)有六個(gè)靜觸頭和三相相互隔離的動(dòng)觸橋，因此內(nèi)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)可比傳統(tǒng)的負(fù)載開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)單。
將圖3與圖4、圖5比較，可見(jiàn)雖然由于改裝了中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)而使用電設(shè)備DS增加了高壓套管，但是中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)卻比原來(lái)的負(fù)載開(kāi)關(guān)減少了高壓套管。故總起來(lái)說(shuō)，投資變化不大或者略有降低，但是獲得的效益卻是顯著的。
具體實(shí)施例方式中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)可分為內(nèi)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)和外中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)兩種。
三相或二相整體設(shè)置的中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)(如多油斷路器)可為內(nèi)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)。它將中性點(diǎn)設(shè)置在開(kāi)關(guān)的外殼之內(nèi)而無(wú)須引出，因此內(nèi)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)只有與電氣設(shè)備連接的一側(cè)有三個(gè)高壓套管，而另外一側(cè)無(wú)須安裝套管。內(nèi)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)可把與電氣設(shè)備連接一側(cè)的三個(gè)靜觸頭短接的動(dòng)觸橋0(即短接片)作為中性點(diǎn)。
單相設(shè)置的中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)(如少油斷路器)均為外中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)。外中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)將中性點(diǎn)設(shè)置在開(kāi)關(guān)的外殼之外，則外中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)除了在與電氣設(shè)備連接的一側(cè)有三個(gè)高壓套管之外，它與外中性點(diǎn)連接的一側(cè)由于中性點(diǎn)電壓為零，與大地等電位，故可以取消絕緣套管，最多只須安裝低壓套管即可。中性點(diǎn)上安裝的設(shè)備(如電流互感器)也可以按照低壓設(shè)備條件選擇。
這些從高壓端移到中性點(diǎn)來(lái)安裝的中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)由于工作電壓大大降低，它們的一次投資及運(yùn)行、維護(hù)的成本必將顯著下降。在所以總的來(lái)說(shuō)，無(wú)論是變壓器還是發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)，由于采用中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)而在它們的外殼上增加的高壓套管可以用在中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)上減少的高壓套管所補(bǔ)償，因此引起系統(tǒng)的投資變化不大。
如果采取措施使中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)和隔離開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)跳閘聯(lián)動(dòng)，使在中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)切斷電流后隔離開(kāi)關(guān)立即隔離電壓，則可使電器設(shè)備的保護(hù)更加完善。而且，變壓器一旦具有外在中性點(diǎn)，還會(huì)為中性點(diǎn)資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供可能。例如，變壓器副方的熔斷器(例如跌落保險(xiǎn)器)就可以安裝在外中性點(diǎn)處而成為“中性點(diǎn)熔斷器”，“中性點(diǎn)熔斷器”可以及時(shí)有效地切斷變壓器副方電路中的短路故障，因此，采用“中性點(diǎn)熔斷器”也是加強(qiáng)和完善對(duì)變壓器內(nèi)部故障保護(hù)的一種措施；而且“中性點(diǎn)熔斷器”可以僅僅按照低壓條件選擇，故可顯著降低成本。變壓器副方的電流互感器也可以設(shè)置在外中性點(diǎn)上而使設(shè)備更加安全并且也可顯著降低成本。
中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)如果能夠和同支路的隔離開(kāi)關(guān)(刀開(kāi)關(guān))用機(jī)或電的方法實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，即接通時(shí)先合隔離開(kāi)關(guān)后合中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)時(shí)先斷中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)后斷隔離開(kāi)關(guān)后合，使中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)分?jǐn)嚯娏骱笥秒娫O(shè)備立即可靠地脫離電源，就可使電氣設(shè)備獲得更好的安全條件和使用性能。
對(duì)于將舊用設(shè)備改造成中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的情況，可以將舊有的負(fù)載開(kāi)關(guān)從原位(用電設(shè)備的額定電壓端)移動(dòng)到用電設(shè)備的中性點(diǎn)設(shè)置，并且采用圖4的方式將線路進(jìn)行相應(yīng)的改接，就可成為了中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)。該負(fù)載開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)無(wú)須改造。
低壓電網(wǎng)中使用的中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)其結(jié)構(gòu)與常規(guī)的低壓負(fù)載開(kāi)關(guān)基本上相似，它們的區(qū)別主要表現(xiàn)在負(fù)載開(kāi)關(guān)安裝位置的不同上，而其效益主要表現(xiàn)為既可以避免過(guò)電壓引起中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作，又可以完善對(duì)變壓器和發(fā)電機(jī)的保護(hù)。
權(quán)利要求
1.作為負(fù)載開(kāi)關(guān)中的一種類型的中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)，其特征是將各種電子開(kāi)關(guān)或/和機(jī)械開(kāi)關(guān)中的高、低壓負(fù)載開(kāi)關(guān)如斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器、空氣開(kāi)關(guān)之類安裝在各種電網(wǎng)中的零電壓區(qū)域或中性點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)“零電壓運(yùn)行”時(shí)，上述負(fù)載開(kāi)關(guān)就成為中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)。
2.權(quán)利要求1中所述的中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)，其特征是當(dāng)用電設(shè)備或電源裝置的中性點(diǎn)在此中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)外殼之外時(shí)，就成為外中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)；高壓外中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)只在連接電氣設(shè)備的一側(cè)具有高壓套管；另側(cè)只連接中性點(diǎn)，故另側(cè)可只具有低壓套管。
3.權(quán)利要求1中所述的中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)，其特征是當(dāng)用電設(shè)備或電源裝置的中性點(diǎn)在此中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)外殼之內(nèi)時(shí)，就成為內(nèi)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)；高壓內(nèi)中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)只在連接電氣設(shè)備的一側(cè)具有高壓套管，由于中性點(diǎn)在殼內(nèi)，故另側(cè)沒(méi)有套管。
全文摘要
中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)就是將原來(lái)設(shè)置在電氣設(shè)備高壓端的負(fù)載開(kāi)關(guān)，移動(dòng)到這些電氣設(shè)備的中性點(diǎn)O上來(lái)設(shè)置，負(fù)載開(kāi)關(guān)就成了中性點(diǎn)開(kāi)關(guān)Q。由于當(dāng)Q處于閉合的工作位置時(shí)可實(shí)現(xiàn)“零電壓運(yùn)行”，這對(duì)于Q防止鼠害、鳥(niǎo)害之類的動(dòng)物侵害事故的發(fā)生、對(duì)于防止或者延緩Q本身在高電壓的長(zhǎng)期作用下及在各種過(guò)電壓的反復(fù)作用下因絕緣逐漸老化而導(dǎo)致電氣擊穿等事故逐漸產(chǎn)生、對(duì)于延長(zhǎng)Q的使用壽命和防止Q的誤動(dòng)作具有明顯的實(shí)際意義。
文檔編號(hào)H02B1/00GK101093754SQ20061008694
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者黃群 申請(qǐng)人:黃群